人体皮肤湿感觉的研究进展

唐香宁， 张昭华,2,3， 李 俊,2，3， 李璐瑶， 冯姝元

(1. 东华大学 服装与艺术设计学院， 上海 200051； 2. 同济大学 上海国际设计创新研究院， 上海 200092；3. 现代服装设计与技术教育部重点实验室(东华大学)， 上海 200051)

人体皮肤湿感觉的研究进展

唐香宁1， 张昭华1,2,3， 李 俊1,2，3， 李璐瑶1， 冯姝元1

(1. 东华大学 服装与艺术设计学院， 上海 200051； 2. 同济大学 上海国际设计创新研究院， 上海 200092；3. 现代服装设计与技术教育部重点实验室(东华大学)， 上海 200051)

为更全面地评价湿感觉，并了解湿感觉形成机制，在回顾了已有皮肤湿感觉相关研究的基础上，从神经生理学和认知神经科学角度阐述了皮肤湿感觉的成因；总结了现阶段皮肤湿感觉的常用测评方法；并从3个层面归纳了影响皮肤湿感觉的因素，包括温度、机械刺激等外部刺激因素，织物性能、服装整体等服装因素，及人体感知、体表特征差异等人体因素。最后指出，未来研究中应更真实地模拟着装过程中皮肤与织物的实际接触情况，并可结合神经生理学等其他学科深化对不同群体的湿敏感性研究，为服装设计的优化及服装舒适性的改善提供更充分的理论依据。

皮肤； 湿感觉； 热感觉； 机械感觉； 感觉敏感度； 服装舒适性

人体着装过程中，由于大量的运动、过高的环境温度等因素会导致人体出汗，一方面随着汗液的增加，导致皮肤湿润度增加，水分蒸发效率下降，同时也抑制汗腺活动，从而影响人体散热[1]；另一方面，由于皮肤-水分-服装之间的相互作用增加，使人体产生热、湿等多种感觉，从而带来不适，必要时着装者会通过行为调节维持热平衡[2]。这说明热并不是影响人体通过自主或行为调节来维持热平衡的唯一因素，湿也是同样至关重要的因素。当以物理指标衡量时，皮肤湿润度是影响蒸发效率的重要参数，并被广泛运用于人体热平衡的研究[3-4]；而作为感官反应结果时，不能仅将湿感觉作为服装舒适性的定性评价手段。皮肤长期暴露于湿润条件下，会造成人体心理、生理的不适及皮肤疾病[5]，因此，通过探究湿感觉形成机制，包括人体是如何感觉到湿润、皮肤物理湿润与湿感觉的关系等，可为改善服装舒适性提供更开阔的思路及更充分的理论依据。

此外，湿感觉的存在往往伴随着其他感觉，具有复杂性、综合性，它既属于热湿舒适性的范畴，也与接触舒适性有关[6-7]，深入研究湿感觉也可丰富对人体着装感觉认识，更全面了解各着装感觉之间的关系。

本文主要对目前皮肤湿感觉的相关研究进行综述，从湿感觉的形成、测评方法及其影响因素等方面进行探讨与研究。

1 皮肤湿感觉的形成

人体皮肤感受器具有温度感受器、机械感受器及伤害感受器，在着装过程中，通过它们对外界刺激的响应，转化为电信号传递至大脑，可作出冷、热、触、痛等感觉判断，但皮肤却不存在特定的湿感受器[8]。1900年，Bentley[9]在实验中，将受试者双眼蒙住，手指套上橡胶护套，分别浸入热、适中、冷3种温度的水中，尽管没有与水接触，但受试者仍明显感觉到湿，且在冷水中的湿感觉更明显，由此提出综合感觉的假设，即湿感觉的形成受到冷和轻微压力的综合作用，并存在对湿润的错觉。

当皮肤出汗或与外界接触(如手指带上护套与水接触)时，由于汗液蒸发带走皮肤表面热量，或皮肤与接触物之间不同的比热容及温差引起热交换[10]，继而激活冷感受器；而汗液在皮肤上的滑移或接触物施加于皮肤的力学作用[5]，可导致触压感形成，当大脑需将多种感觉进行综合判断时，这其中也涉及到了知觉学习的问题。由于大脑皮层的各个区域具有一定的可塑性，可根据曾经经历过或长期经历的感觉信号自动进行感觉判断，如人体皮肤曾暴露于湿润环境下，当再次接收到类似信号时，可能会根据以往经验而推理为湿感，这也解释了为何会出现对湿润的错觉，这是一种内隐学习的结果[11]。此外，除了皮肤感觉之外，视觉、听觉等同样也可影响包括湿感在内的感觉判断。不同湿润程度(如干、湿)的织物，其反射、散射等光学特征存在差异，可能使人体产生不一样的视觉感受[12]，因而对知觉判断造成影响。有研究者对所录制的搓手声音的高音(大于2 kHz)部分进行调整，发现受试者听到强调高音的录音时，会觉得手较为干燥，而弱化时则认为手较潮湿[13]。

