基于現代技擊性運動氣墊護具開發的可行性研究

杜春斌

摘 要：關于現代技擊性運動氣墊護具的研究性理論較少，對技擊性運動氣墊護具開發行業內的空白領域。文章主要以技擊性運動中氣墊的實際抗擊作用及效果為研究目的，通過對氣墊護具的應用研究，為技擊性競賽運動的護具開發提供現實依據。在氣墊護具的開發普及過程中，可大幅度降低技擊性運動比賽中的意外傷害風險，增進其體育競技的功能與安全，為現代技擊性運動新型護具的開發提供新思路。

關鍵詞：新型護具開發;氣墊設計;氣墊護具實驗

中圖分類號：TS941.727 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1001-5922（2020）10-0149-04

Abstract：There are few research theories about the modern air cushion protective equipment for craftsmanship sports， which is a blank field in the development of air cushion protective equipment for craftsmanship sports. In this paper， the actual effect of the air cushion against the attack of the sport is studied， through the study of the air cushion protection， for the development of competitive sports protection to provide a realistic basis. During the development and popularization of air cushion protector， it can reduce the risk of accidental injury and improve the function of athletic competition， and provide a new idea for the development of new protector.

Key words：new type of protective gear development; air cushion design; air cushion protective gear experiment

0 引言

海綿材料（乳膠海綿、復合海綿）在技擊性運動護具的生產原料中占有很大的市場，海綿材料于技擊性護具的應用優勢主要為：透氣性能好、彈性較大、防靜電等，但在技擊性運動特需的防震抗擊效果方面差強人意，尤其是對于非專業性的技擊性運動愛好者，海綿材料的運動護具并不能很好地隔絕疼痛感[1]。目前氣墊護具的開發主要應用于戶外設備、醫療器械等方面，其抗擊防震的性能在實踐過程中取得了優異的成效，所以，于技擊性運動的氣墊護具開發具有較強的啟示作用。相較于各類海綿材料而言，氣墊護具內部填充的主要成分為空氣，便于在提高護具抗擊效果、改變護具的厚度時，不會加重佩戴者所承受的重量。通過氣墊材料應用于技擊性運動的抗擊打效果進行可行性研究，一旦其具有可行性，將應用在各類技擊性運動的教學、訓練及比賽等方面[2]。

1 現代技擊性運動氣墊護具概述

1.1 技擊性運動具體項目分類

技擊性運動包括的種類樣數眾多，且都具有相對獨立的特性，同時各自種拳門派的經驗傳承不一，相應的戰術及技術養成方式也存在較大差異，所以，將技擊性運動進行合理的分門別類，能夠幫助人們進一步對技擊性運動的核心內在及本質有更深層次的了解。在國家對技擊性運動的統一部署下，于1983年，對全國范圍內的拳種進行了資源整合，在短短3年內的調查研究中就發現了至少130個“拳理清晰、風格流暢的”拳種[3]。據此可知，中國技擊性運動的數量之龐大是眾目昭彰的。目前為止，對技擊性運動的分類僅僅是對其層次做的歸納，對體育競技的發展提供參考路徑。在奧運會中正式列入競技比賽項目的技擊性運動有5種，分別為：跆拳道（WTF體系）、柔道、擊劍、拳擊、摔跤。空手道和散打則成為亞運會的主要技擊性比賽項目[4]。

在技擊性的比賽項目中，最容易發生的就是巨大的沖擊力對人體造成意外傷害事故甚至死亡事件。因此，護具的開發主要是為了從根源上避免此類意外事件的發生，依據不同技擊性項目的本質，對護具的研發展開可行性研究。

1.2 各類技擊性運動的護具防護要點

在參與不同類型的技擊性運動時，遇到的突發情況于人體的損傷類型大不相同，基于此，各類運動護具防范重點也隨之改變。根據主要的技擊性運動，對人體可能造成的損傷進行詳細分述，如下所示。

