運動文胸結構設計要素對穿著舒適性的影響

陳慧嫻， 魯 虹，2， 李書洋， 左 恒

(1. 東華大學 服裝與藝術設計學院， 上海 200051；2. 東華大學 現代服裝設計與技術教育部重點實驗室， 上海 200051)

隨著社會的發展，女性對運動的追求與日俱增。研究表明運動速度、是否穿著運動文胸以及所穿著運動文胸的款式對乳房的運動特征有顯著影響[1-3]。運動服裝和內衣品牌根據女性的運動習慣相繼推出了不同強度支撐的文胸產品供女性消費者選擇，運動文胸的舒適性成為女性消費者、運動內衣行業最關注的問題。運動文胸的款式結構設計與女性胸部形態、乳房運動特征、文胸穿著舒適性和運動穩定性等密不可分[4-6]。為探究不同強度支撐的運動文胸結構設計要素對穿著舒適性的影響，本文選取迪卡儂品牌推薦的低、中、高強度支撐運動文胸各2款作為樣本文胸，同時選取了7名罩杯號型為75 B的女大學生作為實驗對象。從文胸各結構要素的尺寸信息，文胸穿著前后的尺寸變化，靜態壓力舒適性的主客觀評價和運動穩定性的主客觀評價等方面進行對比分析，為運動文胸的功能結構和個性化設計提供理論參考，減少文胸市場款式結構同質化現象，同時為消費者選購不同強度支撐的運動文胸提供數據參考。

1 相關理論

1.1 運動文胸

市場上的運動文胸主要包括2種類型[7]：擠壓型和包裹型，如圖1所示的運動文胸款式圖。圖中顯示了7個結構設計要素[8-11]。表1列出各要素的結構參數，其中結構參數的改變和組合決定了文胸的功能設計和外觀造型。

1—下圍織帶；2—罩杯；3—肩帶；4—側比；5—夾彎；6—背部結構；7—雞心。圖1 運動文胸款式圖Fig.1 Sports bra illustration. (a) Encapsulation sports bra; (b) Compression sports bras

結構要素結構參數1寬度(W1),圍度(G),織帶彈性(E1),內側粗糙程度2罩杯結構(上下片、左右片、三維模杯、可拆卸杯墊),罩杯形狀面積(全罩杯、3/4罩杯),杯墊厚度(T),罩杯深度(D),塑性變形率(Pr),彈性回復率(Er)3肩帶寬度(W3),厚度(是否有夾層),肩帶彈性模量(E3)4側比高度(H4)5夾彎前后深度,夾彎弧線6后背高度(H6),結構(X型、H型、Y型、T型)7前心片高度(H7),領口造型(U型、V型)

注：后文描述結構參數將直接采用表1中的符號。

1.2 運動強度

運動強度是指運動對人體的生理產生某種影響刺激的程度，是構成運動量的因素之一。作為衡量某個運動項目對人體產生負荷的運動指標，是在參與各種運動項目時所要熟知和重視的。目前青年群體主要參與以下運動項目：跑步(徒步、競走、慢跑、快跑)，有氧運動(瑜伽、普拉提、健美操)，機械類運動(動感單車、橢圓機、拳擊)，球類運動(乒乓球、羽毛球、網球、籃球)，其他類(跳繩、街舞、深蹲等)。根據運動強度的劃分標準[12-13]，按照運動心率和運動血壓對以上運動項目進行強度劃分。低強度運動主要包括徒步、瑜伽、普拉提和慢跑等；中強度運動主要包括動感單車、競走、乒乓球、快跑和健美操等；高強度運動主要包括羽毛球、網球、深蹲和跳繩等。

2 實驗方案設計

2.1 樣本文胸選擇

本文選取迪卡儂的6款面料成分相近且具有不同運動強度支撐的運動文胸作為樣本文胸，款式如圖2所示。

圖2 樣本文胸款式圖Fig.2 Pictures of sports bras. (a) Low-intensity sports bra style 1#; (b) Low-intensity sports bra style 2#; (c) Medium-intensity sports bra style 3#; (d) Medium-intensity sports bra style 4#; (e) High-intensity sports bra style 5#; (f) High-intensity sports bra style 6#

