運(yùn)動過程中機(jī)體體表溫度的變化情況

楊海蘭

(蘇州大學(xué)體育學(xué)院 江蘇蘇州 215000)

20世紀(jì)初,國外就開展了關(guān)于人體熱舒適方面的研究。丹麥Macpherson定義了影響熱舒適感覺的六個因素：空氣溫度、流動速度、濕度、平均輻射溫度、新陳代謝率和衣服熱阻。人體與外界接觸的皮膚表面,溫度和濕度即是影響熱舒適的直觀感覺[1]。

國內(nèi)學(xué)者研究了安靜和無輻射的情況下氣溫、氣流、氣濕等因素對皮膚溫度的影響規(guī)律,對溫度醫(yī)學(xué)、人體熱調(diào)節(jié)及個體調(diào)溫裝備做了廣泛的研究[2]。

從國內(nèi)、外的研究中可以看到，學(xué)者都對體表溫度做了大量研究,但處于運(yùn)動狀態(tài)下機(jī)體的體表溫度相關(guān)研究并不多。本文以高、低兩種負(fù)荷為運(yùn)動條件,對人體體表溫度的變化進(jìn)行了探究,旨在為熱生理、熱環(huán)境、個體調(diào)溫裝備的應(yīng)用及服裝的熱濕舒適性提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)對象與方法

1.1 測試對象

本實(shí)驗(yàn)以在校大學(xué)生自愿者為研究對象。受試者均身體健康,神經(jīng)、循環(huán)、內(nèi)分泌、骨骼肌等系統(tǒng)無疾病,軀干及四肢無損傷史。

表1 受試者基本情況(±S)

表1 受試者基本情況(±S)

身高(cm) 體重(kg)174.2±12.7 70.1±13.4

參加實(shí)驗(yàn)前,受試者對實(shí)驗(yàn)的動作規(guī)范及測試流程充分地了解。測試前24h內(nèi)避免劇烈運(yùn)動,常規(guī)飲食及睡眠,嚴(yán)禁吸煙喝酒。受試者基本情況見表1。

1.2 測試儀器與環(huán)境

1.2.1 測試環(huán)境

整個測試過程在現(xiàn)代絲綢國家工程實(shí)驗(yàn)室的恒溫恒濕人工氣候室進(jìn)行,測試時室溫22℃,濕度30%RH,風(fēng)速約0.09m/sec。

1.2.2 主要實(shí)驗(yàn)器材

MONARK839E車式測功計(jì),可以做恒功率和恒力距測試。AMI人體著裝舒適性生理量測試系統(tǒng)由日本AMI Techno Co.LTD開發(fā),溫度傳感器的精度可達(dá)到0.1℃,最短間隔是1ms。

采用日本AMI人體著裝舒適性生理量測試系統(tǒng)的溫度傳感器測試體表溫度,測點(diǎn)布置如下：C——側(cè)乳頭正上方2cm處;D——側(cè)側(cè)上臂中外1/3;H——側(cè)大腿前部1/3;J——側(cè)側(cè)小腿前部1/3。

1.3 測試方法

圖1 運(yùn)動過程中C點(diǎn)(胸部)在高低強(qiáng)度下體表溫度的變化

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)動過程中C、D、H、J四點(diǎn)皮膚表面溫度的變化,采用描述性統(tǒng)計(jì)方法。

運(yùn)動過程中不同時刻相對于運(yùn)動初始狀態(tài)的變化情況,應(yīng)用Microsoft Excel 2007及SPSS 19.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn),所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±S)表示,顯著性水平為P<0.05,極顯著性水平為P<0.01。

2 研究結(jié)果

圖2 運(yùn)動過程中D點(diǎn)(上臂)在高低強(qiáng)度下體表溫度的變化

運(yùn)動過程中C、D、H、J四點(diǎn)體表溫度的變化過程。為避免個體差異,提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用差值的形式表示,即各個時刻體表溫度與初始狀態(tài)的差。

由圖1可知,5min準(zhǔn)備活動期間,高低兩種強(qiáng)度下C點(diǎn)的體表溫度差異不是很大,正式運(yùn)動5～10min,高強(qiáng)度下胸部溫度先下降后上升;低強(qiáng)度則恰好相反趨勢。運(yùn)動15～25min,兩種強(qiáng)度下溫度均上升,高強(qiáng)度更加明顯。

從圖2可以看出,準(zhǔn)備活動期間上臂溫度基本無變化,整個運(yùn)動過程中,兩種強(qiáng)度下的皮膚溫度均呈下降趨勢,且高強(qiáng)度的更加明顯。

