紡織業假人運用研究論文

爲更好地測試評價紡織服裝的熱溼舒適性，國內外研究人員對假人在紡織領域的應用進行了大量研究。

國內研究假人應用於紡織領域的主要有總後勤部軍需裝備研究所、航天醫學工程研究所、東華大學、天津工業大學和香港理工大學等。1978年起，我國總後軍需裝備研究所開始對假人技術進行研究，對我軍軍服、民用勞動保護服和南極考察防寒服等進行試驗，得出許多重要的試驗數據，爲我軍軍需裝備研究開發提供了重要的技術支持。該所成功研製的“變溫暖體假人”有動靜兩種狀態，靜態取站姿，動態取步行動作，如同真人。科研人員在模擬實驗室爲假人穿上服裝，模擬真人與外界冷環境進行熱交換。姜志華、諶玉紅等［5］成功研製出一種出汗假人測試系統，能夠模擬人體在過熱條件下的產熱、幹散熱和汗液蒸發散熱過程，通過對不同服裝的測試，表明研製的出汗假人測試系統能在熱溼穩態條件下準確可重複地測定各種服裝的透溼指數和蒸發阻力。

從20世紀80年代至今，東華大學張渭源教授及其團隊成功研製了多種類型暖體假人，其研製的國內第一個用於艙內艙外航天服測試評價的暖體假人，爲神七航天服測試提供了重要手段，居於國際先進水平。所研究的出汗假人可模擬人體出汗，出汗均勻，重複性好，被用於測試各類服裝的透溼性能，對服裝舒適性可以做出客觀定量評價。東華大學研製的暖體假人及氣候室可用於南極低溫防寒服的開發研究，其與航天醫學工程研究所共同研製和開發的姿勢可調暖體出汗假人，其姿勢及形態以中國航天員的體型爲標準。朱利軍等［6］通過對暖體假人多組裸體試驗結果的分析，討論了假人試驗設備的測試精確度、重複精度及其影響因素，得出環境溫度與空氣隔熱值之間的關係。爲改善目前現有硬質材料暖體假人與真實人體表面彈性的差異性，提高特殊功能服裝測試的精度，楊凱等［7］對暖體假人上使用的軟質模擬皮膚進行研究，選擇熱硫化硅膠、天然乳膠、醫用硅膠、聚苯乙烯系彈性體TPR、聚烯烴系彈性體EVA和熱塑性聚氨酯TPU6種高分子彈性體，在拉伸、壓縮、熱性能等多項實驗的基礎上，研究高分子彈性體的綜合性能，並通過模糊數學的模糊決策理論選出綜合性能最優的暖體假人模擬皮膚材料。

航天醫學工程研究所龐誠、陳景山等［8］研究了出汗暖體假人在設計與評價防護服中的應用，包括通風服、液冷服及防寒服中關於身體各段的流量分佈、服裝隔熱值與表面熱流以及進口液體溫度和流率對服裝致冷能力的影響等問題，爲使用出汗暖體假人技術設計和評價航天服調溫功能研究提供啓示和借鑑。

香港理工大學範金土教授研製的發汗織物假人“Walter”，是世界上首個用水循環和高強度“可呼吸面料”製成的暖體假人。早期的出汗試驗是在假人身上噴水來模擬人體出汗，在假人外面覆蓋一層“出汗皮膚”，“出汗皮膚”採用純棉織物或吸溼透溼性好的滲透膜材料。而“Walter”可以模擬人體實現主動出汗和人體的整個溫度分佈，可以通過變換具有不同透氣性的模擬皮膚調節出汗速率，同時測量乾性及蒸發散熱量、熱阻和溼阻值等，同時四肢可以模擬人體步行運動［9］。爲了評價不同類型冷卻服的冷卻性能，天津工業大學李利娜等［10］採用可行走出汗暖體假人“Walter”對3件不同類型的冷卻背心進行冷卻性能測試，其中液態相變材料冷卻背心使假人的皮膚溫度下降最多，致冷時間最長，而微膠囊相變材料冷卻背心使假人的皮膚溫度下降最少，致冷時間最短，液體冷卻背心的致冷作用則介於兩者之間。

美國北卡羅來納州立大學紡織護理舒適中心與芬蘭VTT技術研究中心合作開發出的暖體出汗銅人通過187條汗腺在中心產生可控的溼氣來模擬出汗，最大出汗量爲200g/m2h，在生理上相當於人體每小時出汗量350g，其膝蓋、臀、肘和肩關節均可以自由活動，可以連續地檢測服裝在變化的氣候條件和模擬運動水平下的熱溼損耗量［11］。