樣本文胸主體面料、襯里、襯墊以及松緊帶的纖維成分見表2。主要由聚酯纖維與氨綸以及錦綸與氨綸的不同配比組成，體現了樣本文胸各結構材料的高彈力和耐磨性；其中運動文胸款式1#的襯墊采用了聚氨酯有機高分子材料，增強了襯墊的柔曲性和回彈性。

表2 樣本文胸纖維成分分析表Tab.2 Fiber composition of sports bra

采用結構分解和尺寸測量的方法分別對樣本文胸下圍織帶寬度(W1)、圍度(G)； 肩帶寬度(W3)；側比的高度(H4)；背部結構的高度(H6)；雞心高度(H7)進行尺寸測量。通過INSTRON拉伸壓縮實驗儀和YG(B)141D數字式織物厚度儀分別測量下圍織帶的彈性模量(E1)；罩杯襯墊的厚度(T)、深度(D)、塑性變形率(Pr)和彈性回復率(Er)。6款樣本文胸各結構的尺寸信息和力學性能如表3所示。

下圍織帶以寬度、圍度以及織帶的彈性模量為結構參數，其中彈性模量(E1)是用來表征材料發生彈性形變難易程度的拉伸指標，E1值越大，材料越不容易變形。對比6款文胸，低強度文胸下圍織帶寬度檔差5 cm，圍度檔差4 cm，中高強度文胸下圍織帶寬度和圍度檔差分別為0.3 cm和1 cm。采用定伸長拉伸實驗法，織帶面料雙層疊加，模擬人體穿著文胸的狀態，取距為25 cm，拉伸位移8 cm，通過載荷與位移的一元線性回歸分析，測得不同織帶的彈性模量。鑒于6款文胸下圍織帶寬度的特殊性，本文實驗未對試樣的寬度進行處理，在數據分析時需排除織帶寬度對拉伸指標的影響。

表3 文胸款式結構參數信息表Tab.3 Parameter of bra structure

罩杯是運動文胸結構設計要素中的重要組成部分，按照圖3所示幾何分析法獲取文胸罩杯的外形結構參數，在罩杯外邊緣分別選取P、M、N3點，依次測量△MNP的3條邊MN、NP、PM，P到MN的距離H和3條邊所對應弧線的弦距L1、L2、L3，并記錄在表4所示的罩杯尺寸信息表中，以此來表征罩杯的面積大小、形狀差異和外邊緣弧線。

圖3 罩杯結構分解示意圖Fig.3 Bra cup breakdown structure. (a)Front structure; (b) Side stmcture

6款運動文胸中，中高強度文胸罩杯的底邊弧線對應的弦MN和弦距L1相對較大；高強度文胸的內側弧線對應的弦PN和弦距L2相比中低強度文胸要大；而低強度文胸的外側弧線的弦PM和弦距L3以及P點高相比中高強度文胸要大。罩杯的內部結構參數還包括罩杯深度(D)、杯墊厚度(T)、塑性變形率(Pr)和彈性回復率(Er)，通過設置壓力器直徑為1.7 cm，初始載荷和最大載荷分別為0.1和24.5 N，模擬運動過程中乳點與杯墊之間的相互作用，對罩杯材料的力學性能進行對比分析得出，中高強度文胸的罩杯深度大，杯墊厚，罩杯塑性變形率小、彈性回復率大。結構參數表明，罩杯的結構外形設計和內部材料的選擇與運動強度有關。文胸肩帶寬度和側比高度影響文胸的舒適性和穩定性，可分別選擇不同寬度的肩帶和不同高度的側比作為自變量進行研究。6款文胸的前心片高度和后背高度無明顯差異。

表4 罩杯尺寸結構參數信息表Tab.4 Dimension of bra cup

本文實驗在選擇樣本文胸時，通過將以上各結構設計要素相組合，選擇了最具有代表性的6款運動文胸，考察下圍織帶、罩杯、肩帶、側比等設計要素的不同結構參數對文胸穿著舒適性的影響。

2.2 受試者選擇

選取7位罩杯號型為75 B體型相近的女大學生作為實驗對象，該7名受試者的基本尺寸信息見表5。主要包括身高、胸圍(B1)、下胸圍(U1)、胸圍差、胸厚(D1)、乳房深度(D2)、乳點距離(P1)。

