呂笛笛，李艷梅

(上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，上海 201620)

目前，越來越多的人開始進(jìn)行體育鍛煉，但運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的肌肉疲勞不僅影響機(jī)體的運(yùn)動(dòng)效能，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)損傷，因此緩解運(yùn)動(dòng)疲勞是急需解決的問題。研究表明，乳酸堆積會(huì)從多個(gè)方面造成機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力降低，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)疲勞[1]。遠(yuǎn)紅外紡織品可以使遠(yuǎn)紅外能量到達(dá)人體的深層組織和器官中，使機(jī)體產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，改善人體微循環(huán)，血流加快，減少機(jī)體乳酸的堆積，起到調(diào)節(jié)代謝、消炎、緩解肌肉疲勞、鎮(zhèn)痛的作用[2]。關(guān)于遠(yuǎn)紅外紡織品保暖功能的研究已經(jīng)趨于成熟。近幾年，隨著健康運(yùn)動(dòng)理念的深入，國內(nèi)外學(xué)者開始探討遠(yuǎn)紅外紡織品緩解及恢復(fù)運(yùn)動(dòng)疲勞的作用。李萱等[3]研究了不同遠(yuǎn)紅外比例騎行褲緩解疲勞的效果，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外面料騎行褲具有緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的作用，遠(yuǎn)紅外材料含量25%與遠(yuǎn)紅外材料含量50%的騎行褲抗疲勞效果相近，對(duì)緩解運(yùn)動(dòng)疲勞作用較弱，遠(yuǎn)紅外材料含量75%與遠(yuǎn)紅外材料含量100%的騎行褲抗疲勞效果相近，對(duì)緩解運(yùn)動(dòng)疲勞效果較為明顯；Loturco等[4]通過對(duì)比足球運(yùn)動(dòng)員在劇烈運(yùn)動(dòng)后穿著遠(yuǎn)紅外服裝24、48、72 h時(shí)肌酸激酶等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)后24、48 h相比，運(yùn)動(dòng)后穿著遠(yuǎn)紅外服裝72 h可以更好地減輕遲發(fā)性肌肉酸痛。與傳統(tǒng)的按摩、冰浴等緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的方法相比[5]，遠(yuǎn)紅外面料服裝具有柔軟可穿戴的優(yōu)勢(shì)，無需附加其他條件，就可以在運(yùn)動(dòng)過程中和運(yùn)動(dòng)后及時(shí)發(fā)揮作用，因此具有更深層次的研究?jī)r(jià)值。

本文選用遠(yuǎn)紅外錦綸、遠(yuǎn)紅外滌綸、遠(yuǎn)紅外腈綸3種不同遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲和一條普通運(yùn)動(dòng)褲，在氣候倉中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試受試者的肌電信號(hào)，通過數(shù)據(jù)分析探究不同遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲在運(yùn)動(dòng)過程中緩解肌肉疲勞的效果和時(shí)間規(guī)律。為遠(yuǎn)紅外紡織品的應(yīng)用擴(kuò)展以及運(yùn)動(dòng)功能服裝開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)樣品

1.1 樣品規(guī)格

實(shí)驗(yàn)所用運(yùn)動(dòng)褲規(guī)格尺寸為：褲長86 cm，腰圍62 cm，臀圍73 cm，大腿圍43 cm。組織結(jié)構(gòu)采用緯平組織。普通運(yùn)動(dòng)褲面料成分為錦綸/氨綸70/30，3條遠(yuǎn)紅外運(yùn)動(dòng)褲面料分別為遠(yuǎn)紅外錦綸/氨綸70/30、遠(yuǎn)紅外滌綸/氨綸70/30、遠(yuǎn)紅外腈綸/氨綸70/30，彈性回復(fù)率為92%。將上述4條運(yùn)動(dòng)褲分別編號(hào)為1#、2#、3#、4#。