瑞士在2001年研製出名叫SAM(sweatingagilemanikin)的出汗假人。SAM由30個加熱區組成，除了頭、腳和手外，在其它部位有125個出汗孔，蒸餾水通過面部喂入體內調節閥，特定的緩衝單元覆蓋出汗孔以模擬潛汗和顯汗，通過一個精密天平測量人體外的儲水罐內水的減少量來確定出汗速率，衣服內的水蒸氣含量通過監測假人的質量來確定。SAM出汗速率由緩衝單元調節，可以在20～4000mL/h之間變換，假人的肩、肘和膝關節可以活動，能模擬人體行走和攀爬，行走速度可達8km/h。

韓國首爾國立大學人類生態學院和英國拉夫堡大學人體環境工程學研究中心開發了暖體假人“NEWTON”，“NEWTON”的身高爲175cm，身體表面積爲1．8m2，質量爲30kg，其外殼是由可以熱傳導的.鋁與環氧碳複合製成的，系統的構造嚴格遵守ASTMF1291和ISO/DIS15831標準，“NEWTON”的腳踝、肘部、膝部和臀部都可以轉動，用於模擬人體各種姿勢［12］。

假人技術相關標準

國家標準GB/T18398—2001《服裝熱阻測試方法－暖體假人法》［13］適用於各類服裝熱阻的測量。該標準規定了測試服裝熱阻用的暖體假人系統的基本技術要求和暖體假人測定服裝熱阻的方法。暖體假人全身應分爲頭、軀幹、四肢等解剖段，至少6段，應能維持靜止站立和動態步行兩種姿勢，步速爲每分鐘30步至60步。應用暖體假人測試服裝熱阻的基本原理是在模擬人體－服裝－環境之間熱交換的過程中，從暖體假人皮膚表面溫度與環境溫度之間的溫差、體表單位面積非蒸發散熱率等物理參數之間的關係，導出服裝熱阻的量值。國家標準GB/T13459—2008《勞動防護服防寒保暖要求》［14］適用於冬季室外作業人員的防寒服裝。常年低溫環境下作業人員的防寒服裝可參照執行，其中保暖性測定方法參考採用暖體假人法，即標準GB/T18398—2001。國外採用假人方法測試服裝熱溼舒適性的相關標準爲:ISO15831－2004《服裝生理效應用暖體假人測量隔熱性》，ISO9920－2007《熱環境的人類工效學服飾整體隔熱和抗水蒸汽性的估計》，ISO11079－2007《熱環境人類工效學使用所需隔熱服裝和局部冷卻效應時冷應力的測定和解釋》，ASTMF1291－2005《利用暖體假人測量服裝隔熱性能的標準試驗方法》，EN14058－2004《防護服防寒服》，EN511－2006《防寒手套》，EN13537－2002《羽絨製品睡袋的要求》，ENV342－1998《防護服防寒服裝》。

假人技術在紡織領域的應用

假人在紡織領域的應用包括紡織服裝的熱阻與溼阻的測試評價，如日常服裝，軍服，特種服裝(航天服、消防服和防寒服)等;其他紡織品的隔熱與透溼性能的測試，如牀上用品、睡袋、鞋、帽子和手套等;各種服裝與人體的熱交換性能的研究等。近年來，國內外學者研製暖體假頭、假手和假腳等，主要用於頭盔、手套和鞋等的測試評價，用於指導產品開發。例如一種暖體假頭由頭顱、面部和頸部組成，三部分單獨加熱，獨立控制，假頭包括25個出汗孔用於模擬出汗，分佈於面部和頭顱，位於假頭上方水罐內的蒸餾水經管道喂入假頭，出汗量由單獨的閥門控制，可達70g/h［15］。

假人測試系統既可以模擬人體的某些生理特性(如出汗和散熱等)，又具有測試儀器的物理特性，因此可以測量紡織服裝的一些特殊物理性能。例如，膝關節是人體最複雜、最重要的關節，護膝的應用越來越廣泛，隨着各種功能性護膝的開發應用，可以利用假人系統(膝關節模型)測試護膝的穿着舒適性及其他物理性能等。黃麗等［16］在分析人體正常步態的基礎上，研製了褲子耗能測試系統，該測試系統採用直流電動機驅動，偏心輪擺杆機構作爲假人裝置，模擬人體正常步態，用PCI2300數據採集卡採集實驗數據，利用空載和負載狀態下電流累計總功差值表徵褲子的耗能。

假人技術發展展望

假人作爲模擬人體與環境之間熱溼交換的儀器，可用於測試紡織服裝舒適性。世界上假人數量越來越多，不同地區的假人在設計和測試方法上都存在差別，同一套服裝在不同假人上測試出的熱阻及溼阻往往不具有可比性。因此，爲了進一步推進假人技術的發展應用，應對假人的設計及測試方法作統一規定，以保證在不同假人上得到的測試數據具有可比性。隨着假人技術的不斷髮展完善，其在紡織服裝領域的應用將越來越廣泛，具有非常大的發展前景。