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国家自然科学基金项目“木质环境对生物体的良性调节作用与机理研究”(30070607)资助
第一作者简介:于海鹏, 男, 1978 年生, 东北林业大学在读博士研究生, 主要从事木材物理与木质环境学研究.
基于心率变异指标研究木材良好接触感的生理机制
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于海鹏 刘一星 肖向红 张显权
(东北林业大学 哈尔滨 150040)
摘 要 以人在接触材料时的电生理学指标心率变异(HRV)为参量,从时域、频域以及非线性动力学角度加以分析,
深层反映人在接触这些材料时的交感神经和副交感神经的活动变化情况,揭示材料材性因子与人体生理、心理变化
之间的关系。实验结果表明,当人接触木材时,交感神经活动兴奋性增强,但增强程度低于金属、石材;副交感神
经活动性略降低,降低程度低于其它材料,说明木材对人体自主神经系统的影响较小,且不危及人体健康。从心率
变异指标恢复到正常水平的时间来看,木材所用时间较短。主观调查结果显示,木材的接触感良好,人们对它的喜
爱程度较高。综合分析,结合木材的热学基本物理量、心理量与人体心率变异生理指标可以解释木材的良好接触感。
关键词 木材, 接触感, 生理机制, 心率变异
Preliminary Study on Physiological Mechanism of Wood’s Favourable Tactility by
Heart Rate Variability Index/Yu Haipeng, Liu Yixing, Xiao Xianghong, Zhang Xianquan(Northeast
Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University.-2005,33(2).-
Heart Rate Variability (short for HRV), an electrophysiological index, was used to research
the changes of human’s sympathetic and parasympathetic nerves from time-domain,
frequency-domain and nonlinear dynamics aspects when they touch wood, and to discover the
relations among material’s basic heat datum, human’s physiological feedbacks and
psychological sensory. The results show that when contacting with wood, the excitement of
sympathetic nerves strengthens more than that contacting with such materials as metal and
stone, while the activity of parasympathetic nerves weakens less than such materials. All of
these can prove that the influence of wood on human autonomic nervous system is gentler
than other materials, and its influence has no damages to people’s health. The time needed for
sympathetic and parasympathetic nerves to restore their normal state from contacting with
wood, is also less than that from metal and stone. Subjective inquisition, by SD method,
shows that the tactility of wood is favorable, and people prefer wood to some other materials.
Correlation analysis shows that there are close correlations among wood’s basic heat
parameters, human HRV indexes and human’s psychological perceives.
Key words Wood; Tactility; Physiological mechanism; Heart rate variability
木材因为接触感良好而广泛应用于住宅内部装饰、家具等人易于接触的地方。但是,木材的哪
些构造因子和材性参数对人类生活的舒适性起着怎样的作用,目前尚未有科学而准确的定论。以往
对于木材接触感的研究主要集中于材性分析和主观调查
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,通过人体生理指标反馈的研究开展较
少。
根据沙赫特的三因素理论,环境(材料)、人的心理、生理应该是一个有机的整体,相互影响、
协调统一,正是在这样的整体中,环境经常会成为诱因,引起人体生理和心理的变化;同时人为了
向自由、舒适的方面发展,通过自身变化向环境发出调整信号,这样就构成了一个积极的反馈链节。
因此,可以设计生理反馈实验来研究接触木材时人的生理和心理变化,进而探讨木材的触觉物理量
与人体生理指标、心理感觉之间的内在联系,揭示木材良好接触感的生理机制和心理机制。
1 心率变异及其应用
现代生理学研究表明,人体生理反应是否正常,内环境状态是否稳定,都与自主神经系统的功
能状态密切相关。自主神经系统包括交感与副交感神经。交感神经机能与身体反应相联系,遇到威
胁、兴奋与紧急的情况时,可加快能量的分解和代谢,为逃遁或斗争做好准备。副交感神经的作用
是保存能量,减慢身体的反应,对身体休息和放松起积极作用,属于合成代谢机能。正常情况下,
为适应生理需要,在交感神经和副交感神经的协同控制下,人体的兴奋和抑制在动态中求得平衡,
表现为心率有适当程度的规律性变化,通常被医学工作者称为心率变异。心率变异是指测定时间内
心率在基线上下波动的程度和心电连续时间内 RR 间期的变异程度,简称为 HRV。心率变异受自主神
经系统、脑的高级神经活动、呼吸、血压、皮肤温度、肾素-血管紧张素等多种因素影响,但归根溯
源还是受交感神经和副交感神经的综合调控作用。心率变异的定量分析,能较细致地反映人体的整
个或部分状态的自主神经平衡及其相互影响。目前,心率变异指标具有信息量大、无创伤检测、可
定量评估自主神经系统活动等优越性,在医学工程学中被越来越广泛地应用
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