張昭華， 陳之瑞， 李璐瑤， 肖 平， 彭浩然， 張鈺涵

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 上海 200051；2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室， 上海 200051)

近年來，為降低工人在工作中受熱環(huán)境的侵害，個(gè)體降溫設(shè)備越來越多地被運(yùn)用在工人的工作環(huán)境中。在眾多個(gè)體降溫設(shè)備中，通風(fēng)降溫服因能夠利用對(duì)流和蒸發(fā)2種方式促進(jìn)人體散熱，同時(shí)提高人體的熱、濕舒適感而被廣泛應(yīng)用。影響通風(fēng)服降溫性能和舒適性能的因素眾多，包括通風(fēng)參數(shù)，如溫度、濕度、通風(fēng)流率、服裝設(shè)計(jì)因素以及環(huán)境因素等[1]。其中，通風(fēng)溫度的變化可能影響人類對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的感知，從而具有不同的冷卻效果[2]。

目前，關(guān)于通風(fēng)服方面的研究大都是針對(duì)降溫性能方面。學(xué)者們通過降低通風(fēng)溫度[3]和濕度[4]，改變衣內(nèi)氣流方向[5]，與其他降溫手段結(jié)合[6]等方面的探索，有效改善了通風(fēng)服降溫效果。較低的通風(fēng)溫度、較大的風(fēng)速雖然對(duì)應(yīng)著更高的降溫效率，卻可能會(huì)不適于人體對(duì)于通風(fēng)的敏感性范圍[7]。使皮膚產(chǎn)生氣流感覺的刺激被歸類為空氣中的非接觸刺激，氣流刺激的敏感性閾值也因身體部位而異[8-9]。由于人體不同部位間在生理特征上存在較大差異，可能會(huì)對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的敏感性不同，進(jìn)而影響氣流偏好[10]。根據(jù)人體的體表溫度分布及出汗強(qiáng)度等特性合理安排通風(fēng)服的通風(fēng)流量分配，能夠有效提升通風(fēng)服的降溫效果[11]。

人體對(duì)氣流會(huì)產(chǎn)生生理效應(yīng)(如降低皮膚溫度)，且在不同溫度氣流影響下，人體平均皮膚溫度也會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象[12]。目前，局部皮膚的吹風(fēng)敏感性影響局部降溫效果和通風(fēng)服舒適性方面還沒有相關(guān)的研究；且仍缺乏從生理角度對(duì)不同身體部位吹風(fēng)舒適性的探討，各部位對(duì)衣下吹風(fēng)的響應(yīng)規(guī)律及部位間的差異還未有系統(tǒng)的結(jié)論。本文研究目標(biāo)是探究人體皮膚氣流敏感性的分布部位特征，分析通風(fēng)溫度對(duì)人體皮膚氣流感覺的影響，從生理角度分析皮膚溫度變化率是否是人體皮膚產(chǎn)生氣流感受的主要原因。首先通過對(duì)比不同部位通風(fēng)的降溫效果，從而確定合適的通風(fēng)部位，然后通過分析人體皮膚氣流感覺的影響因素，為通風(fēng)服通風(fēng)參數(shù)選擇提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)裝置

1.1.1 供風(fēng)系統(tǒng)

本文設(shè)計(jì)的供風(fēng)裝置如圖1所示。由保溫箱、加熱裝置、調(diào)溫裝置、軸流風(fēng)扇、送風(fēng)設(shè)備和保溫風(fēng)管組成。保溫箱尺寸為 60 cm×60 cm×40 cm，內(nèi)壁覆蓋厚度為 2 cm 的隔熱保溫棉。加熱裝置為翅片發(fā)熱管。使用ZY-D2000電子節(jié)能調(diào)壓器(中國(guó)星億電器有限公司)與DY-SMS(LCD)數(shù)顯電子控溫儀(余姚市品益電器有限公司)可將通風(fēng)溫度精準(zhǔn)控制在設(shè)定值±0.5 ℃范圍之內(nèi)。保溫箱中間設(shè)置 3 個(gè)尺寸為 8 cm×8 cm 的軸流風(fēng)扇，以混合加熱氣體與環(huán)境空氣。在保溫箱內(nèi)放置 2 個(gè)鼓風(fēng)機(jī)(220 V，40 W)并配置無極調(diào)速器。試驗(yàn)時(shí)，鋁箔制備的自由伸縮保溫風(fēng)管的兩端分別與鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)口和試驗(yàn)服開口相連，以達(dá)到衣下近距離送風(fēng)的目的。

