摘 要：通過對普通肩帶背負和背負系統(tǒng)背負的兩款軍用背囊進行運動心肺功能、國際主觀體力感覺等級量表（RPE）、表面肌電和壓力中心等4個項目的工效學(xué)測試，比較兩款背囊的背負能耗、舒適性、肌肉發(fā)力情況及穩(wěn)定性的差別，從而對背囊背負系統(tǒng)對人體舒適性的影響進行研究。

關(guān)鍵詞：背囊;工效學(xué);測試

軍用背囊作為一種供軍隊人員使用的生活和戰(zhàn)斗物資攜行裝具，與一般民用攜行裝具相比，應(yīng)具有攜行更加舒適穩(wěn)固、便于行軍和戰(zhàn)術(shù)動作完成等特性。因此，良好的背負系統(tǒng)是軍用背囊的設(shè)計重點。

目前，民用市場上登山包的背負系統(tǒng)比較成熟，但軍用背囊背負系統(tǒng)引入較晚，基本上是沿用民用登山包的背負系統(tǒng)。為測試軍用背囊背負系統(tǒng)的實際功效，筆者選取了不同時期列裝的新舊兩款軍用背囊進行了工效學(xué)測試，舊款為普通肩背帶設(shè)計，背帶僅能調(diào)節(jié)長短，新款具備可調(diào)節(jié)型（分為大中小三個號型）背負系統(tǒng)。

一、測試基本設(shè)想

測試由4名身高、體重和運動能力相仿的被試背負兩款不同的背囊（背負兩款背囊時，均將肩帶和各受力帶調(diào)節(jié)至最適合狀態(tài)，背負新款背囊時根據(jù)身高將整個背負系統(tǒng)調(diào)節(jié)至適當型號位置），分別在安靜、跑步機上跑步30分鐘狀態(tài)下進行運動心肺功能（呼吸頻率、呼吸當量、耗氧量、CO2產(chǎn)生量、心率）、國際主觀體力感覺等級量表（RPE）、表面肌電（斜方肌、背闊肌、豎脊肌）和壓力中心等4個項目的測試，并對測試數(shù)據(jù)進行單因素方差分析和比較，從而研究背負系統(tǒng)的有效性。

主要測試儀器包括MAXII氣體自動分析儀（美國）、Kistler測力臺（瑞士）、H/P/cosmos跑步機（德國）、ME6000表面肌電儀（芬蘭）。

二、測試結(jié)果

（一）運動心肺功能測試結(jié)果及統(tǒng)計檢驗。要求四名被試分別在無負重、背負舊背囊和背負新背囊三種狀態(tài)下測試心率、每分鐘通氣量、攝氧量、CO2呼出量、呼吸頻率、METS和氧脈搏，并統(tǒng)計肺功隨時間遞增和比安靜狀態(tài)遞增的數(shù)據(jù)，后進行單因素方差分析。結(jié)果如下：

（二）主觀體力感覺結(jié)果。要求四名被試在背負兩款背囊跑步時填寫國際主觀體力感覺等級量表。

結(jié)果表明，被試者在背負舊背囊時能夠明顯感覺肩部疼痛。被試者整體感覺背負舊背囊的疲勞程度大于背負新背囊。

（三）表面肌電測試結(jié)果。四名被試在背負兩款背囊時使用表面肌電儀對左右斜方肌、左右背闊肌和左右豎脊肌進行表面肌電、積分肌電、均方根振幅和平均功率頻率進行測試，記錄無負重、背負舊背囊和新背囊情況下每5分鐘的數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明，整體上背負新背囊時雙側(cè)斜方肌和豎脊肌協(xié)同用力，比較均衡;背負舊背囊時情況因人而異，出現(xiàn)斜方肌激活程度較大或者豎脊肌激活程度較大，并出現(xiàn)了左右側(cè)肌肉的發(fā)力程度不一致的情況。在背負舊背囊時，被試者表示肩部承受較大的牽拉力，背負新背囊時，被試者表示腰部承受較大的力量;而兩種情況下，背部的背闊肌均未能表現(xiàn)出明顯的發(fā)力改變，說明背囊對背部肌肉活動狀態(tài)的改變不明顯。但是卻能夠通過不同背負系統(tǒng)設(shè)計而改變肩部和腰部的受力情況。

（四）壓力中心測試結(jié)果。要求四名被試背負舊新兩款背囊站在測力臺上，分別測試壓力中心COP曲線和睜眼、閉眼狀態(tài)下人體中心在前后左右方向上的擺動并進行單因素方差分析。結(jié)果表明，整體上背負新背囊時被試者在前后、左右上的晃動程度小于背負舊背囊。

三、結(jié)論

通過以上測試和分析，可得出如下結(jié)論：

（一）背負系統(tǒng)能夠使背負感受更加舒適。背負系統(tǒng)可以減少使用者的能量消耗，減輕疲勞程度，同時可根據(jù)使用者的個人發(fā)力、受力習(xí)慣，通過號型及受力帶的調(diào)節(jié)將壓力合理分散。設(shè)置有背負系統(tǒng)的攜行裝具背負時穩(wěn)定性更強。背負系統(tǒng)通過受力點的選擇、與人體的貼合程度、通風(fēng)透氣設(shè)計和合理的重力傳遞，可提高背負的舒適性。

（二）不同背負系統(tǒng)的設(shè)計直接影響背負感受。表面肌電測試結(jié)果表明，背負系統(tǒng)能夠改變肩部、背部和腰部的受力情況。但本次測試的這款新背囊，由于通風(fēng)裝置和支撐裝置尚待優(yōu)化，背負舒適性方面表現(xiàn)不盡如人意。由此可見，不同背負系統(tǒng)的設(shè)計，如PE背板的支撐強度，EV舊彈性軟墊、襯墊、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的增加等，都直接影響使用者的背負感受。不同使用者身形、力量和肌肉發(fā)達程度不同，應(yīng)區(qū)分號型，不同身材的使用者選用不同號型背負，針對性和穩(wěn)定性會更強。

（三）軍用背囊應(yīng)針對軍隊人員攜行需求，設(shè)計適合行軍和戰(zhàn)術(shù)動作的背負系統(tǒng)。軍人的職能任務(wù)要求攜行物資時裝具要更加穩(wěn)固、耐用、舒適，一款設(shè)計良好的軍用背囊能夠有效提升單兵的戰(zhàn)斗力。因此，符合人體工學(xué)、舒適性好的背負系統(tǒng)十分適用于軍用背囊。由于各軍兵種的作戰(zhàn)環(huán)境不同，軍用背囊也不適用于直接采用民用背包的背負系統(tǒng)。應(yīng)由各軍兵種采集各自的職能任務(wù)需求，針對需求自行設(shè)計研發(fā)軍用背囊的背負系統(tǒng)，才能滿足官兵的實際需要，為戰(zhàn)斗力生成和保持提供更好的軍需裝備保障。

參考文獻

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作者簡介：高曉琰，（1979-），現(xiàn)任武警部隊研究院裝備技術(shù)研究所軍需研究室主任、工程師。