运动文胸热湿舒适性研究

孟祥红，陆明艳，戴晓群，2

（1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州215006；2.南通苏州大学纺织研究院，江苏 南通226018）

随着人们对健康的重视，运动健身成为了一种潮流。运动的过程是一个大量发热、发汗的过程，为了提高运动效率，满足人们在大量运动条件下出汗时仍能够保持衣内干爽舒适的要求，运动服装的热湿舒适性受到了广泛的关注。运动文胸作为女性运动服装的一类，主要功能是对胸部的强支撑和约束，使乳房与身体形成整体，减小运动过程中所带来的震动。运动文胸（bra）由面料、罩杯等多层材质组成，所以对热量和汗液的散失有阻碍，如果过多的热量和湿度不能得到及时的散失，就会使人感觉不舒服，消耗大量不必要的能量，影响运动效率。贾娟［1］对连身文胸的湿舒适性进行了研究，主要通过对面料的透气导湿等测试结合主观舒适性评价，证明了不同面料对连身文胸的总体湿舒适感有一定的影响，并且在不同的人体活动状态下，面料有不同的表现。

Park［2］通过测量人体直肠温度、唾液乳酸浓度等生理指标研究了在热环境下服装吸湿性对业余棒球手投球速度与生理反应的影响，结果表明：穿着高吸湿的纯棉服装比低吸湿的服装投球速度更高。Kang［3］通过测量七位健康男性的耗氧量、直肠温度、皮肤温度、出汗率和心率来评价两种运动T恤对人体的影响，证明了穿着100%纯棉T恤的人体直肠和皮肤温度比穿着100%纯涤纶T恤时要高，而且穿着涤纶T恤的耗氧量也较低。

Gonzales等人［4］对不同线圈大小的涤纶运动衫的热平衡进行了研究，通过对10名骑行功率车的专业运动员温度等的测试，发现线圈大小对热感知和皮肤温有明显影响，而对心率和成绩的发挥没有明显影响。Sousa等人［5］对纯棉运动衫和涤纶合成运动衫的热湿舒适性进行了研究，通过测量10名健康男性在运动过程中的直肠温度、皮肤温度和SR，结合每5min测试的心率和主观评价，最终得出合成涤纶运动衫的热湿舒适性能优于纯棉运动衫。Dai等人［6］对大豆纤维棉运动衫和纯棉运动衫进行了疏水性对比测试，通过对6名匀速运动的男性温度等的测试，发现大豆纤维棉混合运动衫能保持皮肤温在较低的温度，热湿性能优于纯棉运动衫。Satsumoto［7］利用出汗暖体假人，在夏天的高温环境下，评价三款不同吸湿排汗内衣的水分吸收对服装内微型气候短暂变化的影响。

张云［8］对高尔夫服装的热湿舒适性做了研究，采取动静态实验和主客观评价相结合的方式得出了八种新型面料拼接成的服装在服用性能上具有较大的优势。王丽敏［9］对女性乒乓球服的热湿舒适性进行了研究，对受试者的皮肤温度和衣内温度等进行测试，结合主观评价，证实了实验中所选择的采用异型截面纤维制成的乒乓球服热湿性能较好，尤其是采用平针组织织造的运动服装的热湿舒适性能最为突出。吴海燕［10］从受试者主观评价并结合运动后的人体红外图像，发现对改变服装面料拼接对提高运动服装热湿舒适性有一定的意义。李亚娟等人［11］利用出汗假人和主观实验，对吸湿快干型服装热湿舒适性和主客观测试结果的一致性进行研究，证明了在大运动量条件下，在对服装穿着舒适性总体评价方面，出汗假人与主观测试结果一致性较好；但在主观穿着实验中，受试者对服装的湿、热、闷和粘感觉方面，出汗假人实验与主观测试结果之间存在一定的差异性。段杏元［12］采用主观评价的方法对运动状态下文胸热湿舒适感觉和各点压力感觉进行了测试，结果表明运动对文胸的湿热感、闷热感及粘体感的影响较大，且随着运动的进行，这三方面的感觉明显增强；总体舒适感在运动前最好，运动结束时最差；压迫舒适性也是逐渐变差的。