圖3 運(yùn)動過程中H點(diǎn)(大腿)在高低強(qiáng)度下體表溫度的變化

圖4 運(yùn)動過程中J點(diǎn)(小腿)在高低強(qiáng)度下體表溫度的變化

由圖3可知,H點(diǎn)體表溫度在整人運(yùn)動過程中持續(xù)升高,但是低強(qiáng)度的皮膚溫度較安靜狀態(tài)下降,高強(qiáng)度的值一直上升。

從圖4可見,J點(diǎn)低強(qiáng)度下體表溫度低于安靜狀態(tài),且緩慢下降,高強(qiáng)度時皮膚溫度在1～10min時下降,15～20min之間持續(xù)上升,20～25min保持不變。

3 討論與分析

運(yùn)動準(zhǔn)備活動期間,C點(diǎn)(胸部)體表溫度變化平緩,原因可能是準(zhǔn)備活動時負(fù)荷過低,機(jī)體以輕松的狀態(tài)蹬踏功率車,做功量相對較低,產(chǎn)生的熱量很小。運(yùn)動5～15min高低強(qiáng)度的體表溫度均有所下降,此現(xiàn)象的機(jī)制尚不清楚,可能原因是：機(jī)體體表溫度與氣候室的設(shè)定溫度之間存在溫度梯度,皮膚表面與空氣進(jìn)行了熱傳遞[4]。運(yùn)動15～25min期間,體表溫度明顯上升,且與強(qiáng)度成正比,此階段肌肉大量做功,產(chǎn)生的熱量隨時間傳遞到體表,致使皮膚溫度明顯上升[5]。

D點(diǎn)在運(yùn)動開始階段溫度幾乎無變化,原因同C點(diǎn)。運(yùn)動5～25min時,體表溫度持續(xù)低于安靜狀態(tài),可能是由于機(jī)體與氣候室22℃左右溫度梯度較大,此時主要以輻射、傳導(dǎo)的形式向外進(jìn)行熱傳遞[6]。蹬踏功率車時,下肢傳遞到上肢的熱量不足以抗衡與空氣熱傳遞的熱量。

整個運(yùn)動過程中,低強(qiáng)度下H點(diǎn)體表溫度相對于安靜狀態(tài)先下降后上升,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是低強(qiáng)度下肌肉做功較少,產(chǎn)生的熱量不多,加上人體與環(huán)境之間的熱傳遞作用,不足以使大腿1/3處的體表溫度上升[7]。高強(qiáng)度下,H點(diǎn)在運(yùn)動10～25min的體表溫度持續(xù)上升,下肢大量做功,產(chǎn)生的熱量傳至體表,溫度上升[8-9]。

運(yùn)動過程中,J點(diǎn)體表溫度在低強(qiáng)度下呈下降趨勢,可能由于些時肌肉做功量較少,機(jī)體體表的熱量傳送到空氣中,導(dǎo)致溫度下降。高強(qiáng)度運(yùn)動中,下肢做功產(chǎn)生大量熱量,體表溫度上升,并在20～25min達(dá)到最高且保持不變,此階段皮膚表面循環(huán)血量減少、出汗量減少、散熱量減少。肌肉產(chǎn)熱傳到皮膚表面的熱量與肌肉皮膚表面的散熱量達(dá)到新的平衡,所以這段時間皮膚表面溫度變化不大。

4 結(jié)語

綜上所述,運(yùn)動過程中機(jī)體不同部位的溫度變化不一致,受環(huán)境溫度、自身做功狀況及負(fù)荷大小的影響,環(huán)境溫度與皮膚溫度越接近,負(fù)荷越高,表面皮膚溫度越高,反之則越低。

[1]雷丹妮.服裝對人體熱舒適影響的實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶大學(xué),2012.

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[3]曾玲玲.基于體表溫度的室內(nèi)熱環(huán)境影響實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶大學(xué),2008.

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[5]王瑞元,孫學(xué)川.運(yùn)動生理學(xué)[M].北京：人民體育出版社,2003：158-172.

[6]田元媛,許為全.熱濕環(huán)境下人體熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].暖通空調(diào),2003,33(4)：27-30.

[7]楊建均.有關(guān)人體產(chǎn)熱和散熱的分析[J].生物學(xué)教學(xué),2008,33(9)：65-66.

[8]魏潤柏,徐文華.熱環(huán)境[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,1994.

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