女性雙肩包負(fù)重合理性及其肩帶舒適性測(cè)試

張未，干靜 ，李穎異 ，曹宇 ，蒲思懿

(四川大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610065)

1 引言

背包是人們生活中最有效率的攜行用具。對(duì)比單肩包、挎包等其他種類背包，雙肩背包以其承重性能強(qiáng)、重力分布均衡、固定性好、解放雙手等優(yōu)點(diǎn)，更受消費(fèi)者青睞。但作為人體外部載荷，雙肩背包(以下簡(jiǎn)稱為背包)不可避免的會(huì)對(duì)背負(fù)者的肩頸和脊柱造成壓迫，負(fù)載過(guò)重、背負(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等不合理的背負(fù)方式已經(jīng)成為誘發(fā)人體肩頸酸痛與骨骼變形的重要原因。

國(guó)內(nèi)外許多研究證實(shí)了背包負(fù)重的副作用，包括對(duì)人體肌肉、身體姿勢(shì)、平衡能力和步態(tài)等造成的影響。隨負(fù)重增加，背負(fù)者豎脊肌和斜方肌活性提高，頸椎、脊柱與骨盆的自然角度發(fā)生變化。靜態(tài)時(shí)，背包會(huì)干擾人體姿勢(shì)控制的有效性，降低平衡能力。負(fù)重行走時(shí)，受試者的步速與步長(zhǎng)也均有變化。為弱化背包負(fù)重不利影響，規(guī)避人體損傷風(fēng)險(xiǎn)，有關(guān)背負(fù)重量合理范圍和背負(fù)舒適性的研究極具指導(dǎo)意義。

1.1 人體的合理負(fù)重研究進(jìn)展

由于學(xué)齡青少年使用雙肩書包的普遍性，多數(shù)負(fù)重研究將試驗(yàn)對(duì)象設(shè)定為未成年人。研究者們以人體相關(guān)生理指標(biāo)未發(fā)生顯著性變化為依據(jù)，對(duì)背包的合理負(fù)重量作出指導(dǎo)。Hong等人通過(guò)對(duì)比9-10歲兒童背負(fù)0%BW、10%BW、15%BW和20%BW重量行走時(shí)的軀干前傾角度，建議背包重量不宜超過(guò)體重的15%[1]。周南等人分析了60名6-12歲小學(xué)生不同負(fù)重下肩-髖-膝的角度變化，建議學(xué)生書包的重量應(yīng)在10%BW以內(nèi)[2]。朱厚偉也指出當(dāng)兒童負(fù)重達(dá)到10%BW時(shí)，大部分身體姿勢(shì)角度都開始發(fā)生改變[3]。由于數(shù)據(jù)測(cè)定受到試驗(yàn)對(duì)象身體狀態(tài)與試驗(yàn)條件控制等多方面因素交叉影響，各研究者結(jié)論之間存在差異。但總結(jié)來(lái)看，可發(fā)現(xiàn)0-10%BW始終被視為不會(huì)威脅人體健康的安全負(fù)重范圍，10%BW也常作為背包合理重量的上限值。

但目前對(duì)成年人負(fù)重行為關(guān)注度不足，致使有關(guān)合理背負(fù)重量的研究仍具有局限性。作為雙肩背包的重要使用群體，以及脊椎疾病的高發(fā)人群，成年人的背負(fù)行為研究應(yīng)得到進(jìn)一步深入。未成年人和成年人負(fù)重時(shí)的骨骼變化與恢復(fù)能力呈現(xiàn)差異，女性的負(fù)重能力低于男性，在進(jìn)行負(fù)重研究時(shí)，還應(yīng)充分考慮受試者的年齡、性別差異。

1.2 年輕人雙肩背包使用情況調(diào)研

舒適的背負(fù)體驗(yàn)還依賴于背包的自身性能，人機(jī)協(xié)調(diào)性良好的背包能有效減少負(fù)載過(guò)程中的人體勞損。目前，較少的研究從背包這一工具出發(fā)，研究背包設(shè)計(jì)加工對(duì)負(fù)重行為造成的影響。

