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4.6 触觉与触觉环境(1 / 3)

皮肤的感觉即为触觉(或叫肤觉)。它能感知室内外热环境的质量:空气的湿度和温度的大小分布及其流动情况;感知室内外空间、家具、设备等各个界面给人体的刺激程度:振动大小、冷暖程度、质感强度等;除了视觉器官外,触觉也能感知物体的形状和大小。

4.6.1 皮肤感觉

1.肤觉的生理基础

皮肤是人体面积最大的结构之一,具有各式各样的机能和较高的再生能力。人的皮肤由表皮、真皮、皮下组织等三个主要的层和皮肤衍生物(汗腺、毛发、皮脂腺、指甲)组成。

皮肤对人体有防卫功能。成年人的皮肤面积约有1.5-2m2,其重量约占体重的16%。它使人体表面有了一层具有弹性的脂肪组织,缓冲人体受到的碰撞,可防止内脏和骨骼受到外界的直接侵害。

皮肤有散热和保温的作用,具有“呼吸”功能。当外界温度升高时,皮肤的血管就扩张、充血,血液所带的体热就通过皮肤向空气发散;同时汗腺也大量分泌汗液,通过排汗带走体内多余的热量。当外界寒冷时,皮肤的血管就收缩,血量减少,皮肤温度降低,散热就减慢,从而使体温保持恒定。

皮肤内有丰富的神经末梢,它是人体最大的一个感觉器官,对人的情绪发展也有重要作用。皮肤广泛分布的神经末梢是自由神经末梢,构成真皮神经网络,形成了位于真皮中的感受器,可产生触、温、冷、痛等感觉。除自由神经末梢外,皮肤中还存在有特殊结构的神经终端。真皮乳头层内,一些神经纤维绕成圈、互相重叠,形成线团状的结构,叫做克劳斯(Krause)末梢球,被视为冷感受器。在真皮内还有罗夫尼(Ruffini)小体,它是神经末梢圈成柱状结构,带有长的末梢,被视为热感受器,也被视为机械感受器。

毛发感受器存在于有毛的皮肤内,感觉神经纤维在皮脂腺下方缠绕于毛发的颈部,这种结构对毛发的运动极其敏感,故毛发感受器是压力感受器。

触盘位于表皮的深部,是神经纤维终端形成的薄的扁圆形结构,其功能与触觉有关。麦斯尼(Meissner)触觉小球仅存在于无毛皮肤的真皮乳头层内,一般被认为是机械感受器,对皮肤表面的变形起反应。

巴西尼(Pacini)环层小体是最发达的皮肤感受器,也是最大的神经终端,位于真皮的下层以及关节、神经干和许多血管的近旁。它对皮肤变形很敏感,是振动信号的重要感受器。对皮肤感受器的结构和功能还存在许多不同的看法。人体的皮肤,除面部和额部受三叉神经的支配外,其余都受31对脊神经的支配,构成完整的神经通络,传达皮肤的各种感觉。

2.肤觉的分界

人的感觉最初被分作视觉、听觉、嗅觉、味觉和“触觉”。“触觉”后来扩大到包括肌肉,关节甚至内脏的感觉,称为总觉,又称躯体觉。肤觉的基本性质经过科学家的长期研究,特别是瑞典的Blix,德国的Goldscheider和美国的Donaldson的研究,他们指出皮肤的不同小点感受不同的刺激,在皮肤的同一个小点上不能引起不同性质的感受,从而确定了皮肤的不同感受点和基本的肤觉性质,即痛觉、压力感(触感)、温感、冷感是皮肤上遍布的感觉点来感受的。后经Von Skramlik(1937)年的整理,得出身体有关部位每cm2的皮肤感觉点。

由此可知,触点、温点、冷点和痛点的数目在同一皮肤上的分布是不同的,其中痛点、触点较多,冷点、温点较少;同一感觉点的数目在皮肤不同部位也不同。实验证明,刺激强度的增加可导致相应的感觉点的增加,说明感觉点有一定的稳定性,并且是独立的。

皮肤感觉的特征对设计师来说,这些概念为我们从事环境设计、产品设计,特别是为残疾人和盲人的无障碍设计提供了理论依据。

3.血液循环系统

家具尺度是否科学,室内界面材料是否合理,室内气流组织好坏,都会影响人体血液循环,影响健康。

人的血液循环系统由心脏和血管组成,整个血液循环系统可以分为三个部分。左心室里含有大量氧气的血液,经过主动脉、中动脉、小动脉,不断分支流到全身的毛细血管中,将氧气和养料供给各个组织并收回二氧化碳和废物,后又经过小静脉、中静脉和大静脉返回右心房和右心室。这种循环要经过全身,故称“体循环”,又叫“大循环”。血液大循环流一圈只要20-25s的时间。返回右心室的充满二氧化碳的血液经过肺动脉在肺部的毛细血管里放出二氧化碳,吸收新鲜氧气,然后又经过肺静脉返回左心房和左心室,这种循环称为“肺循环”,又叫“小循环”。血液在小循环里流一圈只要4-5s。血液在毛细血管里的流动循环称作“微循环”。因为毛细血管是完成运输任务的所在地,所也又叫“末梢循环”。人体中的毛细血管有1000亿到1600亿根,它们对人的健康有着极其重要的作用。