综上所述，国内外学者对运动服装热湿舒适性的研究方法主要采用的穿着实验来测量生理指标，结合主观评价，并取得了一定的突破和成果。本文通过受试者穿着实验，测量皮肤温、摄氧量、代谢当量和心率等生理指标，对三种运动文胸的热湿舒适性进行了初步研究，为生产者开发新的运动面料有一定的参考价值，并为其寻找热湿阻小的罩杯提供理论指导。

1 研究方法

1.1 受试者和试样

实验受试者选择五名年龄24周岁左右的健康大学生，身高在160±3cm，体重为50±2kg，胸围84±2cm，罩杯大小为B。试样选择某公司型号为75B的可拆卸罩杯的运动文胸（如图1）：无罩杯bra a、普通海绵杯bra b和立棉杯bra c三件进行实验。实验分为两组：无罩杯bra a和普通海绵杯bra b；普通海绵杯bra b和立棉杯bra c。

1.2 测量指标及仪器

（1）人体皮肤温度：人体皮肤温度是反应环境因素及自身因素对人体影响的重要生理指标，可以反映人体的冷、热感觉及热舒适性。胸部皮肤温测试选择着装生理舒适性客观测试系统（AMI株式会社，日本），每5s记录一次数据，测试点如图2所示。

（2）METS、摄氧量和心率：人体在进行剧烈运动时，代谢量增大，其能量的产生是由于人体内物质氧化的结果，在物质氧化的过程中需要血液所携带的氧的参与，所以摄氧量、心率都会有所变化。测试仪器选择Cortex METAMAX 3B（CORTEX Bio-physik GmbH，Germany），每秒记录一次数据。

图1 运动文胸

图2 皮肤温测试点

1.3 实验方案

由于人的体温在24h里是有波动的，而且还容易受到人的心理等因素的影响，所以实验设定在上午9点开始，到11点半结束，完成一组对照试验，运动文胸的测试顺序为随机。实验在安静的恒温恒湿实验室（爱斯佩克环境仪器有限公司，日本）进行，温度26℃，相对湿度60%。实验前受试者在恒温恒湿试验室以7km／h运动热身5min，然后静坐40min来适应环境。整个实验过程持续1h（如图3），受试者皮肤温全程测试。第一阶段为静坐休息阶段，静态休息15min，10min后测试5min的静态休息的心肺功能；第二阶段为运动阶段，受试者在速度为7.3Km／h的跑步机上匀速跑13min；第三阶段为静坐恢复阶段，运动结束后迅速将心肺功能仪取下，受试者静坐休息32min。

图3 实验流程图

1.4 数据分析方法

将每组实验中每个受试者的每组数据进行SPSS分析，并对每件运动文胸的五组数据测量值的平均数进行SPSS分析。对平均皮肤温的三个阶段分别进行了配对t检验；而摄氧量、METS以及心率均是取静坐休息的数据（t＝600～900s）、运动稳定后的数据（即t＝1 400～1 680s）进行配对t检验，显著水平设成0.05。

2 结果与讨论

2.1 无罩杯和海绵杯运动文胸

如图4所示，整个实验过程穿着两件文胸各测量值变化趋势一致。第一阶段，在图（a）中，由于受试者穿戴上心肺功能仪，随着时间的增加，皮肤温逐渐上升；图（b）（c）（d）中 METS、摄氧量及心率都维持在一个较为平稳的状态，分别是1.8、0.3L／min和98B／min，都在正常范围内。第二阶段，如图（a），运动起始阶段产热大于散热，所以皮肤温上升到最高点。随着运动时间的增加，人体开始大量出汗，皮肤表面的汗液通过罩杯内部的面料及时的吸收，并传递到最外层的面料蒸发，大量的热量得到了散失，所以皮肤温逐渐下降。结合图（b）（c）（d）在剧烈运动时，METS增加，为提供更多能量，摄氧量增加，并且心率增大。第三阶段，如图（a），将心肺功能仪迅速取下，增大了汗液蒸发面积，所以皮肤温骤降。此时，受试者不再运动产热，但仍在大量出汗，较高的皮肤温度向中枢传递体温高的信息，进一步加强散热器官的功能；而且运动产生的大量汗液还残留在皮肤表面和衣物，随着蒸发带走大量热量。所以皮肤温下降到最低点，逐渐恢复接近初始温度。

