運動文胸的人體功效學研究進展及趨勢

朱春，王建萍

（1.西安工程大學 服裝與藝術設計學院，陜西西安 710048；2.東華大學 服裝與藝術設計學院，上海 200051）

從1869 年法國人Herminie Cadolle 將緊身胸衣上下部分分離成兩件，現代文胸產生。文胸通過對乳房的承托、聚攏來塑造女性的乳房形狀。盡管才經歷短短一個世紀，文胸的發展已經跳出傳統文胸的范圍。到了二十世紀七十年代，隨著運動與健身風潮的興起，傳統日常文胸無法滿足運動過程中的需求，第一款商業文胸 “Free Swing Tennis Bra”問世。隨后，運動文胸的品類越來越豐富，按需求的市場劃分也越來越精確。除了滿足運動需求的文胸，針對特定群體如哺乳期婦女，特殊疾病人群（接受過乳房成形術、乳房切除術人群的術后文胸），老年群體的文胸研究也漸漸興起。這些區別于傳統日常文胸，滿足特定群體的特定需求，有著特定功用的文胸，即為功能性文胸。

本文通過對運動文胸的人體功效學進行文獻分析研究，分別從3D 人體測量、乳房運動學、文胸-人體生物力學和文胸熱濕舒適四個方面探尋運動文胸研究脈絡，為運動文胸的開發提供思路。

服裝人體工效學是人體功效學中研究人體特征及服裝和人體相互關系的分支學科，其研究的對象是“人-服裝-環境”系統[1]。

1 人體測量學

3D 掃描技術是當下內衣產業中用于獲得人體尺寸的主要技術手段，日本內衣品牌Wacoal 首先采用3D 人體掃描獲取大量乳房測量數據以評估乳房的形態特征。東華大學Wang[2]提出了一種3D 乳房形態數據庫的構建方法。在三維掃描獲得人體軀干網格模型后，采用一種基于Delaunay 和Dirichlet/Voronoi 圖和權重概念的自由變形模型獲取一種抽象的乳房數據配置庫。針對特定運動項目的運動員人體測量是非常必要的，它可以為參加特定項目的女性文胸以及胸部防護設備的設計提供設計指導。Brooke R 等[3]對117 名女足球運動員的乳房尺寸和位置的3D 掃描數據分析后發現：足球運動員乳房和軀干特征的某些方面和普通人群有著顯著差異。3D 人體掃描也被用來觀測穿著運動文胸運動前后，乳房區域的變化。Adriana Gorea 和Fatma Baytar[4]對11 位穿著中度壓縮尺寸的無縫運動文胸的女性運動前后，在下胸圍與腋窩點界面之間的區域按0.25 英寸的間隔進行17 切片測量，發現在運動前后，乳房整體壓縮量減少了0.08英寸。最大胸圍線以下的不穩壓縮減少量最為顯著。其研究結果表明運動之后乳房組織整體向上方移動，為壓縮式運動文胸設計提供參考。

2 乳房運動學

在運動過程中，乳房會在三個維度上產生位移。研究乳房的運動（穿戴以及沒有穿戴文胸的狀態）有助于運動文胸的開發[5]。同時乳房運動與乳房痛也有顯著的關聯，國外有研究表面乳房痛會隨著乳房運動的程度以及速度的減小而減輕[6][7]。JOANNA C.SCURR[8]研究了乳房支撐對多平面乳房運動和乳房舒適性的影響。通過測量沒有佩戴文胸、佩戴日常文胸與運動文胸的女性跑步時十個步態周期中乳房與身體軌跡坐標，計算相對位移、速度和加速度。結果發現，乳房加速的幅度和軌跡不受到增加乳房支撐的影響，并且與乳房的舒適性無顯著關聯。當下國內對于乳房運動學的研究有對不同運動狀態下或一定量的運動之后運動文胸對乳房特征和運動學參數影響的研究[9][10][11]。研究得出，穿著運動文胸可以減少兩側乳房運動范圍的差異[7]。余越云[12]通過標記胸部不同位置，建立兩種不同胸部位移坐標系統。采集蹦床上高抬腿運動時乳房上5 點的兩種坐標系的參考點的位移數據，發現以胸骨角上切跡、左肋弓下緣和右肋弓下緣建立的相對位移系統中，乳房位移數據更為準確。而陳曉娜、龍玉廷[13]的研究發現運動過程中肩帶參數（寬度、方向和面料）對胸部位移和壓力兩方面無顯著影響。因此運動文胸的設計若考慮壓力舒適性和穩定性，關注重點應在文胸的其它部位。

