人体出汗率的测量方法

人体出汗率的测量方法张文欢;钱晓明;范金土;牛丽【摘要】Thispaperfirstlydividessweatingintoimperceptiblesweatinganddominantsweating.Then,itsummarizesseveralmethodsformeasuringsweating,suchasqualitativemeasurement,whole-bodyquantitativemeasurement,localtotalsweatingmeasurementandlocalnon-dominantsweatingmeasurement.Anditfurtherintroducesthreecommonly-usedmeasuringmethods,i.e.,weightdifferencemethod,sweatabsorptionpatchmethodandventilationandsweatcapsulemethod,andtheircharacteristics.Finally,itsumsupthecurrentresearchsituationofsweatingratemeasuringandfuturedevelopmenttrend.%文章弓|入不可感知汗液和可感知汗液的含义.在此基础上，总结概括了出汗的定性测量、全身定量测量、局部总出汗测量以及局部非显性出汗测量方法，进一步介绍了体重差法、贴片汗吸法和通气汗囊法等3种目前常用的出汗量测量方式以及特点,最后对目前出汗率的测定相关研究状况进行了总结.【期刊名称】《纺织导报》【年(卷)，期】2018(000)002【总页数】4页(P87-90)【关键词】汗液分类;出汗定性测量;出汗定量测量;显汗;潜汗【作者】张文欢;钱晓明;范金土;牛丽【作者单位】天津工业大学纺织学院;天津工业大学纺织学院;美国康奈尔大学纤维科学与服装设计系;天津工业大学纺织学院【正文语种】中文【中图分类】TS941.16众所周知，在热环境以及运动期间，汗水产生与蒸发对调节体内核心温度起到至关重要的作用。因此，出汗量的测量是生理学家评估人类体温调节反应研究的一个重要组成部分。特定环境中，当辐射和对流不能够使皮肤达到恒定温度的情况下，人体将通过出汗来调节人体热平衡。服装的热湿舒适性与出汗量也密切关联。随着相关研究的深入，目前对人体出汗量的研究已经延伸到医学、功能性服装设计、服装热湿舒适性评价、暖体假人设计、职业卫生、人体出汗量模型建立等领域。1汗液的分类汗液分为不可感知汗液（潜汗）和可感知汗液（显汗），主要以汽态和液态2种形式存在，由不同的出汗机制形成。不可感知汗液是指水分的蒸发不能够被人体察觉，以汽态汗形式存在，往往是指人体在较为舒适的环境条件下产生的蒸发汗。这种汗液的蒸发与汗腺基本没有关系。当环境温度升高或活动强度增大时，人体通过辐射和对流途径散发的热量不足以带走代谢产生的热量，为维持体热平衡，汗腺开始分泌汗液，即可感知出汗。显汗由2种汗腺产生，最主要的是小汗腺，小汗腺遍布全身并且产生含低浓度物质的液体，主要成分是水、钠、氯、钾、钙、尿素、乳酸及氨基酸等，通过汗液的排泄可起到散热降温、湿润皮肤、排泄代谢产物、代替部分肾脏功能等作用；另夕卜有大汗腺，大汗腺与毛囊有关并因人而异。2出汗量的测试方法2.1出汗的定性测量方法在人体表面或者微气候内，对于汗液的定性测试即是否出现汗液的判断对人体生理舒适度和服装热湿舒适性能具有重要意义。（1）碘淀粉法。将10g蓖麻油、15g10%的碘酊和75mL酒精配制的混合液涂在人体表面的测试部位，并在样品干燥时涂覆淀粉，淀粉出现暗蓝色时认定为出汗。（2）皮肤电阻法。当皮肤表面出现汗液，皮肤电阻探测器能够监测到皮肤表面电阻的变化，并且随着出汗量的增大，电阻逐渐减小。（3）测湿法。利用电阻式露点湿度计测量皮肤表面由汗液引起的湿度变化。2.2全身出汗量的测试方法（1） 裸体体重差法。目前，测量全身出汗量的一种较为常用的方法称为裸体体重差法。该方法是利用量程足够测量人体体重和服装的总重量、精确度很高的体重秤称取实验前后受试者的裸体体重差，该差值则为出汗量。同时，将该差值与时间、面积的比值称为出汗率，即单位时间和面积内人体的出汗量。出汗量=实验前裸体重量-实验后裸体重量；当实验中包含喝水、排便和排尿等生理活动的情况下，出汗量=实验前裸体重量-实验后裸体重量+（实验中饮水量-尿量-大便量）。