背包由包體與背負(fù)系統(tǒng)構(gòu)成，包體用于裝載物品，背負(fù)系統(tǒng)是影響背負(fù)舒適性的核心結(jié)構(gòu)。完整的背負(fù)系統(tǒng)包括“五帶三裝置”，分別為肩帶、腰帶、肩部受力帶、胸帶、包底受力帶、支撐裝置、通風(fēng)裝置和調(diào)節(jié)裝置[4]，通常只有專業(yè)背包配備有完備的“五帶三裝置”。作者以問(wèn)卷形式調(diào)查18-30周歲人群的背包日常使用情況，回收的231份有效問(wèn)卷顯示，日常使用最廣的背包類型分別為休閑、商務(wù)及運(yùn)動(dòng)背包，其用戶覆蓋率達(dá)到94%以上，此三類背包的共同特征為輕便實(shí)用，但背負(fù)系統(tǒng)不完備且設(shè)計(jì)專業(yè)性低，大多只有肩帶，在舒適度上仍有較大提升空間。以1分為不舒適，5分為非常舒適，受訪用戶對(duì)日常背包的舒適評(píng)分為3.56分，對(duì)應(yīng)描述為“不舒適感輕微，可忽略或忍受”；而在背包較重(達(dá)到5 kg及以上)時(shí)，背包舒適度評(píng)分降為2.77，對(duì)應(yīng)描述為“不舒適，令人心理煩躁”，其中有80.31%的人將不舒適原因歸結(jié)為肩部受壓以致肩頸酸痛。因此，可將肩帶接觸部位舒適性作為衡量背包整體舒適感的重要指標(biāo)。

結(jié)合人體合理負(fù)重的相關(guān)研究與背包的使用情況調(diào)研，本文以成年年輕女性為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比無(wú)背負(fù)與10%BW負(fù)重兩種狀態(tài)下受試者的軀體姿態(tài)和血壓、心率，探討10%BW背負(fù)重量是否會(huì)對(duì)年輕女性的肌肉與骨骼產(chǎn)生健康威脅；提出并驗(yàn)證通過(guò)綁縛柔性材料以加厚肩帶能否有效緩解背負(fù)過(guò)程中的疲勞與不適感，以期為背負(fù)行為提供科學(xué)指導(dǎo)，為快速便捷提升日常背包的背負(fù)舒適度提供有效方法，減少女性負(fù)重過(guò)程中的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

2 對(duì)象與方法

2.1 對(duì)象

選取13名女性大學(xué)生作為受試者參加試驗(yàn)，其基本信息如表1所示。所有受試者的身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)均在正常范圍之內(nèi)，且身體健康狀況良好，無(wú)骨骼、肌肉相關(guān)疾病，無(wú)心血管疾病，接受試驗(yàn)前24 h內(nèi)未進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，受試當(dāng)天肌肉狀態(tài)良好。

表1 受試者基本信息

2.2 方法

試驗(yàn)用背包如圖1(a)所示，與大多數(shù)用戶日常使用的背包類型相符。原肩帶寬70 mm，定義為肩帶A，如圖1(b)所示。在原肩帶頂端至下部300 mm段纏繞柔性布料進(jìn)行加厚改造，改造后肩帶定義為肩帶B，如圖1(c)所示，寬度為95 mm。柔性布料為桔瓣式纖維材質(zhì)，如圖1(d)所示，該材質(zhì)使用超細(xì)纖維，纖維間孔隙多，柔軟蓬松且富有彈性。試驗(yàn)中以書本作為配重，通過(guò)增減書本數(shù)量控制背包總重始終為被試者的10%BW。

