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编号:10261145
92海军舰艇艇员防寒服保暖性能人体试验评价
http://www.100md.com 《海军医学杂志》 2000年第1期
     作者:顾心清 李荣杰 李亿光 丁江舟 司高潮 王正华 李先进 潘志宇

    单位:顾心清(海军医学研究所,上海市 200433);李荣杰(海军医学研究所,上海市 200433);李亿光(海军医学研究所,上海市 200433);丁江舟(海军医学研究所,上海市 200433);司高潮(海军医学研究所,上海市 200433);王正华(海军医学研究所,上海市 200433) 李先进(海军医学研究所,上海市 200433) 潘志宇(海军医学研究所,上海市 200433)

    关键词:防寒服;低温试验;保暖量;舰员

    海军医学杂志000107 摘 要:目的:探索现役92海军舰艇艇员防寒服保暖量不足的原因。方法:以人体作受试者,在低温实验室模拟一定的条件下,测 量人体温度变化。结果:(1)罩衣挡风性能差,降低了保暖效果;(2 )适体性很差,棉衣与绒衣不配套,袖管和裤脚管的挡风套箍在绒衣上,极不适,同时限 制了四肢肢端的血液循环,更不利御寒;(3)防寒靴和手套的保暖量严重不足,与衣服主体 不配套。结论:为今后的改进提供了依据。
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    Evaluation of Thermal Insulation of Mark 92 Cold

    Weather Clothing for Navy Ship's Crew

    Gu Xinqing, Li Rongjie, Li Yiguang

    (Naval Medical Research Institute, Shanghai 200433)

    Abstract:Objective:To explore the cause of insuffici e nt thermal insulation of Mark 92 cold weather clothing which is now used by Navy ship's crew. Methods: Changes in the body temperature of human subjects in the simulated environment were determined in the cryogenic lab oratory. Results:(1) The performance of the overall of this clothing in keeping out the wind was poor, so the effect of thermal insulat ion was reduced; (2) This clothing had a bad fit. Its cotton-padded jacket did not match the sweater, and the wristband and the bottom of the trousers were lac ed over the sweater. Thus the clothes were very uncomfortable, and restricted the blood circulation at extremity ends, making it even harder to keep out the cold ; (3) The thermal insulation provided by the cold weather boots and gloves was insufficient, and failed to match the principal part of this clothing. Conclusion: This study has provided a basis for the improvement of the cold weather clothing in the future.
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    Key wordscold weather clothing; low temperature test; t hermal insulation; Navy ships▲

    防寒服国外称为冷气候服,通常指在气温10~-40℃,且有大风的环境条件下,能够 维护人体正常生理指标的服装。寒区军队的环境条件尤其艰苦,有时气温低达-60℃,因此寒区国家的军队都非常重视防寒服的研究。

    我国现役的92海军舰艇防寒服是第二代产品。它以防水涤卡布做外衣,羊毛与腈纶(50/50) 针刺絮片作为棉衣,代替了原来的橡胶布、人造毛、棉花絮料以及皮大衣构成的防寒服,重 量由8.37kg减少至5.71kg,在减轻重量上取得了突破性进展。在保暖量方面,由于92防寒服 的重量保暖率有所提高,所以总保暖量经暖体铜人测试,结果与原防寒服基本持平[1 ]。然而,通过几年的应用,北方海区的指战员普遍反映,其保暖量不够。
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    国外有关资料报道(Barbare, A),确定防寒服的御寒能力,有两种主要方法:一种是基于对 防寒服物理性能的测试结果所做的经验判断;一种是基于对着装防寒服人体的体温、心率、 新陈代谢等指标的测量数据所做的客观分析。这两种方法应结合起来,才能对防寒服做出客 观的保暖性评价[3]。鉴于92防寒服没有进行人体试验,所以本次试验是对该服保 暖性能的深入评价,探索保暖量不足的原因,为以后对该服的改进和新防寒服的研究提供依据。

    1 材料与方法

    1.1 试验环境 试验在海军医学研究所航空医学研究室的低温实验室中 进行。模拟条件:气温-15~-16℃,风速12~16m/s。

    1.2 受试者 为3名现役海军战士,年龄20~21岁,身高1.70~1.72m, 两人有手、耳冻伤史。

    1.3 试验用92防寒服 包括罩衣、裤;棉衣、裤(絮料340g/m2);绒 衣、裤;衬衣、裤;背心、短裤共五个层次,以及防寒手套和皮靴。全部是现役制式服装。
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    1.4 使用仪器 国产WMS-101A智能化温度测试仪一台和日产RM-6000道 生理记录仪一台及其他设备。