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示，使用HSRTD-3-100-A-40-E熱線風(fēng)速儀(日本加野KANOMAX公司)測(cè)試風(fēng)速，使用6006-3C鉑電阻溫度傳感器(美國(guó)Omega公司)測(cè)試皮膚溫度，測(cè)試時(shí)使用醫(yī)用膠帶(明尼蘇達(dá)礦務(wù)及制造業(yè)公司)將鉑電阻傳感器粘貼在受試者體表。

1—離心風(fēng)機(jī)；2—軸流風(fēng)扇；3—翅片加熱器；4—進(jìn)風(fēng)口；5—出風(fēng)口與管道；6—保溫箱。圖1 供風(fēng)裝置組成示意圖Fig.1 Schematic diagram of air supplying system. (a) Front view; (b) Left view

圖2 吹風(fēng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖Fig.2 Physical map of airflow test site

1.1.2 試驗(yàn)服裝

本文研究設(shè)計(jì)制作了3種號(hào)型的較貼體的長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲試驗(yàn)服裝，男款號(hào)型為170/92A，女款號(hào)型為160/84A和165/88A。若女性受試者身高大于160 cm且胸圍接近88 cm，則穿著165/88A號(hào)型試驗(yàn)服；反之則穿著160/84A號(hào)型試驗(yàn)服。服裝面料為100%聚酯纖維加聚氨酯(PU)覆膜面料，面密度為120 g/m2，透氣率為0 L/(m2·s)，可防止氣流從面料部分逸散。在測(cè)試部位的左右兩側(cè)各設(shè)置大小為8 cm×8 cm 的正方形開口，開口四周縫制魔術(shù)貼，從而與供風(fēng)系統(tǒng)的保溫風(fēng)管相連，以達(dá)到衣下近距離送風(fēng)的目的。

相近體型的受試者個(gè)體之間在圍度上仍會(huì)有差異，使各受試者衣下空間大小不一致，影響衣下送風(fēng)的氣流分布。為減少服裝寬松度對(duì)氣流敏感性的影響，本文研究在上裝前后中心線與下裝左右側(cè)縫處分別各安裝 2 套拉鏈。拉鏈調(diào)節(jié)系統(tǒng)可為軀干圍度上提供4 cm的調(diào)節(jié)量，腿部圍度上提供2 cm的調(diào)節(jié)量，測(cè)試時(shí)根據(jù)受試者體型需要調(diào)節(jié)松量。

1.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)在東華大學(xué)氣候艙內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為70%，背景風(fēng)速在0.4 m/s 以下。選擇氣體冷卻服常用的降溫部位作為試驗(yàn)體段，即前胸部、后背上部、后背下部、大腿前部和大腿后部共 5 個(gè)體段。通風(fēng)溫度的選擇基于人體皮膚溫度，試驗(yàn)前的初始皮膚溫度為Tsk，通風(fēng)溫度共3 種水平：低于皮膚溫度5 ℃(Tsk-5 ℃)、等于皮膚溫度(Tsk) 與高于皮膚溫度5 ℃(Tsk+5 ℃)。標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速選擇3種分別為1.5、1.5和1.8 m/s，對(duì)應(yīng)的比較通風(fēng)風(fēng)速分別為：0.7、1.1、1.5、1.9、2.3 m/s；0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m/s；0.6、1.2、1.8、2.4、3.0 m/s。

1.3 受試者選擇

受試者為 12 名在校大學(xué)生，其中女性 10 名，男性 2 名。參與試驗(yàn)的受試者身體健康，基本信息如下：女性年齡(24±0.5) 歲，身高(161±3) cm，體重(50±2) kg；男性年齡(25±0.5) 歲，身高(169±2) cm， 體重(54±4) kg。

