适用于无汗症患者的夏季补水散热衣的研制和应用

陈文倩，易利霞，刘艳菊，张蒙蒙，张景亮，鲁祎楠

无汗症是指皮肤表面少汗或完全无汗。2017年日本指南[1]将无汗症分为先天性（或遗传性）无汗症和获得性无汗症。先天性无汗症分为低汗外胚层发育不良 (hypohidrotic ectodermal dysplasia,HED)、Fabry 氏病、无痛性无汗症、Rapp-Hodgkin 综合征(RHS)等;获得性无汗症分为继发性无汗症和特发性无汗症;特发性无汗症包括获得性特发性无汗症和Ross 综合征[2]。先天性无汗症除无汗的特点外均合并其他显著的临床表现，如HED 伴毛发稀疏、牙齿发育不全等症状[3]；继发性无汗症有明确的原发病因，包括神经病变、内分泌疾病、代谢紊乱、药物。常见无汗症患者全身皮肤或某一部位终年无明显汗液。患者常感全身不适，极度疲劳，在运动时最明显。在天热季节中，体温往往升高，心率加快，全身皮肤潮红，甚至出现虚脱、中暑等症状。无汗症患者还会出现局限性皮肤干燥、粗糙[4]，或在某些皮肤病皮损上出现，一般症状轻微[5]。由于患者不会流汗，在其家中、学校和工作的地点必须装有空调系统，这一限制使无汗症患者的活动严重受限。这种情况下，常规的轻薄、透气的服装对患者而言就非常不适合[6]。人体正常活动时,总散热量的97%是通过皮肤以辐射、传导、对流和蒸发方式散失,其余3%随着呼吸等生理过程散失[7]。人类在高温情况下唯一的依赖是蒸发散热，对于无汗症患者也因为其缺乏汗腺而无法正常散热。因此，患者需要一种阻挡传导、限制对流、反射辐射的衣服，但是即使如此，患者仍然需要把自身产生的生物热量散发出去。此外，患者的皮肤也更容易发生皮肤干裂、流血及感染等状况，需要及时补水[8]。

1 适用于散热不良患者的夏季补水散热衣的结构及功能

1.1 结构 总体结构由电池、控制电路、微型水泵、微型风扇、辐射散热外层和内层织物构成，比正常服装重200~300 g。

这种夏季补水散热衣，包括辐射散热外层、补水层和亲肤内层[9]。辐射散热外层外表面设有储水槽和控制盒，补水层包括设置在辐射散热外层与亲肤内层之间的补水区和散热区，补水区内设有补水管，补水管与储水槽相连通，补水管上还设有水泵和分支管，分支管末端设有雾化喷头；散热区内设有微型风扇，微型风扇周围设有风扇罩，所述风扇罩的一端贯穿亲肤内层设置在亲肤内层表面，微型风扇的出风口为靠近人体皮肤的一侧；控制盒上设有控制水泵和微型风扇工作的按键，控制盒内设有微型电源。补水区和散热区间隔设置，补水区与散热区之间设有绝热槽板，雾化喷头贯穿绝热槽板，设置在散热区内。亲肤内层靠近人体一侧的表面设有温湿度传感器，控制盒内设有控制器，控制盒表面还设有参数设置按键和显示屏[10]，分支管上还设有步进电机阀门；温湿度传感器和参数设置按键分别与控制器的输入端相连，水泵、微型风扇、显示屏和步进电机阀门分别与控制器的输出端相连。雾化喷头设置在风扇罩内。风扇罩由风扇罩进风侧、风扇罩出风侧和风扇罩密封侧组成，风扇罩出风侧设置在亲肤内层表面，风扇罩密封侧设置在风扇罩上靠近绝热槽板的两侧面，风扇罩进风侧设置在风扇罩出风侧的对侧。

辐射散热外层采用纳米多孔聚乙烯复合材料制成。纳米多孔聚乙烯复合材料由两层改进聚乙烯材料和夹在两层聚乙烯材料之间的棉网制成，经测试，三层散热材料相比于厚度相当的棉质织物的散热特性更好，对比结果显示：纳米多孔聚乙烯复合材料比棉质织物具有更好的散热特性，体感温度能够降低3.6 ℃。纳米多孔聚乙烯具有特殊的纳米结构，在可见光下不透明并且允许红外辐射透过，使得水分子能够通过纳米孔蒸发掉，就像天然纤维一样透气[11]。