表5 受試者基本尺寸信息Tab.5 Basic information of volunteers cm

注：胸圍差=B1-U1。

2.3 實驗方法

2.3.1 尺寸測量

本文實驗采用馬丁測量儀在安靜狀態下測量7位受試者裸胸和穿著6款文胸時的胸圍、下胸圍、乳點距離、胸厚、乳房深度，并記錄實驗數據，如表6所示。

表6 馬丁測量儀尺寸測量表Tab.6 Measure program of Martin measurement instrument

2.3.2 客觀壓力測量

本文以人體右側為基準測量人體穿著不同強度支撐的運動文胸時的壓力分布特征，分別在下圍織帶處設置了A、B、C3點，肩帶頂點D，側比頂點E(夾彎腋下點)，胸下乳根圍F、G點，后背H點和后背夾彎弧線中點I，以上9個壓力測試點分布在運動文胸作用于人體的胸、背、肩、側、下胸圍處。標記點位置如圖4所示，位置說明見表7。在受試者身上按照壓力測試的9個標記點貼上氣囊，并穿好運動文胸，調整至舒適狀態。通過氣囊壓力測試儀進行氣囊壓力測試，直至壓強值趨于平穩狀態，停止壓強測量，記錄數據，轉化文件并保存。

圖4 壓力測試點圖示說明Fig.4 Illustration of pressure points. (a) Front; (b) Back

標記點具體說明文胸結構人體部位A乳點垂直向下與下圍織帶的交點胸B下圍織帶右側點下圍織帶側C后背肩胛骨垂直向下與織帶的交點背D肩帶與肩膀接觸的頂點肩帶肩E夾彎右測點夾彎側FG位于右乳房的下乳根圍外側位于右乳房的下乳根圍內側罩杯胸HI后背肩帶頂點向下5 cm后背夾彎弧線中間一點背部結構背

2.3.3 主觀壓力舒適度評定

對運動文胸整體的舒適性和9個壓力測試點的舒適性進行主觀評價，設計1～10的評分標準，如表8所示。其中1表示非常不舒適，5表示舒適性一般，10表示非常舒適。受試者需對所穿著的運動文胸進行壓力舒適性的主觀評價。

表8 主觀壓力舒適度等級評分表Tab.8 Score of subjective pressure comfort degree

2.3.4 文胸運動偏移量測量

1)位移標記區的選擇。受試者按照標準穿戴好文胸并調整至舒適狀態后，如圖5所示分別在人體的下胸圍R1、運動文胸肩帶和夾彎的外邊緣R2以及前后領口的外邊緣R3用記號筆畫上標記線，標記出靜止狀態下運動文胸穿著在人體上的位置，同時在人體的乳點上下左右各5 cm畫上標記點F′、F、G、H，并在運動文胸對應位置標記出相對應的點，位移標記位置說明見表9。

圖5 位移標記圖Fig.5 Displacement marking area. (a) Front; (b) Back

標記區具體說明結構要素R1在運動文胸靜態穿著舒適合體情況下,沿下圍織帶下邊緣在人體圍度上畫一圈標記線作為基礎測試線,觀察運動后,標記線與織帶下邊緣的位置偏移情況下圍織帶R2沿肩帶和夾彎的外邊緣畫一圈基礎線,根據運動后的位移情況觀察肩帶和夾彎的穩定性肩帶和夾彎R3沿前后領口弧線畫一圈標記線,觀察運動后前心片和后背設計的穩定性前心片和后背結構四邊形GFHF′ 以BP點為中心,分別在上下左右選取距離BP點5 cm的4 個參考點:G,F,H,F′。通過觀察△GHF和△GHF′的變化來測定罩杯的穩定性罩杯

2)實驗過程。受試者分別穿著不同強度支撐的運動文胸，在靜止狀態下畫出4處測試的基礎邊緣線，按照不同強度分別進行6 km/h的慢跑運動，10 km/h的快跑運動，125次/min的跳繩運動，15 min后結束運動，觀察和記錄運動后標記線的位置與運動文胸的偏移情況。

