文胸防震设计研究现状

在女性运动过程中,乳房的过度位移和文胸穿着不舒适是造成胸部疼痛的主要原因,特别是对于胸部较大的女性。目前国内关于文胸的研究主要集中在热湿舒适性[1-6]和压力舒适性[7-15],而对文胸的防震设计研究较少。本文对国内外关于胸部动态位移、防震文胸设计现状、文胸防震测试方法及评价标准进行分析,归纳出乳房的运动规律、防震文胸设计特征及文胸抗震评价标准。

1 文胸与乳房运动

文胸是女性贴身的功能性衣物,主要作用是保护、支撑乳房。乳房内部无骨骼与肌肉支撑,主要重量由自身的韧带、腺体和皮肤牵拉承担[16]。运动时,乳房晃动会牵拉韧带,容易造成韧带拉伤,乳房下垂,损害乳房健康,所以需要穿着运动文胸来保护乳房,控制乳房位移。

弥勒坝水库坐落于云南省怒江州兰坪县境内，是一座以农业灌溉供水和农村安全饮水为主，兼顾城镇生活供水、下游生态用水的小（1）型水利枢纽工程。水库枢纽主要由拦河坝、岸边溢洪道和输水洞（兼导流洞）组成。拦河坝为碾压式沥青混凝土心墙分区坝，坝长219m，最大坝高54.7m，总库容497.5万m3。

根据控制乳房运动的实现形式,运动文胸分为两大类:包裹型运动文胸和挤压型运动文胸。包裹型运动文胸有两个全覆盖罩杯包围乳房边界,分别为两个乳房提供支持。挤压式运动文胸把两个乳房紧贴胸壁,以减少乳房内部冲向胸部的力量。这两种文胸旨在限制乳腺在各个方向的运动,并限制乳房内部的力量,以减少乳房运动为女性带来的不适[17]。

全民学习共享平台的模式设计 全民学习共享平台是一个多维度、多层次的结构体系，多维度表示网络学习行为类型的多样性，多层次表示学习者在学习过程中解决不同的问题时所采用的行为以及行为序列的层次性和复杂性[4]。全民学习共享平台要能使得人人都有学习的条件和机会，让人人都有适合自己的学习模式可供选择。

2 文胸防震设计研究现状

2.1 胸部动态位移

乳房运动是较为复杂的三维运动,研究乳房的运动有助于了解不同运动下乳房的振幅,从而根据其运动幅度提供合适的支撑,有助于运动文胸防震设计的发展。

当前，自然资源确权登记就是将相对完整的生态功能区域作为一个自然资源登记单元，自然资源统一确权登记将各类自然资源的质量、数量和保护要求全面摸清，并通过登记的法律手段予以公示明确，落实到每一个产权人或者使用权人，有助于充分掌握自然资源家底，并根据自然资源容量和承载力进行分类开发和保护，做到自然资源分类施策。

澳大利亚伍伦贡大学[18]对乳房运动进行研究发现,乳房在垂直方向的位移和移动速度会引起胸痛,适当的托举和挤压乳房有助于减轻运动时乳房的不适感。因此,在设计运动文胸时,可采用适当增加托举和挤压的设计。Mason等[19]对穿着不同款式的运动文胸在3种不同的运动项目下对乳房运动位移进行测试比较发现,目标群体在穿着包裹式运动文胸时产生垂直位移和主观疼痛分数最小。Scurr J C等[20-21]研究发现大罩杯的女性乳房需要更大的承托能力,乳房位移主要来自于垂直方向。乳房运动的位移值、乳房的运动速率与乳房疼痛有很大的关系。乳房运动的位移值过大,乳房运动的速率过快都会引起乳房的疼痛。包裹型文胸能有效地降低乳房运动在各个方向的位移。Jang Y等[22]根据运动的强度和穿着者的胸部大小来设计乳房位移实验。研究发现跑步速度和乳房大小不同,乳房运动情况不同,乳房大的垂直运动程度大,乳房运动速度从慢跑速度7 km/h开始显著增加。