血液循环系统还将各种激素运送到全身各处,激素是各种信号分子,各种细胞从血液中接收到不同的信号,使全身活动配合成一个完整的整体。因此,血液循环系统不仅是人体生命系统的“运输线”,也是生命活动的“通讯网”。

当我们使用的家具尺度不合理,比如椅面太高脚够不着地,人坐久了则会影响下肢的血液循环,从而造成腿脚麻木。

人体的血液循环还是抗重力循环,头和脚是“散热器”,如果室内地面材料的蓄热系数太小,如水泥和石材,生活久了对人下肢的血液循环非常不利。如果设置采暖或空调系统,其设备布置和空调方式也要考虑人体血液循环的特点,以保证人体健康。

4.6.2 触觉与环境

1.刺激与触觉

触觉是皮肤受到机械刺激而引起的感觉。根据刺激强度,触觉可分为接触觉和压觉。轻轻地刺激皮肤就会使人有接触觉,当刺激强度增加到一定程度就会产生压觉。实际上这两者是结合在一起的,统称为触压觉或触觉。除触压觉以外,还有触摸觉,这是皮肤感觉和肌肉运动觉的联合,故称皮肤——运动觉或触觉——运动觉。这种触摸觉主要是手指的运动觉与肤觉的结合。它又称为主动触觉。触压觉如果没有人手的主动参与则被称为被动触觉。主动触觉在许多方面优于被动触觉。利用主动触觉来感知物体的大小、形状等属性。

因而人手不仅是劳动器官,而且是认识器官,这对盲人来说尤为重要。

2.触觉感受性

皮肤的感受性分绝对感受性和差别感受性。利用毛发触觉计可以测得皮肤不同部位的触压觉和刺激阈限。通过测量得知,身体不同部位的触觉感受性由高到低的位次如下:鼻部、上唇、前额、腹部、肩部、小指、无名指、上臂、中指、前臂、拇指、胸部、食指、大腿、手掌、小腿、脚底、足趾。身体两侧的感受性没有明显的差别,但从性别上来说,女性的触觉感受性略高于男性。

总体上说,头面部和手指的感受性较高,躯干和四肢的感受性较低,这是由于头面部和手在日常生活和劳动中较多地受到环境刺激的影响。

触觉和视觉一样都是人们感知客观世界空间特性的重要感觉通道。但触觉对空间特性的感知主要表现在它能区分出刺激作用在身体的有关部位,故此特性称为触觉定位。通过主试的刺激和被试的定位反应的实验,发现头面部和手指的定位精确度比较高;同时发现,视觉表象在触觉定位中起着重要的作用,并随着视觉参与的愈多而愈精确。

皮肤的触觉不仅能感知刺激的部位,而且能辨别出两个刺激点的距离。能够感觉到两个点的最小距离又叫做两点阈。两点阈同触觉定位一样,都是触觉的空间感受性,它很像视觉敏锐度,所以也叫触觉锐敏度。通过试验,发现手指和头面部的两点阈最小,肩背部和大腿小腿的两点阈最大。离关节越远,两点阈减少得越多,身体部位的运动能力越高,两点阈越低。这种身体部位触觉空间感随着其运动能力的增高而增高的现象被称为Vierordt运动律。

触觉和其他感觉一样,在刺激的持续作用下感受性会发生变化。穿上衣服的人体很快就几乎感觉不到身上的帽子、手套、服装等的存在。当刺激保持恒定而感觉强度减小或消失的现象叫做负适应;触觉经过一段时间后的减弱现象叫不完全适应;完全消失的现象叫做完全适应,适应所需的时间叫做适应时间。

触觉刺激的强度越大,完全适应的时间也越长。适应的时间不仅随重量不同而异,而且随着皮肤刺激部位的不同而不同。因此,皮肤的触觉感受器对轻的刺激适应迅速,对较重刺激的适应时间则较长。手臂和前臂的适应时间较短,额和腮的适应时间较长。

触觉的空间感受性的特点对于工业产品设计、服装设计和建筑环境设计都具有一定的重要参考意义。

3.触觉和室内外环境设计的概念

(1)触觉的功能。触觉和视觉一样,是人们获得空间信息的主要感觉通道。辨别客体大小则是其重要的空间功能。依靠触觉能辨别物体的长度、面积和体积。其中长度辨别是基本因素,而触觉的长度知觉依赖于时间知觉。人们可以利用触觉点的时间间隔感知物体的长度,进而能知觉物体的面积和体积。

触觉的第二个功能是对物体的形状知觉。它和大小知觉一样,在很大程度上依赖主动触觉来实现。触觉的定位特性使人能感知到物体的形状,在形状知觉过程中也能同时感知物体的一些物理特性,如软硬、光滑与粗糙、冷热等。

触觉的形状、大小知觉同视觉的形状、大小知觉有密切的联系,最突出的是“视觉化”现象,即触觉信息经常会转换成视觉信息。这同视觉在人的感觉中的重要性及人的丰富的视觉表象分不开。所以先天性的盲人就缺少触觉信息的视觉化。

触觉的第三个功能是触觉通信。对盲人来说,利用触觉代替视觉就形成了盲文。还有人在研制一种新的装置,企图用皮肤去“看”客观事物,也是用触觉代替失去了的视觉和听觉功能,这对残疾人和病人也是一种福音。