1）器械擊刺類：如劍術、擊劍等對抗比賽，為防止人體受到尖銳器械擊刺攻擊，氣墊護具主要在堅硬板內作為內襯，緩解人體在受到擊刺時的撞擊力[5]。

2）徒手擊打類：如散打、拳擊、跆拳道，這類技擊性運動時常會涉及踢打等技術，其應用的護具主要防護人體的3個方面：柔軟部位的保護，尤其較為脆弱的是眼部區域。四肢的防護，在徒手擊打過程中，對下肢的脛骨及上肢的橈骨、尺骨所造成的疼痛。軀干，主要防止強烈的震動對內臟造成損傷[6]。

氣墊護具在人體軀干的防震動方面應具有明顯的減緩沖擊效果，因此，需加強氣墊護具對此方面的實驗研究。

2 技擊性運動氣墊護具的開發設計

2.1? 氣閥密封技術原理以及氣墊與氣閥部分的具體設計

關于氣墊護具的設計有兩種應用模式可供實驗選擇：①氣墊可一次性充氣成型，不另加氣閥;②在氣墊上增添氣閥裝置，在使用時進行空氣填充。考慮到氣墊的長期實用性，本次實驗選擇帶有充氣氣閥的氣墊，可在實驗過程中，針對氣體不足的問題進行選擇性充氣。

氣閥設計于整個氣墊護具的使用至關重要，氣閥設計原理詳細分述如下所示。

1） 氣閥主要由兩層厚度為0.15mm的極薄共擠膜制成，薄膜本身具有較強的吸附性，雙層薄膜在氣墊內氣壓的作用下能夠能好的吸附在一起，貼合的更為緊密。

2） 薄膜的兩邊可使用層壓技術，在充氣時將氣體直接傳送至氣墊底部，避免了氣體從氣閥口外漏的問題。

總體來說，在設計氣墊時，需把著重點放在氣墊內的壓強變化問題上，氣墊內部氣壓越高，對氣體外漏現象的防控作用就越大，氣墊膨脹時，氣閥和氣墊接口部分就會在外力的作用下，貼合的更為緊密。氣墊以及氣閥的具體設計為：3根小氣袋為整體，各氣管相通，中間部分氣管增設氣閥，氣閥主要由兩層共擠膜（0.15mm）制成[7]。

2.2 氣墊實驗的設計圖

氣墊護具的研究處于剛剛起步階段，因此沒有大量的實驗研究成果可供借鑒，對于氣墊厚度的應用無法進行實際估量，所以，可以先訂做小塊氣墊，以便于后期實驗過程的疊加。氣墊的詳細設計效果圖如圖1、圖2、圖3所示。

氣墊單個設計圖中，可看出其實際尺寸，閥門的實際應用設計等。氣閥由2層共擠膜（厚度為0.15mm）制成，3根氣袋為整體，氣墊加設于中間氣管。單個氣墊的厚度為1.7cm。

圖2是由6個氣墊構成的小型氣墊護具，在下文的第1個實驗中將參與實際應用，其整體長度為20cm、寬22.5cm，厚度為1.7cm。橫排氣墊數量為3個，縱排氣墊數量為2個，在氣墊4角增設松緊帶和子母扣（35cm）。

圖3為護胸的氣墊護具設計，在下文的第2個實驗中將參與實際應用。氣墊的設計完全貼合人體的肋骨生長方向，氣柱的放置方向為橫向，橫向放置的原因在于需保持氣墊與人體肋骨方向一致，才增加氣墊的實際保護作用。護胸的主要功能在于保護人體前胸和背部兩側區域，從心臟水平線延伸至肚臍，此線為豎線，從腋窩延伸至背部，此線為橫線。因作為填充材料的氣墊尺寸已經確定，故氣墊護胸的尺寸為，長度為70cm，寬為45cm。

2.3 氣墊的縫制

主要選擇棉質材料對氣墊包裹進行縫合，充分利用棉質材料的透氣性能佳、柔軟、吸汗等特點。縫合過程可大體分為2步：第1步，對各個氣墊進行縫合;第2步，將所有單個氣墊縫制為整體，制成護具。在縫制過程中，需在氣閥處留備小口，便于日后的充氣利用。并且每個氣墊應制成可拆卸的袋狀，只縫制3面，留下一面開口，方便日后清洗，更換破損氣墊[8]。