综上，皮肤湿感觉并不是单纯的由出汗或与外界接触所引起的生物物理过程，而是多渠道感觉综合反应及知觉学习的结果，并受到多方面复杂因素的影响。

2 皮肤湿感觉的测评方法

由于湿感觉主要反映人体的心理感觉，因此，测评过程主要依托受试者主观评判。为更好地了解人体随外界刺激变化所发生的感觉变化情况，通常采用心理物理法用以描述物理量与心理量的关系[14]。其中，物理量为施加于皮肤的刺激量，包括接触温度、湿度等，施加刺激的方式主要有主动式接触和被动式接触，此外，为避免受试者看到刺激或者了解到可能接受到的刺激后产生心理反应变化，从而影响受试者对于湿润的判断，一般在操作过程中采用单盲法[12]；而心理量是察觉感觉变化的识别量或主观感觉强度，一般采用阈值判别和量表评价2种形式。

2.1刺激施加方式

2.1.1主动式接触

主动式接触，即由受试者主动接触湿润试样。Tiest等[15]在研究机械刺激感受对湿感觉的影响时，受试者被要求根据静态和动态2种动作指令接触试样。其中，静态接触由受试者用指尖触摸湿润织物并保持一定时间静止，而动态接触则是在触摸的同时在织物表面平行移动，来回摩擦。该方法主要依赖于受试者自主操作，受试者实验操作方式的不同会导致接触压力大小、接触速度等不同，存在一定的实验误差。

2.1.2被动式接触

被动接触刺激又可分为人工刺激及仪器刺激。其中，人工刺激是通过实验操作者将湿润织物对测试部位进行刺激，相较于主动式接触，该方法在一定程度上消除了个体操作差异的影响，但仍然无法将接触温度、接触压力及速度的大小控制在稳定范围内，而采用仪器施与刺激则能有效地消除人工误差。Filingeri等[16]在研究由降低接触温度导致的皮肤冷却对湿感觉的影响时，采用了热探头对受试者皮肤进行干冷刺激，该热探头可以控制接触表面的温度，并可根据不同的实验目的对该装置进行相应改进。如用弹力带将织物固定于热探头上，以研究皮肤对不同温度湿润织物的感知能力[17]。而在研究机械刺激感受和温度感受对湿感觉的综合作用时，在热探头上增加了一个由气囊和压力计组成的压力控制系统，通过气囊形变导致的压力计水柱位置变化来控制施加在皮肤上的机械压力[18]。但热探头及其组合装置仅适用于研究皮肤与刺激物表面发生静态接触时的湿感觉变化情况。

此外，也有学者采用了动态接触装置，如Ackerley等[19]在研究身体各部位湿感觉差异时，采用自动旋转接触式刺激仪(RTS)控制刺激的压力、方向和速度，RTS由4个旋臂组成，旋臂尾部为光滑的塑料圆面，织物可以覆盖整个塑料圆面，背面黏上魔术贴，用于固定织物，并方便更换试样，但该装置中织物仍以恒定含水量或含水率作为加湿依据，忽略了实际人体出汗导致的面料湿润是由干燥到湿润的动态过程。而Tang等[5]自制了由织物移动系统和供水系统组成的刺激施加装置，示意图如图1所示。在控制织物移动的同时实现对其自动且持续的加湿，能较真实地模拟皮肤与织物表面接触情况。若对该装置进行改进，如增加速度和压力控制装置，可用于研究不同接触条件下湿感觉的绝对阈值及变化规律等。

图1 刺激控制装置示意图Fig.1 Schematic diagram of stimulus′ control device

2.2评价方法

2.2.1阈值判别

阈值判别反映皮肤感知最小刺激差别的能力[20]，用于衡量人体皮肤辨别湿润的敏感度，评价指标主要有绝对阈值(AL)、辨别阈值(DL)及韦伯分数3种。其中绝对阈值是指刚刚能引起感觉变化的最小刺激量；辨别阈值是指与某个标准刺激量相比，能引起感觉变化的最小刺激量差异，值越小说明辨别能力越好；韦伯分数是指辨别阈值与标准刺激量的比值[21]。

