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基于三維人體掃描的枕型研究現(xiàn)狀分析

2018-03-22 11:23侯夢婕CAD3570048
山東紡織科技 2018年3期
關(guān)鍵詞:頭型枕頭頸部

侯夢婕,王 瑄,戴 鴻(. CAD, 35;. , 70048)

1 引言

健康問題已經(jīng)隨著人們健康意識和生活水平的不斷提高成為當(dāng)今社會的熱點(diǎn)問題[1]。人在睡眠中度過一生時間的三分之一,睡眠作為健康的重要影響因素之一[2],是一種重要的生理需求,是機(jī)體免疫系統(tǒng)自我修復(fù)、內(nèi)臟器官排毒的重要時段,睡眠健康直接關(guān)系著人們的身心健康。

長久以來人們一直認(rèn)為睡眠是機(jī)體消除疲勞所需要的一種休息過程,但在睡眠階段人體的腦電波并非出于靜止?fàn)顟B(tài),此時機(jī)體的各種生理功能,如運(yùn)動功能、感覺功能、自主神經(jīng)功能,也隨著睡眠深度的變化,在不同程度上進(jìn)行著有規(guī)律的活動[3]。大量失眠流行病學(xué)調(diào)查顯示,失眠人群數(shù)量在不斷增長,不同年齡、不同職業(yè)的人群都存在不同程度的睡眠障礙,而睡眠障礙將嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。目前,國內(nèi)醫(yī)學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識到健康對睡眠的重要性[4],睡眠醫(yī)學(xué)也取得一定成果,但是真正意義上的睡眠醫(yī)學(xué)學(xué)科還沒有建立[5]。枕頭作為一種睡眠工具,在睡眠健康產(chǎn)業(yè)中具有重要地位。

目前在枕頭的實(shí)際設(shè)計生產(chǎn)中,仍主要以經(jīng)驗(yàn)為主,其規(guī)格分類則僅以頸部彎曲弧度為控制參數(shù),這使睡枕很難滿足消費(fèi)人群的實(shí)際需求,造成枕頭生產(chǎn)者與市場需求一定程度上脫節(jié),因而迫切需要對枕型的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究,而枕型結(jié)構(gòu)的設(shè)計基于人體測量技術(shù)。人體測量技術(shù)在交互教學(xué)、仿真、醫(yī)學(xué)訓(xùn)練、外科手術(shù)、人體建模、三維動畫及服裝領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。以往的人體測量方法效率低,而且會有許多因素影響測量的精確性。隨著三維人體掃描技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,枕頭的量身定制、三維虛擬設(shè)計等都成為現(xiàn)實(shí)。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 人體測量相關(guān)研究

傳統(tǒng)的人體測量技術(shù)以軟尺、人體測高儀、角度計、測距計、可變式人體截面測量儀等為主要工具,可以直接測量出人體各部位的體表長度和橫截面形狀,使用工具簡單,操作方便,因此在服裝業(yè)中長期被采用。但由于這些方法都是接觸式的測量,往往會使被測者感到窘迫或疲勞,或因測量者技術(shù)不夠熟練造成測量誤差。盡管傳統(tǒng)的測量方法目前仍廣泛使用,但其不足之處顯而易見。

隨著接觸式及非接觸式三維人體掃描儀技術(shù)的成熟,三維人體掃描技術(shù)彌補(bǔ)了常規(guī)接觸式人體測量的不足,在科研和服裝工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣,主要研究領(lǐng)域包括:建立人體數(shù)據(jù)庫、體型研究、制訂并修改服裝號型系統(tǒng)、建立標(biāo)準(zhǔn)人臺和人體模型;服裝工業(yè)的批量定制系統(tǒng);成衣展示的數(shù)字化和虛擬試衣;建立服裝快速反應(yīng)系統(tǒng)。使用三維人體掃描技術(shù)不僅可以快捷地獲得人體數(shù)據(jù),建立人體體型的數(shù)據(jù)庫,更有助于修改和制訂各行業(yè)相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),改變我國服裝號型標(biāo)準(zhǔn)陳舊滯后的狀況,使人體測量變得高效、準(zhǔn)確、科學(xué)[6]。

