原住民服饰与加拿大政府寒冷气候服装隔热性能评估：通过更安全的个人防护装备促进北方经济发展

本文通过热 manikin（热 manikin）测试和访谈调查，系统评估了原住民手工制作服装与加拿大政府（GoC）现役寒冷气候个人防护装备（PPE）的隔热性能（clo值）。研究发现，原住民服饰在隔热性能上不逊于甚至部分优于现役装备，尤其手部装备（如海狸皮手套）显著提升防冻伤能力。研究强调采购原住民服饰可提升北极作业安全性（如防冻伤）、支持北方手工艺者经济发展，并促进原住民知识（IK）与西方科学平等对话，为寒冷环境PPE开发提供新方向。

　　

Abstract

北极环境因偏远与极寒温度（常低于?30°C）而极端恶劣，但原住民通过开发防护服饰已成功在此生存数个世纪。有限研究表明，原住民制作服饰提供优异隔热性能。本研究通过热 manikin测量原住民制作服饰与政府发放服装的隔热性，并辅以对原住民手工艺者、加拿大巡警（Canadian Rangers）、海岸警卫队辅助人员（Coast Guard Auxiliary）及政府员工的访谈与调查。结果发现，部分原住民服饰隔热性与政府发放服装相当，部分更优。访谈与调查突显原住民服装优势：使用者普遍补充发放服装以增强保暖，并希望通过购买支持手工艺者；手工艺者偏好天然传统材料，因其性能与耐用性佳；制作过程具文化意义，并有积极心理健康益处。本基础性研究证实原住民数世纪所知：天然材料制服饰提供卓越保护，提升恶劣条件下安全性。采购原住民服饰可增加手工艺者机会、提振北方经济并惠及员工工作。

Traditional knowledge

该信息责任与所有权分散于多个不同社区，使用需与“致谢与贡献”章节所列北方社区讨论协商，由集体决定。外部使用者需尊重文化协议，并征得相关社区同意。

Introduction

加拿大北极环境恶劣，政府人员需在此执行任务，但现役个人防护装备（PPE）反馈不足，仍有冻伤等寒冷相关伤害报告。原住民凭借 Indigenous Knowledge（IK）开发出利用天然材料（具防水、吸湿、保温性）的服饰系统。尽管原住民知识证实其有效性，但仅三项研究以可比形式验证其热性能：Oakes等（1995）比较天然材料（如驯鹿皮）与西方风格服装；Havenith（2010）使用热 manikin测量历史与现代服装隔热性；Hill等（2020）对比驯鹿皮服装与加拿大军队冬季制服。Dabrowska与Bartkowiak（2017）发现鹅绒与鸭绒比非织造热塑性纤维具更高热阻。本研究由加拿大国家研究委员会（NRC）开展，结合IK与西方科学，测量更广泛原住民服饰隔热性，并访谈手工艺者与政府员工，旨在：测量原住民寒冷气候服饰隔热性；测量政府北极操作服装隔热性；与手工艺者合作了解服装性能、护理与偏好；比较结果以确定原住民服饰是否满足联邦部门（如海岸警卫队、国防部）北极人员防护需求。理解性能对比可识别改进领域，创造采购机会，促进经济多元化。

Materials and methods

Craft organizations support and input

项目初期与研究团队会面确定评估服饰类型并选择手工艺者（来自Inuit Nunangat及北方第一民族社区）。纽芬兰与拉布拉多手工艺理事会（Craft Council of Newfoundland and Labrador）牵头以市场价采购服装用于测试，并与手工艺者签订小合同支持其提供材料、制作方法等信息。

Clothing garments

除原住民服饰外，测试参考了公园管理局（Parks Canada）、海岸警卫队（Canadian Coast Guard）及国防部（Department of National Defence）的北极操作服装。本文报告精选服饰结果（Tables 1–3），其余结果见Barker等（2022）。所有服装为“中号”，各两套。

Thermal manikin (NEMO)

使用23分区可浸没热 manikin NEMO（Thermetrics, Seattle, USA）进行测试（Fig. 3）。每个分区含加热器与两个精密热敏电阻测皮肤温度。NEMO穿着不同服装组合成代表恶劣环境使用的套装，例如NRC基础层加风雪大衣、防风裤、连指手套与靴子。