图4 无罩杯和海绵杯

第一阶段，如图（a）中穿着bra a和bra b的前胸起始皮肤温虽然不同，但随着时间的增加温度平行上升，没有明显差异；图（b）（c）（d）中 METS、摄氧量及心率处于平稳状态。第二阶段，图（a）中穿着bra a和bra b的前胸皮肤温同一时间瞬间上升，大约0.5℃。随着运动时间的增加，穿着bra a大量的汗液没有罩杯的阻碍，得到及时的转移散失，所以体温下降的幅度较大；而bra b中的大量汗液通过海绵杯进行转移，因为厚度大阻碍了水分子的传递，汗液蒸发散失较慢，所以皮肤温下降幅度较慢。在运动稳定后，结合图（b）（c）（d），穿着bra b的 METS比bra a大约高0.6，摄氧量比bra a大约高0.1L／min，心率比bra a大约高2B／min。第三阶段，将心肺功能仪取下，如图（a），皮肤温瞬间下降，由于bra a比bra b薄，湿阻小，所以在皮肤温恢复过程中bra a皮肤温低于bra b。从图（a）整个实验过程可以明显看出，穿着bra a皮肤温温降大于bra b，即穿着bra a振动所带来的影响远远小于bra b罩杯厚度所带来的影响。经过配对t检验各个测量值在两件文胸间都有显著的差异（p＜0.05）。

图5 海绵杯和立棉杯

2.2 普通海绵杯和立棉杯运动文胸

各测量值整个实验过程曲线变化与第一组变化一致。穿着bra b和bra c各测量值曲线图特点分析。第一阶段，如图（a），穿着bra b和bra c的皮肤温没有明显差异；结合图（b）（c）（d），由于没有大量能量的消耗，穿着这两种罩杯的受试者的新陈代谢等都处在一个平稳的状态，METS约1.41，摄氧量约0.24L／min，心率在约90B／min，无明显差异。第二阶段，如图（a），皮肤温都有个瞬间的上升，大约0.5℃，随着运动时间的增加，人体产生大量汗液，随着蒸发的过程，皮肤表面温度逐渐降低，起到显著的散热作用。经过配对t检验bra b和bra c无显著差异。结合图（b）（c）（d），穿着bra b和bra c的平均METS、摄氧量和心率没有显著差异。第三阶段，如图（a）穿着bra b和bra c的皮肤温达到最低，在bra c皮肤温逐渐回升到初始皮肤温时，bra b仍有下降的趋势，说明在静态休息状态下穿着bra c热量散失较快。

3 结论

通过对穿着三种运动文胸的受试者的平均皮肤温、摄氧量、代谢当量和心率等生理指标的测量和分析，得到主要结果如下：有无罩杯对运动文胸热湿舒适性有明显的影响，无罩杯优于普通海绵杯运动文胸；在本次实验条件下，两种不同罩杯材质的运动文胸热湿舒适性没有发现差异，罩杯材质不同所带来的影响还有待于进一步的研究。

［1］ 贾娟.连身文胸的湿舒适性研究［D］.上海：东华大学硕士论文，2006：61-63.

［2］ Park SJ.Effects of moisture absorption of clothing on pitching speed of amateur baseball players in hot environmental conditions［J］.Textile Research Journal，2006，76（5）：383.

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［5］ Sousa JD，Cheatham C，Wittbrodt M.The effects of a moisturewicking fabric shirt on the physiological and perceptual responses during acute exercise in the heat［J］.Applied Ergonomics，2014，45（6）：1451-1452.

［6］ Dai XQ，Imamura R，Liu GL.Effect of moisture transport on microclimate under T-shirt［J］.European Journal of Applied Physiology，2008，104（2）：340.

［7］ Satsumoto Y，Murayama C.Effect of moisture sorption of underwear material on clothing microclimate in a hot environment［J］.Heat transfer-Asian Research，2009，38（1）：12-13.

［8］ 张云.基于人体工效学的高尔夫服装热湿舒适性研究［D］.上海：上海工程技术大学硕士论文，2010：87-88.

［9］ 王丽敏.女性乒乓球服的热湿舒适性研究［D］.北京：北京服装学院硕士论文，2011：79-80.

［10］ 吴海燕，张云.提高运动服装热湿舒适性的面料拼接优化设计［J］.上海纺织科技，2010，38（4）：39.

［11］ 李亚娟，丁雪梅，辛洁等.吸湿快干型服装穿着热湿舒适性主客观评价一致性研究［J］.山东纺织科技，2006（6）：51.

［12］ 段杏元.运动对文胸穿着舒适性的影响研究［J］.针织工业，2013（5）：56.