受試者在試驗(yàn)前應(yīng)保持健康的飲食與作息習(xí)慣，女性受試者的試驗(yàn)時(shí)間不在其生理周期內(nèi)。試驗(yàn)前 24 h 內(nèi)，受試者不飲用含酒精或咖啡因的飲品，試驗(yàn)前 1 h 內(nèi)不進(jìn)食。

1.4 試驗(yàn)步驟

本文試驗(yàn)為單盲試驗(yàn)，試驗(yàn)前不告知受試者通風(fēng)溫度和風(fēng)速。試驗(yàn)中受試者穿著合體的內(nèi)衣褲及長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲試驗(yàn)服裝。腳穿短襪與薄款運(yùn)動(dòng)鞋。試驗(yàn)全程為5 h，具體步驟如下。

適應(yīng)階段，受試者穿戴試驗(yàn)服裝進(jìn)入氣候艙，靜坐15 min以適應(yīng)環(huán)境，期間令受試者填寫基本信息，并對(duì)每位受試者進(jìn)行培訓(xùn)，使其熟悉試驗(yàn)流程；預(yù)刺激階段，時(shí)長(zhǎng)10 min，使受試者感受氣流刺激，選取受試者前胸部、上背部、大腿前部各施加 30 s 的吹風(fēng)刺激，通風(fēng)溫度為25 ℃，通風(fēng)風(fēng)速為 1.5 m/s，預(yù)刺激結(jié)束后受試者靜坐 7 min恢復(fù)；吹風(fēng)刺激階段，先確定1種通風(fēng)溫度水平，隨機(jī)選取1個(gè)測(cè)試部位，讀取Tsk以確定Tsk-5 ℃和Tsk+5 ℃，對(duì)測(cè)試部位的左側(cè)或右側(cè)施加標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速10 s，再對(duì)另一側(cè)實(shí)施1種比較通風(fēng)風(fēng)速，詢問受試者比較通風(fēng)風(fēng)速相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速的大小并用符號(hào)記錄(小于(-)、 等于(=)、大于(+))，同時(shí)記錄刺激前后兩側(cè)的皮膚溫度以及實(shí)際刺激時(shí)長(zhǎng)，待受試者皮膚溫度恢復(fù)至Tsk再進(jìn)行下一次比較，每個(gè)通風(fēng)風(fēng)速都需對(duì)比 3 次，結(jié)束后待受試者皮膚溫度恢復(fù)至Tsk，更換其他部位進(jìn)行測(cè)試。5 個(gè)部位都完成此溫度水平下的測(cè)試后更換通風(fēng)溫度水平，直至完成3 種通風(fēng)溫度水平的測(cè)試。最后，分別計(jì)算5種比較通風(fēng)風(fēng)速下，3種判斷結(jié)果對(duì)應(yīng)的判斷次數(shù)與試驗(yàn)總判斷次數(shù)的百分比值，記為判斷次數(shù)百分率。

試驗(yàn)結(jié)束后，令受試者在環(huán)境艙中自由活動(dòng)恢復(fù)至少20 min ，確認(rèn)其無任何不適后再離開。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

本文采用SPSS 22.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。所有數(shù)據(jù)首先測(cè)試正態(tài)分布(shapiro-wilk test)并進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)(levene′s test)，顯著性水平設(shè)定為P<0. 05。使用Origin 2017繪制數(shù)據(jù)圖形并進(jìn)行曲線擬合，使用直線內(nèi)插法計(jì)算差異閾值和韋伯分?jǐn)?shù)，采用(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)形式的報(bào)告數(shù)據(jù)；利用單因素方差分析衣下通風(fēng)溫度和不同體段對(duì)皮膚吹風(fēng)敏感性的影響；利用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析受試者皮膚溫度變化率的影響因素；利用相關(guān)分析探究韋伯分?jǐn)?shù)與皮膚溫度變化率之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 差異閾值與韋伯分?jǐn)?shù)

