孫夢情，張蕾，王雪琴1，

(1.浙江理工大學(xué) 浙江省絲綢與時尚文化研究中心，杭州 310018；2.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院、絲綢學(xué)院，杭州 310018)

1 引言

生活水平的提高，使得人們對枕頭的要求越來越高。選用符合人體工程學(xué)的枕頭對提高睡眠質(zhì)量，保證人體健康大有好處[1]。如今很多女性消費(fèi)者不僅對睡枕的長度、寬度和高度有要求，還希望避免或減少睡枕對臉部、頸部的擠壓以防形成皺紋[2]。事實(shí)上，較大的壓力不僅會形成皺紋，還會對身體，特別是頸部造成損傷。因此，為了減緩對臉部、頸部與頭部的壓力，從而減少與頸椎相關(guān)的疾病的發(fā)生，通過對各類睡枕的分析研究[3-4]，研究各類美容、保健類睡枕的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以及收集90名中國年青女性的頭肩部位數(shù)據(jù)，本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)出短翼睡枕和長翼睡枕。通過人體壓力分布測試，通過對比實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)新型“工型”乳膠枕的緩壓性。

睡枕形狀的不同會對頸椎生理曲線造成不同的影響，因此，睡枕形狀成為影響睡枕睡眠舒適性的重要因素之一[5-6]。而睡枕過高或過低都會導(dǎo)致頸椎及肌肉勞損，誘發(fā)或加重頸椎病[7]。熊毅等人做過相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出枕頭的最佳高度應(yīng)在10 cm左右[8]，王敏等人提出，單人枕頭的長度以超過自己的肩寬15 cm為宜。一般成年人的枕頭長度在50-70 cm之間，枕頭的寬度應(yīng)該大于30 cm[9]。為了盡可能消除睡枕的不利影響，在人體工學(xué)的基礎(chǔ)上，通過問卷調(diào)查與對文獻(xiàn)的研究總結(jié)，設(shè)計(jì)出兩種緩壓型睡枕。

2 緩壓型睡枕設(shè)計(jì)

短翼睡枕設(shè)計(jì)(睡枕設(shè)計(jì)1)如圖1所示，此設(shè)計(jì)創(chuàng)新地采用倒置“H”形設(shè)計(jì)，當(dāng)側(cè)臥時，頭部枕在左右兩翼(或右兩翼)上，由于兩翼間大面積空著，而兩翼支撐著額頭部分和下巴部分，則側(cè)臉可以大面積懸空，避免了睡枕對側(cè)臉的擠壓，防止形成臉部和眼角壓紋，防止皺紋的形成。仰睡區(qū)域的高度低于側(cè)睡區(qū)域，能夠減少在入睡時產(chǎn)生脫枕的情況。

(a)正面

(b)側(cè)面

長翼睡枕設(shè)計(jì)(睡枕設(shè)計(jì)2)如圖2所示，其設(shè)計(jì)是在睡枕設(shè)計(jì)1(短翼睡枕)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的省程序設(shè)計(jì)。

(a)正面

(b)側(cè)面

本文將通過人體壓力分布測試，對上述兩種睡枕設(shè)計(jì)進(jìn)行測試與分析。

3 測試方法

3.1 實(shí)驗(yàn)對象

考慮到不同體重、身高的個體其適合的睡枕參數(shù)有一定差異，且此次實(shí)驗(yàn)主要目的在于比較不同人對四個枕頭的相對壓力和位置上的均衡性。本次實(shí)驗(yàn)的受試者共有三位健康的在校大學(xué)生，且均為25歲，體型為中國南方女性常見體型，有一定的代表性。1號受試者，體重約40 kg，身高約155 cm，體型偏瘦；2號受試者，體重約52 kg，身高約164 cm，體型正常；3號受試者，體重約55 kg，身高158 cm，體型略胖。