Procedure—laboratory tests

测试在NRC圣约翰设施的温度控制实验室（TML）进行，气温（T_a）维持4°C。NEMO由头顶起重机悬挂（Fig. 3左）。所有测试依据ASTM F1291-16与ASTM F2732-16，略有修改（如校准程序、测试次数、平均皮肤温度40°C）。Honeywell Advanced QuietSet风扇产生约0.4 m·s^?1风速（NEMO胸部高度）。T_a由NEMO数据采集系统两个热敏电阻（左肩与踝附近）测量。服装测试前在TML悬挂至少12小时以适应环境。NRC基础层套装（Table 1）为所有测试基础层，除非被测试服装替换（如基础层连指手套替换为野牛皮连指手套）。NEMO编程将皮肤温度（T_sk）升至40°C并维持，热稳态后收集至少30分钟数据。稳态定义为T_sk与热 manikin功率输出变化小于3%。最后30分钟数据平均计算热阻（thermal resistance）。测试后NEMO冷却至近室温，重穿同一套装重复测试。另进行裸体测试测量NEMO周围空气层隔热性。

Procedure—interviews and surveys

获取西北地区、努纳武特与努纳茨亚武特研究许可，NRC研究伦理委员会批准伦理。20参与者：8名手工艺者（西北地区、努纳武特、努纳茨亚武特）、2名加拿大巡警、1名海岸警卫队辅助成员、9名政府员工。尽管样本量小于预期，回应足够提供见解。研究包含原住民方法论，尊重手工艺者（常为长者、女性）分享意愿。研究两部分：基于访谈的研究（手工艺者、巡警、辅助人员），访谈30–90分钟；政府员工调查，约10分钟完成。问题涉及服装选择偏好、典型户外活动、材料选择、护理与耐用性（手工艺者），以及发放PPE类型、是否补充、活动、偏好与护理（员工）。

Results

Ensembles

测试21种服装组合（含基础层），精选套装图见Fig. 4。Table 4提供精选套装平均STIV（clo）、估计TR₂（°C）与TR₄（°C）值。Fig. 5绘制相同套装估计TR₂与TR₄值。仅比较含覆盖身体大部服装的套装间STIV。仅穿风雪大衣 over 基础层的套装（Ensembles 1, 5, 7, 15, 19）STIV低于含裤装者。公园管理局风雪大衣（Ensemble 1）STIV最高（2.21 clo），Commander and Fur套头风雪大衣略低（2.12 clo），海岸警卫队风雪大衣（1.99 clo）与Siliapik风雪大衣（1.98 clo）次之。含裤装套装中，主要含公园管理局物品者（Ensembles 2、3）STIV低于含原住民服饰者（Ensembles 6、18）。一般，含原住民服饰套装STIV更高，但Ensemble 20（商业采购）STIV亦高（3.14 clo）。Ensembles 4与18含小物品（如围巾、连指手套、袜子），Ensemble 4 STIV 2.91 clo，Ensemble 18 STIV 3.35 clo（高15%）。

Hand garments

精选手部装备图见Fig. 6，Table 5提供平均clo值。原住民制作手部装备clo值高于NRC基础层连指手套与公园管理局皮革连指手套。与基础层连指手套（1.51 clo）相比，差异从小（野牛皮连指手套：1.73 clo；约14%增）至近倍（羊皮长连指手套：2.83 clo；约87%增）。Fig. 7图示各手部装备平均clo值。

Interviews

所有手工艺者回应相似：手工服饰比商业更暖，故为自己、家庭与社区制作；手工服饰更贵但值得投资；实践传统艺术有益于其与文化的连接；手工艺者比政府员工与巡警/辅助人员花更多时间在土地上（有些数周一次，每次2+天）。其他观察涉及制作、护理与耐用性及偏好：例如，制作根据穿戴者需求与用途不同（极端使用vs时尚）；多数服装无需额外护理，仅需彻底干燥后储存；连指手套至少用3年，皮帽20+年，风雪大衣10年（有些70+年传承）；个人偏好包括皮帽、海狸衬海豹皮连指手套、自制风雪大衣，但也穿商业雪裤、靴子与基础层（包括长内衣与手套）。加拿大巡警与海岸警卫队辅助人员认为本研究重要且必要，希望发声。一致发现：作为社区成员年土地时间30+天（职责10+天）；完全自供外衣，选择含传统服饰元素；都乐意职责中配备传统制作服装。可变发现：有些职责中仅用很少传统服饰元素（如一副连指手套），有些主要穿传统服装。

Surveys

9受访者中多数发放工作服装，北极工作5年或更少，均年户外工作5+天。“发放服装是否让工作舒适？”5/9评分7或以下（10最舒适）。员工对发放服装耐用性意见分歧：5/9说耐用6年或更少，但3/9说7年。9人中除2人外均以某种方式补充发放服装。7/9偏好混合商业与手工服饰，1人仅手工，1人仅商业。发放服装描述可归为外衣、中间层与底层，因组织而异，大体对齐实验室测试物品（Barker等2022）。多数提及手工服饰更好、更暖、更适条件；多数强调通过使用支持本地经济。补充选择常提及羊毛底层、毛皮连指手套与帽子。手工偏好几乎一致连指手套，帽子也几乎一致提及，还有靴子、靴衬、袜子与毛皮饰风雪大衣。其他评论多样：从支持原住民经济兴趣到发放服装质量评论；少数反思手工服饰商业可用性/采购及时性vs商业服饰；有时手工与商业性能意见冲突，但评论聚焦重量-保暖比vs服装保护能力。