确定绝对阈值和辨别阈值的方法主要有以下3种：1)调节法，即通过调节刺激量的大小直至无法察觉；2)极限法，即设置一系列与标准刺激量呈递增或递减关系的刺激组；3)恒定刺激，即预先设置刺激组，并随机施加组中不同强度的刺激[22]。需要注意的是，在利用辨别阈值判断人体湿感觉辨别能力时，其标准值的选择对结果存在一定影响。同时，判别结果依然受到受试者个体差异的影响，未来研究可尝试根据感觉敏感度差异将受试者进行分组。

2.2.2量表评价

量表评价用于反映受试者对物理刺激的感知强度[22]。通常采用心理学标尺作为评价工具，以具体的数值对主观湿感觉程度进行量化，在重复实验中通过数值大小直接判断织物的湿感觉程度，常用的包括李克特量表和视觉模拟评分2种形式，其中，李克特量表(见图2)通常以主观问卷的形式进行测试，定义了感觉的范围和间隔大小，有助于受试者描述其感觉，但该方法使用的强制性评判标准会因个体差异而产生实验误差。而视觉模拟评分(如图3所示)在临床医学中疼痛评价中使用较为广泛，通常以游动标尺的形式，只在两端标记感觉的极值，适用于需要高度敏感性的感觉评价，但该方法前期需要花较长时间作解释工作，且对受试者判断能力要求较高。总的来说，目前量表评价采用的评价标尺仍缺乏统一，同时，其有效性及可重复性需进一步验证。

图2 李克特量表Fig.2 Likert scale

图3 视觉模拟评分
Fig.3 Visual analogue

3 皮肤湿感觉的影响因素

皮肤湿感觉是复杂的人体心理、生理响应及外部因素交互作用的结果，本文主要从外部刺激、服装及人体3个方面探讨影响皮肤湿感觉的因素。

3.1外部刺激因素

3.1.1温度变化

温度变化会引起皮肤冷暖感觉变化，而冷感觉输入是引起皮肤湿感觉的重要因素[23]，导致寒冷刺激的原因主要为皮肤向低温刺激源的热传导以及皮肤表面液体的蒸发散热。

当由热传导引起皮肤降温时，降温速率是影响湿感觉较为重要的因素。研究表明，皮肤降温速率越快，湿感觉会更加明显[12]，主要由于相同时间内皮肤温度变化越大，越易引起温度感受器响应。Filingeri等[16]基于皮肤表面热传递速率确定了皮肤产生湿感觉的降温速率阈值为0.07～0.14 ℃/s。而对于接触温度高于皮温的情况，有研究[24]表明皮肤无法准确判别出暖干和暖湿的差异，但由于缺乏对皮肤接触的湿润条件、机械压力及水分蒸发速率等因素的考虑，只能说明热的存在对湿感觉有一定的抑制作用。

而考虑汗液蒸发散热时，Ackerley等[19]指出，当皮肤接触温度一致时，湿感觉差异主要由皮肤上的水分含量及其蒸发速率的差异所导致。其中，皮肤上的水分主要依赖于皮肤出汗及与湿润表面接触后在皮肤上的残留。Fukazawa等[25]将透水和不透水2种面料运用于服装，以控制局部皮肤出汗情况，结果发现皮肤湿润度过大会减慢蒸发速率，从而影响皮肤散热，因此，合理控制皮肤湿润水平有利于减小湿润导致的不适感。

综上，寒冷刺激对湿感觉有显著影响，但当人体处于高温环境或接触高温刺激源时，由热源引起的热传递及热感觉与湿感觉的关系仍需探讨。

3.1.2机械刺激变化

研究表明，皮肤-服装系统内摩擦增加，即皮肤接收到的机械刺激增加，可引起或者增强皮肤湿感觉[26]。Bergmann等[15]通过比较指尖与湿润面料之间发生动、静态接触时的湿感觉差异，发现在动态接触时，由于机械感觉输入，受试者对湿润的辨别阈值显著下降，并指出当温度感受活跃度减少时，人体可通过机械感受输入来帮助人体感知湿，但实验中未具体讨论产生机械刺激的原因(如压力、湿润织物与皮肤间的黏附作用及水滴在皮肤上的滑移等)。