1.2 功能及使用方法 辐射散热外层将人体的红外辐射更好的辐射出去，有利于使用者降温，尤其是纳米多孔聚乙烯复合材料，效果更好；亲肤内层有利于保障使用者的舒适感；补水层的设置可以起到防止使用者因不能排汗而造成的皮肤干裂的状况，也有利于使用者的散热；所述雾化喷头和微型风扇相对位置的设置使得水雾可更均匀的喷洒在人体表面，同时加速水的蒸发，进而起到改善降温的作用，避免皮肤干燥情况的发生；控制器等电子元件的设置使得该夏季补水散热衣更智能化，使用起来更加方便；适合于散热不良患者的夏季补水散热衣可起到帮助使用者降温，维持使用者皮肤湿度正常的作用，让使用者在高温环境中也能正常活动。

使用方法：使用时，先向储水槽内添加适量的水，并通过参数设置按键设定参数，设置在亲肤内层的温度传感器和湿度传感器可对人与衣物之间内环境的温度和湿度进行检测，控制器即可控制所述水泵和风扇工作，水泵可将水泵入水管，并使水经雾化喷头作用形成水雾，雾化喷头位于微型风扇内，扇叶转动，即可将水雾均匀的喷洒在人体皮肤表面，水分蒸发，即可实现对人体进行降温的目的。辐射散热外层可将辐射到衣服表面的太阳光反射出去，也可起到一定降温的作用。

2 临床试验

2.1 试验对象 从郑州大学第五附属医院康复科、皮肤科就诊的患者中筛选37 例患者作为被试对象，随机（根据患者来的顺序，单号对照双号试验）分为对照组和试验组，对照组18例，试验组19例。、尽量使双方在性别、年龄、体质量、身高等基本情况保持一致，以增加对比性。

纳入标准：年龄10~25 周岁之间，其他方面健康的无汗症患者（无论是原发还是继发无汗症均可纳入）。排除标准：有发热性疾病、心脏病、高血压、胃肠道疾病、体内植入起搏器者、近期内行MRI 检查者及出现脱水症状者。

对于青少年患者，取得家属的理解和配合，并请家属签署知情同意书。对于成年患者，签署个人知情同意书。

2.2 试验分组 随着生活条件的改善，空调已经成为工作生活的基础设施，本研究验证在使用空调的情况下，患者在适度运动状态时，对散热衣使患者体温改变情况和人体体感舒适度情况进行试验。同时因为患者大部分是青少年，减少极端状态，降低试验风险。所以，研究设定试验环境分组：①温度25 ℃，相对湿度40%，恒温恒湿；②温度30 ℃，相对湿度40%，恒温恒湿。试验组成员穿着本研究设计的服装（亲肤内层采用真丝材质），对照组成员穿着真丝制成的服装，该服装与散热衣真丝内层在重量、大小、样式上保持一致，这样试验组成员仅比对照组成员多穿一个散热外层，其他保持一致。

2.3 试验方法 使对照组和试验组以5 km/h（人体正常行走速度）的速度在跑步机行走，试验过程中每隔5 min记录一次各成员的体温和人体舒适度评分。试验开始前告知被试者，若不能耐受或体温超过40 ℃则及时终止试验，记录试验终止时间和体温，并及时采取救治措施。一次试验结束后待被试者完全恢复后进行下一试验，重复3次。

通过询问的方式了解试验过程中各成员对于自身人体舒适度的评分。人体舒适度评分标准：4 分-舒适，3 分-略有不适，2 分-不适，1 分-不能耐受,标准借鉴GJB4125-2000 服装热湿舒适等级（grade for thermal-wet comfort of clothing,GTWC）,根据情况略做改变而成，并记录数据。

2.4 统计学处理 应用SPSS17.0 软件，计量资料以均数±标准差（）表示，两组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

3 试验结果

3.1 在温度25 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较 初始阶段（0 min）两组数据比较，体温（P=0.791）和人体舒适度感觉（P=0.614）均无差异。从5 min开始（t值越来越高，P值均小于0.001），两组数据有显著差异，表明散热衣起到了明显的作用。从耐受时间上，对照组平均17.9 min 与试验组超过30 min 有显著差异，表1。两组耐受患者人数与总人数比例的比较，试验组全体患者均耐受30 min，比例百分之百；而对照组在20 min 时，耐受患者只有5 例，比例5/19，25 min时仅剩1例，比例1/19，30 min时0例，图1。

图1 辐射散热外层与亲肤内层之间的空间结构分布示意图

图1 温度25 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中耐受时间与耐受人数关系图

3.2 在温度30 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较 初始阶段（0 min）两组数据比较，体温（P=0.898）和人体舒适度感觉（P=0.900）均无差异。从5 min 开始（t值迅速升高，到10 min 达到峰值，P值均小于0.001），两组数据有显著差异，表明散热衣在这个温度下效果更明显。从耐受时间上，对照组平均14.0 min 与试验组超过30 min 的耐受也有显著差异，表2。两组耐受患者人数与总人数比例的比较，试验组全体患者均耐受30 min，比例百分之百。而对照组在15 min时，耐受患者只有4 例，比例4/19，20 min 时只剩1例，比例1/19，25、30 min时0例，图2。

