劉梓愿，Natalia Jones，唐 虹，張成蛟，時祿禎，葛 睿

（1.南通大學(xué)，江蘇 南通 226019；2.南通博贏特闊織造有限公司，江蘇 南通 226316）

隨著科技的不斷發(fā)展，人們對服裝的要求已經(jīng)發(fā)生改變。各種智能可穿戴設(shè)備的出現(xiàn)與快速發(fā)展，為服裝領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域帶來無限的可能，為國民經(jīng)濟(jì)和全民健康的發(fā)展帶來了全新改變。同時，在大眾健康意識不斷加強(qiáng)的背景下，人們對瑜伽服的要求也越來越高。傳統(tǒng)的運動服裝對瑜伽運動帶來的肌肉形變拉伸保護(hù)作用很小，有時會使肌肉疲勞惡化為肌損傷，由此產(chǎn)生的肌運動效果也適得其反。對肌肉疲勞程度的實時監(jiān)測有助于預(yù)防這一問題。肌肉疲勞可以對人體肌肉最大自主收縮能力起一定降低作用，人體肌肉在長時間劇烈運動后會產(chǎn)生肌肉疲勞的不適感，如酸痛乏力等[1]。通過電子元件與傳統(tǒng)瑜伽服的結(jié)合，能實時顯示肌肉疲勞程度。智能瑜伽服不僅要起到基本的著裝作用，對運動本身的控制和動作矯正等智能化研究也要朝著舒適、環(huán)保、時尚的方向發(fā)展，同時要考慮專業(yè)化和個人化。提高著裝舒適性已成為研究的一大熱點課題。

1 智能瑜伽服材料

瑜伽服的面料不僅要親膚舒適，還要透氣吸濕。市場上常見的瑜伽服面料主要有錦綸、氨綸和聚酯纖維混紡，其中，氨綸成分占10.0%～30.0%，聚酯纖維占60.0%～80.0%[2]。加拿大運功品牌Lululemon研發(fā)的Luon面料，屬于高科技聚酯纖維，比全棉的吸水性更好，全棉可以吸收相當(dāng)于面料質(zhì)量7.0%的水分，普通聚酯纖維僅吸收0.4%，并且全棉吸水后，水分停留在面料上，使得面料濕重，降低舒適度。國內(nèi)迷尚瑜伽服公司通過面料研發(fā)，采用專門的黏纖技術(shù)，對其進(jìn)行了專門的織物蛋白纖維與動物蛋白纖維提取，形成了新的迷尚瑜伽服面料cool-dry。該面料采用提純工藝處理棉纖維以及其他天然纖維，使用科學(xué)工藝去除雜質(zhì)，對纖維進(jìn)行拉伸，把纖細(xì)、潔白、綿長的絲狀物提煉出來，經(jīng)過加工處理后制成綠色紡織纖維。有學(xué)者研究了服裝結(jié)構(gòu)對瑜伽服舒適性的影響，選定了各項性能指標(biāo)均較好的錦綸加氨綸仿針織面料進(jìn)行實驗設(shè)計，在后期研究中得到面料較厚的反饋。青島新維紡織根據(jù)北京服裝學(xué)院張大省等[3]的新發(fā)明專利，在原有聚酯聚合物中無規(guī)則的基礎(chǔ)上嵌入親水基團(tuán)和柔軟鏈段，開發(fā)出低碳環(huán)保的改良版滌綸。作為新型紡織纖維產(chǎn)品，該材料具有水動力特征差的特點，并且具有良好的導(dǎo)濕性和滲透性。

目前，智能瑜伽服中所用的紗線已在多個領(lǐng)域使用，為傳感器與服裝的結(jié)合提供了更大的空間。隨著一些高性能新型導(dǎo)電紗線的研發(fā)，如銅絲和不銹鋼微絲等由金屬牽伸而成的單絲、鍍銀錦綸、銅纖維、腈毛導(dǎo)電紗，以錦綸作為基體的黑色導(dǎo)電纖維—碳黑纖維、碳灰纖維等，為傳感器的發(fā)展改良提供了更多的選擇思路和空間柔性。近日，在專家的指導(dǎo)下，山東岱銀紡織服裝研究院首次推出新型抗靜電織物專用導(dǎo)電紗線產(chǎn)品[4]。該產(chǎn)品采用自主研發(fā)的工藝技術(shù)，具有生產(chǎn)效率高、綜合成本低、成品卷裝大、無接頭等優(yōu)勢。張岑岑等[5]利用14.0 tex滌綸/棉/碳黑（T/C/CB 65/35/20D3F）復(fù)合導(dǎo)電紗作為經(jīng)紗，設(shè)計了一款以平紋地經(jīng)起花為組織的混紡導(dǎo)電纖維面料。趙紅等[6]通過無鈀化學(xué)鍍方法在氨綸包芯紗上沉積鎳層，制備出可拉伸的導(dǎo)電紗線。李潔瓊等[7]通過對鍍銀導(dǎo)電紗線進(jìn)行功能性分析，運用針織組織結(jié)構(gòu)特點，并集成可穿戴智能控溫系統(tǒng)，采用22.0 tex鍍銀導(dǎo)電紗線及35.7 tex×2（28 Nm/2）的羊毛、腈綸混紡紗（50∶50），在12針/25.4 mm龍星雙針床電腦橫機(jī)上，開發(fā)一款一體成形智能電加熱針織毛衫。

