不同环境温度与活动强度下人体手部非显性出汗率测量

李标 王革辉 陈艺娟 杨乐 田和檬

摘 要：提出一种新的测量人体手部非显性出汗率的方法——质量差法，并通过该方法测量环境温度为22℃、25℃时，10名受试者以0m/s、0.68m/s、1.35m/s的速度运动后手部的非显性出汗率。运用配对t检验，对测量的手部非显性出汗率进行分析后发现，环境温度和活动强度对人体手部的非显性出汗率均有显著影响。

关键词：非显性出汗率;环境温度;活动强度;质量差法

中图分类号： R131 文献标识码：B 文章编号：1674-2346（2016）01-0030-06

1 前言

出汗是一种生理现象，可分为非显性出汗（也称“非感觉性出汗”）和显性出汗（也称“感觉性出汗”）2种[1]。

非显性出汗是正常人体的组织间液直接渗出皮肤或者是体内水分通过皮肤角质层扩散到体表继而蒸发后散失到大气中的水蒸气，它不受体温调节中枢的控制，其值随人体的活动状态和环境温度的变动而有所变化[2]。人体局部非显性出汗的测量研究对评价服装的湿舒适性、改进服装的结构、完善暖体假人的非显性出汗量以及对皮肤健康程度的评价有着重要的意义。目前测量人体局部非显性出汗率的方法有2种：动态箱法和静态箱法[3]，静态箱法又包括非通气室法和冷凝器室法[3，4]。由于这2种方法测量原理不同，根据这两种方法制成的仪器，一方面价格昂贵另一方面还需要进行标准化测试处理，整体操作程度比较繁琐。

本文旨在提出一种新的测量人体手部非显性出汗率的方法——质量差法，通过该方法测量不同环境温度和不同活动强度下人体手部非显性出汗率，并分析环境温度和活动强度对人体手部非显性出汗率的影响。

2 实验部分

2.1 环境条件

本实验是在恒温恒湿室内进行的，在2种环境温度下进行，即（22？）℃和（25？）℃;相对湿度为50？%，风速恒定为<0.1m/s。

2.2 实验活动强度的设定说明

目前国际上广泛认可的体力活动强度的评价指标是代谢当量（metabolic equivalent，MET），它是一种表示相对能量代谢水平和运动强度的重要指标[5]，1MET=耗氧量3.5ml/（kg min）。按照活动强度，可将METs分为轻、中、重3个等级，轻度<3METs;中度3～6METs;重度>6METs[6]。

由于本实验测量的是手部的非显性出汗量，为了防止手部出现显性出汗，根据MET划分的等级、METs值表和预实验进行的测试，将跑步机的速度分别设置为0m/s、0.68m/s（1.5mi/h）和1.35m/s（3mi/h）。根据2种环境温度3种步行速度可以组合成6种实验条件，即环境温度为22℃、步行速度为0m/s;环境温度为22℃、步行速度为0.68m/s;环境温度为22℃、步行速度为1.35m/s;环境温度为25℃、步行速度为0m/s;环境温度为25℃、步行速度为0.68m/s;环境温度为25℃、步行速度为1.35m/s。

2.3 受试者的选择

由于人体皮肤的出汗量存在个体的差异性，在特定的环境温度和运动强度下，有些人的皮肤会出汗而有些人的皮肤不会出汗。根据人体出汗的定性测量方法——碘淀粉法[7]，来判断在特定条件下待定受试者的手部是否出汗。

具体操作如下：

1）在待定受试者的手心与手背涂上碘与酒精的混合溶液，干燥后再涂上干燥的淀粉;

2）按照设定的环境温度（25℃）、时间（17min）和跑步机的运动速度（1.35m/s），让待定受试者在此环境温度与活动强度下进行运动;

