孫艷麗,周 捷,張 輝

(1.西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院,陜西 西安710048;2.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織學(xué)院,浙江 寧波315211)

在女性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,乳房的過(guò)度位移和文胸穿著不舒適是造成胸部疼痛的主要原因,特別是對(duì)于胸部較大的女性。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于文胸的研究主要集中在熱濕舒適性[1-6]和壓力舒適性[7-15],而對(duì)文胸的防震設(shè)計(jì)研究較少。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于胸部動(dòng)態(tài)位移、防震文胸設(shè)計(jì)現(xiàn)狀、文胸防震測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,歸納出乳房的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、防震文胸設(shè)計(jì)特征及文胸抗震評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1 文胸與乳房運(yùn)動(dòng)

文胸是女性貼身的功能性衣物,主要作用是保護(hù)、支撐乳房。乳房?jī)?nèi)部無(wú)骨骼與肌肉支撐,主要重量由自身的韌帶、腺體和皮膚牽拉承擔(dān)[16]。運(yùn)動(dòng)時(shí),乳房晃動(dòng)會(huì)牽拉韌帶,容易造成韌帶拉傷,乳房下垂,損害乳房健康,所以需要穿著運(yùn)動(dòng)文胸來(lái)保護(hù)乳房,控制乳房位移。

根據(jù)控制乳房運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)形式,運(yùn)動(dòng)文胸分為兩大類(lèi):包裹型運(yùn)動(dòng)文胸和擠壓型運(yùn)動(dòng)文胸。包裹型運(yùn)動(dòng)文胸有兩個(gè)全覆蓋罩杯包圍乳房邊界,分別為兩個(gè)乳房提供支持。擠壓式運(yùn)動(dòng)文胸把兩個(gè)乳房緊貼胸壁,以減少乳房?jī)?nèi)部沖向胸部的力量。這兩種文胸旨在限制乳腺在各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),并限制乳房?jī)?nèi)部的力量,以減少乳房運(yùn)動(dòng)為女性帶來(lái)的不適[17]。

2 文胸防震設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀

2.1 胸部動(dòng)態(tài)位移

乳房運(yùn)動(dòng)是較為復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng),研究乳房的運(yùn)動(dòng)有助于了解不同運(yùn)動(dòng)下乳房的振幅,從而根據(jù)其運(yùn)動(dòng)幅度提供合適的支撐,有助于運(yùn)動(dòng)文胸防震設(shè)計(jì)的發(fā)展。

澳大利亞伍倫貢大學(xué)[18]對(duì)乳房運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),乳房在垂直方向的位移和移動(dòng)速度會(huì)引起胸痛,適當(dāng)?shù)耐信e和擠壓乳房有助于減輕運(yùn)動(dòng)時(shí)乳房的不適感。因此,在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)文胸時(shí),可采用適當(dāng)增加托舉和擠壓的設(shè)計(jì)。Mason等[19]對(duì)穿著不同款式的運(yùn)動(dòng)文胸在3種不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目下對(duì)乳房運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行測(cè)試比較發(fā)現(xiàn),目標(biāo)群體在穿著包裹式運(yùn)動(dòng)文胸時(shí)產(chǎn)生垂直位移和主觀疼痛分?jǐn)?shù)最小。Scurr J C等[20-21]研究發(fā)現(xiàn)大罩杯的女性乳房需要更大的承托能力,乳房位移主要來(lái)自于垂直方向。乳房運(yùn)動(dòng)的位移值、乳房的運(yùn)動(dòng)速率與乳房疼痛有很大的關(guān)系。乳房運(yùn)動(dòng)的位移值過(guò)大,乳房運(yùn)動(dòng)的速率過(guò)快都會(huì)引起乳房的疼痛。包裹型文胸能有效地降低乳房運(yùn)動(dòng)在各個(gè)方向的位移。Jang Y等[22]根據(jù)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和穿著者的胸部大小來(lái)設(shè)計(jì)乳房位移實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)跑步速度和乳房大小不同,乳房運(yùn)動(dòng)情況不同,乳房大的垂直運(yùn)動(dòng)程度大,乳房運(yùn)動(dòng)速度從慢跑速度7 km/h開(kāi)始顯著增加。