通过以上研究归纳得出乳房的运动规律:乳房运动量与运动激烈程度、乳房硬挺度、乳房大小有关。在同种运动条件下,乳房大的运动产生的位移较大。乳房运动主要是垂直运动,其次是水平运动,最后是前后运动。乳房运动位移过大会引起乳房疼痛,运动速率过大也会引起乳房疼痛。乳房运动速度从慢跑速度7 km/h开始显著增加。包裹型运动文胸可以有效减少乳房在各个方向上的位移,减少乳房位移引起的主观疼痛。

Jang Y等研究发现在上胸部具有横向支撑、肩带和胸罩内部具有衬垫的包裹式运动文胸设计缓解乳房晃动是较为有效的(见图3),其次是有公主线牢固地覆盖乳房的压缩式文胸(见图4)[21]。

4)AR技术研发门槛低，一些AR平台开发公司开放了AR设计平台，它提供没有编码经验的用户创建AR技术的体验。

2.2 文胸防震设计

美国2001年研究出了一款专利运动文胸[27],款式上采用前拉链式造型,Y型背部结构,见图1。运动胸衣胸部的立体设计在改善合体性的同时也提高了其对乳房的支撑力。美国的“龟背防护”运动胸衣专利产品[27],其罩杯采用低密度、柔软且有韧性的聚乙烯塑料材料,如图2,这种可拆卸“龟背”罩杯可以抵御外界冲撞,减轻乳房的晃动。

图1 美国专利运动胸衣

图2 “龟背防护”运动胸衣

王慧[28]通过对比分析穿着不同杯型运动文胸和裸胸状态下运动时乳房的位移和舒适感,得出运动稳定性较好的是内置全罩杯文胸。朱文俊等[29]通过对女性胸部的位移规律研究,得出运动文胸采用假罗纹等紧密的组织,两胸之间采用褶裥组织,可提高运动文胸对乳房位移的控制能力。

Jie Z等[23]通过研究乳房与运动文胸发现,运动时女性穿着运动文胸可以减小乳房的晃动,减轻乳房不适感;乳房的运动量与其大小、硬挺度和运动的激烈程度有关。在跨步运动的时候,乳房的运动幅度最大,最大运动幅度发生在胸高点[24]。任景萍[25]和陆明艳[26]等通过乳房位移实验得出了穿着运动文胸可以有效减小乳房的位移振动,主要是垂直方向,其次水平方向。

图3 包裹式运动文胸内视图

图4 具有公主线的压缩式文胸

陆明艳[26]研究发现具有罩杯衬垫材料的运动文胸控制乳房运动效果最为明显。高淑平[30]研究发现有双层弹性材料的运动文胸比单层弹性材料对人体的束缚感和压迫感强,在人体运动过程中控制乳房运动的能力也强。

④安装生态长袋：生态长袋安装时先从坡顶开始往下坡方向顺边坡放下未装植生土的生态长袋，然后在边坡顶部填装植生土，当填充土至锚孔附近时打锚杆进行锚固，锚杆在边坡外保留一定长度，继续填充植生土直至坡脚，每隔2米进行钢筋锚固。生态长袋应填充饱满（厚度约23～25 cm），使其生态袋形成长方形状，相邻两排生态袋要紧密靠拢并排，将坡面生态长袋连成一体。

Jie Z[23]通过对多款不同结构的商业运动文胸做乳房位移对比试验,得出了较为有效的文胸防震设计特征(见图6):压缩式独立罩杯,短背心款式,高领口与高侧比,后背交叉式设计,具有轻微弹性的捆绑领口与不可调节的宽肩带,无鸡心与下扒,无钢圈、杯垫,以上为文胸设计师和制造商提供了实用的指导方针。

运动文胸控制乳房位移的效果与穿着舒适性评价是近几年内衣研究方向的重点。我们预设不同款式的运动文胸控制乳房位移的效果是存在差异的。因此,对运动时穿着不同文胸状态下的乳房位移建立评价方法是至关重要的。