3.2 實(shí)驗(yàn)樣品與儀器

前人研究表明，乳膠的緩壓效果較好。因此，根據(jù)前文圖1的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文以乳膠為枕芯材料制作短翼枕。根據(jù)前文圖2的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文以相同的乳膠材料制作長翼枕。測量這兩款緩壓型睡枕在仰睡與側(cè)臥狀態(tài)下，使用者的頭部和頸椎后部受壓力情況。在生活中，長方形扁平枕的使用較為普遍，而國內(nèi)學(xué)者侯建軍、何艷梅等人通過研究發(fā)現(xiàn)S 形枕較為符合人體工學(xué)，舒適性很高[6]，因此，本次實(shí)驗(yàn)的對比樣有兩種：一是填充物為珍珠棉的普通家用長方形扁平枕(以下簡稱扁平枕)；二是與短翼枕和長翼枕材質(zhì)相同的設(shè)計(jì)優(yōu)良的S形乳膠枕(以下簡稱S枕)。

本次實(shí)驗(yàn)所用人體壓力分布測試儀為Tactilus Pressure Mapping System。主要由軟件和長方形傳感墊兩大部分組成，傳感墊上共計(jì)50×50個感應(yīng)元件，實(shí)驗(yàn)結(jié)束可從軟件里導(dǎo)出一份EXCEL文件，記錄每個感應(yīng)元件的壓力，以及本次實(shí)驗(yàn)的最大值、最小值和平均值[10]。

3.3 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)共計(jì)3組，每位受試者所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)為一組實(shí)驗(yàn)。每位受試者分別使用短翼枕、長翼工枕、扁平工枕和S枕在仰睡、側(cè)臥睡姿下各測3次得出一均值，故而每人有8套數(shù)據(jù)。仰睡方向如圖3所示，仰睡時，統(tǒng)一保持受試者的頸部和頭部與傳感墊相應(yīng)統(tǒng)一位置接觸，側(cè)臥方向如圖4所示，在側(cè)臥時，統(tǒng)一保持受試者的頸部和頭部側(cè)面與傳感墊相應(yīng)統(tǒng)一位置接觸。

在壓力傳感墊輸出的壓力分布數(shù)據(jù)中，其中不受力的地方為0，其他受力區(qū)根據(jù)墊子上的每塊感應(yīng)區(qū)域壓力增大而數(shù)據(jù)增大，其數(shù)據(jù)為壓力指標(biāo)相對，無單位。

4 測試結(jié)果

按照不同睡姿分類，制成統(tǒng)計(jì)表，進(jìn)行結(jié)果分析。首先不受力傳感片去區(qū)域被去掉。同時我們的有效區(qū)域?yàn)轭^部和頸椎，因此刪除身體其他部位的數(shù)據(jù)，方便后續(xù)結(jié)果對比。

本文將實(shí)驗(yàn)所得24份EXCEL文件處理成了24張 “壓力熱力圖”。其中白色格子區(qū)域表示此格子區(qū)域?yàn)?壓力，隨著顏色由白變深代表此格的壓力區(qū)域變大。 受試者1號、2號、3號的仰睡受力圖情況如表1所示，均為8格×16格大小的Excel熱力圖，側(cè)臥受力圖情況如表2所示，均為12格×24格大小的Excel熱力圖。

表1 仰睡情況下使用不同睡枕時的受力情況統(tǒng)計(jì)表

由表1分析可知：只有扁平枕的熱力圖縱向長度約為其他三款睡枕的一半，且壓力分布極其不均衡，其下部幾乎不受力。由此可知，家常扁平枕的設(shè)計(jì)不符合人體工學(xué)，只能支撐后腦但是不能支撐起頸椎。著重比較分析其余三款睡枕的熱力圖可知，短翼枕的后腦勺凸點(diǎn)和頸椎后部，不會出現(xiàn)很大的壓力值，相比之下，長翼枕和S枕的后腦勺凸點(diǎn)和頸椎后部會出現(xiàn)部分較大壓力值。由此可見，仰睡情況下，在以上4款睡枕中，短翼枕的緩壓效果最好。

