运动文胸的人体功效学研究进展及趋势

朱春，王建萍

（1.西安工程大学 服装与艺术设计学院，陕西西安 710048；2.东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051）

从1869 年法国人Herminie Cadolle 将紧身胸衣上下部分分离成两件，现代文胸产生。文胸通过对乳房的承托、聚拢来塑造女性的乳房形状。尽管才经历短短一个世纪，文胸的发展已经跳出传统文胸的范围。到了二十世纪七十年代，随着运动与健身风潮的兴起，传统日常文胸无法满足运动过程中的需求，第一款商业文胸 “Free Swing Tennis Bra”问世。随后，运动文胸的品类越来越丰富，按需求的市场划分也越来越精确。除了满足运动需求的文胸，针对特定群体如哺乳期妇女，特殊疾病人群（接受过乳房成形术、乳房切除术人群的术后文胸），老年群体的文胸研究也渐渐兴起。这些区别于传统日常文胸，满足特定群体的特定需求，有着特定功用的文胸，即为功能性文胸。

本文通过对运动文胸的人体功效学进行文献分析研究，分别从3D 人体测量、乳房运动学、文胸-人体生物力学和文胸热湿舒适四个方面探寻运动文胸研究脉络，为运动文胸的开发提供思路。

服装人体工效学是人体功效学中研究人体特征及服装和人体相互关系的分支学科，其研究的对象是“人-服装-环境”系统[1]。

1 人体测量学

3D 扫描技术是当下内衣产业中用于获得人体尺寸的主要技术手段，日本内衣品牌Wacoal 首先采用3D 人体扫描获取大量乳房测量数据以评估乳房的形态特征。东华大学Wang[2]提出了一种3D 乳房形态数据库的构建方法。在三维扫描获得人体躯干网格模型后，采用一种基于Delaunay 和Dirichlet/Voronoi 图和权重概念的自由变形模型获取一种抽象的乳房数据配置库。针对特定运动项目的运动员人体测量是非常必要的，它可以为参加特定项目的女性文胸以及胸部防护设备的设计提供设计指导。Brooke R 等[3]对117 名女足球运动员的乳房尺寸和位置的3D 扫描数据分析后发现：足球运动员乳房和躯干特征的某些方面和普通人群有着显著差异。3D 人体扫描也被用来观测穿着运动文胸运动前后，乳房区域的变化。Adriana Gorea 和Fatma Baytar[4]对11 位穿着中度压缩尺寸的无缝运动文胸的女性运动前后，在下胸围与腋窝点界面之间的区域按0.25 英寸的间隔进行17 切片测量，发现在运动前后，乳房整体压缩量减少了0.08英寸。最大胸围线以下的不稳压缩减少量最为显著。其研究结果表明运动之后乳房组织整体向上方移动，为压缩式运动文胸设计提供参考。

2 乳房运动学

在运动过程中，乳房会在三个维度上产生位移。研究乳房的运动（穿戴以及没有穿戴文胸的状态）有助于运动文胸的开发[5]。同时乳房运动与乳房痛也有显著的关联，国外有研究表面乳房痛会随着乳房运动的程度以及速度的减小而减轻[6][7]。JOANNA C.SCURR[8]研究了乳房支撑对多平面乳房运动和乳房舒适性的影响。通过测量没有佩戴文胸、佩戴日常文胸与运动文胸的女性跑步时十个步态周期中乳房与身体轨迹坐标，计算相对位移、速度和加速度。结果发现，乳房加速的幅度和轨迹不受到增加乳房支撑的影响，并且与乳房的舒适性无显著关联。当下国内对于乳房运动学的研究有对不同运动状态下或一定量的运动之后运动文胸对乳房特征和运动学参数影响的研究[9][10][11]。研究得出，穿着运动文胸可以减少两侧乳房运动范围的差异[7]。余越云[12]通过标记胸部不同位置，建立两种不同胸部位移坐标系统。采集蹦床上高抬腿运动时乳房上5 点的两种坐标系的参考点的位移数据，发现以胸骨角上切迹、左肋弓下缘和右肋弓下缘建立的相对位移系统中，乳房位移数据更为准确。而陈晓娜、龙玉廷[13]的研究发现运动过程中肩带参数（宽度、方向和面料）对胸部位移和压力两方面无显著影响。因此运动文胸的设计若考虑压力舒适性和稳定性，关注重点应在文胸的其它部位。

