面料與結構對減少心電監測背心產生基線不穩干擾的適配性要求

陳龍坤 王興業

湖南工程學院 設計藝術學院(中國)

面料和款式的選擇決定了服裝的基本功能,服裝概念出現初期便是以護體、適應勞作展開的。特殊人群在身體或心理方面存在著不同的問題,導致他們對服裝的基本需求也各不相同[1],這些問題都需要按實際情況具體解決。因此,探討特殊人群服裝功能時,需根據不同的生理或心理特征進行詳細分析,以針對特殊人群的實際著裝需求進行相應功能性服裝的設計。根據造成心電圖基線不穩干擾的原因,發現應從彈性面料、合理結構、輔料3個角度設計緊身款式的心電監測服,以減輕心電圖基線不穩干擾。本研究通過收集市場緊身服裝,分析緊身服裝的共同特點,可運用這些特點進行設計來滿足心電監測服穿著人群的需求。

1 滿足穿著本體的特殊要求分析

1.1 功能性

除滿足心電監測服內電極片貼合皮膚的要求以減少心電圖基線不穩產生干擾外,還應重點關注穿著者對面料舒適感及對服裝款式結構的要求。

1.1.1 面料

1.1.1.1 柔軟舒適

采集心電信號是心電監測服裝最重要的功能,采集心電信號的電極片和服裝需要與人體皮膚直接接觸,因此面料的柔軟、舒適是一個重要前提,且要求為親膚的纖維原材料,以防止皮膚過敏或出現其他不適感。

1.1.1.2 彈性合適

應選擇回彈性合適的面料,防止對軀體產生強烈的收緊力,引發穿著不適感及可能引發的呼吸困難等狀況。

面料彈性合適既便于電極片更好地貼合皮膚,確保電信號采集工作的良好運行,也便于穿著者的肢體活動,沒有彈性的面料做成緊身成衣時必將會對肢體活動造成束縛。

1.1.1.3 吸濕排汗且透氣性能優良

面料良好的吸濕、排汗及透氣性能是設計貼體衣物前的重要考量指標。

1.1.2 服裝款式結構

1.1.2.1 胸部

本研究設計的服裝款式為背心,且電極片要求直接接觸皮膚,因此背心胸部尺寸的寬松量應適當,需在確保電極片能正常采集電信號的條件下再考慮寬松量。

1.1.2.2 腰部

背心前后衣片縫合時可以在腰部做收緊處理,除適應電極片的工作外,還能增強服裝的合體度,適應人體自然曲線,緩解壓迫感。[2]

1.1.2.3 肩部

前后衣片縫合時,腋下處應往內做收緊縫合處理,以減小背心的胸圍尺寸,使胸部附近的電極片更貼合皮膚。

1.2 美觀性

色彩和圖案會作用于人的心理,也就可能會對心電信號的采集產生影響,因此設計心電監測服時服裝色彩應盡量選擇白色或黑色這類純色柔和的面料,以避免高亮度或其他刺激性顏色給人帶來感官的興奮而對測試結果產生影響,但可適當采用印花條紋以增加服裝的美感或科技感,滿足穿著者對美觀性的需求,如使用鐳射反光的聚酯轉印膜。

與此同時,服裝為背心款式,通常不使用扣子、拉鏈等輔料,除了解決心電圖產生基線不穩干擾問題時需用到一些輔料外,其他輔料應盡可能不用。

2 背心面料、結構設計的調研及選擇

面料的回彈性是心電監測服必不可少的一項條件。一般而言,除了面料的針織結構這一因素外,面料的回彈性大部分是由纖維成分決定的。

除透氣性、透濕性這兩項與人體皮膚舒適性相關的面料性能外,還應利用高彈面料的彈性產生的收緊力使電極片貼體,減少心電圖基線不穩干擾,理論上應選擇與貼身運動內衣或高彈性運動服裝相同的面料。因此本研究對中國市場上應用較為普遍的幾大品牌的貼身運動內衣、高彈性運動服裝、運動背心進行面料和款式的篩選分析,并進行市場調研,結合面料彈性與采集心電信號質量關系進行相關研究。

