女性服裝壓力舒適閾限的測試與研究

王永榮， 羅勝利， 廖銀琳， 劉 宇

(1. 東華大學 服裝與藝術設計學院， 上海 200051； 2. 廣州纖維產品檢測研究院， 廣東 廣州 511447;3. 東華大學 現代服裝設計與技術教育部重點實驗室， 上海 200051)

服裝壓力是指人體穿著塑身衣、束褲、壓力襪等緊身衣褲[1]以后所受到的壓力。國外對服裝壓力舒適性研究已歷時近50年,文獻[2-3]指出舒適服裝壓力的范圍在1 960～3 920 Pa之間，當服裝壓力超過此值時會令人感到不舒服，其程度因人和身體部位而異。Makabe等[4]通過對女性胸罩的研究得到肩帶3 200 Pa，胸下圍和側部1 470～2 130 Pa的舒適閾值；同時對女性調整型腹帶的壓力舒適性進行研究得出，腹帶的舒適閾值為2 460 Pa[5]。 Nakahashi等[6]從人體自身的角度分析了影響服裝壓力大小的人體體型方面的因素，主要有身體曲率、人體的彈性模量、軟組織結構、脂肪含量、運動幅度等。

此外，也有部分學者將重點放在了服裝壓力主觀評價實驗上，嘗試開發比較規范的心理量表或具有參考性的服裝舒適感覺預測模型[7-8]。如：周晴等[9]利用心理量表對不同號型、款式和彈性的運動內衣進行主觀壓感評價，討論了不同穿著感覺之間的關系；李俊等[10]開發了一種新的心理量表技術，通過因子分析提煉出3個感覺因子，分析感覺因子與整體舒適感覺之間的關系，應用線性統計和BP神經網絡等方法建立服裝整體舒適感覺的預測模型。

在以往的服裝壓力客觀測試中，樣衣一般面料不同，型號分為S、M、L，即織物的拉伸性能和伸長率不同，數量在9～15件左右。每個測試部位能夠感受不同壓力的次數并不充分，不僅樣本量不夠充足，壓力的改變也是不連續的，無法追蹤被試者的感覺變化；因此通過這種方式測量得到的某個部位的舒適閾限不夠精確；而且，僅僅通過織物拉伸性能或者尺寸的變化來改變服裝對人體各部位產生的壓力，其差值不等距；因此這種測試方法有可能會錯過比較精確的舒適閾限，因為樣衣施加在人體上的壓力值可能距離舒適閾限較遠。

為解決上述問題，本文采用雙環扣調節束帶長度的方法來控制束帶包裹在人體上的尺寸，使其對各個測試部位造成的壓力小幅度穩定變化。與過去的一些方法相比，本文方法擴大了織物對人體造成的壓力變化范圍，同時又縮小了變化的精度，使得壓力舒適閾限的測試結果更加精細。

1 實 驗

1.1 測試受體

招募50位在校女性學生作為測試受體，年齡為(21±2) 歲,身高為(162±4) cm,體重為(53±5) kg。

1.2 服裝壓力測試系統

利用AMI3037-10型氣囊式接觸壓力測試儀(日本AMI TECHNO公司)，測試服裝壓力。壓力測量范圍為0～34 kPa，最大能承受70 kPa。

為在人體局部施加變化的服裝壓力，本文開發設計可調整型雙環扣束帶。束帶由滌綸絲和氨綸絲織造而成，寬度為10 cm，厚度為(1.2±0.1) mm，在定伸長為60%時，彈性回復率為96.1%。調整型束帶可通過拉伸或者放松控制服裝壓力連續且均勻的變化，操作方便，且可緩慢進行。為防止被測部位因拉伸不到而使壓力變化不明顯，雙環扣的位置要在測試部位附近。當測試部位的壓力達到需要的數值時，拉住束帶，控制其不發生滑移，使壓力盡量穩定在某個特定的數值。壓力傳感器安置以及測量方法如圖1所示。

圖1 服裝壓力測試示意圖Fig.1 Schematic diagram of garment pressure measurement. (a) Pressure sensor; (b) Compressive belt

