皮膚的感覺即為觸覺(或叫膚覺)。它能感知室內外熱環境的質量:空氣的濕度和溫度的大小分布及其流動情況;感知室內外空間、家具、設備等各個界麵給人體的刺激程度:振動大小、冷暖程度、質感強度等;除了視覺器官外,觸覺也能感知物體的形狀和大小。
4.6.1 皮膚感覺
1.膚覺的生理基礎
皮膚是人體麵積最大的結構之一,具有各式各樣的機能和較高的再生能力。人的皮膚由表皮、真皮、皮下組織等三個主要的層和皮膚衍生物(汗腺、毛發、皮脂腺、指甲)組成。
皮膚對人體有防衛功能。成年人的皮膚麵積約有1.5-2m2,其重量約占體重的16%。它使人體表麵有了一層具有彈性的脂肪組織,緩衝人體受到的碰撞,可防止內髒和骨骼受到外界的直接侵害。
皮膚有散熱和保溫的作用,具有“呼吸”功能。當外界溫度升高時,皮膚的血管就擴張、充血,血液所帶的體熱就通過皮膚向空氣發散;同時汗腺也大量分泌汗液,通過排汗帶走體內多餘的熱量。當外界寒冷時,皮膚的血管就收縮,血量減少,皮膚溫度降低,散熱就減慢,從而使體溫保持恒定。
皮膚內有豐富的神經末梢,它是人體最大的一個感覺器官,對人的情緒發展也有重要作用。皮膚廣泛分布的神經末梢是自由神經末梢,構成真皮神經網絡,形成了位於真皮中的感受器,可產生觸、溫、冷、痛等感覺。除自由神經末梢外,皮膚中還存在有特殊結構的神經終端。真皮乳頭層內,一些神經纖維繞成圈、互相重疊,形成線團狀的結構,叫做克勞斯(Krause)末梢球,被視為冷感受器。在真皮內還有羅夫尼(Ruffini)小體,它是神經末梢圈成柱狀結構,帶有長的末梢,被視為熱感受器,也被視為機械感受器。
毛發感受器存在於有毛的皮膚內,感覺神經纖維在皮脂腺下方纏繞於毛發的頸部,這種結構對毛發的運動極其敏感,故毛發感受器是壓力感受器。
觸盤位於表皮的深部,是神經纖維終端形成的薄的扁圓形結構,其功能與觸覺有關。麥斯尼(Meissner)觸覺小球僅存在於無毛皮膚的真皮乳頭層內,一般被認為是機械感受器,對皮膚表麵的變形起反應。
巴西尼(Pacini)環層小體是最發達的皮膚感受器,也是最大的神經終端,位於真皮的下層以及關節、神經幹和許多血管的近旁。它對皮膚變形很敏感,是振動信號的重要感受器。對皮膚感受器的結構和功能還存在許多不同的看法。人體的皮膚,除麵部和額部受三叉神經的支配外,其餘都受31對脊神經的支配,構成完整的神經通絡,傳達皮膚的各種感覺。
2.膚覺的分界
人的感覺最初被分作視覺、聽覺、嗅覺、味覺和“觸覺”。“觸覺”後來擴大到包括肌肉,關節甚至內髒的感覺,稱為總覺,又稱軀體覺。膚覺的基本性質經過科學家的長期研究,特別是瑞典的Blix,德國的Goldscheider和美國的Donaldson的研究,他們指出皮膚的不同小點感受不同的刺激,在皮膚的同一個小點上不能引起不同性質的感受,從而確定了皮膚的不同感受點和基本的膚覺性質,即痛覺、壓力感(觸感)、溫感、冷感是皮膚上遍布的感覺點來感受的。後經Von Skramlik(1937)年的整理,得出身體有關部位每cm2的皮膚感覺點。
由此可知,觸點、溫點、冷點和痛點的數目在同一皮膚上的分布是不同的,其中痛點、觸點較多,冷點、溫點較少;同一感覺點的數目在皮膚不同部位也不同。實驗證明,刺激強度的增加可導致相應的感覺點的增加,說明感覺點有一定的穩定性,並且是獨立的。
皮膚感覺的特征對設計師來說,這些概念為我們從事環境設計、產品設計,特別是為殘疾人和盲人的無障礙設計提供了理論依據。
3.血液循環係統
家具尺度是否科學,室內界麵材料是否合理,室內氣流組織好壞,都會影響人體血液循環,影響健康。
人的血液循環係統由心髒和血管組成,整個血液循環係統可以分為三個部分。左心室裏含有大量氧氣的血液,經過主動脈、中動脈、小動脈,不斷分支流到全身的毛細血管中,將氧氣和養料供給各個組織並收回二氧化碳和廢物,後又經過小靜脈、中靜脈和大靜脈返回右心房和右心室。這種循環要經過全身,故稱“體循環”,又叫“大循環”。血液大循環流一圈隻要20-25s的時間。返回右心室的充滿二氧化碳的血液經過肺動脈在肺部的毛細血管裏放出二氧化碳,吸收新鮮氧氣,然後又經過肺靜脈返回左心房和左心室,這種循環稱為“肺循環”,又叫“小循環”。血液在小循環裏流一圈隻要4-5s。血液在毛細血管裏的流動循環稱作“微循環”。因為毛細血管是完成運輸任務的所在地,所也又叫“末梢循環”。人體中的毛細血管有1000億到1600億根,它們對人的健康有著極其重要的作用。