Discussion

尽管有数据表明天然材料（如动物毛皮）比合成材料隔热性优，但发表对比研究少。回顾既往研究：Oakes等（1995）发现天然材料（驯鹿皮）套装比两西方风格套装皮肤温度与舒适度下降显著少，表明更好热保护。本研究较大服装（如风雪大衣与裤子）原住民制作与公园管理局及海岸警卫队服装隔热性相当。Oakes等（1995）使用人类参与者，本研究使用热 manikin，但结果一致。Ensemble 18（全原住民服饰，含天然与合成纤维）STIV最高（3.35 clo），表明热绝缘高于政府PPE套装。Ensemble 6（含原住民服饰）STIV次高（3.16 clo），Ensemble 20（商业采购）STIV相似（3.14 clo），表明这些原住民服饰性能与高质量商业采购服相当，与Hill等（2020）发现一致。Havenith（2010）使用热 manikin发现Amundsen服装（含天然材料如驯鹿与海豹皮）隔热性与现代服装相近，风中表现良好。本研究较大服装原住民制作（如Ensembles 5, 6, 15）与政府人员商业服（如Ensembles 1, 2）STIV相似。Hill等（2020）使用热成像量化?22°C空气中两参与者服装外表面温度，发现驯鹿皮服装与现代零售服相似（外表面约?22°C），军队冬季制服较差（外表面?18.9°C），且驯鹿服装无拉链故无热泄漏，另两有。本研究Ensemble 18 STIV最高，但含额外原住民物品（如海狸皮帽、海豹皮长狩猎连指手套）。Ensemble 20高质量商业服加基础层连指手套与帽子。Ensembles 6与20 STIV极相似（3.16 clo与3.14 clo），表明原住民制作服性能与高质量商业采购服相当，与Hill等（2020）一致。超越既往研究，本研究深入检查组件服装。与较大服装结果不同，从基础层与公园管理局连指手套到原住民服装clo值增更大。原住民制作手部装备最低clo值野牛皮连指手套（1.73 clo），比基础层连指手套（1.51 clo）增14.5%。海狸皮连指手套clo值2.77 clo，比基础层连指手套增83.2%。与基础层及公园管理局皮革与合成材料手部装备相比，所有天然纤维原住民手部装备clo值更高。这扩展Dabrowska与Bartkowiak（2017）发现（天然材料比合成材料隔热性高），表明一旦纳入服装仍成立。Fallahi等（2017b）提供估计手部装备clo值防冻伤不同时间长度跨温度范围（Fig. 8），源自人类手指3D模型（假设静止无体力活动）。例如，个体静止60分钟室外?20°C、风速3.0 m·s^?1，手部装备clo值应约0.45 clo或更高；相同温度180分钟，需1.00 clo或更高。基于Fallahi等（2017b）估计，所有测试手部装备隔热性足够防?30°C空气（风速3 m·s^?1）60分钟暴露。暴露时间增120分钟，所有手部装备再次足够，但公园管理局皮革连指手套近最低要求（1.32 clo）。添加毛皮暖包增公园管理局皮革连指手套隔热性（1.28 clo到1.32 clo），使其满足?30°C 120分钟暴露。尽管观察数极少非严谨比较，但此小差异有影响，因毛皮暖包可简单添加任何手部装备增总隔热性。暴露时间180分钟，则仅原住民手工艺者制作手部装备有足够隔热性防?30°C空气冻伤。Fig. 9总结。比较本研究结果与Fallahi等（2017b）冻伤防护估计，本研究结果对政府人员恶劣环境操作练习与职责具重重要性，其职责可能要求户外寒冷天气延长时间（>2小时）。例如，公园管理局员工发放制式连指手套，在Fallahi等（2017a）所述条件下，仅让员工户外小于2小时即冻伤发作。使用原住民手部装备可提升政府人员操作性能，让个体户外延长时间，冻伤风险降。实验室部分结果表明，部分原住民制作服装（如风雪大衣）隔热性与现政府员工使用服装相当。而且，其他原住民制作服装（如连指手套）超过现政府服装隔热性，可让恶劣环境中性能增，保护人员更冷温度更长时间。本研究结果提供基础知识，说明精选原住民制作服装如何与现政府PPE比较。这些结果表明有机会整合原住民手工艺者服装入现政府PPE套装，无显著隔热性损失，甚至某些情况增保护（如原住民制作连指手套降冻伤可能性）。关于使用更广考虑，访谈与调查表明原住民服装可机会解决政府员工提出PPE合身问题（常为女性）。较小采购量下，这可实现，导致更合身更安全PPE选项。另一要点是目的驱动需求定制也可较小采购量实现。采购时间、保暖-重量比及某些原住民制作服装防水性是潜在补充发放PPE提及的两缺点。连指手套是员工个人补充发放PPE最常提及物品。毛皮连指手套与 hood衬里也常提及重要。 hood衬里特别 noted有趣，因商业风雪大衣行业远离使用毛皮产品。北方学术、联邦研究与旅游部门轶事评论表明，因担忧环境中塑料从服装来源普遍，推动远离合成毛皮（衍生塑料产品），导致个人偏好可行有机材料。