（2） 着装体重差法。通常蒸发汗液量=人体着装状态体重差-服装测试前后重量差-人体呼吸排出水分-碳损失量。呼吸产生的水分主要利用湿式气体流量计测量单位时间内通气量，分别使用气体分析器和红外线气体分析仪测量人体摄入与排出气体中的O2和CO2浓度，由此计算经呼吸道排出的水分Wresp（g）及因呼出CO2吸入02引起的碳损失量。（3） 衣物增重法。对着强吸湿性衣物人体进行测试，在测试服装外面罩不透气雨衣以防水汽外漏，并在实验结束后迅速收集体表汗液，称取衣物、雨衣以及毛巾的共同重量差来表示人体出汗量。2.3局部总出汗的测量方法（1）纱布增重法。库洪安等人将临床病人在单位时间内确定位置的汗液利用干纱布擦拭，称取重量差，从而为病人的补水量提供参考依据。（2） 乙烯袋集汗法。Consolazio在经相关清理（肥皂水、自来水、去离子水冲洗）的实验者手臂上贴附聚乙烯袋，称取聚乙烯袋的差值，计算手臂出汗量。（3） 纱布海绵垫法。VerdeT选择在测量部位贴附纱布海绵垫，并且在表面贴附不透气的塑料片，称取固定时间内的重量差值即为出汗量。（4） 贴片汗吸法。HavenitG等人首次将新型吸收剂应用到大面积人体皮肤表面的汗液收集上，达到同时测定身体各部位出汗率的效果。UedaH等人在高吸湿片状吸湿物上增加黏合剂薄膜，既可以防止水汽蒸发，又能有效地与皮肤进行黏合，增加密封性，并在中间块状吸收物的外围增加高吸湿的贴条以及聚氨酯海绵胶带。（5） 蒸汽含量法。Alert和Palmes利用红外气体分析仪测量蒸发汗液量，随后Takagi和Nakayama、Bullard分别利用湿度计测量水蒸汽的汗液量。（6） 胶囊贴敷法。Brisson利用一次性胶囊贴附在皮肤上，测量局部的出汗率，但是该方法在长时间测量时会发生漏气，特别是在高温高湿或者剧烈运动的情况下，超过45min时胶囊会发生变形。（7） 滤纸片法。20世纪70年代，日本学者山田敏男等人使用滤纸片分数次每间隔15min收集从受试者胸部和背部流出来的汗液，滤纸重量的增加量即为局部出汗量。（8） 通气汗囊法。通气汗囊法主要是由1个密闭的空间和1根软管，在实验进行之前可以进行独立的通气实验，在软管内通入600mL/min的气体进行干燥。入口的相对湿度为12%，向通气汗囊内输入、输出的相对湿度由电容湿度计进行测量，并由数据采集系统每隔1s监测入口和出口的温湿度，通过计算得到出汗量。2.4非显性出汗的测量方法人体局部非显性出汗的测量研究对评价服装的湿舒适性、改进服装的结构、完善暖体假人的非显性出汗量以及对皮肤健康程度的评价有着重要的意义。(1)质量差法。人体整体的非显性出汗量是通过记录受试者在稳定环境中一定时间内的质量损失来表示，称作质量差法。人体局部的非显性出汗量也可以借鉴此方法进行测量，李标利用质量差法测试了人体前胸、后背、前臂、手臂的非显性出汗率。电解湿度计法。首先将黏附有特定棉条的金属杯贴附在人体表面，在其中不断地通入干态氮气，当汗液从皮肤表面蒸发，运用电解湿度计来确定人体表面的出汗量。Thiele等人利用电解湿度计测试了人体手臂的非显性出汗量与温度之间的关系。测试中发现，手和手臂在相同的实验环境下有相同的趋势。在皮肤温度为21°C时，手部的出汗率为15~25凹H2O/(cm2・min);皮肤温度为32°C时，出汗率高于150pgH2O/(cm2-min)o通气室法。Lamke和Nilsson通过对靠近皮肤层的水蒸汽压力梯度的计算，得到人体局部的非显性出汗率，但是该方法必须在稳定的环境内进行测量。(4“令凝器室法。该装置主要是在装有温湿度感应器的空心圆筒装置上端由冷凝器覆盖，并且窄小的结构使得扩散成为装置的唯一运输途径，当装置接触人体皮肤时，装置内的水蒸汽会令凝成冰，从而准确地测量实时的水蒸汽蒸发量。非通气室法。1964年，Wallihan介绍了最早的电子封闭室装置，用于测量植物叶片的水分损失。Wallihan使用1个圆柱形测量室，一端封闭，并配有1个电子湿度传感器，与通气室末端相连的叶子的水汽通量与内部的湿度上升率来确定;这个圆柱形测量室还与管连接，在测量前后通入干燥空气以便去除积聚的水蒸汽。Miller等人描述了用于TEWL测量的类似装置，但没有气体吹扫设备。非通气室法的特点是不依赖于稳定的扩散环境，但不可以进行连续的测量。通气汗囊法。在身体表面未出现明显汗液的情况下，可利用通气汗囊法测试人体表面的非显性出汗量。3目前常用测试方法比较目前测量人体出汗量的常用方法为体重差法、贴片汗吸法和通气汗囊法，比较这几种方法，各有利弊。