表2 側(cè)臥情況下使用不同睡枕時的受力情況統(tǒng)計(jì)表

由表2分析可知：側(cè)臥時，短翼枕和長翼枕的受壓面積相對較小，而扁平枕和S枕的相對較大。而在受壓數(shù)值上，扁平枕的受壓相對集中且較大；其次是S枕，短翼枕和長翼枕受壓相對分散且較小。由此可見，側(cè)臥情況下，相較于扁平枕和S枕，短翼枕和長翼枕的緩壓效果更好。

測試中的具體數(shù)值也可以反應(yīng)一些結(jié)論，通過對熱力圖中具體數(shù)值的分析，計(jì)算各種情況下的最大壓力和平均壓力，如表3所示。分析表3可知，仰睡和側(cè)臥情況下，扁平枕的壓力最大值都比其余三種睡枕大，說明乳膠減緩壓力的作用優(yōu)于珍珠棉。結(jié)合表1、表3分析，仰睡情況下，由于扁平枕下部幾乎不受力，使得整個區(qū)域的壓力均值看上去較小，實(shí)際上在受力區(qū)域的壓力均值遠(yuǎn)大于S枕、短翼枕和長翼枕。其中，短翼枕的壓力均值最小，說明仰睡情況下，短翼枕減緩壓力的效果最好。結(jié)合表2、表3分析，側(cè)臥情況下，S枕、短翼枕和長翼枕的壓力均值都小于扁平枕，而短翼枕和長翼枕的受壓區(qū)域相較于S枕更為分散，且短翼枕和長翼枕在熱力圖的臉部區(qū)域壓力處基本為0，表明側(cè)臥時對臉頰的擠壓基本為0，有效預(yù)防眼角等處皺紋的形成。因此，側(cè)臥情況下，短翼枕和長翼枕減緩壓力的效果更好。

表3 頭部壓力指標(biāo)總結(jié)

5 討論

綜合分析人體壓力分布測試結(jié)果可知，與扁平枕、S枕相比，短翼枕和長翼枕減緩壓力的效果更好。這是因?yàn)檫@兩種睡枕在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上區(qū)分了頭窩高度與頸窩高度。由于頸椎曲線呈前凸形，而后腦勺向后凸起，則頸窩與頭窩之間存在高度差，且頭窩高度相比頸窩高度會更低一點(diǎn)。將這種高度差的情況落實(shí)在睡枕的設(shè)計(jì)上，能夠更好使睡枕符合人體生理特征，在仰睡時起到均衡壓力，有效減緩壓力的作用。這兩種睡枕在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還創(chuàng)新采用倒置“H”形設(shè)計(jì)。當(dāng)側(cè)臥時，頭部枕在左兩翼(或右兩翼)上，只有額頭部分和下巴部分受力，此設(shè)計(jì)有效地減緩了壓力。

從測試結(jié)果可知，仰睡時，短翼枕比長翼枕能更好地平衡壓力；側(cè)臥時，短翼枕和長翼枕的效果相差不大，都能更好地減緩、平衡壓力。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因在于兩種睡枕不同的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。短翼枕的設(shè)計(jì)將其分為兩側(cè)的側(cè)睡區(qū)域與中間下陷的仰睡區(qū)域，且仰睡區(qū)域高度比側(cè)睡區(qū)域低。這樣便能將側(cè)睡高度與仰睡高度區(qū)分開。因?yàn)檠芯勘砻鳎鏊叨容^側(cè)睡高度低才符合人體工學(xué)。而長翼枕在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上并沒有仰睡區(qū)域的專屬設(shè)計(jì)，長翼枕的仰睡高度與側(cè)睡高度相同，與常見睡枕一樣，并不符合人體工學(xué)。因此才會出現(xiàn)仰睡時短翼枕減緩壓力的效果更好，側(cè)睡時兩種睡枕效果一樣好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

6 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的短翼枕、長翼枕確實(shí)能起到減緩睡枕對臉部、頸部、頭部壓力的作用，且效果更優(yōu)于符合人體工學(xué)的S形乳膠枕。從仰睡和側(cè)臥兩方面的緩壓效果來看，短翼枕更優(yōu)于長翼枕。