Jie Z等[23]通過(guò)研究乳房與運(yùn)動(dòng)文胸發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)時(shí)女性穿著運(yùn)動(dòng)文胸可以減小乳房的晃動(dòng),減輕乳房不適感;乳房的運(yùn)動(dòng)量與其大小、硬挺度和運(yùn)動(dòng)的激烈程度有關(guān)。在跨步運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,乳房的運(yùn)動(dòng)幅度最大,最大運(yùn)動(dòng)幅度發(fā)生在胸高點(diǎn)[24]。任景萍[25]和陸明艷[26]等通過(guò)乳房位移實(shí)驗(yàn)得出了穿著運(yùn)動(dòng)文胸可以有效減小乳房的位移振動(dòng),主要是垂直方向,其次水平方向。

通過(guò)以上研究歸納得出乳房的運(yùn)動(dòng)規(guī)律:乳房運(yùn)動(dòng)量與運(yùn)動(dòng)激烈程度、乳房硬挺度、乳房大小有關(guān)。在同種運(yùn)動(dòng)條件下,乳房大的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的位移較大。乳房運(yùn)動(dòng)主要是垂直運(yùn)動(dòng),其次是水平運(yùn)動(dòng),最后是前后運(yùn)動(dòng)。乳房運(yùn)動(dòng)位移過(guò)大會(huì)引起乳房疼痛,運(yùn)動(dòng)速率過(guò)大也會(huì)引起乳房疼痛。乳房運(yùn)動(dòng)速度從慢跑速度7 km/h開(kāi)始顯著增加。包裹型運(yùn)動(dòng)文胸可以有效減少乳房在各個(gè)方向上的位移,減少乳房位移引起的主觀疼痛。

2.2 文胸防震設(shè)計(jì)

美國(guó)2001年研究出了一款專(zhuān)利運(yùn)動(dòng)文胸[27],款式上采用前拉鏈?zhǔn)皆煨?Y型背部結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖1。運(yùn)動(dòng)胸衣胸部的立體設(shè)計(jì)在改善合體性的同時(shí)也提高了其對(duì)乳房的支撐力。美國(guó)的“龜背防護(hù)”運(yùn)動(dòng)胸衣專(zhuān)利產(chǎn)品[27],其罩杯采用低密度、柔軟且有韌性的聚乙烯塑料材料,如圖2,這種可拆卸“龜背”罩杯可以抵御外界沖撞,減輕乳房的晃動(dòng)。

圖1 美國(guó)專(zhuān)利運(yùn)動(dòng)胸衣

圖2 “龜背防護(hù)”運(yùn)動(dòng)胸衣

王慧[28]通過(guò)對(duì)比分析穿著不同杯型運(yùn)動(dòng)文胸和裸胸狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)時(shí)乳房的位移和舒適感,得出運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較好的是內(nèi)置全罩杯文胸。朱文俊等[29]通過(guò)對(duì)女性胸部的位移規(guī)律研究,得出運(yùn)動(dòng)文胸采用假羅紋等緊密的組織,兩胸之間采用褶裥組織,可提高運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房位移的控制能力。

Jang Y等研究發(fā)現(xiàn)在上胸部具有橫向支撐、肩帶和胸罩內(nèi)部具有襯墊的包裹式運(yùn)動(dòng)文胸設(shè)計(jì)緩解乳房晃動(dòng)是較為有效的(見(jiàn)圖3),其次是有公主線(xiàn)牢固地覆蓋乳房的壓縮式文胸(見(jiàn)圖4)[21]。

圖3 包裹式運(yùn)動(dòng)文胸內(nèi)視圖

圖4 具有公主線(xiàn)的壓縮式文胸

陸明艷[26]研究發(fā)現(xiàn)具有罩杯襯墊材料的運(yùn)動(dòng)文胸控制乳房運(yùn)動(dòng)效果最為明顯。高淑平[30]研究發(fā)現(xiàn)有雙層彈性材料的運(yùn)動(dòng)文胸比單層彈性材料對(duì)人體的束縛感和壓迫感強(qiáng),在人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中控制乳房運(yùn)動(dòng)的能力也強(qiáng)。

Coltman C E[31]等探討了肩帶方向和設(shè)計(jì)對(duì)大罩杯胸部的舒適度、壓力和乳房支撐的影響。研究發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)期間,對(duì)于胸部較大的女性來(lái)說(shuō),垂直定向且寬度大約4.5 cm的肩帶是最合適的,見(jiàn)圖5,可最大限度地減少肩帶帶來(lái)的壓力和不適感。在肩帶下部加上凝膠墊也可以減少不適感,并防止肩帶從肩上滑落。Bowles[32]通過(guò)研究得出在文胸合體的狀態(tài)下,后背交叉式肩帶設(shè)計(jì)更好,且不會(huì)影響在垂直方向?qū)θ榉康闹巍?/p>