    1.5 试验方法

    1.5.1 受试者按照试验大纲要求进食、休息和进入实验室(室温22℃~25℃),进行体检。

    1.5.2 在受试者体表和直肠固定电极,分别是直肠、前额、前胸、手背、大腿内侧和小腿 前侧,共6点。电极导线从颈部引出。

    1.5.3 受试者由内向外逐层着装,最后配戴手套和皮靴。注意:降低室温,严防出汗,不 要扯掉电极。

    1.5.4 着装毕,受试者静坐15min,然后进入低温室,连接各点温度和心电的导线,并打印 记录。

    1.5.5 受试者暴露在实验环境下,询问其感觉,打开风机,试验开始。暴露过程中允许受 试者静坐、站立或轻微踏步。
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    特别注意,试验中受试者出现下列情况的任何一种,即刻终止试验:(1)主诉明显不适(如某 部位疼痛等);(2)直肠温度低于35℃或高于39.4℃;(3)任何一点温度低于10℃;(4)心率紊 乱。

    试验结束后,受试者到复温室卸装、复温、洗浴并跟踪观察12h。

    2 结 果

    2.1 试验共进行了3人次,每次120min,五个层次防寒服的总重量4 995g。3名受试者的体 温测试结果如表1、表2和表3所示。3人平均直肠温度降和加权平均皮肤温度变化曲线如图1 、图2所示。

    表1 受试者S体温测试结果(℃) 时间(min)

    直肠

    前额
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    手背

    前胸

    大腿

    小腿

    加权平均皮温

    平均体温

    0

    37.43

    34.96

    30.39

    34.68

    30.82

    31.88
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    33.24

    35.34

    30

    37.33

    34.67

    24.97

    34.05

    29.46

    29.63

    31.94

    34.41

    60

    37.08
, 百拇医药
    34.62

    21.35

    34.18

    30.22

    30.96

    32.21

    34.64

    90

    37.07

    34.00

    15.87

    33.98

    30.25
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    31.71

    31.96

    34.51

    120

    37.13

    33.45

    12.49

    33.63

    30.48

    32.59

    31.78

    34.46

    平均下降(℃/h)
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    0.15

    0.76

    8.95

    0.53

    0.17

    -0.36

    0.73

    0.44

    表2 受试者H体温测试结果(℃) 时间(min)

    直肠

    前额

    手背

    前胸
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    大腿

    小腿

    加权平均皮温

    平均体温

    0

    37.44

    35.61

    25.73

    34.85

    31.85

    33.33

    33.61

    35.53
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    30

    37.45

    34.15

    18.17

    33.99

    30.76

    30.95

    32.03

    34.74

    60

    37.35

    33.71

    13.79
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    33.64

    30.84

    33.21

    32.06

    34.71

    90

    37.36

    33.79

    12.20

    33.29

    31.65

    33.06

    31.94
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    34.65

    120

    37.37

    33.50

    10.39

    33.18

    31.78

    34.11

    32.00

    34.68

    平均下降(℃/h)

    0.04

    1.06
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    7.67

    0.84

    0.04

    -0.39

    0.81

    0.43

    表3 受试者Z体温测试结果(℃) 时间(min)

    直肠

    前额

    手背

    前胸

    大腿

    小腿
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    加权平均皮温

    平 均体温

    0

    37.69

    36.26

    30.84

    35.59

    32.61

    33.54

    34.46

    36.08

    30

    37.49
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    35.11

    24.72

    35.84

    30.93

    30.93

    33.37

    35.43

    60

    37.22

    35.09

    19.41

    35.87

    31.15
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    29.39

    32.86

    35.04

    90

    37.12

    35.38

    14.80

    35.78

    31.87

    28.30

    32.51

    34.82

    120
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    37.12

    35.54

    10.33

    35.51

    31.05

    28.06

    31.97

    34.55

    平均下降(℃/h)

    0.29

    0.36

    10.25

    0.04
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    0.78

    2.74

    1.25

    0.77

    图1 平均直肠温度变化曲线

    图2 平均皮温变化曲线

    2.2 表1~3中的数值及图1、图2曲线显示:

    2.2.1 直肠温度降0.15~0.29℃/h,最低为37.12℃;图1的曲线降率,60min后基本持 平。平均皮肤温度降0.73~1.25℃/h,最低为31.78℃;30min前图2的曲线降率很大,之后 尽管有所缓和,但仍很快。受试者主诉:试验进行20min,全身感觉很凉;90min后手、脚感 觉很冷。与手部最低温度10.33℃是一致的。
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    2.2.2 试验中,Z完全静坐;S静坐或踏脚;H则一直踏脚。这些细微的差别,在每小时平均 皮温降中明显地反映出来,小腿点温度降甚至出现负值。

