面料与结构对减少心电监测背心产生基线不稳干扰的适配性要求

陈龙坤 王兴业

湖南工程学院 设计艺术学院(中国)

面料和款式的选择决定了服装的基本功能,服装概念出现初期便是以护体、适应劳作展开的。特殊人群在身体或心理方面存在着不同的问题,导致他们对服装的基本需求也各不相同[1],这些问题都需要按实际情况具体解决。因此,探讨特殊人群服装功能时,需根据不同的生理或心理特征进行详细分析,以针对特殊人群的实际着装需求进行相应功能性服装的设计。根据造成心电图基线不稳干扰的原因,发现应从弹性面料、合理结构、辅料3个角度设计紧身款式的心电监测服,以减轻心电图基线不稳干扰。本研究通过收集市场紧身服装,分析紧身服装的共同特点,可运用这些特点进行设计来满足心电监测服穿着人群的需求。

1 满足穿着本体的特殊要求分析

1.1 功能性

除满足心电监测服内电极片贴合皮肤的要求以减少心电图基线不稳产生干扰外,还应重点关注穿着者对面料舒适感及对服装款式结构的要求。

1.1.1 面料

1.1.1.1 柔软舒适

采集心电信号是心电监测服装最重要的功能,采集心电信号的电极片和服装需要与人体皮肤直接接触,因此面料的柔软、舒适是一个重要前提,且要求为亲肤的纤维原材料,以防止皮肤过敏或出现其他不适感。

1.1.1.2 弹性合适

应选择回弹性合适的面料,防止对躯体产生强烈的收紧力,引发穿着不适感及可能引发的呼吸困难等状况。

面料弹性合适既便于电极片更好地贴合皮肤,确保电信号采集工作的良好运行,也便于穿着者的肢体活动,没有弹性的面料做成紧身成衣时必将会对肢体活动造成束缚。

1.1.1.3 吸湿排汗且透气性能优良

面料良好的吸湿、排汗及透气性能是设计贴体衣物前的重要考量指标。

1.1.2 服装款式结构

1.1.2.1 胸部

本研究设计的服装款式为背心,且电极片要求直接接触皮肤,因此背心胸部尺寸的宽松量应适当,需在确保电极片能正常采集电信号的条件下再考虑宽松量。

1.1.2.2 腰部

背心前后衣片缝合时可以在腰部做收紧处理,除适应电极片的工作外,还能增强服装的合体度,适应人体自然曲线,缓解压迫感。[2]

1.1.2.3 肩部

前后衣片缝合时,腋下处应往内做收紧缝合处理,以减小背心的胸围尺寸,使胸部附近的电极片更贴合皮肤。

1.2 美观性

色彩和图案会作用于人的心理,也就可能会对心电信号的采集产生影响,因此设计心电监测服时服装色彩应尽量选择白色或黑色这类纯色柔和的面料,以避免高亮度或其他刺激性颜色给人带来感官的兴奋而对测试结果产生影响,但可适当采用印花条纹以增加服装的美感或科技感,满足穿着者对美观性的需求,如使用镭射反光的聚酯转印膜。

与此同时,服装为背心款式,通常不使用扣子、拉链等辅料,除了解决心电图产生基线不稳干扰问题时需用到一些辅料外,其他辅料应尽可能不用。

2 背心面料、结构设计的调研及选择

面料的回弹性是心电监测服必不可少的一项条件。一般而言,除了面料的针织结构这一因素外,面料的回弹性大部分是由纤维成分决定的。

除透气性、透湿性这两项与人体皮肤舒适性相关的面料性能外,还应利用高弹面料的弹性产生的收紧力使电极片贴体,减少心电图基线不稳干扰,理论上应选择与贴身运动内衣或高弹性运动服装相同的面料。因此本研究对中国市场上应用较为普遍的几大品牌的贴身运动内衣、高弹性运动服装、运动背心进行面料和款式的筛选分析,并进行市场调研,结合面料弹性与采集心电信号质量关系进行相关研究。