Jie Z[23]通過(guò)對(duì)多款不同結(jié)構(gòu)的商業(yè)運(yùn)動(dòng)文胸做乳房位移對(duì)比試驗(yàn),得出了較為有效的文胸防震設(shè)計(jì)特征(見(jiàn)圖6):壓縮式獨(dú)立罩杯,短背心款式,高領(lǐng)口與高側(cè)比,后背交叉式設(shè)計(jì),具有輕微彈性的捆綁領(lǐng)口與不可調(diào)節(jié)的寬肩帶,無(wú)雞心與下扒,無(wú)鋼圈、杯墊,以上為文胸設(shè)計(jì)師和制造商提供了實(shí)用的指導(dǎo)方針。

圖5 帶凝膠墊的肩帶

圖6 有效運(yùn)動(dòng)文胸防震設(shè)計(jì)(左正面、右背面)

3 文胸防震測(cè)試方法

目前主要采用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究方法對(duì)胸部動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。三維運(yùn)動(dòng)捕捉是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)領(lǐng)域最常用的研究人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法,近年來(lái)關(guān)于胸部動(dòng)態(tài)舒適性的研究基本都基于該方法。

3.1 乳房坐標(biāo)系建立

乳房的位置和方向受胸部位移影響。因此,測(cè)量3D乳房運(yùn)動(dòng)首先必須準(zhǔn)確測(cè)量胸廓的三維運(yùn)動(dòng)。Jie Z開(kāi)發(fā)了一種新的局部乳房坐標(biāo)系和方法來(lái)評(píng)估整個(gè)3D乳房運(yùn)動(dòng)[33]。建立新型乳房坐標(biāo)系(Breast coordinate system)以便標(biāo)記定位胸部的位置。為了確定乳房相對(duì)于胸部的運(yùn)動(dòng),有必要測(cè)量胸部的運(yùn)動(dòng)。首先,根據(jù)國(guó)際生物力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì),胸部中線(xiàn)的4個(gè)標(biāo)記可以很好的定義胸廓參考框架。如圖7所示,包括IJ(切口頸靜脈的最深位置),PX(前劍突點(diǎn)),C7(第七頸椎點(diǎn))和T8(第八胸椎點(diǎn))。在定義胸部參考之后,在裸體的中間位置建立一個(gè)虛擬的“乳房起源于乳房”的點(diǎn)。從乳房到胸部參考點(diǎn)的距離和方向在乳房起點(diǎn)和胸部之間形成了固定的關(guān)系,從而測(cè)量乳房的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了定位如圖7所示的新乳房坐標(biāo)系(BCS)的原點(diǎn)和3個(gè)軸,附加4個(gè)標(biāo)記到乳房邊界。它們是位于與站立位置平行的同一水平面上的乳房最內(nèi)點(diǎn)(BI),乳房最外點(diǎn)(BO),左乳頭(BL)和右乳頭(BR)。

圖7 乳房坐標(biāo)系(BCS)

3.2 乳房標(biāo)記點(diǎn)

乳房運(yùn)動(dòng)是一種非常復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng),只有一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的乳房位移可能不代表整個(gè)乳房運(yùn)動(dòng)。因此,通常選擇6個(gè)位置來(lái)描述乳房的運(yùn)動(dòng)。將6個(gè)試驗(yàn)乳房標(biāo)記點(diǎn)(M1至M6)附在乳房皮膚或運(yùn)動(dòng)文胸上(圖8),以全面分析乳房運(yùn)動(dòng)。標(biāo)記點(diǎn)M4位于乳頭處,標(biāo)記點(diǎn)M1,M2,M3,M5分別沿水平和垂直方向距乳頭點(diǎn)M4的距離為4 cm,乳房頂部的M6在M5的垂直上方4 cm。