1.2 遠(yuǎn)紅外性能測(cè)試

根據(jù)GB/T 30127—2013《紡織品 遠(yuǎn)紅外性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》，對(duì)4條運(yùn)動(dòng)褲的面料進(jìn)行遠(yuǎn)紅外發(fā)射率測(cè)試和溫升實(shí)驗(yàn)[6]。分析測(cè)試數(shù)據(jù)得到運(yùn)動(dòng)褲遠(yuǎn)紅外發(fā)射率大小的排序?yàn)?#>3#>4#>1#，除1#外，其余3條運(yùn)動(dòng)褲均符合標(biāo)準(zhǔn)。溫升實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖1所示，在30 s內(nèi)，4條褲子升溫均在1.4 ℃以上，符合標(biāo)準(zhǔn)，且在相同時(shí)間(60 s)內(nèi)，2#升溫幅度最大，其他幅度大小依次為3#、4#、1#。

圖1 4條運(yùn)動(dòng)褲的溫度變化Fig.1 Temperature change of 4 pairs of sweatpants

2 運(yùn)動(dòng)疲勞緩解實(shí)驗(yàn)

受試者為有運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的5名女性，身高(162.5±2.5) cm，體重(57±3) kg，年齡(21.5±0.5)歲，小腿圍度(34±2) cm，大腿圍度(53±2) cm。每次實(shí)驗(yàn)均在相同時(shí)間段進(jìn)行，每條褲子測(cè)試時(shí)間最少相差24 h。測(cè)試部位為股外側(cè)肌、股直肌、脛骨前肌、腓腸肌[6]。

測(cè)試方案：測(cè)試前，受試者身穿實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)褲靜坐30 min。跑步運(yùn)動(dòng)分為3個(gè)過程，每個(gè)過程均持續(xù)5 min，速度分別為4、5、7 km/h。

測(cè)試設(shè)備為美國 Delsys Trigno 公司的全無線 GPS 表面肌電測(cè)試系統(tǒng)和德國 h/p/cosmos的專業(yè)跑臺(tái)。

3 數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 肌肉狀態(tài)時(shí)段分析

時(shí)域分析和頻域分析是表面肌電信號(hào)對(duì)肌肉疲勞評(píng)價(jià)分析的2種主要方法[7]。時(shí)域分析是指肌電信號(hào)的振幅隨著時(shí)間變化而變化從而對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析的方法，常用指標(biāo)有均方根振幅(RMS)、積分肌電(IEMG)等。頻域分析是從信號(hào)波動(dòng)頻率變化方面對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行分析，將時(shí)域的肌電信號(hào)通過快速傅里葉轉(zhuǎn)換獲得的，常用指標(biāo)主要有中值頻率(MF)、平均功率頻率(MPF)等[7]。本文使用幅頻聯(lián)合分析法，結(jié)合時(shí)域指標(biāo)均方根振幅(RMS)和頻域指標(biāo)中值頻率(MF)[8]，對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)展開分析。如圖2所示，幅頻聯(lián)合分析法評(píng)判肌肉狀態(tài)原則為：第1象限中，振幅變化率和頻率變化率同時(shí)升高，表明肌肉力量增大；第2象限中，振幅變化率下降但頻率變化率升高，表明肌肉處在力量恢復(fù)階段；第3象限中，振幅變化率和頻率變化率同時(shí)下降，表明肌肉力量減?。坏?象限中，振幅變化率升高但頻率變化率下降，表明肌肉處在疲勞階段。為了便于對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)進(jìn)行劃分，判定疲勞是否緩解，分別將肌肉狀態(tài)的4個(gè)等級(jí)記為2、1、3、4。

圖2 幅頻聯(lián)合分析示意圖Fig.2 Amplitude-frequency joint analysis

把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中每1 min規(guī)定為1個(gè)區(qū)間，對(duì)規(guī)定后各個(gè)區(qū)間的肌肉狀態(tài)進(jìn)行等級(jí)判定，取其均值，使用二維核密度分析對(duì)相應(yīng)區(qū)間的肌肉狀態(tài)等級(jí)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。圖中相應(yīng)區(qū)域顏色的深淺表示此區(qū)域?qū)?yīng)因變量分布的疏密情況。