圖1 試驗(yàn)用背包及肩帶加厚材料

2.3 試驗(yàn)過(guò)程

受試者首先在無(wú)背負(fù)狀態(tài)下進(jìn)行信息填寫與人體數(shù)據(jù)測(cè)定，之后分別使用肩帶A和肩帶B完成兩組試驗(yàn)。根據(jù)雙肩包使用情況調(diào)研結(jié)果，73.33%年輕人單次持續(xù)背包時(shí)長(zhǎng)約為15 min,因此將每組試驗(yàn)背負(fù)總時(shí)間定為15 min。為模擬日常情景，受試者需要按照125步/min的指定步頻完成2 min的上下樓梯任務(wù)與10 min的行走任務(wù),并在剩余的3 min內(nèi)保持靜止站立，同時(shí)完成主觀問(wèn)卷填寫。

為排除無(wú)關(guān)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的干擾，始終保持每組試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)總量相同，同一受試者兩組試驗(yàn)間隔大于15min并確認(rèn)其體能恢復(fù)到初始狀態(tài)。為避免試驗(yàn)順序影響結(jié)果，每位被試者均先測(cè)量無(wú)背負(fù)狀態(tài)下的身體數(shù)據(jù)，使用肩帶A和肩帶B的兩組試驗(yàn)順序隨機(jī)確定。

2.4 數(shù)據(jù)收集

(1)人體姿態(tài)測(cè)量

利用NOKOV光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)測(cè)量靜立狀態(tài)下的人體軀干角度。如圖2所示，在受試者的頸部、肋部、髖部、足部對(duì)稱粘貼標(biāo)記點(diǎn)，通過(guò)標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置計(jì)算相應(yīng)角度。鎖骨、肋骨、髖骨三處骨性標(biāo)記點(diǎn)靠近解剖學(xué)上的人體第七頸椎(C7)、第十二胸椎(T12)和第五腰椎(L5)，可表示人體在矢狀面上的軀干屈曲角度，定義為CTL角度。肋骨、髖骨與足部三處標(biāo)記點(diǎn)可表示以髖骨為軸，人體在矢狀面上的軀干前傾角度(Truck Angle)，定義為TA角度。本試驗(yàn)取左右標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所得角度的平均值為最終結(jié)果，以減小標(biāo)記點(diǎn)因衣物變形等原因產(chǎn)生的位移誤差。數(shù)據(jù)共采集三次，分別記錄受試者無(wú)負(fù)重、使用肩帶A和肩帶B完成運(yùn)動(dòng)后的靜立姿態(tài)。測(cè)試時(shí)要求受試者安靜放松站立于指定位置，收集30 s數(shù)據(jù)，采樣頻率為60幀/秒。避免不穩(wěn)定影響，去除測(cè)試前段與后段數(shù)據(jù)，截取中段1040幀數(shù)據(jù)作為最終樣本。

圖2 人體標(biāo)記點(diǎn)及人體測(cè)量角度示意圖

(2)問(wèn)卷信息收集

通過(guò)主觀問(wèn)卷收集受試者的整體疲勞度及局部不舒適性評(píng)價(jià)，問(wèn)卷中疲勞等級(jí)的劃分如表2所示，以醫(yī)學(xué)界廣泛應(yīng)用的自我感知運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度量表(Borg度量表)[5]為依據(jù)。在局部不舒適性的評(píng)估中，選擇肩中、肩前、肩后、前胸側(cè)、下胸側(cè)、上背、中背、下背共八個(gè)人-包接觸部位進(jìn)行評(píng)估，不舒適等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示，參考醫(yī)學(xué)疼痛評(píng)估數(shù)字分級(jí)法(NRS)[6]。

表2 Borg自我感知運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度量表

表3 不舒適度自查量表

(3)血壓與心率測(cè)量

采用血壓計(jì)及運(yùn)動(dòng)手環(huán)記錄試驗(yàn)前后被試者的舒張壓、收縮壓及心率變化，作為衡量受試者疲勞程度的生理依據(jù)。

2.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)的整理與分析使用軟件Microsoft Excel及SPSS 25.0結(jié)合進(jìn)行，各數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

對(duì)問(wèn)卷主觀評(píng)分結(jié)果進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)除肩中、前胸側(cè)與下胸側(cè)部位的不舒適性評(píng)分外，其余評(píng)分結(jié)果均符合正態(tài)分布。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)與非參數(shù)檢驗(yàn)分析使用背帶A和背帶B時(shí)的疲勞度及舒適性差異。