1.3 測試點

根據相關文獻和問卷調查結果，選取如下身體部位進行服裝壓力測試，如表1和圖2所示。

表1 測試部位說明Tab.1 Illustration of measurement sites

圖2 服裝壓力測試部位Fig.2 Pressure sensory part. (a) Anterior; (c) Lateral; (c) Posterior

1.4 測試方法與原理

根據心理物理學理論，采用極限-階梯法施加變化的服裝壓力，測量得到各部位的壓力舒適閾值，其測試序列如表2所示。其為某樣本在側腰部的測試記錄。

表2 舒適閾值實驗數據記錄表Tab.2 Pressure comfort threshold test data

注：+代表舒適；-代表不舒適。

對實驗對象的某個測量點逐漸從小到大加壓，當舒適度從舒適變為有一點不舒適時，再增加一點壓強，然后再將壓力從大到小逐漸減小，當舒適度從不舒適變為舒適時，再減小一點壓強，又重新增大。這樣反復3次測試序列后，將每次在舒適與不舒適臨界點的服裝壓力值(1 650與1 880、1 590與1 390、1 160與1 340、1 060與700、1 280與1 440、1 330與1 110)分別相加求平均數，即為在該測量點的舒適閾限(δ)，為1 325 Pa。

1.5 測試流程

測試對象提前 30 min 進入實驗室，使其身心能夠適應環境，減小生理指標數據和客觀壓力測量的實驗誤差。測試在飯后2 h進行，保證被試者沒有飽腹感。測試在安靜的室內進行，室溫20 ℃，相對濕度為 60%。實驗過程中， 嚴格要求測試對象減少不利于實驗的動作，例如不要深呼吸，不要抖腿、用力換腿，不要過度緊張興奮等。每位測試對象依次穿著束帶(調整壓力大小)進行測量和評價。測試流程如下：1)打開壓力測試儀器，調整儀器到實驗初始狀態；2)將9個測試點用記號筆在測試對象身上相對的具體位置做上“*”形記號；3)測試對象自然站立，戴上束帶，從束帶的尺寸與測試對象測試部位尺寸相同時開始測量。均勻拉伸束帶，使測試對象感受壓力感和舒適度的變化，直至不能承受。再慢慢減小壓強，直至感到無壓力；4)進行舒適閾值的序列測試。將氣囊感受器貼在測試點A并固定，使氣囊的中心和記號點中心重合；5)從束帶的尺寸與測試對象測試部位尺寸相同時開始測量。拉伸束帶，逐漸施加壓力，控制壓力值盡量均勻地變化，每次增加100～200 Pa左右，每次加壓完成后保持靜止狀態10 s，使服裝壓力穩定下來，對測試部位的壓力舒適度進行評分，直至出現不舒適停止；6)另起一序列，在5)停止時在壓力值基礎上增加一檔壓力值并進行評價，然后逐步減小壓力值(幅度同樣在100～200 Pa左右)，至被試者重新反映舒適后停止；7)再另起一列，在6)停止時在壓力值基礎上減小一檔并進行評價，然后逐步增大壓強，直至實驗對象反映舒適后停止；8)重復6)、7)步驟，如此循環往復直至得到6個序列實驗數據；9)依次測量其余B、C、D、E、F、G、H、I共8個測試點。

2 結果與討論

2.1 服裝壓力舒適閾值分布

圖3示出50位女性壓力舒適閾值的分布圖。可以看出，腹側點I的壓力舒適閾限最大，為2 743 Pa，即50位被試者對壓力舒適度的感覺從舒適變為不舒適的臨界值為2 743 Pa，這個臨界值的含義是，當腹側點的壓力數值小于該值時，被試者沒有不適感，但是當壓力數值大于該值時，被試者開始感到不適。肩中點A和肩胛骨點B值較大，分別為1 671 Pa、1 633 Pa。前胸下部點D的壓力舒適閾限均值最小，為937 Pa。前腰中點F的壓力舒適閾限值也比較小，是955 Pa，接著是高腰側點E、腹凸點H、后腰側點G、腋下點C，均值分別為1 156、1 260、1 284、1 305 Pa，其中，側腰點、后側腰點、腹凸點的均值非常接近。從縱向來看：在人體正面,從上往下,壓力舒適閾值逐漸增大；在人體側面，除腹側點遠遠大于其他點外，壓力舒適閾值從上往下逐漸減小；在人體背部，壓力舒適閾值從上往下逐漸減小。通過橫向對比發現，身體前部壓力舒適閾值小于側面和背部。