由圖3示出：①穿著1#運(yùn)動(dòng)褲的肌肉很少在運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)疲勞恢復(fù)的情況，在運(yùn)動(dòng)的第6～15 min會(huì)出現(xiàn)肌力先增大后減小的情況，5～12 min、第15 min容易出現(xiàn)肌肉疲勞。②穿著2#運(yùn)動(dòng)褲的肌肉處于疲勞恢復(fù)狀態(tài)的時(shí)段明顯增加，恢復(fù)期集中在8～10 min和13～15 min，肌力增大的時(shí)段增加，肌力減小和肌肉疲勞的情況有所減少。③穿著3#運(yùn)動(dòng)褲的肌肉在第12～15 min出現(xiàn)短暫恢復(fù)期，肌力增大時(shí)段明顯增加，且時(shí)間相對(duì)集中，分別出現(xiàn)在4～8 min和11～13 min。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中肌力減小和肌肉疲勞出現(xiàn)時(shí)間較少。④穿著4#運(yùn)動(dòng)褲的肌肉從第8 min開始會(huì)出現(xiàn)肌肉疲勞，接著出現(xiàn)肌力減小，隨后出現(xiàn)短暫的疲勞恢復(fù)的情況，直至出現(xiàn)第2次肌肉疲勞。肌力增大主要集中在第5 min和第14 min。

圖3 二維核密度分布圖Fig.3 2D kernel density graph

肌肉狀態(tài)等級(jí)越小，表明緩解運(yùn)動(dòng)疲勞效果越好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲對(duì)緩解肌肉疲勞均有效果，其中遠(yuǎn)紅外錦綸面料運(yùn)動(dòng)褲的效果較為明顯，遠(yuǎn)紅外滌綸面料運(yùn)動(dòng)褲次之，遠(yuǎn)紅外腈綸面料運(yùn)動(dòng)褲效果最微弱。

3.2 肌肉狀態(tài)等級(jí)影響分析

因?yàn)椴煌\(yùn)動(dòng)肌肉和不同面料成分可能會(huì)影響肌肉狀態(tài)等級(jí)，所以以運(yùn)動(dòng)肌肉和面料成分對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)值進(jìn)行方差分析。由SPSS分析可知，不同運(yùn)動(dòng)肌肉與面料成分之間沒有產(chǎn)生交互效應(yīng)，因此采用無交互效應(yīng)的雙因素方差分析法對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)進(jìn)行分析。

在變量無交互效應(yīng)的雙因素方差分析中，設(shè)有2個(gè)因素A、B對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有影響，分別有r,s個(gè)水平，且不同水平的每種組合都只做一次試驗(yàn)，共得到rs個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，假設(shè)Yij(i=1,2,…,r;j=1,2,…,s)之間相互獨(dú)立，則μ為總均值，αi為因素A在水平i下對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的效應(yīng)，βi為因素B在水平j(luò)下對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的效應(yīng)。本文共有2個(gè)因素，分別為運(yùn)動(dòng)肌肉(X)、面料成分(Y)，因素X有4個(gè)水平：X1、X2、X3、X4，分別對(duì)應(yīng)于腓腸肌、脛骨前肌、股直肌、股外側(cè)肌；因素Y有4個(gè)水平：Y1、Y2、Y3、Y4，分別對(duì)應(yīng)于普通運(yùn)動(dòng)褲、遠(yuǎn)紅外錦綸運(yùn)動(dòng)褲、遠(yuǎn)紅外滌綸運(yùn)動(dòng)褲、遠(yuǎn)紅外腈綸運(yùn)動(dòng)褲。

使用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差分析，得到的結(jié)果如表1所示。檢驗(yàn)原假設(shè)為運(yùn)動(dòng)肌肉和面料成分對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)值無顯著性影響，取顯著性水平α為0.05。由表1可知，運(yùn)動(dòng)肌肉檢驗(yàn)的P=0.599>α=0.05，面料成分檢驗(yàn)的P=0.035<α=0.05，說明運(yùn)動(dòng)肌肉對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)值的影響不顯著，運(yùn)動(dòng)褲的面料成分對(duì)肌肉狀態(tài)等級(jí)值的影響顯著。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外錦綸是采用晶體礦物質(zhì)混合[9]，晶體礦物質(zhì)附著于纖維表層，能夠更好地從外界吸收紅外輻射并作用于人體，可以獲得較好的遠(yuǎn)紅外效果；遠(yuǎn)紅外腈綸和遠(yuǎn)紅外滌綸則是采用熔融加捻的方式加工而成[10-11]。跑步是一項(xiàng)多肌群參加的復(fù)合型運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，被測(cè)肌肉為主要?jiǎng)恿碓辞彝瑫r(shí)參與運(yùn)動(dòng)，使得彼此之間緊密連接，減小了差異性。