图2 散热衣中的风扇罩和微型风扇结构分解示意图

图2 温度30 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中耐受时间与耐受人数关系图

表1与表2的差异，对照组患者在25 ℃时可以耐受18 min 左右，因此有15 min 数据；而在30 ℃时对照组只能耐受14 min 左右，因此没有15 min 数据，只有10 min数据。试验组30 min之内没有不适感，主动停止。结果显示，穿着本研究的夏季补水散热衣的试验组在试验过程中体温上升更慢，人体舒适度也高于穿着真丝材质服装的对照组患者，差异有统计学意义（P<0.001）。且试验组可耐受更长时间高温环境下的运动。表1和表2中试验组的耐受时间为患者结束试验的时间，并不代表患者不能耐受试验的时间。

表1 温度25 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较(±s，分)

表1 温度25 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较(±s，分)

温度：25 ℃相对湿度：40%对照组(n=18)试验组（n=19）Pt 0 min体温（℃）36.617±0.1098 36.626±0.1098 0.791-0.267人体舒适度3.853±0.0841 3.865±0.0671 0.614-0.509 5 min体温（℃）37.300±0.1732 36.950±0.0181<0.001 6.818人体舒适度3.100±0.1085 3.442±0.0838<0.001 10.772 10 min体温（℃）37.739±0.1945 37.205±0.1079<0.001 10.245人体舒适度2.494±0.1056 3.179±0.1273<0.001 17.752 15 min体温（℃）38.533±0.1534 37.390±0.1287<0.001 24.628人体舒适度1.422±0.0732 2.942±0.1017<0.001 51.902耐受时间（min）17.917±0.6364 30<0.001 80.556体温（℃）39.333±0.1715 37.463±0.1300<0.001 37.510

表2 温度30 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较(±s，分)

表2 温度30 ℃，相对湿度40%恒温恒湿的环境中两组患者体温和人体舒适度比较(±s，分)

温相度对4：03湿%0 度℃：体0温 m（i℃n）人体舒适度体5温 m（i℃n）人体舒适度体1温0 （m℃i n）人体舒适度耐（受m时in）间体温（℃）对照组36.617±3.856±37.594±2.517±38.628±1.489±13.956±39.406±(n=18)0.09850.07050.13920.13400.16020.13240.56490.1349（试n=验1组9）306..1602814±30..80 5639±7 307..1011917±30..40 5986±1 307..1116587±30..21 9052±6 303 0 7..1444677±P 0.8980.900<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001 t-0.1290.12713.70424.66031.89846.532120.50642.193

4 讨论

无汗症中很多属于遗传性疾病，治疗遗传性疾病的基因疗法不成熟，目前无法根治，因此，缓解其症状就变得很重要，对患者而言，因为无汗导致散热困难是很多症状的根源。

对散热的探索不仅出现在这类患者身上，在极端条件下工作的人们也需要，如广东电网公司[12]设计的一种降温服，包括制冷片和衣服本体；制冷片安装于衣服本体的夹层；制冷片的靠近衣服本体的一侧制冷；制冷片的背离衣服本体的一侧散热，利用导体通电制冷的原理来给电网工人提供野外作业所需的降温服装；浙安集团的毛雷武[13]为消防队员设计了一种消防降温服，水箱、水泵，冷却水管，利用水冷外加蒸发来降温，有效解决了消防人员救火工作中避火服内的温度会快速升高，造成消防人员灼伤或中暑的问题。而基于生活中的情况，陆旭[14]设计有蓄冷层内填充有蓄冷剂，降温服散热更均匀；电网公司的降温服可以不用考虑省电、电池储电的问题，消防员更是利用水资源优势，设计水冷降温服装。冯琴的蓄冷层设计可以节约能源，但是重，不方便。本研究设计的降温服是适合无汗症患者低运动量下使用的一种轻便、可充电、耗电少、缓解皮肤干燥的散热衣。通过试验看到，使用散热衣使患者可以进行接近正常人的运动，且体温变化不大，说明可以把运动产生的热量散发出去，不使用散热衣的对照组，无法耐受20 min 的运动，严重影响其生活质量。

总之，本研究设计的适合于散热不良患者的夏季补水散热衣可有效帮助无汗症患者在高温环境下通过皮肤表面水分蒸发的方式散热，维持正常的体温和进行基本的生命活动。本研究将继续完善设计产品，使其适应范围增大，希望在不久的将来让其进入大众视野，帮助散热不良患者有效改善生活质量。