3)穩定性主觀評定。對運動文胸整體的穩定性和4個位移標記區的穩定性進行主觀評定，結果如表10所示。設計1～10的評分標準，其中1表示非常不穩定，5表示穩定性一般，10表示非常穩定。受試者需對所穿著的每件運動文胸進行運動穩定性的主觀評價。

表10 主觀運動穩定性等級評分表Tab.10 Score of subjective exercise stability

3 實驗結果分析

3.1 尺寸變化分析

通過測量7位受試者穿著6款運動文胸前后的胸圍、下胸圍、乳點距離、乳房深度，得到表11所示尺寸變化值。比較不同強度支撐的運動文胸對乳房的包裹性、聚攏性和壓縮性之間的差別。從表中可以看出，低強度運動文胸相比于高強度運動文胸對胸圍和下胸圍的束縛作用更強，而高強度運動文胸對乳房左右和前后方向的束縛更明顯。

表11 文胸穿著前后胸部尺寸變化Tab.11 Variation of chest size before and after wearing

注：尺寸變化值=裸體尺寸-穿著運動文胸時的尺寸。

3.2 客觀壓力值分析

文獻[14-15]顯示服裝壓的舒適范圍是1.96～3.92 kPa；運動文胸各部位測量點的壓力舒適范圍分別有乳房下緣點1.69～2.74 kPa，下胸圍側縫與脊椎的中點4.04～4.91 kPa，側中點1.63～2.18 kPa，后背肩胛骨提肌點3.23～4.48 kPa，側頸點4.15～5.67 kPa；下胸圍和罩杯邊緣相切之處的壓力舒適范圍是1.46～2.3 kPa。通過比較樣本文胸各點的壓強值，分析不同運動強度下各結構要素作用于人體的壓力舒適性。

靜態壓力測量的壓強值容易受到受試者情緒狀態的影響，為獲取精確的壓強值，減小系統測量誤差，利用SPSS數據處理軟件剔除不穩定區段，選取穩定區段作為實驗的有效值。通過SPSS對6款樣本文胸的各壓力測試點的壓強值進行單因素方差分析，肩部、后背、下胸圍處的壓強值較大，其中下胸圍A、B、C3點壓強均值從大到小為：B、C、A。方差齊性檢驗中，A、C、D、E、F、I點的顯著性水平均大于0.05，可以認為不同款式的運動文胸的壓強值的總體方差無顯著性差異，滿足方差分析的前提條件。在單因素方差分析中，A、C、D、F點的組間顯著性差異均小于0.05，可認為不同強度支撐的樣本文胸其不同結構參數對下圍織帶A點、C點、肩帶D點、乳根圍F點的壓強值有顯著影響。圖6所示各點壓強值分布特征體現了不同強度支撐的文胸在相同部位的壓力舒適性有所不同，同件文胸在不同部位之間壓強值也有所差異。

圖6 壓強值分布箱型圖Fig.6 Pressure value distribution box figure

通過Scheffe法對B、D、F點進行樣本文胸不同款式之間的多重比較，結果見表12。發現1#樣本文胸在以上3點處的壓強值與其他款式相比具有顯著性差異，其中在B點處的壓強值相比中高強度支撐的樣本文胸都要高，而在肩帶D點處的壓強則明顯小于其他款式，同時在乳根圍F點處的壓強也明顯較小。這主要與下圍織帶的圍度、彈性模量，肩帶的網眼織物，杯墊下邊緣曲線等結構參數有關。對于高強度支撐的6#樣本文胸，由于肩帶同樣采用網眼面料使得D點處的壓強明顯小于其他款式。

表12 Scheffe 多重比較Tab.12 Scheffe multiple comparisons

注：均值差=文胸編號J的壓力-文胸編號K的壓力。

3.3 主觀舒適性評價分析

對7位受試者分別進行了6款樣本文胸靜態穿著時各部位的主觀舒適性評價，評價結果如圖7所示。從舒適度來看，低強度運動文胸的壓力舒適性相比高強支撐的運動文胸要舒適一些，結合運動文胸的結構設計要素，2#文胸低強度支撐的運動文胸因為織帶較大的寬度使得下圍對人體產生的束縛壓較小，所以受試者對其在A、B、C3點的壓力舒適性評分較高。2#文胸和6#文胸肩部采用透氣性網眼織物，有效降低了肩部的壓強。中高強度支撐的運動文胸因為罩杯的三維模杯設計，更貼合乳房的形態，使得胸部在F、G2點的壓力舒適性較好。通過對比樣本文胸各壓力測試點的壓強值和舒適度評價發現壓強值越大，壓力舒適度評價越低。因此，運動文胸按照運動強度的不同進行分區設計，對穿著者而言，各個部位和結構對人體產生的壓力舒適性還是有所不同的。