表1 多因素方差分析Tab.1 Multi-factor variance analysis table

為進(jìn)一步分析不同面料對(duì)緩解肌肉疲勞的差異性，對(duì)1#-4#運(yùn)動(dòng)褲的肌肉狀態(tài)等級(jí)進(jìn)行組間和組內(nèi)的樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。由表示出，不含遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲與含遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲檢驗(yàn)的P=0.047<α=0.05，2#運(yùn)動(dòng)褲和4#運(yùn)動(dòng)褲檢驗(yàn)的P=0.032<α=0.05，3#運(yùn)動(dòng)褲和2#運(yùn)動(dòng)褲檢驗(yàn)的P=0.064>α=0.05，3#運(yùn)動(dòng)褲和4#運(yùn)動(dòng)褲檢驗(yàn)的P=0.177>α=0.05，即不含遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲與含遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲對(duì)緩解運(yùn)動(dòng)疲勞存在顯著差異；2#運(yùn)動(dòng)褲與4#運(yùn)動(dòng)褲對(duì)緩解運(yùn)動(dòng)疲勞存在顯著差異；3#運(yùn)動(dòng)褲與2#運(yùn)動(dòng)褲、4#運(yùn)動(dòng)褲對(duì)緩解運(yùn)動(dòng)疲勞均沒有顯著差異。分析原因含遠(yuǎn)紅外面料的運(yùn)動(dòng)褲具有遠(yuǎn)紅外效果，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的生物學(xué)效應(yīng)，起到一定緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的效果，不含遠(yuǎn)紅外面料的運(yùn)動(dòng)褲則不具有此功能；不同遠(yuǎn)紅外面料生產(chǎn)方式造成了3條遠(yuǎn)紅外運(yùn)動(dòng)褲之間的差異。

表2 樣本T檢驗(yàn)Tab.2 Sample T test

4 結(jié) 論

緩解運(yùn)動(dòng)疲勞是現(xiàn)階段的熱點(diǎn)問題，依據(jù)遠(yuǎn)紅外具有緩解肌肉疲勞的功能，本文對(duì)普通運(yùn)動(dòng)褲和3種不同遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲緩解肌肉疲勞的效果進(jìn)行了探究。

通過運(yùn)用二維核密度分析法，創(chuàng)新地得到了不同面料運(yùn)動(dòng)褲緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的時(shí)間規(guī)律。與普通面料運(yùn)動(dòng)褲相比，3種遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的效果均有不同程度提高。遠(yuǎn)紅外錦綸面料運(yùn)動(dòng)褲恢復(fù)期集中在8～10 min和13～15 min，遠(yuǎn)紅外滌綸面料運(yùn)動(dòng)褲在第12～15 min出現(xiàn)輕微的恢復(fù)效果，遠(yuǎn)紅外腈綸面料運(yùn)動(dòng)褲恢復(fù)期出現(xiàn)在第12 min。

使用方差分析和樣本T檢驗(yàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)褲對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞影響的顯著性進(jìn)行了檢驗(yàn)。運(yùn)用多因素方差分析法探究了不同面料運(yùn)動(dòng)褲對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞影響的差異，結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)褲的面料成分對(duì)肌肉疲勞等級(jí)值有顯著影響；使用樣本T檢驗(yàn)得出，普通運(yùn)動(dòng)褲與遠(yuǎn)紅外運(yùn)動(dòng)褲二者對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞的影響存在顯著性差異，而不同遠(yuǎn)紅外面料運(yùn)動(dòng)褲對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞影響的差異不同，其中遠(yuǎn)紅外錦綸運(yùn)動(dòng)褲對(duì)恢復(fù)肌肉疲勞的作用最明顯。

綜合分析，4種不同面料的運(yùn)動(dòng)褲緩解肌肉疲勞的效果為遠(yuǎn)紅外錦綸運(yùn)動(dòng)褲>遠(yuǎn)紅外滌綸運(yùn)動(dòng)褲>遠(yuǎn)紅外腈綸運(yùn)動(dòng)褲>普通運(yùn)動(dòng)褲。因此，在成本等因素相同的情況下，可優(yōu)先選擇遠(yuǎn)紅外錦綸紡織品用于緩解肌肉疲勞，也為后續(xù)遠(yuǎn)紅外紡織品緩解肌肉疲勞進(jìn)行深入研究提供了參考。