3 技擊性運動氣墊護具的實驗研究

3.1 實驗設計

整個實驗過程主要探討2個問題，第1個問題是氣墊護具的厚度問題，氣墊的使用數量達到多少可以讓運動員在技擊性運動中受到疼痛感達到最小？第2個問題是氣墊護具與其他護具的組合能否增強其抗擊打能力？

針對第1個問題，實驗過程中可對氣墊的使用數量進行逐步的增加，通過對志愿者的主觀反映，對氣墊應用數量與之對應的疼通值進行統計。詳情見圖4所示。

針對第2個問題，實驗過程中可將氣墊護具的應用分為兩種情況：情況1，氣墊護具作為內襯，跆拳道護具穿在外;情況2，散打護具穿在里，跆拳道護具穿在外。通過對50名志愿者的主觀反映，對氣墊作為內襯的抗擊疼痛感數據進行統計。詳情如表1所示。

表1中的A指的是散打護具穿在里，跆拳道護具穿在外;B指的是氣墊護具作為內襯，跆拳道護具穿在外。此實驗的目的是通過對數據的處理，探索A與B的疼痛感是否存在顯著差異，由實驗1可知氣墊數量的增加可使志愿者基本感覺不到疼痛，而實驗2的雙層護具使用可使疼痛感趨于0。雙層護具的應用使得技擊性運動變得更為安全，使運動員的疼痛感大幅度減小。

3.2 實驗結果

3.2.1 氣墊個數的實驗結果

通過EXCEL對數據進行統計，在計算分值時，依次將氣墊的數量從1增加至6，志愿者感受到的疼痛感數值依次為89，78，74，69，56，50分。圖4中氣墊的疼痛分值越來越低，與氣墊使用數量成反比，說明氣墊的使用數量越多，疼痛感越小。

3.2.2 氣墊內襯實驗的結果

表1中的A指的是散打護具穿在里，跆拳道護具穿在外;B指的是氣墊護具作為內襯，跆拳道護具穿在外。此實驗的目的是通過對數據的處理，探索A與B的疼痛感是否存在顯著差異，由實驗1可知氣墊數量的增加可使志愿者基本感覺不到疼痛，而實驗2的雙層護具使用可使疼痛感趨于0。雙層護具的應用使得技擊性運動變得更為安全，使運動員的疼痛感大幅度減小。

3.3 分析討論

3.3.1 第1個實驗分析—6塊氣墊與1塊氣墊的抗擊效果比較

在技擊性運動中6塊氣墊的使用相較于1塊氣墊的使用更具有抗打性，從圖4可以看出兩者的顯著差異，主要原因為6塊的厚度明顯高于1塊厚度，其大約相差8.5cm。根據沖量公式可知，物體的體積越大，緩沖時間能夠相對延長，身體受到的力的作用就越小，但要想將護具的靈活性能進行權衡，實際應選擇厚度適中的氣墊厚度，例如4塊或5塊氣墊的使用，既能使護具厚度相對減少，也可提高氣墊的使用靈活性和美觀性[9]。

3.3.2 第2個實驗分析—氣墊作為內襯的使用效果較

從個體的身體素質差異問題，到安全角度對氣墊作為護具內襯進行實際應用分析，在數據的對比下，大多數志愿者普遍認為氣墊作為內襯時，疼痛感要相較散打護具作為內襯時較小。主要原因為，當氣墊護具作為內襯時，跆拳道護具作為外層護具被擊打時，氣墊內部本身帶有氣體，且具有流動性，受到的力會在一定程度上被分散，從而減少力對于垂直面的作用，在加上氣墊本身的柔軟性，使人體與之接觸時，增強舒適感，忽略疼痛感。

4 結語

目前技擊性運動中使用的護具主要以聚氯乙烯泡棉作為護具的填充材料，硬度足夠，但是對人體的緩沖力不夠，在受到擊打后容易產生共振導致力的貫入，而氣墊若作為技擊性運動的護具填充材料，可在氣的填充方面進行精簡，加大氣墊面積，達到受力時的分散作用，故使用效果最好。氣墊可應用于技擊性運動的教學，訓練和比賽等領域[10]。

參考文獻

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