女性服装压力舒适阈限的测试与研究

王永荣， 罗胜利， 廖银琳， 刘 宇

(1. 东华大学 服装与艺术设计学院， 上海 200051； 2. 广州纤维产品检测研究院， 广东 广州 511447;3. 东华大学 现代服装设计与技术教育部重点实验室， 上海 200051)

服装压力是指人体穿着塑身衣、束裤、压力袜等紧身衣裤[1]以后所受到的压力。国外对服装压力舒适性研究已历时近50年,文献[2-3]指出舒适服装压力的范围在1 960～3 920 Pa之间，当服装压力超过此值时会令人感到不舒服，其程度因人和身体部位而异。Makabe等[4]通过对女性胸罩的研究得到肩带3 200 Pa，胸下围和侧部1 470～2 130 Pa的舒适阈值；同时对女性调整型腹带的压力舒适性进行研究得出，腹带的舒适阈值为2 460 Pa[5]。 Nakahashi等[6]从人体自身的角度分析了影响服装压力大小的人体体型方面的因素，主要有身体曲率、人体的弹性模量、软组织结构、脂肪含量、运动幅度等。

此外，也有部分学者将重点放在了服装压力主观评价实验上，尝试开发比较规范的心理量表或具有参考性的服装舒适感觉预测模型[7-8]。如：周晴等[9]利用心理量表对不同号型、款式和弹性的运动内衣进行主观压感评价，讨论了不同穿着感觉之间的关系；李俊等[10]开发了一种新的心理量表技术，通过因子分析提炼出3个感觉因子，分析感觉因子与整体舒适感觉之间的关系，应用线性统计和BP神经网络等方法建立服装整体舒适感觉的预测模型。

在以往的服装压力客观测试中，样衣一般面料不同，型号分为S、M、L，即织物的拉伸性能和伸长率不同，数量在9～15件左右。每个测试部位能够感受不同压力的次数并不充分，不仅样本量不够充足，压力的改变也是不连续的，无法追踪被试者的感觉变化；因此通过这种方式测量得到的某个部位的舒适阈限不够精确；而且，仅仅通过织物拉伸性能或者尺寸的变化来改变服装对人体各部位产生的压力，其差值不等距；因此这种测试方法有可能会错过比较精确的舒适阈限，因为样衣施加在人体上的压力值可能距离舒适阈限较远。

为解决上述问题，本文采用双环扣调节束带长度的方法来控制束带包裹在人体上的尺寸，使其对各个测试部位造成的压力小幅度稳定变化。与过去的一些方法相比，本文方法扩大了织物对人体造成的压力变化范围，同时又缩小了变化的精度，使得压力舒适阈限的测试结果更加精细。

1 实 验

1.1 测试受体

招募50位在校女性学生作为测试受体，年龄为(21±2) 岁,身高为(162±4) cm,体重为(53±5) kg。

1.2 服装压力测试系统

利用AMI3037-10型气囊式接触压力测试仪(日本AMI TECHNO公司)，测试服装压力。压力测量范围为0～34 kPa，最大能承受70 kPa。

为在人体局部施加变化的服装压力，本文开发设计可调整型双环扣束带。束带由涤纶丝和氨纶丝织造而成，宽度为10 cm，厚度为(1.2±0.1) mm，在定伸长为60%时，弹性回复率为96.1%。调整型束带可通过拉伸或者放松控制服装压力连续且均匀的变化，操作方便，且可缓慢进行。为防止被测部位因拉伸不到而使压力变化不明显，双环扣的位置要在测试部位附近。当测试部位的压力达到需要的数值时，拉住束带，控制其不发生滑移，使压力尽量稳定在某个特定的数值。压力传感器安置以及测量方法如图1所示。

图1 服装压力测试示意图Fig.1 Schematic diagram of garment pressure measurement. (a) Pressure sensor; (b) Compressive belt

