内衣织物刺痒感的评价方法

张旭靖， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

内衣织物刺痒感的评价方法

张旭靖， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

为从物理、心理和生理3个方面系统研究内衣织物刺痒感的评价方法，对14种常见内衣织物表面毛羽的直径和长度进行测量，利用皮肤电反应进行刺痒感生理评价，并对刺痒感进行主观评价。研究结果表明：织物表面毛羽轴向弯曲压缩是引起刺痒感的主要原因；纤维种类、纤维长径比是影响刺痒感的重要因素；羊毛纤维易引发刺痒感且羊毛纤维含量越高刺痒感越强烈；织物刺痒感越强烈，织物与人体皮肤接触时越易引起交感神经兴奋，交感神经支配汗腺分泌汗液，皮肤电阻变小，从而导致皮肤电导率增大，因此，皮肤电反应可作为刺痒感的生理评价方法。

内衣织物； 刺痒感； 纤维性状； 皮肤电反应

内衣织物作为贴身衣物，其舒适程度直接对人体产生影响。刺痒感是贴身内衣与人体皮肤接触时产生的不适感觉，是织物与人体皮肤之间相互力学作用(包括物理[1]、生理及心理反应[2])的结果。织物刺痒感是指织物与皮肤相互接触、摩擦时，织物表面突出的毛羽性状诱发对皮肤中各种感觉感受器形成痒的感觉[3]。织物引起刺痛感的神经生理学基础是因织物对皮肤作用的机械刺激引起的一组疼痛神经的低级活动[4-5]。

影响织物刺痒感的主要因素是织物表面突出纤维的性状。纤维直径、毛羽长度和抗弯刚度是影响纤维性状的重要因素[6-7]。纤维直径和长度影响纤维的弯曲刚度。纤维的弯曲刚度直接决定纤维对皮肤表面的刺扎作用。

1879年Vigouroux发现皮肤是存在电位差的。皮肤电位随视觉、听觉、触觉等外界刺激以及情绪波动而产生变化，这一过程称为皮肤电反应(galvanic skin response，GSR)[8]。皮肤电反应是由于精神紧张或情绪激动等自主神经活动引起皮肤血管收缩或舒张，交感神经节前纤维支配汗腺活动变化，引起皮肤电阻的变化，反映的是汗腺分泌反应[9]。皮肤电反应属于大脑高级皮层调节的生理心理反应性泌汗，出汗部位主要是手掌和足跖部位[10]。当人体受到外部刺激或情绪刺激时，皮肤血流量增加，皮肤电阻下降，皮肤导电电流增加。

刺痒感大都采用语言描述进行主观评价，很少从生理方面进行研究，本文利用皮肤电反应研究其生理指标与刺痒感的关系。

1 实 验

1.1 实验材料

本文实验从国内内衣生产企业选取消费者经常选用的14种内衣织物作为试样，具体结构参数如表1所示。

表1 织物试样结构参数表Tab.1 Structural parameters of fiber samples

注：8#试样成分中含有50%长绒棉； 10#试样的羊毛纤维经过丝光处理。

1.2 表面毛羽直径和长度的测试

1.2.1 实验仪器和条件

使用偏光显微镜，放大倍数为40倍。实验在温度为(23±3) ℃，相对湿度为(60±5)%的恒温恒湿室内进行。

1.2.2 实验方法

将纤维等效为一个圆柱体，直径则为圆柱体的横截面圆的直径。通常纤维是比较规则的棒状结构，偏光显微镜拍摄到的纤维图像实际上是纤维的纵向投影图，纤维的直径可表述为2条投影边界之间的距离。将内衣织物对折后夹在2片载玻片之间，放在偏光显微镜的观测位置，用显微镜拍摄软件拍摄折边处突出纤维图片，如图1所示。每种织物连续拍摄100根突出纤维的直径和长度，再用图像测量软件测量出拍摄图片中纤维的直径和长度，求出平均值和标准差。

1.3 织物刺痒感评价实验

1.3.1 受试者及实验环境

受试者为15名年龄在22～25岁的女学生，均为右利手。实验在温度为(23±3) ℃，湿度为(65±5)%的恒温恒湿室内进行，实验室环境安静，除被试者及1～2名主试人员外无其他闲杂人员，无任何光源刺激。

人处于平静状态时，皮肤表面2点的基础值就是电导水平值。人受到外界刺激迅速发生变化，刺激后迅速恢复到水平值。皮电传导和皮肤电阻呈反比，皮肤电导率作为皮肤的电反应生理指标。

1.3.2 实验流程

在实验开始前，受试者需先在室内适应 20 min 以保持情绪稳定。实验人员需要详细地讲解整个实验过程以及过程中应注意的事项。然后采用生理反馈测试系统进行生理数据采集。用75%医用酒精对被试者左手的食指和无名指进行脱脂，待皮肤表面酒精挥发后将皮电传感器套在食指和无名指的指尖部位。受试者坐在沙发上左手平放，姿势以受试者自我感觉舒适为宜。图2示出实验流程。受试者分别用手指、前小臂内侧，前小臂外侧3个部位轻轻在织物上滑动，每个部位触摸时间为30 s，为确保实验数据的准确性，每个部位触摸的时间间隔为15 s，最后根据评价标尺对织物刺痒感进行评分，刺痒感评价标尺如表2所示。