Filingeri等[18]在研究中增加了压力的作用，研究发现，随着机械压力的增加，温度感知能力下降，皮肤湿感觉也会显著减少[27]，说明机械压力对冷感觉输入有较弱的抑制作用。当该实验中压力值设定为7、10 kPa，根据Denton[28]的研究，服装压舒适范围为1.96～3.92 kPa，而该实验选值远高于舒适范围，虽然可观察到湿感觉随压力的变化规律，但不能用以表征人体着装过程中面料或汗液对皮肤的实际施压情况，较大的压力可能会削弱湿感觉，而使疼痛感增加，未来研究中可探讨皮肤产生湿感觉的压力阈值，从服装压的角度改善湿舒适性。

此外，织物与皮肤之间的摩擦，其本质反映的是二者相互接触分离过程，尤其是在织物呈湿态时，这种相互作用更明显[29]，而织物的摩擦性能一般用摩擦因数表征，在不同的摩擦速度下，摩擦因数也会发生变化，目前湿感觉研究中虽有考虑动态摩擦，但对于摩擦速度缺乏量化研究。

3.2服装因素

3.2.1织物性能

汗液或汗汽的传递是影响织物湿舒适性最重要的因素[5]，因此，织物的各项湿传递性能对皮肤湿感觉具有一定影响。Tang等[30]将20种不同面料的水平吸湿面积、单向传递能力、扩散/干燥速率等多项指标与人体主观评价结果进行相关性分析，得出水平吸湿面积、水分吸收量与皮肤湿感觉具有强相关关系，且织物吸湿性越差，皮肤湿感觉越明显。根据Li等[31]的研究，对于吸湿性差的织物，水分主要停留在织物表面，通过蒸发散失，这个过程导致织物表面温度降低，皮肤接触冷感增强，从而引发湿感觉。

此外，织物吸湿性的差异直接导致吸湿速率的不同，Eunkyung等[32]研究得到当皮肤刚接触相同湿度的4种织物时，棉织物的初始湿感觉最弱，主要由于其初始吸湿速率最快，水分在面料上易扩散，但相对于改性纤维织物(高性能涤纶及涤/丙混纺织物)，由于其毛细管芯吸作用，能容纳并输送较多水分，随着含水量增加，各织物湿感觉均明显增强，且棉织物会逐渐强于改性纤维织物的湿感觉。此外，在含水量不断增加过程中，皮肤对各织物湿感觉的变化趋势仍不可知，如是否存在使湿感觉维持相对稳定状态的含水量阈值。

综上，目前研究主要通过织物结构、纤维成分等方面的差异导致的湿传递性能差异来研究织物对湿感觉的影响，但由于皮肤湿感觉的形成还受到温度感觉和机械感觉输入的作用，织物的热学性能(热阻、导热率等)及表面性状(粗糙度等)也会对湿感觉造成影响，因此，未来研究中仍需继续综合探究织物各性能与湿感觉的关系。

3.2.2服装整体

织物性能无法反映着装状态下服装整体对皮肤湿感觉的影响，因此，有必要进行整体着装湿感觉评价。

人体在着装运动过程中，由于服装宽松量的差异，导致服装与皮肤之间会发生不同程度的黏着与滑移。Filingeri等[33]采用了紧身和宽松2款服装进行着装实验对比，并通过在外层穿着防渗透服装避免汗液向外界蒸发的影响，发现由于紧身服装与皮肤间歇性接触过程较少，产生的湿感觉不及宽松服装明显，且存在延迟现象。实际上，该研究中也未考虑衣下空间是否与外界环境发生对流，这不仅是穿着宽松与紧身服装时的重要差异，也是影响皮肤温度及湿感觉变化的重要因素。

此外，不同的服装款式、服装组合等对着装舒适性有一定影响，未来可结合着装环境(如温湿度等)及运动强度(如运动速度等)的变化深入探讨穿着不同服装时湿感觉的变化规律，一方面为服装设计优化提供参考，另一方面指导不同着装需求下的服装选择，发挥服装最大适用性。

3.3人体因素

3.3.1感知能力差异

由于人体皮肤温度感受器和机械刺激感受器的分布存在区域性差异[34]，导致各感觉也呈现分布不均的状态。Filingeri等[35]将人体躯干分成12段以研究不同部位湿感觉差异。研究表明，对冷的感觉越强烈，湿感觉越明显。其中下腹部、侧腹部及腰背部较明显，说明对于躯干来说，侧面区域的皮肤较中心区域的湿感觉明显，但研究缺乏对四肢部位的考虑。

根据皮肤对温度的敏感性的相关研究，头部敏感度最高，躯干次之，并由躯干向四肢远端逐渐减弱[36]，湿感觉是否符合该分布规律仍需进一步验证。此外，机械感受器分布的差异，性别、种族及不同活动水平等造成人体对感觉的敏感性差异，个体间评判标准的不同，这些均导致了人体皮肤湿感觉的复杂性。