1.3 测试点

根据相关文献和问卷调查结果，选取如下身体部位进行服装压力测试，如表1和图2所示。

表1 测试部位说明Tab.1 Illustration of measurement sites

图2 服装压力测试部位Fig.2 Pressure sensory part. (a) Anterior; (c) Lateral; (c) Posterior

1.4 测试方法与原理

根据心理物理学理论，采用极限-阶梯法施加变化的服装压力，测量得到各部位的压力舒适阈值，其测试序列如表2所示。其为某样本在侧腰部的测试记录。

表2 舒适阈值实验数据记录表Tab.2 Pressure comfort threshold test data

注：+代表舒适；-代表不舒适。

对实验对象的某个测量点逐渐从小到大加压，当舒适度从舒适变为有一点不舒适时，再增加一点压强，然后再将压力从大到小逐渐减小，当舒适度从不舒适变为舒适时，再减小一点压强，又重新增大。这样反复3次测试序列后，将每次在舒适与不舒适临界点的服装压力值(1 650与1 880、1 590与1 390、1 160与1 340、1 060与700、1 280与1 440、1 330与1 110)分别相加求平均数，即为在该测量点的舒适阈限(δ)，为1 325 Pa。

1.5 测试流程

测试对象提前 30 min 进入实验室，使其身心能够适应环境，减小生理指标数据和客观压力测量的实验误差。测试在饭后2 h进行，保证被试者没有饱腹感。测试在安静的室内进行，室温20 ℃，相对湿度为 60%。实验过程中， 严格要求测试对象减少不利于实验的动作，例如不要深呼吸，不要抖腿、用力换腿，不要过度紧张兴奋等。每位测试对象依次穿着束带(调整压力大小)进行测量和评价。测试流程如下：1)打开压力测试仪器，调整仪器到实验初始状态；2)将9个测试点用记号笔在测试对象身上相对的具体位置做上“*”形记号；3)测试对象自然站立，戴上束带，从束带的尺寸与测试对象测试部位尺寸相同时开始测量。均匀拉伸束带，使测试对象感受压力感和舒适度的变化，直至不能承受。再慢慢减小压强，直至感到无压力；4)进行舒适阈值的序列测试。将气囊感受器贴在测试点A并固定，使气囊的中心和记号点中心重合；5)从束带的尺寸与测试对象测试部位尺寸相同时开始测量。拉伸束带，逐渐施加压力，控制压力值尽量均匀地变化，每次增加100～200 Pa左右，每次加压完成后保持静止状态10 s，使服装压力稳定下来，对测试部位的压力舒适度进行评分，直至出现不舒适停止；6)另起一序列，在5)停止时在压力值基础上增加一档压力值并进行评价，然后逐步减小压力值(幅度同样在100～200 Pa左右)，至被试者重新反映舒适后停止；7)再另起一列，在6)停止时在压力值基础上减小一档并进行评价，然后逐步增大压强，直至实验对象反映舒适后停止；8)重复6)、7)步骤，如此循环往复直至得到6个序列实验数据；9)依次测量其余B、C、D、E、F、G、H、I共8个测试点。

2 结果与讨论

2.1 服装压力舒适阈值分布

图3示出50位女性压力舒适阈值的分布图。可以看出，腹侧点I的压力舒适阈限最大，为2 743 Pa，即50位被试者对压力舒适度的感觉从舒适变为不舒适的临界值为2 743 Pa，这个临界值的含义是，当腹侧点的压力数值小于该值时，被试者没有不适感，但是当压力数值大于该值时，被试者开始感到不适。肩中点A和肩胛骨点B值较大，分别为1 671 Pa、1 633 Pa。前胸下部点D的压力舒适阈限均值最小，为937 Pa。前腰中点F的压力舒适阈限值也比较小，是955 Pa，接着是高腰侧点E、腹凸点H、后腰侧点G、腋下点C，均值分别为1 156、1 260、1 284、1 305 Pa，其中，侧腰点、后侧腰点、腹凸点的均值非常接近。从纵向来看：在人体正面,从上往下,压力舒适阈值逐渐增大；在人体侧面，除腹侧点远远大于其他点外，压力舒适阈值从上往下逐渐减小；在人体背部，压力舒适阈值从上往下逐渐减小。通过横向对比发现，身体前部压力舒适阈值小于侧面和背部。

注：单位：Pa。图3 服装压力舒适阈值分布Fig.3 Distribution of garment pressure comfort threshold. (a) Anterior; (c) Lateral; (c) Posterior

2.2 服装压力舒适阈限的影响因素分析

人体结构是造成不同部位舒适阈限有区别的重要原因之一。人体不同部位的骨骼、脂肪含量和器官分布会对服装压的大小以及舒适性产生影响：

1)人体共有206块骨骼，分为颅骨、躯干骨和四肢骨3大部分。本文实验中，测试点覆盖的主要有锁骨、肩胛骨、胸骨、肋骨等骨骼较多较凸出的部位，弹性模量也较大，是造成压力值较大的原因之一[11]。