裸体体重差法和贴片汗吸法能够测量服装在一定时间内的出汗率。裸体体重差法应将非出汗因素弓I起的体重变化对结果的影响考虑在内，例如流体摄入量、排泄物。呼吸质量损失以及新陈代谢质量损失也不可忽视，二者结合产生的质量损失约占总损失量的5%~15%，特别是在高强度运动（时间较长或强度过高）以及在寒冷干燥环境中产生的影响。裸体体重差法在某些场合并不适用，例如人体着装状态时的出汗率。贴片汗吸法会随着体表汗液的堆积，在一定程度上抑制汗液的产生，从而产生误差。另外，贴片汗吸法在测量人体脚部的过程中，鞋子本身也会产生一定的影响。该方法可追溯到20世纪30年代，具体是运用一种可吸性织物贴附在皮肤表面或将其插入不通风的汗液吸收箱内测量汗液的产生量。近年来主要利用高吸湿性材料制成的吸汗贴片贴附在皮肤表面，每隔3~4min进行更换，现有研究已应用于测量全身出汗量以及跑步人员、骑行者、足球运动员的局部出汗量。通气汗囊法在人体表面有明显汗液产生的情况下，测量的数据为人体被测部位的瞬时总出汗率；在人体表面没有明显汗液产生的情况下，测试结果为被测部位的瞬时非显性出汗率。Albert和Palmes首先用红外气体分析仪描述这种测量蒸汽含量的方法，据Takay、Nakayama和Bullard报道，这种仪器在后续的改进中使用湿度计进行替换，但这只能够测量有限的位置，无法进行大面积的测量；并且在测量的过程中，皮肤与环境之间的空气流速和绝对湿度梯度的变化会极大程度上影响该方法的局部测量值。Morris等在相同的测试环境下比较了贴片汗吸法和通气汗囊法2种方式，测量结果显示，2种方法的测量结果不同主要是皮肤表面覆盖率、汗腺密度、汗液输出以及局部皮肤温度不同导致贴片汗吸法测试结果偏低；在运动开始阶段，贴片汗吸法测试结果比通气汗囊法低35%左右，运动30min人体达到平衡状态后，2种方法表现出极高的一致性，相差0.1mg/(min・cm2)。4总结目前针对人体在各种设定环境条件、不同姿势以及不同运动状态下各个不同部位的出汗量的研究层出不穷，针对此项研究的测试方法和测量设备也颇为众多，较为常用的方法有体重差法、贴片汗吸法以及通气汗囊法。3种方法各有利弊，在测量过程中应当根据测量目的择优而选，最大程度地降低因测试方案、测试方法的不同对测量结果带来的影响。参考文献【相关文献】顾锐，张雪玲，李等松.沙漠、戈壁干热环境行军时出汗量的调查[J].中国公共卫生学报，1995,1(3):137.魏洋，王革辉.不同环境温度和活动强度下人体出汗率测定[J].中国个体防护装备，2011:9-13.魏洋.人体全身及上身局部出汗率的测定[D].上海：东华大学，2011.库洪安，赵玉香，赵丽.显性出汗量的计算[J].实用护理杂志，2003,19(1):41.CONSOLAZIOFC,MATOUSHROL,NELSONAR,etal.Comparisonsofnitrogen,calciumandiodineexcretioninarmandtotalbodysweat[J].AmJClinNutr,1966(18):443-448.VERDET.ExerciseandHeat-inducedSweat,inBiochemistryofExercise[M].HumanKineticsPublishers,1983.HAVENITHG,FOGARTYA,BARTLETTR,etal.Maleandfemaleupperbodysweatdistributionduringrunningmeasuredwithtech-nicalabsorbents[J].EuropeanJournalofAppliedPhysiology,2008,104(2):245-255.UEDAH,INOUEY.Improvedprocedureforestimatingtimedependentchangesinlocalsweatratesbymeasuringlocalsweatvolumes[J].JournalofErgonomics,2013,3:121.ALBERTRE,PALMESED.Evaporativeratepatternsfromsmallskinareasasmeasuredbyaninfraredgasanalyzer[J].JournalofAppliedPhysiology,1951,4(3):208-214.TAKAGIK,NAKAYAMAT.Peripheraleffectormechanismofgalvanicskinreflex[J].TheJapaneseJournalofPhysiology,1959,9(1):1-7.BULLARDRW.Continuousrecordingofsweatingratebyresistancehygrometry[J].SpecialCommunications,1962,17(4):735-737.MACHADO-MOREIRACA,SMITHFM,VANDENHEUVELAMJ,etal.Sweatsecretionfromthetorsoduringpassivelyinducedandexercise-relatedhyperthermia[J].EuropeanJournalofAppliedPhysiology,2008,104(2):265-270.李标.人体局部非显性出汗的测量研究[D].上海：东华大学，2016.THIELEFA,VANSENDENKG.Relationshipbetweenskintemp-eratureandtheinsensibleperspirationofthehumanskin[J].JournalofInvestigativeDermatology,1966,47(4):307-312.WALLIHANEF.Modificationanduseofanelectrichygrometerforestimatingrelativestomatalapertures[J].PlantPhysiology,1964,39(1):86-90.BAKERLB,STOFANJR,HAMILTONAA,etal.Comparisonofregionalpatchcollectionvs.wholebodywashdownformeasuringsweatsodiumandpotassiumlossduringexercise[J].JournalofAppliedPhysiology,2009,107(3):887-895.MAUGHANRJ,SHIRREFFSSM,LEIPERJB.Errorsintheestimationofhydrationstatusfromchangesinbodymass[J].JournalofSportsSciences,2007,25(7):797-804.ROGERSG,GOODMANC,ROSENC.Waterbudgetduringultra-enduranceexercise[J].MedicineandScienceinSportsandExercise,1997,29(11):1477-1481.CHEUVRONTSN,MONTAINSJ,GOODMANDA,etal.Evaluationofthelimitstoaccuratesweatlosspredictionduringprolongedexercise[J].EuropeanJournalofAppliedPhysiology,2007,101(2):215-224.CHEUVRONTSN,HAYMESEM.Adlibitumuidintakesandthermoregulatoryresponsesoffemaledistancerunnersinthreeenvironments[J].JournalofSportsSciences,2001,19(11):845-854.CHEUVRONTSN,HAYMESEM,SAWKAMN.Comparisonofsweatlossestimatesforwomenduringprolongedhighintensityrunning[J].MedicineandScienceinSportsandExercise,2002,34(8):1344-1350.BAINAR,DERENTM,JAYO.Describingindividualvariationinlocalsweatingduringexerciseinatemperateenvironment[J].EuropeanJournalofAppliedPhysiology,2011,111(8):1599-1607.SMITHCJ,HAVENITHG.Bodymappingofsweatingpatternsinathletes:asex