3）待定受试者运动结束后，观察待定受试者手背与手心的淀粉是否变蓝。如果受试者手部与手心的淀粉变蓝，则不能选为受试者，如果手心与手背的淀粉不变色则选为受试者。

2.4 受试者情况介绍

根据2.3受试者的选择方法筛选了10名男性受试者，身体状态均无重大疾病史，并且受试者皮肤均没有大面积烧伤和患有皮肤疾病的经历，受试者基本信息见表1。

2.5 实验步骤

2.5.1 运动前材料称重

受试者运动开始前15min，让受试者熟悉实验流程，常温下静坐休息。主持者将白色纯棉手套、干燥剂（8小包）、医用胶带、宽橡皮筋等放入特制的塑料密封袋中，再用细橡皮筋进行捆扎，最后用量程为510g、精度为1mg的型号JA5003N的电子秤称重实验材料3次，记录数据后求得均值记为Wpre。称量效果图见图1。

2.5.2 运动前实验材料准备

在运动开始前，先让受试者把手洗干净后用吹风机吹干，以免残留在手上的污渍对实验产生干扰。受试者左手戴上白色手套，再用塑料密封袋套在手上，最后用宽橡皮筋在手腕处进行捆扎。整个过程保证在60s以内，以减少因空气湿度的干扰而引起的实验误差。手部捆扎后的效果见图2。

2.5.3 运动过程

运动状态下，以环境温度为25℃，步行速度为1.35m/s的状态为例。受试者在运动状态下，右手紧握跑步机的扶手，左手成伸展状态轻放在跑步机扶手上，以1.35m/s的速度在跑步机上行走，运动时间为12min，运动状态效果如图3。

2.5.4 步行结束后

在受试者步行时间结束后，迅速解开宽橡皮筋，脱掉手套后立即放入到密封塑料袋里，同时将医用胶带，宽橡皮筋也放入到密封塑料袋内，并用细橡皮筋进行捆扎。整个过程保证在1min内，以免有过多水蒸气扩散到空气中而增大实验的误差。

2.5.5 测试后称重

在材料整理完毕放入塑料密封袋后，迅速进行称重。称重方法与运动前的材料称重方法一样，时间不超过1min，最后得出3次称重数据的平均值，记为Wpost。

2.5.6 实验说明

在其他5种实验条件下，测试手部非显性出汗量的过程和测试方法均与在环境温度为25℃，步行速度为1.35m/s的实验条件下的测试过程类似。需要指出的是在步行速度为0m/s时，测试的时间为20min。

2.5.7 手部出汗率的计算方法

本试验提出一种新的测定人体手部非显性出汗率的方法——质量差法，其主要思想是利用吸湿性好的服装材料吸收手部蒸发的水蒸气。由于人体的蒸发是一直存在的，所以在测试前后放入实验材料的密封袋的质量之差就是手部的非显性出汗量，由测得的出汗量可根据公式（1）和公式（2）计算出手部的非显性出汗率。

W=（Wpost—Wpre）/t （1）

Ws=W/S （2）

其中W为单位时间的手部非显性出汗量，单位为g/h;Ws为手部的非显性出汗率，单位为g/（m2·h）;Wpost和Wpre分别为测量后和测量前放入实验材料的密封袋的质量，单位为g;t为运动时间，单位为h;S为手部的面积，单位为m2。

3 实验结果与分析

3.1 实验结果

根据公式（1）可以得到10名男性受试者在6种实验条件下手部单位时间的非显性出汗量，见表2。

为了进一步得到男性受试者手部的非显性出汗率，要先计算出人体手部的面积。本论文采用赵松山[8]等人的计算中国成年男子表面积的相关的公式，男子总体表面积按公式（3）进行计算，再根据人体手部面积占全身体表面积的比例，其中男性一只手的面积S=0.02465a。由此可得到男性受试者手部的面积，见表3。