3 文胸-人體生物力學

文胸的三維結構設計是關系到穿著過程中的動態舒適性最重要影響因素。文胸各部分基本的負荷分布需要文胸合理結構設計。前肩帶設計需要經過乳頭的垂直方向，從而獲得最佳的垂直胸部支撐[14]。織物拉伸性能是影響文胸承托支撐效果的另一個重要因素。它在水平面中應具有足夠的彈性，以允許呼吸時胸部擴張。但是，應限制垂直平面的彈性以最大程度地減少垂直的乳房運動[12]。

在人體運動過程中，文胸不同的部位如肩帶和罩杯，都會和人體之間產生力的相互作用[15-16]。Deirdre E.McGhee 等[15]研究了大胸女性在站立和跑步兩種狀態下穿著不同文胸產生的承托力。在站立狀態下，平均兩側文胸-乳房垂直方向作用力為11.7±74.6N；而當在跑步機上跑步時，在高承托和低承托條件下平均單側文胸-乳房作用力分別為8.7±6.4 N 和14.7±10.3 N。KELLY-ANN BOWLES 和JULIE R.STEELE[16]通過分析肩帶墊對肩部壓力的影響和肩帶結構的變化對肩部壓力影響來量化文胸肩帶-肩部壓力。研究結果表明：文胸肩帶墊僅在背部交叉的肩帶中，減少肩帶-肩部壓力；肩帶的不同方向，與肩部舒適性沒有關聯。以上均是通過實驗來量化文胸-人體壓力。文胸-人體生物力學同樣可以通過構建三維模型來確定。Y.LI[17]設計了一種3D 女性體型生物力學模型，由具備彈性的乳房和剛性的身體軀干組成。設計了一種生物力學模型，用于數值模擬穿戴文胸和乳房之間在運動過程中的動態力學相互作用。

4 運動文胸熱濕舒適

目前對運動文胸的熱濕舒適性研究還比較少。White 等[18]用紅外熱像儀獲得了分別穿著復合材料文胸和聚酯材料文胸的受試者在運動前后腹部和胸部的皮膚溫度，研究發現未被文胸覆蓋區域的體溫變化較覆蓋部位的體溫變化更大。聚酯材料的文胸比復合材料的文胸，胸部溫度下降更快。因為聚酯材料文胸具有更好的熱舒適性。孟祥紅[19]則通過測量人體生理參數（胸部皮膚溫度、攝氧量、代謝率和心率），研究了有無罩杯襯墊運動文胸的熱濕舒適性。郝存英[20]則通過把人體生理指標和主觀感覺評價（冷熱感覺、濕感覺、舒適感覺和疲勞感覺）相結合，進一步比較了兩種典型的罩杯襯墊材料（海綿襯墊和錦氨三維針織襯墊）的熱濕舒適性。

5 結語

運動文胸針對運動種類的品類劃分越來越細化，對不同運動項目的女性體型的人體測量學研究有助于開發更加符合目標消費群體的運動文胸。而對乳房的運動和文胸-人體作用力的研究，便于為文胸的結構設計提供有效的參考。文胸對乳房的固定性取決于罩杯的設計，而不是肩帶。罩杯的材料和襯墊的材料，決定著文胸的熱濕舒適性，聚酯材料的文胸比復合材料的表現更佳。

新型材料和新技術的應用是運動文胸未來發展趨勢之一。微電子以及信息技術的植入，已讓文胸可以實時檢測生理指標，實現對健康的監控與防預。而智能文胸的有效性與可靠性也待從人體工效學層面去研究和驗證。