Coltman C E[31]等探讨了肩带方向和设计对大罩杯胸部的舒适度、压力和乳房支撑的影响。研究发现在运动期间,对于胸部较大的女性来说,垂直定向且宽度大约4.5 cm的肩带是最合适的,见图5,可最大限度地减少肩带带来的压力和不适感。在肩带下部加上凝胶垫也可以减少不适感,并防止肩带从肩上滑落。Bowles[32]通过研究得出在文胸合体的状态下,后背交叉式肩带设计更好,且不会影响在垂直方向对乳房的支撑。

图5 带凝胶垫的肩带

图6 有效运动文胸防震设计(左正面、右背面)

3 文胸防震测试方法

乳房的位置和方向受胸部位移影响。因此,测量3D乳房运动首先必须准确测量胸廓的三维运动。Jie Z开发了一种新的局部乳房坐标系和方法来评估整个3D乳房运动[33]。建立新型乳房坐标系(Breast coordinate system)以便标记定位胸部的位置。为了确定乳房相对于胸部的运动,有必要测量胸部的运动。首先,根据国际生物力学标准协会,胸部中线的4个标记可以很好的定义胸廓参考框架。如图7所示,包括IJ(切口颈静脉的最深位置),PX(前剑突点),C7(第七颈椎点)和T8(第八胸椎点)。在定义胸部参考之后,在裸体的中间位置建立一个虚拟的“乳房起源于乳房”的点。从乳房到胸部参考点的距离和方向在乳房起点和胸部之间形成了固定的关系,从而测量乳房的相对运动。为了定位如图7所示的新乳房坐标系(BCS)的原点和3个轴,附加4个标记到乳房边界。它们是位于与站立位置平行的同一水平面上的乳房最内点(BI),乳房最外点(BO),左乳头(BL)和右乳头(BR)。

3.1 乳房坐标系建立

目前主要采用运动生物力学的研究方法对胸部动态进行研究。三维运动捕捉是运动生物力学领域最常用的研究人体运动规律的方法,近年来关于胸部动态舒适性的研究基本都基于该方法。

图7 乳房坐标系(BCS)

3.2 乳房标记点

乳房运动是一种非常复杂的三维运动,只有一个标记点的乳房位移可能不代表整个乳房运动。因此,通常选择6个位置来描述乳房的运动。将6个试验乳房标记点(M1至M6)附在乳房皮肤或运动文胸上(图8),以全面分析乳房运动。标记点M4位于乳头处,标记点M1,M2,M3,M5分别沿水平和垂直方向距乳头点M4的距离为4 cm,乳房顶部的M6在M5的垂直上方4 cm。

图8 乳房贴标记点位置

3.3 运动捕捉

运动捕捉通常使用红外光点高速运动捕捉测试系统采集运动过程中反光标记点的运动学参数。目前Vicon MX13运动捕捉系统是比较常用的运动捕捉系统。6个或更多个Vicon摄像机在距离2 m高的102 m2房间的天花板上相互等距安装,见图9,应用Vicon系统的高速高精度运动捕捉功能对贴在人体乳房上的反光球进行运动捕捉,得出每一个反光球的运动学参数[34]。根据不同的研究目的与人体的生理特征的差异,将每个人体作为不同的研究对象,根据Vicon系统捕捉到的三维坐标对乳房进行运动学和动力学分析,可以得到乳房的位移、速度、加速度等物理量。

图9 运动捕捉演示图

4 文胸防震效果评价方法

不同渗漏强度下水稻株高变化显示(见图2)：分蘖期-拔节孕穗期，各处理生育前期株高增长迅速，且处理间非常接近；进入抽穗开花期，株高增长速率变缓直至趋于平稳，此时株高呈D3>D2>D1；乳熟期后水稻株高变化较小并趋于平稳，最终水稻株高呈D3>D2>D1。不同处理之间水稻株高差异极小。