2)脂肪是人体结构的重要组成部分。人体的脂肪主要分布在皮下组织、内脏器官内部和周围以及腹腔的大网膜等部位，人体的脂肪约有2/3贮存在皮下组织。各部位皮下脂肪含量并非均匀分布，同一个体、不同部位皮下脂肪层的厚度也并不相同。女性脂肪较为集中的部位，皮下软组织较厚且柔软，受压易发生变形，所以压力可得到缓冲[12]。

3)人体腹腔内的肾、脾、肝等器官若长时间受到压迫，内脏及神经系统长期处于紧张状态，会引发不适感，甚至导致胃肠消化功能降低。

基于人体结构对测试点舒适阈值分布的原因进行分析如下：

肩中点A、肩胛骨点B、腹侧点I的压力舒适阈值明显高于其他点，原因主要为：1)这些部位呈凸起状态，骨骼比较突出，且曲率半径较小，根据拉普拉斯定律，服装压力与这些部位的曲率半径成反比，所以这3个部位测出的压力较大；2)女性这3个部位承受服装压迫的能力强，因此压力舒适阈值最大。

高腰侧点E、腹凸点H、后腰侧点G和腋下点C，压力舒适阈值比较相近。腋下点的压力舒适阈值稍大，其处于人体侧缝部位，相对曲率半径小，但由于侧缝上的点相对没有经常承受压力，因此承压能力相对肩中点较弱。腹凸点皮下没有骨骼，相对柔软，皮肤和软组织受压时会被挤压，推向软器官，这也是造成腹部压力较小的主要原因之一，但相对于前腰中点对压力不敏感。

而舒适阈值最小的2个测试点则集中在人体前部胸围线以下、腰围线以上的部位，分别是前胸下部点D和前腰中点F。这2个测试点的舒适阈值较小的原因为：1)测试点所在部位都比较平坦，曲率较大，因此在这些点上产生的压力均较小；2)人体在这些部位对压力较敏感；3)前腰中点是女性脂肪较为集中的部位，压力易得到缓冲，压力较小；4)前胸下部覆盖了人体的肝脏和胃部，会压迫到人体器官，产生不适感。

2.3 压力舒适阈值的个体差异性

图4示出压力舒适阈值的个体差异。可看出，不同受试者在同一点的压力舒适阈值存在差异。肩中点A和腹侧点I的数据离散程度非常大，这与人体局部结构有关，这2个部位曲面复杂，髋骨位置和形状及传感器贴合位置都极大地影响测试结果。点F和H的离散程度较小，即50位被试者在前腰中点F和腹凸点H的舒适阈值较接近，说明舒适阈值差异小。

图4 压力舒适阈值的个体差异Fig.4 Individual difference of pressure comfort threshold

2.4 与以往测试结果对比与分析

早期研究者测试所得的压力舒适阈值范围与本文实验结果对比如表3所示。

表3 本文实验和文献中压力舒适阈限数据对比Tab.3 Comparison of pressure comfort threshold

从表3可知，早期研究者测得的3个主要部位的阈限都比本文实验大，其原因是：1)测试采用的测量仪器和方法不同；2)被测者的体型和对压力的承受能力不同；3)所采用的样衣不同；4)被测部位点的偏移导致结果偏大。

3 结 论

基于物理心理学极限-阶梯法原理进行了实验，测试与计算推导服装压力舒适阈限。本文实验中，筛选50位在校女大学生作为测试受体，依次测试9个不同部位的服装压力；设计开发双环扣式可连续调节束带，实现束带对人体各测试部位的施加压力尽可能等距变化并保持稳定。计算各个部位的压力舒适阈限，得到50位被试者在肩中点、肩胛骨点、腋下点、前胸下部点、高腰侧点、前腰中点、后腰侧点、腹凸点、腹侧点这9个点上的压力舒适阈值，得出女性人体上身的压力舒适阈值分布。分析压力舒适阈限分布规律及其原因，探讨个体差异，探索出全新的测量与计算服装压力舒适阈限的方法。本文研究结果将有助于建立较为完善的压力服装舒适性评价体系，且可为相关产品的设计和生产提供一定的理论参考。

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