2 智能瑜伽服結(jié)構(gòu)

在智能瑜伽服設(shè)計中，服裝舒適性和功能性難以平衡。服裝加入監(jiān)控肌肉疲勞狀態(tài)這一功能，需使用外接電路板和傳感器。服裝外接電子元件后，穿著者活動不便，難以進(jìn)行瑜伽運功。瑜伽服整體和細(xì)部的設(shè)計基本圍繞這一問題展開。

2.1 整體設(shè)計優(yōu)化

瑜伽是一項動作幅度較大的運動，瑜伽服設(shè)計既要保證人體在運動過程中受到的約束力不過分強(qiáng)，又要保證能給肌肉一定的壓力。目前，市面上的瑜伽服最常見的問題就是頸部領(lǐng)口和腋下松散、胸部的合體性不夠、腹部的貼合度不強(qiáng)、衣服不固定容易上滑等[8]。解決這些問題主要從服裝結(jié)構(gòu)和面料成分著手。

翟無憂[9]對款式相同、功能性分區(qū)設(shè)計和分區(qū)結(jié)構(gòu)面料不同的瑜伽服進(jìn)行多種實驗設(shè)計，得出以下結(jié)論：瑜伽服的熱濕舒適性與結(jié)構(gòu)分區(qū)以及面料關(guān)系密切，在背部結(jié)構(gòu)相同的情況下，舒適性最優(yōu)的瑜伽服面料是進(jìn)行結(jié)構(gòu)分區(qū)并替換分區(qū)結(jié)構(gòu)的面料。焦振楠[10]根據(jù)服裝構(gòu)成理論和人穿著瑜伽上衣時的壓力值等特點，對上衣進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對壓力的大小進(jìn)行預(yù)測，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使貼體瑜伽上衣的壓力舒適性得到了平衡。

在瑜伽運動過程中，人體肩部活動范圍較大，在手臂張開和閉合的狀態(tài)下都會產(chǎn)生不同程度的變形。當(dāng)舉起手臂時，瑜伽服形變量較大，較大壓力作用于手臂。在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用插肩袖設(shè)計可盡量減少人體在運動過程中對瑜伽動作的阻力[11]。

大多數(shù)面料在瑜伽運動過程中都會出現(xiàn)收縮拉伸形變，傳感器的排線應(yīng)盡量避開拉伸量較大的身體部位，以提升服裝的穩(wěn)定性和舒適性。通過面料成分的配比改變面料的性能，進(jìn)而改善服裝穿著體驗。

2.2 智能配件引入

智能服裝應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要有傳感技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸、處理與存儲技術(shù)，智能纖維與紡織品三大類[12]。其中，智能服裝實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵是傳感技術(shù)，這一技術(shù)能將人和機(jī)器連接起來[13]。目前，傳感器技術(shù)的發(fā)展方向由微型化轉(zhuǎn)向了柔性化，更加適合與服裝的結(jié)合。

肌電信號（Electromyography，EMG）是在時間和空間上眾多肌纖維中運動單元電位（MUAP）的疊加。皮膚表面的綜合活動由淺層肌肉EMG和神經(jīng)干上電活動產(chǎn)生的表面肌電信號（Surface Electromyography，sEMG）反映。sEMG與針電極EMG相比，在測量方式上具有非侵入性、操作簡單并且對人體無創(chuàng)傷的優(yōu)點?；趕EMG信號的肌疲勞分析重點在于線下數(shù)據(jù)處理與分析，有學(xué)者通過肌肉纖維傳導(dǎo)速度實現(xiàn)評估局部肌疲勞的功能，此低功耗可穿戴設(shè)備同時也可改善肌疲勞分析系統(tǒng)穿戴不便的問題；還有學(xué)者設(shè)計了一款可穿戴設(shè)備，能夠基于sEMG信號頻域參數(shù)來評價肌疲勞；郭旻[14]通過計算sEMG信號的積分肌電值和中值頻率來分析肌肉疲勞狀態(tài)；糜超等[15]利用sEMG信號參數(shù)的時域特征值，通過機(jī)器分類識別是否為肌疲勞狀態(tài)。該類可穿戴設(shè)備大多應(yīng)用于醫(yī)院，日常適用性不高。盡管目前基于sEMG信號的肌疲勞分析研究已有一定進(jìn)展，但對實現(xiàn)局部肌肉疲勞實時監(jiān)測與分析的研究成果較少，且未在服裝領(lǐng)域得到充分應(yīng)用。