對(duì)計(jì)算所得人體姿態(tài)角度進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無(wú)負(fù)重狀態(tài)、使用肩帶A和肩帶B后的身體姿態(tài)角度值均符合正態(tài)分布且滿足方差齊次性檢驗(yàn)，因此對(duì)三組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

對(duì)受試者的血壓與心率數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示測(cè)量數(shù)據(jù)不符合方差齊次性，因此選用折線圖方式直觀表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中受試者的生理數(shù)據(jù)變化。

3 結(jié)果

3.1 軀干屈曲角度和軀干前傾角度變化

對(duì)受試者在無(wú)負(fù)重、分別使用肩帶A和肩帶B負(fù)重10%BW三種情況下的軀干屈曲角度(CTL)和軀干前傾角度(TA)進(jìn)行單因素方差分析。

CTL角度的單因素方差分析結(jié)果顯示P=0.881>0.05，說(shuō)明三組數(shù)據(jù)中任意兩組之間均不存在顯著性差異。不同背包條件下受試者靜立時(shí)的CTL角度如表4所示，負(fù)重時(shí)角度大于無(wú)背負(fù)時(shí)角度，但其間差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。使用肩帶A負(fù)重10%BW時(shí)，受試者平均CTL角度比無(wú)背負(fù)時(shí)增加1.373，使用肩帶B時(shí)則增加1.443，變化略大于肩帶A組，但不同肩帶組間數(shù)據(jù)差異同樣不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 無(wú)背負(fù)狀態(tài)和負(fù)重10%BW狀態(tài)靜立時(shí)的人體CTL角度差異檢驗(yàn)

TA角度的單因素方差分析結(jié)果顯示P=0.329>0.05，說(shuō)明三組數(shù)據(jù)中任意兩組之間均不存在顯著性差異。不同背包條件下靜立時(shí)的TA角度變化如表5所示，負(fù)重時(shí)角度大于無(wú)背負(fù)時(shí)角度，但其間差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。使用肩帶A負(fù)重10%BW時(shí)，受試者平均TA角度比無(wú)背負(fù)時(shí)增加2.923，使用肩帶B時(shí)則增加2.804，角度變化略小于肩帶A組，但不同肩帶組間數(shù)據(jù)差異同樣不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表5 無(wú)背負(fù)狀態(tài)和負(fù)重10%BW狀態(tài)靜立時(shí)的人體TA角度差異檢驗(yàn)

3.2 主觀疲勞度評(píng)分與局部不舒適度評(píng)分

(1) 主觀疲勞度評(píng)分

受試者使用背帶A和背帶B完成背負(fù)實(shí)驗(yàn)后的主觀整體疲勞度評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示，負(fù)重10%BW運(yùn)動(dòng)時(shí)，肩帶A組的主觀疲勞度評(píng)分均值為5.538±1.030，肩帶B組的主觀疲勞度評(píng)分均值為4.462±1.136。配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示兩組數(shù)據(jù)存在顯著性差異(P=0.023<0.05)。

表6 主觀整體疲勞度問(wèn)卷評(píng)分差異

(2)局部不舒適度評(píng)分

受試者使用背帶A和背帶B完成背負(fù)實(shí)驗(yàn)后的局部不舒適度評(píng)價(jià)結(jié)果見表7、表8。負(fù)重10%BW運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)比所有問(wèn)詢部位的不舒適度評(píng)分均值，肩帶A組均高于肩帶B組。對(duì)肩前、肩后、上背、中背、下背部位的評(píng)分進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表7所示，除中背部位外，其他部位的不舒適度評(píng)分均表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。對(duì)肩中、前胸側(cè)與下胸側(cè)部位的不舒適度評(píng)分進(jìn)行Wilcoxon配對(duì)符秩檢驗(yàn)，結(jié)果如表9所示，不同肩帶組的肩中、前胸側(cè)、下胸側(cè)不舒適度評(píng)分均具有顯著性差異(P<0.05)。