注：單位：Pa。圖3 服裝壓力舒適閾值分布Fig.3 Distribution of garment pressure comfort threshold. (a) Anterior; (c) Lateral; (c) Posterior

2.2 服裝壓力舒適閾限的影響因素分析

人體結構是造成不同部位舒適閾限有區別的重要原因之一。人體不同部位的骨骼、脂肪含量和器官分布會對服裝壓的大小以及舒適性產生影響：

1)人體共有206塊骨骼，分為顱骨、軀干骨和四肢骨3大部分。本文實驗中，測試點覆蓋的主要有鎖骨、肩胛骨、胸骨、肋骨等骨骼較多較凸出的部位，彈性模量也較大，是造成壓力值較大的原因之一[11]。

2)脂肪是人體結構的重要組成部分。人體的脂肪主要分布在皮下組織、內臟器官內部和周圍以及腹腔的大網膜等部位，人體的脂肪約有2/3貯存在皮下組織。各部位皮下脂肪含量并非均勻分布，同一個體、不同部位皮下脂肪層的厚度也并不相同。女性脂肪較為集中的部位，皮下軟組織較厚且柔軟，受壓易發生變形，所以壓力可得到緩沖[12]。

3)人體腹腔內的腎、脾、肝等器官若長時間受到壓迫，內臟及神經系統長期處于緊張狀態，會引發不適感，甚至導致胃腸消化功能降低。

基于人體結構對測試點舒適閾值分布的原因進行分析如下：

肩中點A、肩胛骨點B、腹側點I的壓力舒適閾值明顯高于其他點，原因主要為：1)這些部位呈凸起狀態，骨骼比較突出，且曲率半徑較小，根據拉普拉斯定律，服裝壓力與這些部位的曲率半徑成反比，所以這3個部位測出的壓力較大；2)女性這3個部位承受服裝壓迫的能力強，因此壓力舒適閾值最大。

高腰側點E、腹凸點H、后腰側點G和腋下點C，壓力舒適閾值比較相近。腋下點的壓力舒適閾值稍大，其處于人體側縫部位，相對曲率半徑小，但由于側縫上的點相對沒有經常承受壓力，因此承壓能力相對肩中點較弱。腹凸點皮下沒有骨骼，相對柔軟，皮膚和軟組織受壓時會被擠壓，推向軟器官，這也是造成腹部壓力較小的主要原因之一，但相對于前腰中點對壓力不敏感。

而舒適閾值最小的2個測試點則集中在人體前部胸圍線以下、腰圍線以上的部位，分別是前胸下部點D和前腰中點F。這2個測試點的舒適閾值較小的原因為：1)測試點所在部位都比較平坦，曲率較大，因此在這些點上產生的壓力均較小；2)人體在這些部位對壓力較敏感；3)前腰中點是女性脂肪較為集中的部位，壓力易得到緩沖，壓力較小；4)前胸下部覆蓋了人體的肝臟和胃部，會壓迫到人體器官，產生不適感。

2.3 壓力舒適閾值的個體差異性

圖4示出壓力舒適閾值的個體差異。可看出，不同受試者在同一點的壓力舒適閾值存在差異。肩中點A和腹側點I的數據離散程度非常大，這與人體局部結構有關，這2個部位曲面復雜，髖骨位置和形狀及傳感器貼合位置都極大地影響測試結果。點F和H的離散程度較小，即50位被試者在前腰中點F和腹凸點H的舒適閾值較接近，說明舒適閾值差異小。

圖4 壓力舒適閾值的個體差異Fig.4 Individual difference of pressure comfort threshold

2.4 與以往測試結果對比與分析

早期研究者測試所得的壓力舒適閾值范圍與本文實驗結果對比如表3所示。

表3 本文實驗和文獻中壓力舒適閾限數據對比Tab.3 Comparison of pressure comfort threshold

從表3可知，早期研究者測得的3個主要部位的閾限都比本文實驗大，其原因是：1)測試采用的測量儀器和方法不同；2)被測者的體型和對壓力的承受能力不同；3)所采用的樣衣不同；4)被測部位點的偏移導致結果偏大。