2.1.1 差異閾值

利用 Origin 2017軟件使用Boltzmann函數(shù)對(duì)判斷次數(shù)百分率和通風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行非線性曲線擬合。以通風(fēng)溫度低于皮膚溫度5 ℃，對(duì)前胸進(jìn)行吹風(fēng)的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果舉例，如圖3所示。

圖3 Tsk-5 ℃前胸部吹風(fēng)刺激數(shù)據(jù)擬合結(jié)果Fig.3 Data fitting results of airflow stimulation in Tsk -5 ℃ on chest

圖3中y=50%的曲線[13]與“-” Boltzmann擬合曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的x值即為閾限的上限，此函數(shù)與“+” Boltzmann擬合曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的x值即為閾限的下限。則差異閾值DDL為

DDL=(a-b)/2

式中：DDL為差異閾值,m/s；a為閾限的上限；b為閾限的下限。計(jì)算得到不同通風(fēng)溫度條件下，各部位的差異閾值如圖4所示?？芍?，對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速，差異閾值的大小也會(huì)有所不同，但由于各溫度條件下設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速不同，無法直接進(jìn)行對(duì)比，所以引入韋伯分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析。

圖4 差異閾值計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison of calculation results of different threshold

2.1.2 韋伯分?jǐn)?shù)

韋伯定律指出，所有刺激無論作用于何種感覺器官，其刺激強(qiáng)度水平與差異閾值之間都有固定的線性函數(shù)關(guān)系，其比值為一個(gè)常數(shù)，不隨刺激強(qiáng)度的變化而改變，即韋伯分?jǐn)?shù)[13]，其計(jì)算公式為

式中：C為韋伯分?jǐn)?shù)；Φ為通風(fēng)風(fēng)速，m/s。

分別計(jì)算在通風(fēng)溫度為Tsk-5 ℃、Tsk與Tsk+5 ℃ 3種條件下，各部位的韋伯分?jǐn)?shù)，結(jié)果如圖5所示。可知，除前胸部之外，其他部位在接受通風(fēng)溫度等于皮膚溫度的吹風(fēng)刺激時(shí)，韋伯分?jǐn)?shù)明顯高于另外2組， 這表明除前胸部之外，其他4個(gè)測(cè)試區(qū)域均是在通風(fēng)溫度等于皮膚溫度的情況下敏感性最差。前胸部是受通風(fēng)溫度影響最小的部位，在3種通風(fēng)溫度條件下其韋伯分?jǐn)?shù)較為接近。在通風(fēng)溫度和皮膚溫度有差異的條件下，前胸部敏感性卻略有降低，這可能是由于試驗(yàn)中女性受試者較多，因?yàn)槠渖硖攸c(diǎn)以及穿著文胸，導(dǎo)致前胸部形態(tài)較為復(fù)雜，刺激氣流在衣內(nèi)的流向難以預(yù)測(cè)，所以呈現(xiàn)出了不同的規(guī)律特點(diǎn)。對(duì)比各部位在3種通風(fēng)溫度刺激下韋伯分?jǐn)?shù)的均值可知，后背上部與大腿前部區(qū)域?qū)釟饬髯顬槊舾校诟哂谄? ℃的吹風(fēng)刺激下韋伯分?jǐn)?shù)最小，而后背下部與大腿后部區(qū)域?qū)錃饬鞲用舾?。?duì)比各部位在3種通風(fēng)溫度下韋伯分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)差可知，大腿后部是受通風(fēng)溫度影響最大的部位，有溫差存在時(shí)其敏感性相比無溫差條件有明顯升高。

圖5 韋伯分?jǐn)?shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig.5 Comparison of calculation results of Weber fraction