血液循環係統還將各種激素運送到全身各處,激素是各種信號分子,各種細胞從血液中接收到不同的信號,使全身活動配合成一個完整的整體。因此,血液循環係統不僅是人體生命係統的“運輸線”,也是生命活動的“通訊網”。
當我們使用的家具尺度不合理,比如椅麵太高腳夠不著地,人坐久了則會影響下肢的血液循環,從而造成腿腳麻木。
人體的血液循環還是抗重力循環,頭和腳是“散熱器”,如果室內地麵材料的蓄熱係數太小,如水泥和石材,生活久了對人下肢的血液循環非常不利。如果設置采暖或空調係統,其設備布置和空調方式也要考慮人體血液循環的特點,以保證人體健康。
4.6.2 觸覺與環境
1.刺激與觸覺
觸覺是皮膚受到機械刺激而引起的感覺。根據刺激強度,觸覺可分為接觸覺和壓覺。輕輕地刺激皮膚就會使人有接觸覺,當刺激強度增加到一定程度就會產生壓覺。實際上這兩者是結合在一起的,統稱為觸壓覺或觸覺。除觸壓覺以外,還有觸摸覺,這是皮膚感覺和肌肉運動覺的聯合,故稱皮膚——運動覺或觸覺——運動覺。這種觸摸覺主要是手指的運動覺與膚覺的結合。它又稱為主動觸覺。觸壓覺如果沒有人手的主動參與則被稱為被動觸覺。主動觸覺在許多方麵優於被動觸覺。利用主動觸覺來感知物體的大小、形狀等屬性。
因而人手不僅是勞動器官,而且是認識器官,這對盲人來說尤為重要。
2.觸覺感受性
皮膚的感受性分絕對感受性和差別感受性。利用毛發觸覺計可以測得皮膚不同部位的觸壓覺和刺激閾限。通過測量得知,身體不同部位的觸覺感受性由高到低的位次如下:鼻部、上唇、前額、腹部、肩部、小指、無名指、上臂、中指、前臂、拇指、胸部、食指、大腿、手掌、小腿、腳底、足趾。身體兩側的感受性沒有明顯的差別,但從性別上來說,女性的觸覺感受性略高於男性。
總體上說,頭麵部和手指的感受性較高,軀幹和四肢的感受性較低,這是由於頭麵部和手在日常生活和勞動中較多地受到環境刺激的影響。
觸覺和視覺一樣都是人們感知客觀世界空間特性的重要感覺通道。但觸覺對空間特性的感知主要表現在它能區分出刺激作用在身體的有關部位,故此特性稱為觸覺定位。通過主試的刺激和被試的定位反應的實驗,發現頭麵部和手指的定位精確度比較高;同時發現,視覺表象在觸覺定位中起著重要的作用,並隨著視覺參與的愈多而愈精確。
皮膚的觸覺不僅能感知刺激的部位,而且能辨別出兩個刺激點的距離。能夠感覺到兩個點的最小距離又叫做兩點閾。兩點閾同觸覺定位一樣,都是觸覺的空間感受性,它很像視覺敏銳度,所以也叫觸覺銳敏度。通過試驗,發現手指和頭麵部的兩點閾最小,肩背部和大腿小腿的兩點閾最大。離關節越遠,兩點閾減少得越多,身體部位的運動能力越高,兩點閾越低。這種身體部位觸覺空間感隨著其運動能力的增高而增高的現象被稱為Vierordt運動律。
觸覺和其他感覺一樣,在刺激的持續作用下感受性會發生變化。穿上衣服的人體很快就幾乎感覺不到身上的帽子、手套、服裝等的存在。當刺激保持恒定而感覺強度減小或消失的現象叫做負適應;觸覺經過一段時間後的減弱現象叫不完全適應;完全消失的現象叫做完全適應,適應所需的時間叫做適應時間。
觸覺刺激的強度越大,完全適應的時間也越長。適應的時間不僅隨重量不同而異,而且隨著皮膚刺激部位的不同而不同。因此,皮膚的觸覺感受器對輕的刺激適應迅速,對較重刺激的適應時間則較長。手臂和前臂的適應時間較短,額和腮的適應時間較長。
觸覺的空間感受性的特點對於工業產品設計、服裝設計和建築環境設計都具有一定的重要參考意義。
3.觸覺和室內外環境設計的概念
(1)觸覺的功能。觸覺和視覺一樣,是人們獲得空間信息的主要感覺通道。辨別客體大小則是其重要的空間功能。依靠觸覺能辨別物體的長度、麵積和體積。其中長度辨別是基本因素,而觸覺的長度知覺依賴於時間知覺。人們可以利用觸覺點的時間間隔感知物體的長度,進而能知覺物體的麵積和體積。
觸覺的第二個功能是對物體的形狀知覺。它和大小知覺一樣,在很大程度上依賴主動觸覺來實現。觸覺的定位特性使人能感知到物體的形狀,在形狀知覺過程中也能同時感知物體的一些物理特性,如軟硬、光滑與粗糙、冷熱等。
觸覺的形狀、大小知覺同視覺的形狀、大小知覺有密切的聯係,最突出的是“視覺化”現象,即觸覺信息經常會轉換成視覺信息。這同視覺在人的感覺中的重要性及人的豐富的視覺表象分不開。所以先天性的盲人就缺少觸覺信息的視覺化。
觸覺的第三個功能是觸覺通信。對盲人來說,利用觸覺代替視覺就形成了盲文。還有人在研製一種新的裝置,企圖用皮膚去“看”客觀事物,也是用觸覺代替失去了的視覺和聽覺功能,這對殘疾人和病人也是一種福音。