市場上貼身運動內衣、高彈性運動服裝、運動背心面料大都是針織結構,因此彈性針織面料也仍然是心電監測服的重要組成部分。各種運動服裝的款式設計都需充分結合面料的彈性回復率,心電監測服也應選擇彈性合適的面料進行合理的結構設計,減少因肢體活動引起移位而導致的心電電極片移位。

2.1 面料

由于品牌眾多,本研究收集了11個品牌的緊身舞蹈服、緊身運動瑜伽褲、運動內衣3種貼身服裝類型,各品牌服裝的面料成分及特點如表1所示。

表1 11個品牌服裝的面料成分及特點

由表1可見:緊身舞蹈服、緊身瑜伽褲和運動內衣3類貼身服裝的面料成分中幾乎都含有氨綸,其中柏曼伽和索帕菲緊身舞蹈服面料使用的是Modal纖維;范斯蒂克、桑若、嵐紋和露露樂檬品牌的緊身瑜伽褲的面料只有錦綸和氨綸;百思絨緊身舞蹈服和贏虎緊身瑜伽褲的面料只有滌綸和氨綸;調研的李寧、迪卡儂、耐克品牌的服裝類型都是貼身運動內衣,其服裝結構比較復雜,有內襯、夾層、下擺等結構部位,面料為滌綸、錦綸和氨綸。

綜合而言,緊身貼體的服裝面料一般都含有高彈性的氨綸纖維,也有少部分面料為Modal纖維。所有纖維中,棉纖維是皮膚接觸最舒適的纖維,就此而言,棉纖維制作的面料似乎是最合適的,但由于需兼顧心電信號采集的電極片工作的質量,面料的彈性必須合適,所以純棉面料不予考慮。氨綸的彈性伸長可達6～8倍[3],回彈率為97%～98%,柔軟舒適且吸濕性低,干燥速度較快,耐磨又抗皺,多用于制作穿著時肢體活動較多的服裝,如貼體修形類的舞蹈服或運動服,因此心電監測服優先應考慮含有氨綸的合成纖維針織面料,且以緯編方向平行人體高度來圍繞軀干制作心電監測服。

2.2 結構設計

根據人體結構,背心的衣領、肩部、上衣衣身3大塊結構分別與人體的頸部、肩部、上身軀干互相聯系和對應。結合本研究所設計的服裝需修身貼體的要求,從服裝人體工程學角度分析這3大塊結構設計時應注意的問題。

頸椎是形成頸部形態的主要骨骼,其中第七頸椎棘突起是后領圍線中心點的標志[4]。頸部有6種基礎動作,即前屈、后伸、上前出、上后引、左右向外旋回和左右側屈,這些基礎動作再變形,人體頸部便會有略復雜的動作出現,因此衣領要特別注意會對頸部運動有束縛的輔料,平衡頸部活動的舒適性。由于背心的領部屬于無領領口,因此設計時需注意以下兩點。

1)人體頸部并非筆直朝上,而是有一定的前傾角度,且男女有別。頸部的前傾度形成前低后高的傾斜弧線,這些弧線構成無領領口的基線,并決定了衣領成型角度與外觀造型,因此男性和女性的背心領口類型必須區別設計。

2)領部造型有3類,分別為頸部清楚、一般、頸根平緩但不清楚3類。為使領部坐落穩定,增強接近領部的胸上部位的心電電極片(圖1的R和L部位)與皮膚的貼合,應選擇一般類型的領部,如圖2中左圖紅虛線所示,前衣片的領圍線水平方向應略開寬裁剪;如圖2右圖中,前后衣片的領口位置裁剪成弧形,拼接后微微凸顯為S形,可強調鎖骨部位及領子的穩定性,并能貼合頸圍。