對(duì)通風(fēng)溫度進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示3種溫度之間的韋伯分?jǐn)?shù)有顯著差異，F(xiàn)(2，12)=8.306，P=0.005。利用Bonferroni檢驗(yàn)進(jìn)一步兩兩比較，結(jié)果顯示Tsk-5 ℃、Tsk+5 ℃ 2組的韋伯分?jǐn)?shù)(Tsk-5 ℃：0.127±0.022；Tsk+5 ℃：0.123±0.023)差異不顯著(P=1)，但這2組與Tsk組之間都有顯著差異(P<0.05)。Tsk組的韋伯分?jǐn)?shù)為0.190±0.032。以上數(shù)據(jù)表明通風(fēng)溫度對(duì)受試者感受氣流刺激的敏銳程度有較大影響，當(dāng)通風(fēng)溫度與人體皮膚溫度相等時(shí)，受試者最不敏感，通風(fēng)溫度降低或升高都會(huì)增強(qiáng)受試者對(duì)氣流大小的敏感度。

對(duì)刺激部位進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示各部位的敏感性之間無顯著差異，F(xiàn)(2，12)=0.101，P>0.05。 但前胸的韋伯分?jǐn)?shù)均略低于其他部位，為 0.143±0.007，表明該部位對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)有較高的敏感性；其余部位的韋伯分?jǐn)?shù)較為接近，范圍在(0.151±0.026)～(0.155±0.054)之間。

2.2 皮膚溫度變化率

2.2.1 皮膚溫度變化率的計(jì)算

皮膚溫度變化率θ(℃/s)的計(jì)算公式為

式中：T為受試者各部位接受通風(fēng)刺激前的初始皮膚溫度，℃；T′為受試者各部位接受通風(fēng)刺激后的皮膚溫度，℃；ΔT為每次刺激的實(shí)際時(shí)長(zhǎng)，s。

當(dāng)通風(fēng)溫度為Tsk-5 ℃時(shí)，各部位皮膚溫度變化率計(jì)算結(jié)果如圖6所示?？芍?，在通風(fēng)溫度為Tsk-5 ℃ 時(shí)，隨著通風(fēng)風(fēng)速的增大，各部位的皮膚溫度降低都很明顯，其中后背上部區(qū)域的皮膚溫度降低最為顯著，在通風(fēng)風(fēng)速等于2.3 m/s時(shí)，皮膚溫度變化率為(-0.136±0.054) ℃/s。對(duì)通風(fēng)溫度為Tsk-5 ℃ 條件下的皮膚溫度變化率進(jìn)行雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析，結(jié)果顯示各不同的刺激部位、不同通風(fēng)風(fēng)速水平下的平均皮膚溫度變化率均有顯著差異(部位：F(4，44)=4.87，P=0.002；風(fēng)速：F(1.8，20.2)=65.77，P<0.05)。進(jìn)一步對(duì)2個(gè)變量的各水平進(jìn)行兩兩比較發(fā)現(xiàn)，后背上部與后背下部之間、后背上部與大腿后部之間有顯著差異，其余部位間差異不明顯。對(duì)于不同的通風(fēng)刺激水平，除風(fēng)速為1.1和1.5 m/s的情況下皮膚溫度變化率差異不顯著外，其余風(fēng)速條件下的數(shù)據(jù)間均有顯著差異，整體趨勢(shì)是隨著通風(fēng)風(fēng)速的增大，皮膚溫度變化率絕對(duì)值也逐漸升高。

圖6 Tsk-5 ℃通風(fēng)溫度下各部位皮膚溫度變化率Fig.6 Rate of skin temperature change in Tsk-5 ℃

當(dāng)通風(fēng)溫度為Tsk時(shí)，各部位皮膚溫度變化率計(jì)算結(jié)果如圖7所示。在通風(fēng)溫度為Tsk時(shí)，雖然可以近似認(rèn)為沒有溫差存在，所以氣流和皮膚表面之間不存在換熱，但由圖7可知，皮膚溫度變化率并不是均衡地分布在零值周圍，而是整體處于負(fù)值，且隨著通風(fēng)風(fēng)速的增加，皮膚溫度變化率整體向下偏移，數(shù)值在(-0.037±0.027)～(-0.004±0.012) ℃/s之間。出現(xiàn)這一情況的原因可能是試驗(yàn)服裝是由不透氣面料制作的，受試者皮膚存在非顯性出汗，而通入衣下的等溫氣流促進(jìn)了這部分汗液的蒸發(fā)，導(dǎo)致皮膚溫度略有降低。雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示各部位之間在皮膚溫度變化率上無顯著差異(F(4，44)=2.29，P=0.075)，而不同通風(fēng)風(fēng)速下的皮膚溫度變化率具有顯著差異(F(2.3，25.0)=7.274，P=0.002)。進(jìn)一步對(duì)各風(fēng)速下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知，僅有通風(fēng)風(fēng)速為0.7 m/s時(shí)，皮膚溫度變化率與其他通風(fēng)風(fēng)速條件下的皮膚溫度變化率有顯著差異，其余兩組間兩兩對(duì)比的結(jié)果在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異都不顯著。