表7 人體局部部位不舒適度問(wèn)卷評(píng)分差異參數(shù)檢驗(yàn)

表8 人體局部部位不舒適度問(wèn)卷評(píng)分

表9 人體局部部位不舒適度問(wèn)卷評(píng)分差異非參數(shù)檢驗(yàn)

3.3 血壓和心率變化

如圖3、圖4、圖5所示，將受試者正常水平下的血壓值和心率與完成試驗(yàn)后測(cè)得的血壓值和心率以折線圖表示。由于身體情況差異，不同受試者的血壓與心率高低水平不同，但就同一受試者在三組數(shù)據(jù)中的變化情況來(lái)看，其舒張壓、收縮壓以及心率均未因試驗(yàn)組別的不同而表現(xiàn)出規(guī)律性差異。

圖3 受試者無(wú)負(fù)重和負(fù)重10%BW狀態(tài)下的舒張壓變化

圖4 受試者無(wú)負(fù)重和負(fù)重10%BW狀態(tài)下的收縮壓變化

4 討論

4.1 女性10%BW負(fù)重的合理性驗(yàn)證

背負(fù)重量是背負(fù)過(guò)程中影響脊柱健康的最顯著因素。雖然不同研究者提出的合理背包重量不盡相同，但0%-10%BW始終被認(rèn)為是一個(gè)安全范圍。美國(guó)物理治療協(xié)會(huì)指出，若背包的重量超過(guò)10%BW-15%BW，會(huì)對(duì)人體增加成倍損傷，因此建議控制背包重量在10%BW以下。但目前的負(fù)重研究多以未成年人為對(duì)象，缺少針對(duì)不同年齡、性別人群的科學(xué)驗(yàn)證。本研究以成年女大學(xué)生為研究對(duì)象，綜合記錄10%BW負(fù)重下受試者的軀干屈曲角度、軀干前傾角度、心率和血壓等參數(shù)，從生物力學(xué)與生理學(xué)兩個(gè)方面驗(yàn)證10%BW作為成年女性合理背負(fù)重量的科學(xué)性。

(1)軀干姿態(tài)與人體負(fù)重的關(guān)系

人體姿態(tài)的變化與背負(fù)行為密切相關(guān)。Chow發(fā)現(xiàn)青年受試者的頸曲向前角度和軀干前傾角度在負(fù)重即刻發(fā)生明顯變化[7]。王敏等人試驗(yàn)證實(shí)大學(xué)生背包行走時(shí)的胸椎在矢狀面和額狀面均有顯著變化[8]Watson等人也觀察到負(fù)重會(huì)增加年輕人的脊柱彎曲[9]。以上研究表明，背包負(fù)重會(huì)影響脊柱的自然直立形態(tài)與生理彎曲角度，進(jìn)而誘發(fā)椎間盤突出與退變性疾病。

負(fù)重后軀干的傾斜度變化最為明顯。Chansirinukor等人[10]的研究表明，隨著背負(fù)重量的增加，軀干前傾角度也隨之加大。原因解釋為，背包屬于外界附加負(fù)荷，對(duì)人體產(chǎn)生向后的力矩，背負(fù)者需要通過(guò)身體前傾動(dòng)作改變自身重心位置，以抵抗向后的作用力。重物越重，對(duì)人體產(chǎn)生的力矩越大，為保持平衡，軀干前傾的角度也越大。