圖1 電極片貼合在人體的位置

圖2 一般類型的領部

肩部的活動也很頻繁,動作涉及的人體區域較廣,且肩部起到支撐服裝的作用,因此服裝肩部的結構既需滿足人體靜態,也需適合于人體動態,應注意以下3點。

1)肩端的高度、寬度,肩膀的厚度、上下傾斜度和肩膀的位置參數都直接影響服裝肩部結構。斜方肌傾斜度決定了服裝肩部的上下傾斜度,肩膀的厚度影響了肩部面料的用量,服裝肩端的圓度取決于三角肌的形狀,但大多數背心肩部為條帶狀,且條帶位置處于斜方肌水平部位,故人體肩端的特點對背心的肩部結構影響不大,可不予考慮。

2)人體肩部根據肩線中部的變化可分為向上隆起、較為平坦、下凹幾種類型。男性肌肉較為發達,肩線中部向上隆起比較多見;女性身材相對瘦小,骨骼明顯,肩線中部多為下凹;肩部中線較平坦類型多見于斜方肌不太發達的人體。

3)人體肩部有塊凸起,它是由肩部骨骼的肩胛棘、肩鎖關節的連接造成的,此凸起又處肩峰周圍的部位,若背心的條帶位置不處于肩峰內側,肩部活動過程中,肩帶則可能會從肩部滑落,因此裁剪前后衣片時,應注意肩帶落在肩膀的位置,該位置應是更為靠近頸部的。

聚酯纖維的面料大都具有一定彈性,若采用這類面料裁剪前后衣片,可利用其彈力將前后衣片拉緊,不僅可以解決肩帶易脫落問題,還加大了服裝貼體的作用,更符合心電信號高質量采集的要求。

軀干的基本形態取決于脊柱的彎曲程度,脊柱又由頸椎、胸椎和腰椎組成,且各部位都有各自的彎曲程度,不同的彎曲程度增加了個體差異,且隨著年齡的增長,彎曲程度的差異更大。

解決軀干變化對背心貼體程度的影響,可選用高彈性面料進行緊身縫合,在腰線處做省道處理。人體軀干從胸腔到腰椎可近似看作為上寬下窄的圓柱體,因此從上往下縫合衣片腰側線時,縫合線與衣片邊緣的距離應逐漸加大,使縫合后背心更貼體。

為驗證上述背心結構設計中對收緊特點分析的合理性,收集了幾大品牌的背心和內衣(圖3),都為修身貼體版型,分析各結構特點,以選取較優的結構設計點,結合本研究的分析來設計背心的造型結構。

圖3 修身貼體款式的運動背心

圖3中有些運動背心雖然為修身款式,但由模特的穿著效果仍可看出背心和人體之間還是存在一定的寬松量的,并不是特別貼體;而有些運動背心十分貼體,且這部分運動背心的背部軀干結構為交叉狀的束帶,查看這些運動背心的洗滌標后可知,束帶的面料成分中大都含有彈性較大的氨綸,且背部還有用來束緊的搭扣(圖4),因此可推斷,這些運動背心更為貼體是由于背心的背部軀干結構采用了高彈性面料拼接,并利用面料的彈性及交叉結構牽引了軀干整體部分的面料,從而使背心更加緊身、貼體。

圖4 安踏女子運動背心結構解析

同樣在男女塑身背心中也能看到搭扣裝飾的使用,如INSMANX、corse tvest 男士塑身背心、Ubras女士塑身背心。維尼瑪希男士塑身背心和北極絨女士塑身背心雖未用到搭扣,但面料成分中有滌綸和氨綸,故彈性大、伸縮率大,且維尼瑪希男士塑身背心采用了交叉結構的面料拼接。

3 結論

收集各類運動、貼身服裝進行共同點綜合分析可知,使背心貼體的結構必備條件除使用彈性面料外,還有背部為交叉式的結構和使用高彈面料的束緊搭扣結構,因此心電監測服減少產生基線不穩干擾的面料和結構適配要求應為:面料成分中含有滌綸、氨綸、錦綸等其中一種或多種,以使心電監測服具有彈性回復力,宜為具有網眼結構的針織面料,方便透氣排汗,同時服裝背部應為交叉帶狀結構,并使用高彈面料制作的束緊搭扣以提高整體的軀體貼合度。