圖7 壓力測試點主客觀數據分析折線圖Fig.7 Contrastive analysis of subjective and objective.(a) Pressure value; (b) Subjective score of pressure comfort

3.4 運動文胸結構穩定性分析

在進行實驗時，由于受試者運動的姿勢和手臂擺動幅度不同，且標記線易被汗水和文胸擦除，可通過點線局部修復原標記線。為減小動作不規范等引起的偶然誤差，7位受試者均著6款運動文胸進行測試，且每隔5 min拍照記錄1次。實驗只對偏移量的偏移趨勢進行定性分析，不對偏移量進行量化處理。拍攝、記錄6款不同強度支撐的運動文胸在運動前后標記線的位移情況，通過對比發現有下圍織帶向上滑移、肩帶向頸部內側滑移、罩杯向上滑移的現象。總體上看，運動文胸的背部結構和夾彎部位較穩定，運動后的滑移量較少。不同強度運動下對比穿著不同強度支撐的運動文胸產生的滑移量，可以發現低強度支撐的運動文胸下圍織帶的滑移量和肩帶向內的滑移量要小于高強度支撐的運動文胸；對比相同強度支撐的運動文胸，發現細肩帶的穩定性弱于寬肩帶，更容易向內側滑移，同時對頸部產生額外的壓力，而細的下圍織帶也更容易向上滑移，從而影響罩杯對乳房的包裹和控制。對受試者進行了以上6款運動文胸動態穩定性的主觀評定，結果得出受試者對下圍織帶和肩帶的穩定性評價分數較低，對后背結構的穩定性評價較高，其中高強度支撐的運動文胸的穩定性評價要高于低強度支撐的運動文胸。中強度支撐的運動文胸(3#文胸)下圍織帶的穩定性相對較弱，容易向上滑移；4#文胸肩帶的穩定性較弱，容易向頸側內側滑移。

4 結 論

本文通過測量樣本文胸穿著前后尺寸變化情況、9個壓力測試點的壓強值以及運動前后4個位移標記區的偏移情況，再結合樣本文胸的結構參數以及壓力舒適性和運動穩定性的主觀評價得出以下結論。

1)下圍織帶的寬度、圍度、穿著前后圍度變化值以及彈性模量影響下圍織帶的壓力和運動穩定性。高強度運動文胸應選擇寬的高彈力織帶，內側可采用羅紋設計增加粗糙程度。低強度運動文胸應采用低彈力寬織帶。

2)肩部的壓強與肩帶的寬度以及面料屬性有關，高強度運動文胸可采用透氣網眼織物，減小肩部壓強的同時增加透氣性。

3)側比的壓強與側比的高度、運動文胸胸圍變化值有關，高強度運動文胸可采用高側比，增加對乳房的包裹性和左右方向的運動穩定性。

4)文胸罩杯的面積、深度、邊緣曲線與罩杯的包裹性、合體性有關，罩杯的厚度和形狀、胸圍尺寸與胸部的壓力舒適有關。高強度運動文胸應采用全罩杯搭配擬合乳房的外邊緣曲線，采用可壓縮厚度大，塑性變形率小，彈性回復率大的罩杯襯墊；低強度運動文胸應注重可拆卸杯墊的三維立體設計。

5)對于X型工字背，后背肩帶高度越高，后背肩帶頂點向下5 cm處的壓強越大；高強度運動文胸在后背夾彎弧線中間一點的高壓強是影響運動文胸壓力舒適性的主要部位之一。如何優化后背的夾彎設計以及解決肩帶易向頸部內側滑移的問題是提高運動文胸穿著舒適性的重點和難點。

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