3.3.2皮肤特征差异

人体的皮脂、皮表等会因性别、体型等因素的差异而具有不同特征。如女性皮下脂肪平均约为男性的3倍，使其具有较好的弹性，当承受同样的外界作用力时，形变更大，导致在单位有效接触面积内，女性皮肤与织物之间的动摩擦力较男性大[7]，说明在相同接触条件下，性别的不同会导致湿感觉具有一定程度的差异。

根据人体体表特征，有学者将有毛和无毛皮肤的湿感觉差异进行对比研究。Ackerley等[19]发现，在0.8～6.6 μL/cm2的湿含量刺激下，人体有无体毛对湿感觉无影响。而Filingeri等[17]的结论则相反，通过将左前臂(有毛)和左手食指(无毛)分别暴露于动静态干冷刺激下，发现在同一刺激下，有毛发皮肤的湿感觉高于无毛皮肤。主要原因可能是前者实验中湿含量较小，皮肤各区域湿感觉变化差异不明显，且对于无毛部位，虽然存在较多低阈值的默克尔细胞，具有较强的空间辨别能力[13]；但由于光滑皮肤角质层较厚，导致其具有较好的隔热性，及较差的热传导性，因此，当与冷或热刺激发生接触时，该类型皮肤需要较长的时间来将温度变化信号传递给下层组织中的感受器[37]，从而削弱了湿感觉。但研究中仅考虑了前臂和指尖2个部位，对于无毛各部位角质层厚度分布不均，以及有毛部位的体毛与织物的摩擦仍需予以考虑。

4 结 语

本文解释了皮肤湿感觉的形成过程，并对其测评方法及影响因素进行了概括与评价。基于以上分析，认为未来研究可关注以下问题。

1)目前关于湿感觉的研究多数仍集中在织物层面上，为更真实地反映皮肤与织物的不同接触条件，刺激施加装置仍需改进；此外，着装层面的湿感觉研究尚且不足，并且缺乏针对性，可结合着装环境、需求等针对特定服装进行研究。

2)湿感觉受到温度和机械刺激传入的作用，对其影响规律的研究仍不够充分，包括深入温度、机械压力等作用在湿感觉形成过程中的量化研究，及各种感觉相互关系的探讨。

3)由于性别、年龄、种族等差异可导致人体对不同感觉的敏感性差异，未来研究中，一方面可注重受试群体的划分，另一方面可结合神经生理学等其他学科进行深化研究，如人体外周神经系统功能会由于损伤或随着年龄的增长而衰弱，导致感觉敏感度下降，通过对此类特殊群体的湿感觉研究，既可丰富湿感觉形成机制的研究，也有利于特殊服装，如医疗监护服装的优化设计。

FZXB

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Researchprogressofhumanskinwetnessperception

TANG Xiangning1, ZHANG Zhaohua1,2,3, LI Jun1,2,3, LI Luyao1， FENG Shuyuan1

(1.Fashion&ArtDesignInstitute,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China; 2.ShanghaiInstituteofDesignandInnovation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 3.KeyLaboratoryofClothingDesignandTechnology,MinistryofEducation,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China)

To evaluate skin wetness perception more comprehensively, and make a better understanding on its mechanism, the related research was reviewed. The formation mechanism of skin wetness perception was elaborated from the perspective of neurophysiology and cognitive neuroscience; and the methods of implementing stimulation in testing process were also summarized, as well as evaluation methods at current stage; In addition, factors affecting skin wetness perception were induced from three aspects, including external simulation factors of temperature and mechanical simulation and fabric properties and clothing structure, as well as human factors of differences in regional perception and surface features. It holds on that in the future, the contact simulation between the skin and the fabric during clothing should be more realistic-and combined with neurophysiology, as well as other disciplines, to deepen the study of the different groups of wetness sensitivity and provide a more theoretical basis for the optimization of clothing design and improvement of clothing comfort.

skin; sense of wetness; thermal sense; mechanical sense; sensory sensitivity; clothing comfort

TS 941.16

：A

10.13475/j.fzxb.20161007607

2016-10-25

：2017-05-11

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(16D110709，279-10-0001056)；上海市浦江人才计划项目(16PJC004)

唐香宁(1993—)，女，硕士生。主要研究方向为服装舒适性与功能。张昭华，通信作者，E-mail：zhangzhaohua@dhu.edu.cn。