美国Jeffery Winkler提出运动文胸的弹跳最小因 子BMF(Bounce Minimization Factor),该指数可用来评判一款运动文胸对乳房的作用效果[35]。研究人员通过传感器测量每次跳跃时女性的左乳头点(LN)、右乳头点(RN)、胸骨点(ST)三点的位移,计算得出平均每次胸骨点、右乳点、左乳点跳跃各点弹跳的值,公式为:

将左乳头点(LN)与右乳头点(RN)的数值再求平均,得到每次跳跃时乳头的弹跳平均位移值,为

我们需要足够的耐心走进孩子的内心世界。如果孩子是一本书的作者，我们越认真地读他的作品，他就越有动力将这本书写得精彩。

将乳头的弹跳平均位移与胸骨的弹跳平均位移相比,得到乳房的弹跳商BQ(Bounce Quotient):

若试验过程中女性没有穿着文胸,那么测量得到的值为自然弹跳商NBQ(Natural Bounce Quotient)。若将穿着任一款合适的运动文胸后测定的乳房弹跳商记为(1)BQ(a),则该款运动文胸的弹跳最小因子BMF(Bounce Minimization Factor)可用下面公式计算出:该指数可用来评判一款运动文胸对乳房位移的控制效果,BMF值越大,说明这款运动文胸防震效果越好。

香港理工大学Zhou J通过评价运动过程中胸部位移的减少程度,提出乳房位移控制率“RBD”(Reduced percentage of breast displacement)即控制乳房位移的百分比来评估运动文胸在控制乳房弹跳方面的有效性[36]。计算公式为式中OD代表裸胸下的乳房位移,CD代表着同种动作下的文胸状态下的乳房位移。RBD值越大,说明文胸对乳房位移的控制效果越好,文胸防震效果越好。

5 展望

研究乳房运动的各种方法产生了一些不一致的发现,因此以定量方法进行系统评价是必要的,从而为研究乳房在运动文胸中的运动情况提供参考。

对于承托式和压缩式运动文胸,乳房位移及胸部舒适性效果的结论存在分歧。对于未来的研究,研究对象和活动类型需要通过受控的服装变量进行扩展。应使用标准化的局部坐标系来评估与胸部相关的乳房运动。对水平方向多个乳房位置的速度、加速度和轨迹进行更为全面的3D分析,来为文胸的防震设计提供有用的信息。

参考文献:

[1]刘玉玲,李艳梅,孙 荪.运动内衣热湿舒适性测试研究及发展趋势[J].上海工程技术大学学报,2010,24(2):123-126.

[2]朱玉梅.复合型保暖内衣热湿舒适性研究[D].上海:东华大学,2002.

[3]王林玉.基于人工神经网络的针织内衣面料热湿舒适性评价及预测[D].青岛:青岛大学,2006.

[4]徐 巧,丛洪莲.冰爽涤纶无缝内衣面料热湿舒适性的综合评价[J].纺织学报,2013,34(11):49-53.

[5]景晓宁,李亚滨.新型针织内衣面料热湿舒适性影响因素主成分分析[J].天津工业大学学报,2010,29(1):39-42.

[6]段杏元.新型热湿舒适性内衣面料的开发及应用[J].江苏纺织,2008,(3):50-52.

[7]钟安华,张 强.弹力女内衣压力舒适性研究[J].针织工业,2006,(4):27-28.

[8]段杏元,于伟东.整形内衣压力舒适性的研究方法及进展[J].纺织学报,2007,28(11):144-148.

[9]金子敏,于施佳,阎玉秀.青年女性上体无缝内衣的压力舒适性[J].纺织学报,2010,31(2):85-89.

[10]王晋子.青年女性内衣压力舒适性小样本研究[D].北京:北京服装学院,2005.

[11]姚艳菊,陈 雁.塑身内衣压力舒适性的影响因素分析[J].国际纺织导报,2010,38(11):76.