(2)軀干角度的變化及分析

研究中計(jì)算得出負(fù)重前后人體CTL角度和TA角度，對(duì)比無(wú)背負(fù)狀態(tài)，使用肩帶A背負(fù)10%BW行走后的CTL角度和TA角度分別平均增加了1.373°和2.923°，可看出因負(fù)重影響，受試者的軀干屈曲角度增加，脊柱由正常直立位置發(fā)生偏移，向前彎曲程度增大；在負(fù)重時(shí)，受試者自發(fā)地進(jìn)行自我姿勢(shì)調(diào)節(jié)，加深軀干前傾程度以增加背部支撐力，從而穩(wěn)定人-包有機(jī)整體的重心位置并保持平衡。但是與無(wú)背負(fù)狀態(tài)相比，負(fù)重時(shí)的人體姿勢(shì)角度并未體現(xiàn)出顯著性差異，因此可以認(rèn)為10%BW的背部負(fù)重并未對(duì)受試者的身體姿態(tài)造成明顯影響，從生物力學(xué)角度證實(shí)10%BW可以作為22-24歲女性的日常背負(fù)安全重量。對(duì)比肩帶A組和肩帶B組的CTL角度與TA角度，發(fā)現(xiàn)通過(guò)綁縛柔性材料以增厚肩帶的方法并未對(duì)受試者的CTL角度和TA角度變化產(chǎn)生顯著影響，說(shuō)明人體姿態(tài)變化主要由背負(fù)重量決定，與局部部位的舒適度改變相關(guān)性不強(qiáng)。

(2)心率和血壓的變化及分析

負(fù)重過(guò)程中人體相關(guān)肌肉活性增加，整體輸出功率增加，反映在生理上表現(xiàn)為心率加快、血壓升高與呼吸速率加快。心率和呼吸速率與負(fù)重重量相關(guān)，馬軍等人[11]在研究中以心率及耗氧量變化為依據(jù)界定合理背負(fù)重量。本試驗(yàn)選取血壓與心率作為衡量受試者背負(fù)疲勞度的客觀依據(jù)，進(jìn)而探究負(fù)重合理性。負(fù)重10%BW完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)前后的采集數(shù)據(jù)顯示，忽略情緒等無(wú)關(guān)因素干擾，受試者的心率及血壓始終處于正常波動(dòng)范圍，且未表現(xiàn)出顯著變化趨勢(shì)，與無(wú)負(fù)重時(shí)相比無(wú)明顯規(guī)律性差異。同時(shí)，肩帶A組和肩帶B組在心率及血壓表現(xiàn)上亦無(wú)顯著差異。根據(jù)該結(jié)果可推測(cè)，10%BW的背部負(fù)重并未明顯引起受試者的生理疲勞，從生理學(xué)角度證實(shí)10%BW可作為年輕女性的日常背負(fù)安全重量，不會(huì)對(duì)心臟器官功能產(chǎn)生干擾；而通過(guò)柔性材料增厚肩帶并不影響受試者背負(fù)過(guò)程中的整體功率輸出，不會(huì)減輕受試者的客觀整體疲勞度。

4.2 增厚肩帶對(duì)背負(fù)舒適性的影響

(1) 肩部壓力與背負(fù)舒適性的關(guān)系

科學(xué)的負(fù)重分配比例為雙肩承擔(dān)10%，背部和腰胯分別承擔(dān)20%和70%。為實(shí)現(xiàn)合理的重量分布，可使用背包腰帶直接將負(fù)重轉(zhuǎn)移至骨盆，減少重力傳遞的環(huán)節(jié)，減輕肩部壓力。Bobet研究發(fā)現(xiàn)，使用無(wú)腰帶背包負(fù)荷行走過(guò)程中，受試者背部和腹部肌肉活性均無(wú)明顯變化[12]。由此推測(cè)使用日常背包負(fù)重時(shí)，背部與腹部并未有效承擔(dān)分配重量，背包重量大部分由肩周承擔(dān)。而人體肩部肌肉薄弱且血管、神經(jīng)豐富，過(guò)度的重力壓迫會(huì)阻斷肩部血液循環(huán)，造成肩頸肌肉疲勞。有研究指出，肩帶部位壓力應(yīng)低于10 KPa，以預(yù)防皮下水腫或真皮組織發(fā)炎等疾病的產(chǎn)生。因此，肩帶部位壓力是影響背負(fù)舒適體感的重要因素。