市场上贴身运动内衣、高弹性运动服装、运动背心面料大都是针织结构,因此弹性针织面料也仍然是心电监测服的重要组成部分。各种运动服装的款式设计都需充分结合面料的弹性回复率,心电监测服也应选择弹性合适的面料进行合理的结构设计,减少因肢体活动引起移位而导致的心电电极片移位。

2.1 面料

由于品牌众多,本研究收集了11个品牌的紧身舞蹈服、紧身运动瑜伽裤、运动内衣3种贴身服装类型,各品牌服装的面料成分及特点如表1所示。

表1 11个品牌服装的面料成分及特点

由表1可见:紧身舞蹈服、紧身瑜伽裤和运动内衣3类贴身服装的面料成分中几乎都含有氨纶,其中柏曼伽和索帕菲紧身舞蹈服面料使用的是Modal纤维;范斯蒂克、桑若、岚纹和露露乐檬品牌的紧身瑜伽裤的面料只有锦纶和氨纶;百思绒紧身舞蹈服和赢虎紧身瑜伽裤的面料只有涤纶和氨纶;调研的李宁、迪卡侬、耐克品牌的服装类型都是贴身运动内衣,其服装结构比较复杂,有内衬、夹层、下摆等结构部位,面料为涤纶、锦纶和氨纶。

综合而言,紧身贴体的服装面料一般都含有高弹性的氨纶纤维,也有少部分面料为Modal纤维。所有纤维中,棉纤维是皮肤接触最舒适的纤维,就此而言,棉纤维制作的面料似乎是最合适的,但由于需兼顾心电信号采集的电极片工作的质量,面料的弹性必须合适,所以纯棉面料不予考虑。氨纶的弹性伸长可达6～8倍[3],回弹率为97%～98%,柔软舒适且吸湿性低,干燥速度较快,耐磨又抗皱,多用于制作穿着时肢体活动较多的服装,如贴体修形类的舞蹈服或运动服,因此心电监测服优先应考虑含有氨纶的合成纤维针织面料,且以纬编方向平行人体高度来围绕躯干制作心电监测服。

2.2 结构设计

根据人体结构,背心的衣领、肩部、上衣衣身3大块结构分别与人体的颈部、肩部、上身躯干互相联系和对应。结合本研究所设计的服装需修身贴体的要求,从服装人体工程学角度分析这3大块结构设计时应注意的问题。

颈椎是形成颈部形态的主要骨骼,其中第七颈椎棘突起是后领围线中心点的标志[4]。颈部有6种基础动作,即前屈、后伸、上前出、上后引、左右向外旋回和左右侧屈,这些基础动作再变形,人体颈部便会有略复杂的动作出现,因此衣领要特别注意会对颈部运动有束缚的辅料,平衡颈部活动的舒适性。由于背心的领部属于无领领口,因此设计时需注意以下两点。

1)人体颈部并非笔直朝上,而是有一定的前倾角度,且男女有别。颈部的前倾度形成前低后高的倾斜弧线,这些弧线构成无领领口的基线,并决定了衣领成型角度与外观造型,因此男性和女性的背心领口类型必须区别设计。

2)领部造型有3类,分别为颈部清楚、一般、颈根平缓但不清楚3类。为使领部坐落稳定,增强接近领部的胸上部位的心电电极片(图1的R和L部位)与皮肤的贴合,应选择一般类型的领部,如图2中左图红虚线所示,前衣片的领围线水平方向应略开宽裁剪;如图2右图中,前后衣片的领口位置裁剪成弧形,拼接后微微凸显为S形,可强调锁骨部位及领子的稳定性,并能贴合颈围。