3 結 論

基于物理心理學極限-階梯法原理進行了實驗，測試與計算推導服裝壓力舒適閾限。本文實驗中，篩選50位在校女大學生作為測試受體，依次測試9個不同部位的服裝壓力；設計開發雙環扣式可連續調節束帶，實現束帶對人體各測試部位的施加壓力盡可能等距變化并保持穩定。計算各個部位的壓力舒適閾限，得到50位被試者在肩中點、肩胛骨點、腋下點、前胸下部點、高腰側點、前腰中點、后腰側點、腹凸點、腹側點這9個點上的壓力舒適閾值，得出女性人體上身的壓力舒適閾值分布。分析壓力舒適閾限分布規律及其原因，探討個體差異，探索出全新的測量與計算服裝壓力舒適閾限的方法。本文研究結果將有助于建立較為完善的壓力服裝舒適性評價體系，且可為相關產品的設計和生產提供一定的理論參考。

[1] 尹玲,張文斌,夏蕾. 服裝壓力舒適性的研究綜述與剖析[J]. 紡織學報,2008,29(3):137-142.

YIN Ling, ZHANG Wenbin, XIA Lei. Review and analysis of pressure comfort of garment[J]. Journal of Textile Research, 2008,29(3):137-142.

[2] 宋曉霞,馮勛偉. 服裝壓力與人體舒適性之關系[J]. 紡織學報,2006,27(3):103-105.

SONG Xiaoxia, FENG Xunwei. Relationship between garment pressure and human body comfortableness[J]. Journal of Textile Research, 2006,27(3):103-105.

[3] 孟祥令,張渭源. 服裝壓力舒適性的研究進展[J]. 紡織學報,2006,27(7):109-112.

MENG Xiangling, ZHANG Weiyuan. Progress of study on pressure comfort of clothing[J]. Journal of Textile Research, 2006, 27(7):109-112.

[4] MAKABE H, MOMOTA H, MITSUNO T, et al. A study of apparel pressure developed by the brasiere[J]. Jpn Res Assn Text End-uses, 1991, 32(9):416-423.

[5] MAKABE H, MOMOTA H, MITSUNO T, et al. Effect of covered area at the waist on clothing pressure[J]. Fiber, 1993, 49(10): 513-521.

[6] NAKAHASHI M, MOROOKA H, NAKAJIMA C, et al. Effects of clothing pressure of pantyhose with controlled loop length on the human circulatory system[J]. Fiber, 2003, 59(10):407-413.

[7] 覃蕊,陳東生,范雪榮,等. 服裝壓力分布及預測的研究與進展[J]. 紡織學報,2010,31(4):139-144.

TAN Rui, CHEN Dongsheng, FAN Xuerong, et al. Advances and research on distribution and predic-tion[J]. Journal of Textile Research, 2010, 31(4):139-144.

[8] 劉紅,陳東生,魏取福. 服裝壓力對人體生理的影響及其客觀測試[J]. 紡織學報,2010,31(3):138-142.

LIU Hong, CHEN Dongsheng, WEI Qufu. Effect of clothing pressure on human physiology and objective testing[J]. Journal of Textile Research, 2010, 31(3):138-142.

[9] 周晴,徐軍.運動內衣穿著壓力舒適的主觀評定[J].紡織學報,2004,25(6):63-64，149.

ZHOU Qing, XU Jun. Subjective evaluation of wearing comfort of sports underwear[J]. Journal of Textile Research, 2004,25(6):63-64，149.

[10] 李俊,韓嘉,孫菲菲.基于心理感知的服裝舒適感覺評價與預測[J].紡織學報,2006,27(10):26-31.

LI Jun, HAN Jia, SUN Feifei. Evaluation and prediction of clothing comfort based on psychological perceptions [J]. Journal of Textile Research,2006,27(10):26-31.

[11] 劉紅.彈力運動背心的壓感舒適性研究[D].無錫:江南大學,2012:56-58.

LIU Hong. A study of clothing pressure comfort of elastic sports vest[D]. Wuxi:Jiangnan University, 2012:56-58.

[12] 崔凱.不同體脂率大學生的身體成分和脂肪分布特征[D].杭州:杭州師范大學,2012:21-22.

CUI Kai. Body composition and fat distribution characteristics of the different body fat percentage of university students[D]. Hangzhou: Hangzhou Normal University, 2012:21-22.