表2 刺痒感评价标尺Tab.2 Prickle appraisal standard

2 实验结果与分析

内衣织物表面毛羽直径和长度测试结果如表3所示。皮肤电反应测试结果及刺痒感评价结果如表4所示。

2.1 织物表面毛羽性状与刺痒感的关系

根据Euler压杆模型，纤维所能承受的临界弯曲载荷Pcr公式为

式中：E为弯曲模量；I为截面惯性矩；L为纤维长度；μ为不同约束条件下纤维的长度系数。

纤维的横截面性状一般不是正圆形，非圆形纤维截面惯性矩公式为

表3 织物表面毛羽的直径和长度测量结果Tab.3 Test results of fabric surface hairiness diameter and length

表4 不同身体部位触摸不同织物的皮肤电导率及刺痒感评分Tab.4 Skin conductivity of different body parts touch different fabrics and prickle scores

为便于纤维间的相互比较，常采用单位粗细条件下的纤维弯曲刚度，称为相对弯曲刚度RBr。纤维所承受的临界弯曲载荷为

式中Ndt为纤维线密度。毛羽位于织物表面一端为固定端，另一端与皮肤接触作用时使其发生一定程度的凹陷变形，被定为铰支，μ=0.7。

表5 织物表面毛羽参数值Tab.5 Parameters of fabric surface hairiness

注：D2/L为纤维直径平方与长度比；D为纤维直径，μm，L为纤维长度，μm。

Garnsworthy等[11]研究表明，当织物表面毛羽(纤维)作用于皮肤上的力大于0.75 mN时，分布在皮肤浅层的痛觉神经末梢被激活，引起刺痒感。由表5内衣织物表面毛羽的临界弯曲载荷可知，1#～14#织物表面毛羽的临界弯曲载荷Pcr均超过0.75mN神经激发阈值的条件，但通过对比纤维直径与长度的比值可知，1#～9#织物的D2/L值均小于1，而10#～14#织物的D2/L值均大于1。纤维的刺扎力虽然大于经验阈值，但D2/L值较小，在织物实际服用中，纤维不会被刚性握持，所以难以产生刺痒感。

结合表1、3可知，含羊毛纤维的织物刺痒感比较强烈。织物中羊毛纤维的含量越高，刺痒感越强烈。经过丝光处理的羊毛织物刺痒感觉较弱，说明羊毛纤维丝光处理对减弱织物刺痒感有重要影响。

图3示出织物表面毛羽直径与刺痒感主观评价的关系。由图可知，织物表面毛羽直径与刺痒感主观评价呈线性正相关关系。织物表面毛羽直径越大，其刺痒感越强烈。结合表3、4可知，羊毛纤维直径超过26 μm，织物更容易引起刺痒感。

2.2 皮肤电反应与刺痒感的关系

由表4可知，同一部位触摸不同织物时的皮肤电导率不同，不同部位触摸同一织物皮肤电导率不同。前小臂内侧触摸织物时的皮肤电导率最大，手指次之，前小臂外侧最小。由此可知，前小臂内侧对织物的刺激最敏感。手指对织物的刺激敏感程度略小于内侧，因此多采用前小臂内侧和手指进行触感评价实验。

表6示出方差分析表。可看出：试样的Sig.值为0，小于0.01，说明受试者同一部位触摸不同织物过程的皮肤电导率存在显著差异；触摸部位的Sig.值为0.02，小于0.05，说明受试者不同部位触摸同一织物存在显著差异。表7示出皮肤电导率与刺痒感相关性分析。

表6 方差分析表Tab.6 Analysis of variance table

注：F为方差分析的F检验值；Sig.为显著性水平(小于0.05表示具有显著性)。

表7 皮肤电导率与刺痒感相关性分析Tab.7 Correlation between skin conductivity and prickle

注：r为相关系数;“*”表示在0.05水平(双侧)上显著相关;“**”表示在0.01水平(双侧)上显著相关。

由表7可知，皮肤电导率与刺痒感呈显著正相关关系。刺痒感主观评分越高，织物对皮肤的感觉越刺痒，皮肤电导率越大。反之，刺痒感主观评分越低，织物对皮肤的感觉越舒适，皮肤电导率越小。织物刺痒感越强烈，人体皮肤与织物接触引起交感神经兴奋，皮肤血流量增加，皮肤电阻下降，皮肤导电电流增加。

3 结 论

本文通过对14种消费者经常选用的内衣织物表面毛羽的直径和长度进行测试，分析刺痒感的产生机制及影响因素，初步探索了刺痒感生理评价方法。

1)织物表面毛羽与皮肤接触时，轴向压缩弯曲对皮肤产生机械刺激是引发刺痒感的主要原因之一。从纤维所能承受的临界弯曲载荷模型可知，纤维的相对弯曲刚度、毛羽长度是引起刺痒感的主要因素。结合神经刺激激发阈值可知，纤维直径与长度的比值也是判断刺痒感产生的重要参数。