a=0.00607h+0.0127y-0.0698 （3）

其中a为人体体表面积，单位为m2;h为身高，单位为cm;y为体重，单位为kg。

根据表3，结合公式（2），计算得出10名男性受试者在不同实验条件下手部的非显性出汗率，见表4。

3.2 结果分析

3.2.1 数据初步分析

根据表4可以得到，在6种实验条件下，10名男性受试者手部的非显性出汗率范围为27.048～128.326 g/（m2h）;在环境温度为25℃、步行速度为0m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率为38.889～74.557g/（m2h），均值为53.448g/（m2h）;在环境温度为25℃、步行速度0.68m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率为45.405～99.261g/（m2h），均值为76.149g/（m2h）;在环境温度为25℃、步行速度为1.35m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率为53.526～128.326 g/（m2h），均值为87.451g/（m2h）;在环境温度为22℃、步行速度0m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率为27.048～69.384 g/（m2h），均值为46.400g/（m2h）;在环境温度22℃、步行速度为0.68m/s条件下，男性受试者手部非显性出汗率为34.43～83.750 g/ （m2h），均值为60.953g/（m2h）;在环境温度22℃、步行速度1.35m/s条件下，男性受试者手部非显性出汗率为38.718～94.886 g/（m2h），均值为66.969g/（m2h）。

3.2.2 活动强度对手部非显性出汗率的影响

运用SPSS数据处理软件，采用配对t检验分析相同环境下不同活动强度对人体手部的非显性出汗率的影响。配对t检验的结果见表5。

从表5中可以看出，上述实验条件的6种配对中，男性受试者的p值均小于0.05。这表明在相同的环境温度下，不同的活动强度（步行速度为0m/s、0.68m/s、1.35m/s）之间男性手部的非显性出汗率有显著差异，说明人体的活动强度对手部的非显性出汗率有显著影响。从表5中还可以看出，在环境温度为25℃时，步行速度为0m/s和步行速度1.35m/s条件下，男性受试者手部非显性出汗率的差值最大，为34.004 g/（m2h）;在环境温度为22℃时，步行速度为0.68m/s和步行速度为1.35m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率的差值最小，为6.016 g/（m2h）。

3.2.3 环境温度对手部非显性出汗率的影响

运用SPSS数据处理软件，采用配对t检验分析相同活动强度下不同环境温度对人体手部的非显性出汗率的影响。配对t检验的结果见表6。

可以从表6中可以看出，在上述的3种配对情况下，配对样本p值为0.002～0.005，均小于0.05，表明在相同的活动强度下，不同的环境温度（22℃、25℃）之间受试者手部的非显性出汗率均有显著差异，说明环境温度对手部的非显性出汗率有显著影响。从表6中还可以看出，在环境温度为25℃时，步行速度为0m/s和步行速度1.35m/s两种条件下，男性受试者手部非显性出汗率的差值最大，为20.617 g/（m2h）;在环境温度为22℃时，步行速度为0.68m/s和步行速度为1.35m/s条件下，男性受试者手部的非显性出汗率的差值最小，为7.048g/（m2h）。

4 结论

通过以上的实验和结果分析，可以得到以下结论：

1）质量差法通过实验材料测量前后的质量之差来计算人体手部的非显性出汗率，实验证明该方法是可行的。

2）在相同的环境温度（22℃、25℃）下，不同的活动强度（步行速度为0m/s、0.68m/s、1.35m/s）之间男性手部的非显性出汗率有显著差异。

3）在相同的活动强度（步行速度为0m/s、0.68m/s、1.35m/s）下，不同的环境温度（22℃、25℃）之间男性手部的非显性出汗率均有显著差异。

参考文献

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Abstract：This paper puts forward the mass difference method， a new method used to measure the inapparent perspiration rates of a human hand. With this method， the rates have been measured after 10 subjects ran at the speeds of 0m/s， 0.68m/s， 1.35m/s and in the ambient temperatures of 22℃and 25℃ respectively. By using the paired t test and analyzing the measurement results， it is found that both temperature and activity intensity have significant effects on the inapparent perspiration rate of human hand.

Key words： inapparent perspiration; ambient temperature; activity intensity; mass difference method

（责任编辑：田犇）