圖7 Tsk通風(fēng)溫度下各部位皮膚溫度變化率Fig.7 Rate of skin temperature change in Tsk

當(dāng)通風(fēng)溫度為Tsk+5 ℃時(shí)，各部位皮膚溫度變化率計(jì)算結(jié)果如圖8所示。在通風(fēng)溫度為Tsk+5 ℃ 時(shí)，整體皮膚溫度變化率在(0.017±0.011)～(0.054±0.016) ℃/s之間波動(dòng)。雙因素重復(fù)測(cè)量方差結(jié)果顯示，各部位之間皮膚溫度變化率差異不明顯(F(4， 44)=2.35，P=0.068)，但后背上部和大腿后部的皮膚溫度變化率較其他部位略高。不同刺激風(fēng)速下，受試者的皮膚溫度變化率差異較明顯(F(4，44)=52.31，P<0.05)，在0.7和1.1 m/s、1.5和1.9 m/s這2組之間皮膚溫度變化率差異不大(P>0.05)， 其余組間兩兩對(duì)比時(shí)都有顯著差異。

圖8 Tsk+5 ℃通風(fēng)溫度下各部位皮膚溫度變化率Fig.8 Rate of skin temperature change in Tsk+5 ℃

從以上分析可知，當(dāng)通風(fēng)溫度與皮膚溫度存在5 ℃差異時(shí)，皮膚溫度變化率絕對(duì)值隨通風(fēng)風(fēng)速的增大基本呈增大趨勢(shì)；但在某些相鄰風(fēng)速刺激之間，由于風(fēng)速差異較小，皮膚溫度變化率沒有表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異。而通風(fēng)溫度近似等于皮膚溫度時(shí)，溫度變化率曲線波動(dòng)較為混亂，無明顯線性關(guān)系，也未表現(xiàn)出規(guī)律性。

在不同部位之間的差異上，通過上述對(duì)比可看出，后背上部的皮膚溫度變化率絕對(duì)值在絕大多數(shù)通風(fēng)水平下均為5個(gè)測(cè)試部位中最高。其原因在于，由于后背上部是人體主要的散熱區(qū)域，在Tsk或Tsk-5 ℃的吹風(fēng)刺激下，對(duì)流和蒸發(fā)作用導(dǎo)致這一部位散熱量大大增加，使得皮膚溫度較之其他部位有更明顯的下降；而在Tsk+5 ℃的吹風(fēng)刺激下，這一部位的正常散熱被抑制，同樣導(dǎo)致皮膚溫度比其他部位有更明顯的上升。

2.2.2 韋伯分?jǐn)?shù)與皮膚溫度變化率的關(guān)系

人體局部部位在接受不同程度的吹風(fēng)刺激時(shí)，局部的冷熱感覺是影響人體對(duì)氣流感覺判斷的重要因素之一。人體局部的冷熱感覺往往是與該局部的皮膚溫度以及皮膚溫度變化率顯著相關(guān)。取標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)風(fēng)速下刺激部位的皮膚溫度變化率絕對(duì)值為自變量，韋伯分?jǐn)?shù)為因變量，探究韋伯分?jǐn)?shù)與皮膚溫度變化率之間的關(guān)系。