2.2 枕頭結(jié)構(gòu)相關(guān)研究

枕頭是長期生活經(jīng)驗(yàn)積累的產(chǎn)物,是睡眠所需的工具。枕頭包括枕芯和枕套,枕芯是指枕頭內(nèi)部的填充物,枕套是指包裹枕芯并直接接觸人體皮膚的枕頭最外層面料。

枕頭最早的雛形是古人類墊于首下的石頭、木頭、獸皮等;夏商周時期盛行玉石制作虎頭枕;秦漢時期出現(xiàn)雞鳴枕,兩端起、中間凹的造型符合人體工學(xué);隋唐時期以凹面枕和倒梯形枕為主;宋代的軟枕多為繡枕,也稱“金縷枕”;明代的枕頭頂部通常繡鴛鴦圖案;清代開始盛行茶枕、藥枕,把茶葉及中草藥裝入枕中以起保健作用;近代以來,既有中國傳統(tǒng)的花卉、山水等繡花裝飾枕,也有西式的荷葉邊小洋枕。直至現(xiàn)代,人們對枕頭的要求日益提高,既需要滿足人們的生理需求,又需要滿足人們的心理需求?,F(xiàn)代枕頭根據(jù)造型可分為扁平形、立方形、凹形、凸形、S形,根據(jù)材料可分為羽絨、天然乳膠、記憶棉、中草藥等。

枕頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮人體工程學(xué)中人體頭部及頸部曲線的變化,頸部是人體最狹窄的部位,其上撐頭顱,下連軀干,在小范圍內(nèi)集中通過人體最重要的主干神經(jīng)和血管。枕頭即要起到支撐、保護(hù)人體頸椎的正常生理曲線的功能,又要促進(jìn)人體睡眠,枕頭的設(shè)計合理與否直接影響著人體健康。

2.3 國內(nèi)外相關(guān)研究

1996年,美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)對男性和女性建立76個維度的人體測量數(shù)據(jù)庫,使用了1988年美國陸軍人體測量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計匹配。SJ Park等人[7]采用三維掃描儀測量韓國人的頭部形狀,將韓國人的頭部形狀分為4種類型,根據(jù)分類開發(fā)舒適性枕頭;Pei-Te Huang等人[8]采用了人工測量、三維人體掃描系統(tǒng)和壓力成像系統(tǒng),建立了成年人人體測量數(shù)據(jù)庫,研究了適合舒適睡眠的最佳枕頭高度。

楊建輝等人[9]根據(jù)我國南方14個少數(shù)民族群體三項(xiàng)頭型指數(shù)的構(gòu)成比數(shù)據(jù),對其頭型特征進(jìn)行聚類分析;我國在2006年對3000位工人進(jìn)行頭面部測量,通過非接觸的三維人體掃描系統(tǒng)提取數(shù)據(jù),將頭型分為小型、中型、大型,長窄型和短寬型5類[10];黃燦藝[11]通過三維人體測量提取了人體頸部相關(guān)數(shù)據(jù),分析了頸部截面形態(tài)、前后頸根比例、立體形態(tài)分類;李靖等人[12]利用光柵投影圖像測量技術(shù)構(gòu)建飛行員頭部三維模型,通過數(shù)值擬合方法分析并獲得飛行員的頭部特征外形參數(shù),按照統(tǒng)計學(xué)原理根據(jù)頭高、頭寬、頭長尺寸對飛行員的頭型進(jìn)行了科學(xué)的分類;牟旭等人[13]采用非接觸式三維人體掃描系統(tǒng)對青年女性進(jìn)行人體測量,提取女性頸部的頸根圍和頸中圍尺寸數(shù)據(jù),總結(jié)人體頸部特征并劃分人體頸部形態(tài)。

以上研究為枕頭設(shè)計提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。枕頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合人體工程學(xué),從枕頭的材料和結(jié)構(gòu)出發(fā)為消費(fèi)者提供舒適性和科學(xué)化的產(chǎn)品。隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步,未來枕頭的發(fā)展將呈現(xiàn)健康、舒適、環(huán)保的趨勢。

3 結(jié)語

我國睡眠健康產(chǎn)業(yè)剛剛興起,市面上枕頭的產(chǎn)品存在技術(shù)含量低、制作工藝粗糙、價格高昂、消費(fèi)者使用效果不佳等問題。結(jié)合三維人體掃描技術(shù),提高枕頭的舒適性和功能性,才能為枕頭行業(yè)提供新的機(jī)遇,帶動枕頭行業(yè)市場的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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