3 文胸-人体生物力学

文胸的三维结构设计是关系到穿着过程中的动态舒适性最重要影响因素。文胸各部分基本的负荷分布需要文胸合理结构设计。前肩带设计需要经过乳头的垂直方向，从而获得最佳的垂直胸部支撑[14]。织物拉伸性能是影响文胸承托支撑效果的另一个重要因素。它在水平面中应具有足够的弹性，以允许呼吸时胸部扩张。但是，应限制垂直平面的弹性以最大程度地减少垂直的乳房运动[12]。

在人体运动过程中，文胸不同的部位如肩带和罩杯，都会和人体之间产生力的相互作用[15-16]。Deirdre E.McGhee 等[15]研究了大胸女性在站立和跑步两种状态下穿着不同文胸产生的承托力。在站立状态下，平均两侧文胸-乳房垂直方向作用力为11.7±74.6N；而当在跑步机上跑步时，在高承托和低承托条件下平均单侧文胸-乳房作用力分别为8.7±6.4 N 和14.7±10.3 N。KELLY-ANN BOWLES 和JULIE R.STEELE[16]通过分析肩带垫对肩部压力的影响和肩带结构的变化对肩部压力影响来量化文胸肩带-肩部压力。研究结果表明：文胸肩带垫仅在背部交叉的肩带中，减少肩带-肩部压力；肩带的不同方向，与肩部舒适性没有关联。以上均是通过实验来量化文胸-人体压力。文胸-人体生物力学同样可以通过构建三维模型来确定。Y.LI[17]设计了一种3D 女性体型生物力学模型，由具备弹性的乳房和刚性的身体躯干组成。设计了一种生物力学模型，用于数值模拟穿戴文胸和乳房之间在运动过程中的动态力学相互作用。

4 运动文胸热湿舒适

目前对运动文胸的热湿舒适性研究还比较少。White 等[18]用红外热像仪获得了分别穿着复合材料文胸和聚酯材料文胸的受试者在运动前后腹部和胸部的皮肤温度，研究发现未被文胸覆盖区域的体温变化较覆盖部位的体温变化更大。聚酯材料的文胸比复合材料的文胸，胸部温度下降更快。因为聚酯材料文胸具有更好的热舒适性。孟祥红[19]则通过测量人体生理参数（胸部皮肤温度、摄氧量、代谢率和心率），研究了有无罩杯衬垫运动文胸的热湿舒适性。郝存英[20]则通过把人体生理指标和主观感觉评价（冷热感觉、湿感觉、舒适感觉和疲劳感觉）相结合，进一步比较了两种典型的罩杯衬垫材料（海绵衬垫和锦氨三维针织衬垫）的热湿舒适性。

5 结语

运动文胸针对运动种类的品类划分越来越细化，对不同运动项目的女性体型的人体测量学研究有助于开发更加符合目标消费群体的运动文胸。而对乳房的运动和文胸-人体作用力的研究，便于为文胸的结构设计提供有效的参考。文胸对乳房的固定性取决于罩杯的设计，而不是肩带。罩杯的材料和衬垫的材料，决定着文胸的热湿舒适性，聚酯材料的文胸比复合材料的表现更佳。

新型材料和新技术的应用是运动文胸未来发展趋势之一。微电子以及信息技术的植入，已让文胸可以实时检测生理指标，实现对健康的监控与防预。而智能文胸的有效性与可靠性也待从人体工效学层面去研究和验证。