圖8 乳房貼標(biāo)記點(diǎn)位置

3.3 運(yùn)動(dòng)捕捉

運(yùn)動(dòng)捕捉通常使用紅外光點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)捕捉測(cè)試系統(tǒng)采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中反光標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。目前Vicon MX13運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)是比較常用的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)。6個(gè)或更多個(gè)Vicon攝像機(jī)在距離2 m高的102 m2房間的天花板上相互等距安裝,見(jiàn)圖9,應(yīng)用Vicon系統(tǒng)的高速高精度運(yùn)動(dòng)捕捉功能對(duì)貼在人體乳房上的反光球進(jìn)行運(yùn)動(dòng)捕捉,得出每一個(gè)反光球的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)[34]。根據(jù)不同的研究目的與人體的生理特征的差異,將每個(gè)人體作為不同的研究對(duì)象,根據(jù)Vicon系統(tǒng)捕捉到的三維坐標(biāo)對(duì)乳房進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,可以得到乳房的位移、速度、加速度等物理量。

圖9 運(yùn)動(dòng)捕捉演示圖

4 文胸防震效果評(píng)價(jià)方法

運(yùn)動(dòng)文胸控制乳房位移的效果與穿著舒適性評(píng)價(jià)是近幾年內(nèi)衣研究方向的重點(diǎn)。我們預(yù)設(shè)不同款式的運(yùn)動(dòng)文胸控制乳房位移的效果是存在差異的。因此,對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)穿著不同文胸狀態(tài)下的乳房位移建立評(píng)價(jià)方法是至關(guān)重要的。

美國(guó)Jeffery Winkler提出運(yùn)動(dòng)文胸的彈跳最小因 子BMF(Bounce Minimization Factor),該指數(shù)可用來(lái)評(píng)判一款運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房的作用效果[35]。研究人員通過(guò)傳感器測(cè)量每次跳躍時(shí)女性的左乳頭點(diǎn)(LN)、右乳頭點(diǎn)(RN)、胸骨點(diǎn)(ST)三點(diǎn)的位移,計(jì)算得出平均每次胸骨點(diǎn)、右乳點(diǎn)、左乳點(diǎn)跳躍各點(diǎn)彈跳的值,公式為:

將左乳頭點(diǎn)(LN)與右乳頭點(diǎn)(RN)的數(shù)值再求平均,得到每次跳躍時(shí)乳頭的彈跳平均位移值,為

將乳頭的彈跳平均位移與胸骨的彈跳平均位移相比,得到乳房的彈跳商BQ(Bounce Quotient):

若試驗(yàn)過(guò)程中女性沒(méi)有穿著文胸,那么測(cè)量得到的值為自然彈跳商N(yùn)BQ(Natural Bounce Quotient)。若將穿著任一款合適的運(yùn)動(dòng)文胸后測(cè)定的乳房彈跳商記為(1)BQ(a),則該款運(yùn)動(dòng)文胸的彈跳最小因子BMF(Bounce Minimization Factor)可用下面公式計(jì)算出:該指數(shù)可用來(lái)評(píng)判一款運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房位移的控制效果,BMF值越大,說(shuō)明這款運(yùn)動(dòng)文胸防震效果越好。

香港理工大學(xué)Zhou J通過(guò)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中胸部位移的減少程度,提出乳房位移控制率“RBD”(Reduced percentage of breast displacement)即控制乳房位移的百分比來(lái)評(píng)估運(yùn)動(dòng)文胸在控制乳房彈跳方面的有效性[36]。計(jì)算公式為式中OD代表裸胸下的乳房位移,CD代表著同種動(dòng)作下的文胸狀態(tài)下的乳房位移。RBD值越大,說(shuō)明文胸對(duì)乳房位移的控制效果越好,文胸防震效果越好。

5 展望

研究乳房運(yùn)動(dòng)的各種方法產(chǎn)生了一些不一致的發(fā)現(xiàn),因此以定量方法進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)是必要的,從而為研究乳房在運(yùn)動(dòng)文胸中的運(yùn)動(dòng)情況提供參考。

對(duì)于承托式和壓縮式運(yùn)動(dòng)文胸,乳房位移及胸部舒適性效果的結(jié)論存在分歧。對(duì)于未來(lái)的研究,研究對(duì)象和活動(dòng)類(lèi)型需要通過(guò)受控的服裝變量進(jìn)行擴(kuò)展。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)化的局部坐標(biāo)系來(lái)評(píng)估與胸部相關(guān)的乳房運(yùn)動(dòng)。對(duì)水平方向多個(gè)乳房位置的速度、加速度和軌跡進(jìn)行更為全面的3D分析,來(lái)為文胸的防震設(shè)計(jì)提供有用的信息。

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