    2.2.3 120min试验,处在人体进食能量代谢的御寒过程,根据对运动所做的限制,则能量 代谢应为175~350W[2]。再根据直肠温度降率,可以延长试验时间,深入评价防 寒服的保暖性能,然而平均皮温降率明显,尤其手部的温度已接近冻伤的临界温度(10℃), 试验被迫终止。

    3 讨 论

    3.1 试验条件的设计,主要依据92防寒服在北海防区使用的常规气候条件。92防寒服的热 阻(5.27clo)虽然满足了试验条件下2h的御寒要求,但受试者感觉很凉,表明服装的热 阻已 经使用到了极限。风速为0.5~5m/s时,服装热阻降低0.1~0.8clo;风速10m/s以上时,降 低1.5clo左右[4]。因此,防寒服保暖量迅速下降的原因,是罩衣的挡风性能差, 尤其当风向垂直于人体纵向轴线时,5~10min内受试者即主诉感觉很凉。
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    3.2 国外资料报道,为了将冷气候服设计得更合理,把10~-40℃的湿冷气候和极冷气候 范围,按人体的代谢率划分为25个区域,并给出每个区域合适的热阻值[2]。在此 图中,北海防区气候条件和体能代谢所对应区域的热阻值均小于92防寒服的热阻值(5.27clo )。为什么着92防寒服仍感到保暖量不足呢?已经知道,制定此图所依据的美国和加拿大海军 的防寒服外衣都采用防水、透湿、挡风的织物。因此,使防寒服既保暖又减轻重量,采用挡 风织物势在必行。

    3.3 受试者暴露在冷环境中的温度性热舒适,取决于加权平均皮肤温度(Tsk)。Tsk33~34 ℃时,感觉舒适;31℃时感觉凉;30℃时出现不能自主的生热性颤抖;29℃时感觉极冷, 部分冻伤;28℃为生命临界温度。本试验中Tsk降低速率迅速,尤其是手部温度120min已降至临界温度(10℃),表明与防寒服配套的防寒手套和防寒皮靴是严重的薄弱环节,必须重新 研制。

    3.4 在理论上,92防寒服由5个层次组成,但是棉衣、裤的主体尺寸设计得很瘦,不能容纳较肥大且厚重的绒衣、裤。尤其是棉衣、裤的袖管和裤管里分别增加一付罗纹的挡风套,套穿绒衣、裤后,更增加了不舒适感觉。本次试验前观察到,挡风套影响四肢端血液循环。因此,试验中拆掉了2付挡风套。总之,92防寒服的适体性很差。根据去部队调查,有相当多的人(体形胖者)拒绝套穿绒衣、裤,适体性差是主要原因。
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    3.5 92防寒服质量比原防寒服质量减轻了2.66kg,取得了很大的进步,但其单位质量1 235g/m2,仍比国际上先进防寒服(650~850g/m2)重很多。所以,拟通过增加服装的厚度提高热阻是不现实的。必须采用挡风性和保暖性更好的织物和絮料。

    4 结 论

    4.1 本次试验所测数据皆在人体生理正常数据范围,受试者是安全的,没有发生任何事故。

    4.2 92海军舰艇防寒服的罩衣挡风性能差,是保暖量不足的主要原因。改进途径:采用挡风、透湿、防水的高性能织物。

    4.3 防寒毛皮靴和毛皮手套的热阻严重不足,与主体服很不配套,达不到国际上推荐的防寒服生理学标准[5],必须重新研制。

    4.4 防寒服的适体性很差,尤其是五个层次套穿时很不舒服,影响了指战员的可接受性,必须综合考虑,加以解决。同时单位质量(1 235g/m2)必须降低,与国际推荐要求(650~ 850g/m2)接轨。
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    参考文献:

    [1]总后技术装备研究所. 92海军舰艇防寒服技术标准,1988.8

    [2]Cain B, Farnworth B, Osczevski R. The concept and theoretical consider ations of a cold weather clothing system(u), EPS/PSD, 1988.12, Canada AD-A205476

    [3]Barbare A, Avellini D. Physiological evaluation of A1 (extreme-cold- weather) and A2 (buoyant, intermediate-weather) jackets, NCTRF, NATICK, 1992.12 , AD-A258410

    [4]欧阳骅.服装卫生学.北京:人民军医出版社,1985.3

    [5]Physiological acceptance criteria for cold weather clothing. 1994.8, AD-A235670

    收稿日期:1999-06-01, 百拇医药