國內(nèi){ED0039}六導(dǎo)聯(lián)肌肉電模塊，包括前端的模擬電路采集與后端的熟悉信號濾波處理。前端采集電路通過1～6通道采集人體核心力量區(qū)域肌肉電信號，將EMG信號經(jīng)過一系列的放大與濾波，中端可通過開關(guān)輸出信號，后端采用與六導(dǎo)聯(lián)肌肉點模塊配套的開發(fā)套件采集中端的輸出信號，控制發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）燈，實現(xiàn)由LED燈快速參考EMG信號強(qiáng)度。運用六導(dǎo)肌肉電傳感器套件，將傳感器通過電極片與人體肌肉相連，捕捉肌肉產(chǎn)生的EMG信號。連入程序轉(zhuǎn)化為多個脈沖，肌肉活動越強(qiáng)，程序向電腦發(fā)送的脈沖越多。另外，相比于其他通道數(shù)量較小的傳感器，六通道具有高效采集的優(yōu)勢，有助于后期數(shù)據(jù)的比較處理。

sEMG為基于可監(jiān)測肌肉疲勞功能的瑜伽服提供了有效的數(shù)據(jù)反饋，可實現(xiàn)實時監(jiān)控，發(fā)揮無創(chuàng)傷、非侵入人體的實時監(jiān)控功能[16]。加入預(yù)警傳感器，可以智能自主地對外界刺激作出調(diào)節(jié)反饋，實現(xiàn)瑜伽服智能化。

3 智能瑜伽服評價方法

隨著生活水平的提升和健康意識的強(qiáng)化，人們對瑜伽服舒適性的要求日益提高。瑜伽服的舒適性可以分為熱濕舒適性、接觸舒適性和視覺舒適性。其中，熱濕舒適性是研究中常用來評價瑜伽服舒適性的一項重要指標(biāo)。

3.1 主觀評價

服裝熱濕舒適性的主觀評價是指受試者穿著不同的服裝在不同溫濕度環(huán)境下，對服裝舒適性指標(biāo)進(jìn)行主觀評價。

林溫妮等[17]分析不同服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作材料對鞋墊舒適性的影響，使用鞋墊舒適性主觀評價方法，指出綜合生理學(xué)和心理學(xué)評價可得到較為可靠的評價結(jié)果。Fanger[18]在研究中使用語義差異標(biāo)尺法。語義差異標(biāo)尺法由一系列兩極比例標(biāo)尺指標(biāo)構(gòu)成，每個標(biāo)尺指標(biāo)都是由一組兩級詞組成，分別限定于若干分開條目的5～7個比例標(biāo)尺上。Fanger根據(jù)預(yù)期平均評價和預(yù)期不滿意率指標(biāo)建立了新的熱濕舒適性標(biāo)尺，該標(biāo)尺為《ISO 7730 舒適熱環(huán)境條件—表面熱舒適程度的PMV和PPD指標(biāo)》奠定了基礎(chǔ)。

3.2 客觀評價

服裝熱濕舒適性的客觀測試是利用各種指標(biāo)的定量測試結(jié)果來反映這一概念。孫岑文捷等[19]每隔5分鐘對耳道溫度、皮膚溫度、心率、出汗量、蒸發(fā)率以及前后軀干衣下濕度進(jìn)行測量，通過3種面料的對比得出，具有通風(fēng)孔設(shè)計的服裝能顯著促進(jìn)人體汗液蒸發(fā)，降低衣下濕度。郝存英[20]對體核溫、心率、平均皮膚溫度等進(jìn)行客觀測評，研究表明運動文胸的穿著形成不同的衣下空氣層，導(dǎo)致軀干各局部位置皮膚溫度變化存在差異，襯墊的選擇直接影響了胸部皮膚溫度的降低幅度，進(jìn)而影響熱濕舒適性。吳夢琪等[21]運用模糊綜合法對面料的熱濕舒適性能進(jìn)行客觀評價，結(jié)果表明，吸濕速干滌綸纖維和咖啡碳纖維作為面紗時，織物具有良好的吸濕速干性；平針組織、網(wǎng)眼組織織成的、以咖啡碳紗線為原料的織物熱濕舒適性綜合評價較好。研究結(jié)果為后續(xù)緊身運動無縫針織服裝的開發(fā)提供了參考，具有實際意義。舒適性是人體的主觀感覺，因此，客觀數(shù)據(jù)必須與主觀評價法結(jié)合，才可以準(zhǔn)確反映服裝的舒適性[22]。

4 結(jié)語

從服裝智能化的角度出發(fā)，圍繞瑜伽服的功能性和舒適性，從材料和服裝兩個層面，分析了研究現(xiàn)狀與進(jìn)程，為后續(xù)的進(jìn)一步研究提供參考。

瑜伽服的嵌入式電子元件和服裝結(jié)構(gòu)特點直接決定了服裝舒適性等性能，新型材料體積小、靈敏度高、異物感小，可大大提高瑜伽服的舒適性。

服裝性能優(yōu)化從服裝面料和結(jié)構(gòu)方面出發(fā)，分別作出目前研究領(lǐng)域的進(jìn)展分析。

服裝整體評價包括服裝功能性和舒適性評價，研究中經(jīng)常采用客觀測試與主觀評價相結(jié)合的方式，對服裝舒適性能進(jìn)行測評。