2)结合刺痒感评价分析可知，纤维种类和直径是影响刺痒感的重要因素。羊毛纤维易引发刺痒感，而且织物中羊毛纤维含量越高，刺痒感越强烈。羊毛的丝光处理对减弱羊毛织物刺痒感有重要影响。刺痒感与织物表面毛羽直径呈线性正相关关系，羊毛纤维直径超过26 μm更易引起刺痒感。

3)从生理方面初步探究了皮肤电反应与刺痒感的关系。手指、前小臂外侧、前小臂内侧3个部位中，前小臂内侧对织物刺痒感较为敏感。织物的刺痒感越强烈，人体皮肤与织物接触时引起交感神经兴奋，引起精神性分泌汗液，皮肤电导率增大，因此，皮肤电反应可作为刺痒感的生理评价方法。

通过本文研究为贴身织物纤维的选择和改善，对织物刺痒感的判断以及舒适性生理评价方法的研究提供参考。

FZXB

[1] 于伟东，储才元.纺织物理[M]. 上海：东华大学出版社，2002：416. YU Weidong，CHU Caiyuan. Textile Physics[M]. Shanghai: Donghua University Press，2002：416.

[2] 刘辅仁.实用皮肤科学[M].北京:人民卫生出版社，1996：3. LIU Furen. Practical Dermatology [M]. Beijing: People′s Health Publishing House，1996：3.

[3] 戚媛，刘宇清，于伟东.羊毛粗细对织物刺痒感影响的客观评价[J]. 纺织学报，2005，26(3)：12-14. QI Yuan，LIU Yuqing，YU Weidong. Objective evaluation for the effect of thin/thick wool fibers on the prickle sensation evoked by wool fabrics [J]. Journal of Textile Research，2005，26(3)：12-14.

[4] 刘宇清，韩露，于伟东，等. 苎麻织物毛羽刺痒感的力学评价[J]. 中国麻业，2004(1):22-26. LIU Yuqing，HAN Lu，YU Weidong，et al. Mechanical evaluation of prickle of ramie hairiness[J].Plant Fiber and Products，2004(1)：22-26.

[5] NAYLOR G R S, STANTON J H, SPEIJERS J. Skin comfort of base layer wool garments. part 2: fiber diameter effects on fabric and garment prickle[J]. Textile Research Journal，2014，84(14)： 1506-1514.

[6] NAEBE M, MCGREGOR B A, SWAN P, et al. Associations between the physiological basis of fabric-evoked prickle, fiber and yarn characteristics and the Wool ComfortMeter value[J]. Textile Research Journal， 2015，85(11)： 1122-1130.

[7] 毛宁，敖利民，周琦，等. 纤维轴向压缩性能测试及其刺痒感属性判断[J]. 纺织学报，2015，36(1)：11-17. MAO Ning，AO Limin，ZHOU Qi，et al. Fiber axial compression performance testing and prickle attribute judgment[J]. Journal of Textile Research，2015，36(1)：11-17.

[8] DARROW C W， GULLICKSON G R. The peripheral mechanism of the galvanic skin response [J]. Psychophysiology，1970，6(5)：597-600.

[9] VAHEY R，BECERRA R. Galvanic skin response in mood disorders: a dritical review[J]. International Journal of Psychology and Psychological Therapy， 2015，15(2)： 275-304.

[10] VAN DOOREN M，JANSSEN J H. Emotional sweating across the body：comparing 16 different skin conductance measurement locations[J]. Physiology & Behavior，2012，106(2)：298-304.

[11] GARNWORTHY R K，GULLY R L，KENINS P，et al. Identification of the physical stimulus and the neural basis of fabric-evoked prickle [J]. Journal of Neurophysiology，1988，59(4)： 1083-1097.

Evaluation methods of prickle sensation evoked by underwear fabrics

ZHANG Xujing， WANG Lichuan， CHEN Yan

(CollegeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

In order to explore evaluation methods of prickle sensation evoked by underwear fabrics from the physical, psychological and physiological aspects. Fabric surface hairiness diameter and length of 14 kinds of common underwear were tested. Subjective assessment and Galvanic skin response were used to evaluate prickle sensation of underwear fabrics. The result shows that the fabric surface hairiness of axial bending compression is the main cause of the prickle sensation. Fiber types and diameter and length of fiber are important factors affecting prickle sensation. Wool fiber often leads to prickle sensation easily, and the higher of the wool fiber content, the more intense prickle. It finds that the more intense prickle of fabric, the sympathetic nervous excitement gets excited more easily when skin contacts with the fabric. Sympathetic innervation of sweat glands secretes sweat causing skin resistance decreases. As a result, it causes increase on skin conductivity. Therefore, galvanic skin response can be as the physiological evaluation method of prickle sensation.

underwear fabric; prickle sensation; fiber trait; galvanic skin response

10.13475/j.fzxb.20160100405

2016-01-04

2016-06-06

张旭靖(1989—)，女，硕士生。主要研究方向为服装材料性能。陈雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 186.3

A