(2)受試者主觀背負(fù)感受的變化及分析

利用主觀量表，對(duì)負(fù)重10%BW過(guò)程中肩帶A組與肩帶B組的疲勞度及局部部位不舒適度進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示，使用肩帶B組的主觀整體疲勞度顯著低于使用肩帶A組；對(duì)于肩前、肩中、肩后、上背、中背、下背、上胸側(cè)、下胸側(cè)八處受詢部位來(lái)說(shuō)，使用肩帶B時(shí)的不舒適度均較使用肩帶A時(shí)有所降低，但在中背部位的不舒適度差異不具有顯著性。結(jié)合得分與對(duì)應(yīng)描述可看出，使用肩帶A時(shí)，對(duì)于中背、下胸側(cè)兩部位，受試者不舒適感非常輕微；在下背位置，受試者略感不適；而在包括肩前、肩中、肩后在內(nèi)的肩膀區(qū)域以及前胸側(cè)、上背部位，受試者不適感較強(qiáng)，接近痛感。使用肩帶B時(shí)，受試者中背、前胸側(cè)、下胸側(cè)三部位不舒適感非常輕微，肩前、肩中、上背、下背位置略感不適，而不適感較強(qiáng)的部位僅有肩后。根據(jù)該結(jié)果可推測(cè)，背負(fù)過(guò)程中，人體最不舒適部位主要為肩帶接觸區(qū)及附近區(qū)域，與調(diào)研結(jié)果一致。而在綁縛柔性材料使肩帶加寬增厚之后，增加了肩帶與肩膀的接觸面積，減小了接觸部位壓強(qiáng)，減輕了背包重量對(duì)肩膀神經(jīng)血管的壓迫，可以有效緩解較長(zhǎng)時(shí)間背負(fù)后的肩周區(qū)域酸痛感。同時(shí)，試驗(yàn)中增厚肩帶所用柔性纖維材料多孔隙，綁縛在肩帶上部時(shí)能形成空氣層，在行走過(guò)程中起到抗壓減震作用，避免了因背包顛簸在人體肩部產(chǎn)生的額外壓力。因此，在疲勞度及局部不舒適度評(píng)估中，肩帶B的評(píng)分均優(yōu)于肩帶A，符合基于理論的事先預(yù)測(cè)。

5 總結(jié)

與無(wú)背負(fù)狀態(tài)相比，背包重量達(dá)到體重的10%時(shí)，女性受試者的身體姿態(tài)會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)軀干屈曲和前傾傾向。但相較于無(wú)背負(fù)狀態(tài)，身體姿態(tài)的變化并無(wú)顯著性。同時(shí)，在10%BW負(fù)重下完成日常運(yùn)動(dòng)任務(wù)后，受試者心率與血壓兩項(xiàng)生理指標(biāo)并未發(fā)生明顯變化。因此，10%BW的背負(fù)重量對(duì)于22-24歲周歲的年輕女性來(lái)說(shuō)較為安全，不會(huì)對(duì)脊柱與肌肉健康造成嚴(yán)重傷害。

負(fù)重10%BW時(shí)，在背包肩帶處增加柔性材料不能矯正人體因負(fù)重而產(chǎn)生的軀干姿勢(shì)補(bǔ)償，但能夠顯著減輕背負(fù)后的主觀疲勞度，并能有效緩解肩周等部位的不舒適感。對(duì)于負(fù)重過(guò)程中常感覺肩頸酸痛的女性用戶，可通過(guò)綁縛柔性透氣纖維材料的方式對(duì)日常背包肩帶進(jìn)行增厚加寬改造，以提高背負(fù)過(guò)程的舒適度，緩解肩頸疲勞。

6 不足與展望

本研究中仍存在一定不足，首先，受試驗(yàn)設(shè)備限制，僅使用主觀量表法評(píng)估疲勞度與不舒適度，未能使用肌電信號(hào)采集等更準(zhǔn)確科學(xué)的方法。其次，試驗(yàn)中并未探討在超過(guò)10%BW的負(fù)重情況下，受試者的身體姿態(tài)是否會(huì)發(fā)生顯著性變化，因此無(wú)法界定安全背負(fù)重量的最大限值，這些不足將通過(guò)后續(xù)的更多研究彌補(bǔ)。