图1 电极片贴合在人体的位置

图2 一般类型的领部

肩部的活动也很频繁,动作涉及的人体区域较广,且肩部起到支撑服装的作用,因此服装肩部的结构既需满足人体静态,也需适合于人体动态,应注意以下3点。

1)肩端的高度、宽度,肩膀的厚度、上下倾斜度和肩膀的位置参数都直接影响服装肩部结构。斜方肌倾斜度决定了服装肩部的上下倾斜度,肩膀的厚度影响了肩部面料的用量,服装肩端的圆度取决于三角肌的形状,但大多数背心肩部为条带状,且条带位置处于斜方肌水平部位,故人体肩端的特点对背心的肩部结构影响不大,可不予考虑。

2)人体肩部根据肩线中部的变化可分为向上隆起、较为平坦、下凹几种类型。男性肌肉较为发达,肩线中部向上隆起比较多见;女性身材相对瘦小,骨骼明显,肩线中部多为下凹;肩部中线较平坦类型多见于斜方肌不太发达的人体。

3)人体肩部有块凸起,它是由肩部骨骼的肩胛棘、肩锁关节的连接造成的,此凸起又处肩峰周围的部位,若背心的条带位置不处于肩峰内侧,肩部活动过程中,肩带则可能会从肩部滑落,因此裁剪前后衣片时,应注意肩带落在肩膀的位置,该位置应是更为靠近颈部的。

聚酯纤维的面料大都具有一定弹性,若采用这类面料裁剪前后衣片,可利用其弹力将前后衣片拉紧,不仅可以解决肩带易脱落问题,还加大了服装贴体的作用,更符合心电信号高质量采集的要求。

躯干的基本形态取决于脊柱的弯曲程度,脊柱又由颈椎、胸椎和腰椎组成,且各部位都有各自的弯曲程度,不同的弯曲程度增加了个体差异,且随着年龄的增长,弯曲程度的差异更大。

解决躯干变化对背心贴体程度的影响,可选用高弹性面料进行紧身缝合,在腰线处做省道处理。人体躯干从胸腔到腰椎可近似看作为上宽下窄的圆柱体,因此从上往下缝合衣片腰侧线时,缝合线与衣片边缘的距离应逐渐加大,使缝合后背心更贴体。

为验证上述背心结构设计中对收紧特点分析的合理性,收集了几大品牌的背心和内衣(图3),都为修身贴体版型,分析各结构特点,以选取较优的结构设计点,结合本研究的分析来设计背心的造型结构。

图3 修身贴体款式的运动背心

图3中有些运动背心虽然为修身款式,但由模特的穿着效果仍可看出背心和人体之间还是存在一定的宽松量的,并不是特别贴体;而有些运动背心十分贴体,且这部分运动背心的背部躯干结构为交叉状的束带,查看这些运动背心的洗涤标后可知,束带的面料成分中大都含有弹性较大的氨纶,且背部还有用来束紧的搭扣(图4),因此可推断,这些运动背心更为贴体是由于背心的背部躯干结构采用了高弹性面料拼接,并利用面料的弹性及交叉结构牵引了躯干整体部分的面料,从而使背心更加紧身、贴体。

图4 安踏女子运动背心结构解析

同样在男女塑身背心中也能看到搭扣装饰的使用,如INSMANX、corse tvest 男士塑身背心、Ubras女士塑身背心。维尼玛希男士塑身背心和北极绒女士塑身背心虽未用到搭扣,但面料成分中有涤纶和氨纶,故弹性大、伸缩率大,且维尼玛希男士塑身背心采用了交叉结构的面料拼接。

3 结论

收集各类运动、贴身服装进行共同点综合分析可知,使背心贴体的结构必备条件除使用弹性面料外,还有背部为交叉式的结构和使用高弹面料的束紧搭扣结构,因此心电监测服减少产生基线不稳干扰的面料和结构适配要求应为:面料成分中含有涤纶、氨纶、锦纶等其中一种或多种,以使心电监测服具有弹性回复力,宜为具有网眼结构的针织面料,方便透气排汗,同时服装背部应为交叉带状结构,并使用高弹面料制作的束紧搭扣以提高整体的躯体贴合度。