繪制Tsk-5 ℃與Tsk、Tsk+5 ℃通風(fēng)溫度條件下，各部位的皮膚溫度變化率絕對(duì)值與韋伯分?jǐn)?shù)的散點(diǎn)圖，并進(jìn)行 Pearson 相關(guān)分析，結(jié)果如圖9所示。

圖9 皮膚溫度變化率絕對(duì)值與韋伯分?jǐn)?shù)相關(guān)性分析Fig.9 Correlation analysis of absolute value of skin temperature change and Weber fraction

由圖9可看出，對(duì)于Tsk-5 ℃和Tsk的通風(fēng)刺激，當(dāng)通風(fēng)引起的皮膚溫度變化率越大時(shí)，韋伯分?jǐn)?shù)相應(yīng)越小，即皮膚溫度變化越大，受試者的氣流敏感性越高。相關(guān)分析結(jié)果顯示本組通風(fēng)溫度條件下，各部位皮膚溫度變化率絕對(duì)值(X)與該部位的韋伯分?jǐn)?shù)(Y)顯著相關(guān)(P=0.02)，回歸方程為

Y=-0.89X+0.21

其中R2=0.42。但對(duì)于Tsk+5 ℃的通風(fēng)刺激，皮膚溫度變化率絕對(duì)值與韋伯分?jǐn)?shù)之間沒有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.43)。 原因可能是對(duì)于Tsk-5 ℃和Tsk的通風(fēng)刺激，受試者局部皮膚溫度變化率均小于0 ℃/s， 而皮膚溫度感受器對(duì)冷刺激較為敏感，當(dāng)接收到低于皮膚溫度的刺激后，皮膚溫度感受器將外界溫度變化信息傳遞給下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞，從而引起自主性體溫調(diào)節(jié)。皮膚溫度感受器對(duì)于高于皮膚溫度刺激的敏感性較弱，在皮膚溫度變化率大于0 ℃/s 的情況下，受試者氣流敏感性與皮膚溫度變化率之間并未表現(xiàn)出顯著相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié) 論

本文研究探索了人體各部位皮膚氣流敏感性的規(guī)律，以及影響皮膚氣流感覺敏感性的因素，在人體生理層面結(jié)合皮膚溫度變化率數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析，獲得以下主要結(jié)論。

1)人體各部位的氣流感覺敏感性之間沒有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。后背上部相對(duì)來說敏感性優(yōu)于其他4個(gè)區(qū)域；后背上部與大腿前部區(qū)域?qū)釟饬髯顬槊舾校缓蟊诚虏颗c大腿后部區(qū)域則對(duì)冷氣流更加敏感；大腿后部是受通風(fēng)溫度影響最大的部位，有溫差存在時(shí)其敏感性相比無溫差條件有明顯升高。

2)除胸部區(qū)域外，通風(fēng)溫度對(duì)人體氣流敏感性有較大影響。當(dāng)通風(fēng)溫度與人體皮膚溫度相等時(shí)，受試者的皮膚氣流敏感性最差，當(dāng)通風(fēng)溫度與皮膚溫度存在5 ℃差異時(shí)，受試者對(duì)氣流大小的敏感度增強(qiáng)。

3)當(dāng)通風(fēng)溫度與皮膚溫度有溫差存在時(shí)，皮膚溫度變化率絕對(duì)值隨通風(fēng)風(fēng)速的增大基本呈增大趨勢(shì)，但在某些相鄰風(fēng)速刺激之間，由于風(fēng)速差異較小，皮膚溫度變化率沒有表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異；當(dāng)通風(fēng)溫度與皮膚溫度之間無溫差時(shí)，皮膚溫度變化率波動(dòng)曲線較為混亂，未表現(xiàn)出規(guī)律性；在氣流刺激引起皮膚溫度降低時(shí)，皮膚溫度變化率絕對(duì)值與韋伯分?jǐn)?shù)之間顯著相關(guān)，證明皮膚溫度感受器對(duì)人體皮膚氣流敏感性的影響程度較大。但由于皮膚溫度感受器對(duì)高于皮膚溫度的刺激敏感性較低，氣流敏感性與皮膚溫度變化率并未表現(xiàn)出顯著差異。