[12]金子敏,罗晓菊,沈加加,等.无缝内衣对男子下体静态压力舒适性的影响[J].纺织学报,2009,30(6):99-103.

[13]刘亚萍,阎玉秀.无缝塑身内衣塑身效果与压力舒适性的关系[J].浙江理工大学学报,2012,29(1):48-52.

[14]尹 玲.基于心率变异和脑波分析的塑身腹带着装压力舒适性研究[D].上海:东华大学,2012.

[15]郭兆蓉.胸腰腹三合一束衣压力舒适性研究与评价[D].西安:西安工程大学,2012.

[16]GEFEN A,DILMONEY B.Mechanics of the normal woman's breast[J].Technology and Health Care,2007,15(4):259-271.

[17]魏星艳.基于三维人体测量运动文胸结构的研究[D].西安:西安工程大学,2014.

[18]MCGHEE D E,STEELE J R.Breast elevation and compression decreases exercise-induced breast discomfort[J].Medicine&Science in Sports&Exercise,2010,42(7):1 333-1 338.

[19]MASON B R,PAGE K A,FALLON K.An analysis of movement and discomfort of the female breast during exercise and the effects of breast support in three case[J].Journal of Science&Medicine in Sport,1999,(9):134-144.

[20]SCURR J,WHITE J,HEDGER W.Breast displacement in three dimensions during the walking and running gait cycles[J].Journal of Applied Biomechanics,2009,25(4):322.

[21]SCURR J C,WHITE J L,HEDGER W.Supported and unsupported breast displacement in three dimensions across treadmill activity levels[J].Journal of Sports Sciences,2011,29(1):55.

[22]JANG Y,CHUN J,LEE H,et al.A study on the design features for sports bra styles according to treadmill running speeds and bra cup sizes[J].Research Journal of the Costume Culture,2013,21(1):81-92.

[23]JIE Z,WINNIE Y U,SUN-PUI N G.A review of literature on breast motion and bra pressure[J].Journal of Xian Polytechnic University,2009,23(2):50-59.

[24]ZHOU J,YU W,NG S P,et al.Evaluation of shock absorbing performance of sports bras[J].Journal of Fiber Bioengineering&Informatics,2008,2(2):108-113.

[25]任景萍,闫 颖,周兴龙.不同速度走和跑运动中运动文胸对乳房振幅的影响[J].首都体育学院学报,2015,27(2):172-177.

[26]陆明艳.运动文胸的运动舒适性研究与设计[D].苏州:苏州大学,2015.

[27]常丽霞,张 欣.运动胸衣研究现状[J].针织工业,2005,(11):27-30.

[28]王 慧.基于运动状态的女体与文胸穿着状态研究[D].上海:东华大学,2010.

[29]朱文俊,刘艳君,禹云威,等.单面无缝内衣组织结构的特点与应用[J].针织工业,2009,11(14):8-10.

[30]高淑平.青年女性胸部运动分析及运动胸衣效果评价[D].上海:东华大学,2009.

[31]COLTMAN C E,MCGHEE D E,STEELE J R.Bra strap orientations and designs to minimise bra strap discomfort and pressure during sport and exercise in women with large breasts[J].Sports Medicine-Open,2015,1(1):21.

[32]BOWLES K A.Sports bra design for active women[D].University of Wollongong,2012.

[33]ZHOU J,YU W,NG S P.Methods of studying breast motion in sports bras:a review[J].Textile Research Journal,2011,81(81):1 234-1 248.

[34]罗逸苇.Vicon三维运动捕捉系统在人体运动分析中的应用[J].浙江工贸职业技术学院学报,2007,7(1):40-43.

[35]陈嘉毅.运动文胸研究现状及发展趋势[J].轻纺工业与技术,2010,39(5):56-58.

[36]ZHOU J,YU W,NG S P,et al.Evaluation of shock absorbing performance of sports bras[J].Journal of Fiber Bioengineering&Informatics,2009,2(2):108-113.