Suggestions for future research

技术面，额外实验室研究有益确定服装湿（因天气、出汗）或隔热性一致性跨不同供应商如何影响总隔热性。超越本研究技术性，本项目演示满足两主要缺口手段：通过创建手工艺者池北方社区经济发展，与政府员工安全PPE。两者对北方社区与政府员工重要。但有机会利用本项目发展社区不仅经济，而且传统与关系。关于传统考虑，几手工艺者提出制作传统工艺文化上重要，因经济类型变化，人们不得不聚焦货币生存而非传统或文化生存（如传统美术制作、兽皮生产、传统狩猎实践等）。继续探索采购如何支持传统工艺生产，下一阶段与北方原住民政府与组织合作，有益于此终点。关于本项目关系可能性，一些考虑可包括：“制作者空间”或某种共享空间开发；导师-学徒计划，长者与青年通过制作传统服装艺术连接；制作圈，社区成员聚一起创建此类采购服装，但连接时间；社区狩猎，长者带青年土地上狩猎材料用于此类采购——例如海豹狩猎营。有些可能比另更可行选项，但代表北方过去开展项目，也可纳入研发背景。

Summary

本基础性、探索性研究目标调查原住民服装如何成为恶劣天气PPE部分，导致北极环境个人安全与保障增。两方式做：首先使用热 manikin测量各种原住民手工艺者制作服装提供隔热性，并比较值与现政府人员恶劣环境使用服装。服装组装成各种套装：政府发放服装；原住民手工艺者制作服装；及两者混合。发现大多数原住民制作服装与政府发放服装相当。原住民制作较大服装（如外套与bib裤）STIV与政府发放服装相当，而手部装备一般clo值更高。这些结果表明，整合特定原住民制作服装（如海狸皮连指手套）可增穿戴者热保护，允许更冷环境更大保护与性能。第二，通过访谈或调查手工艺者、海岸警卫队辅助与加拿大巡警志愿者及政府员工，突出使用北方原住民制作服装好处与偏好。访谈政府员工几乎普遍补充发放服装与个人防护装备以工作更暖。那些相同员工有兴趣机会支持原住民手工艺者通过购买其产品。手工艺者偏好使用天然传统材料，因保暖、性能与耐用性佳。而且制作其产品过程具文化意义与感知积极心理健康益处。本研究可视作许多机会第一步。对一些原住民手工艺者机会有（典型）难访问实验室性能评估其恶劣环境服装。类似机会检查这些服装如何与现政府部局北极操作要求使用商业可用产品比较，及如何增强那些发放PPE物品性能。那些相同政府部局机会第一手检查原住民服装如何能在北方执行职责时增员工职业安全角色。但，本项目最大机会是通过此手段财政支持北方社区通过开发手工艺者池，生产足够库存供政府购买，也有机会文化、社区、仪式与工艺 resurgence在北方。改善北方心理健康与一般健康最大方式之一通过连接土地；本项目也可填补那缺口通过投资经社区手工艺者。此类投资可能改变北方社区人民生活，如果此投资正确且长期进行。原住民因经验、知识与专业知识如何保护自己免受元素影响，成功生活工作加拿大北极恶劣环境数世纪。本研究支持原住民数世纪所知：寒冷气候服装由天然纤维（如动物毛皮）制提供卓越保护免受极端条件，并允许人安全有效操作环境中。我们希望本研究贡献增长知识库，演示Indigenous Knowledge（IK）价值为操作恶劣环境，并鼓励其他调查如何与原住民手工艺者工作整合原住民制作服装入自己PPE以增安全与有效操作在北极。

Contributions

感激承认以下手工艺者同意参与本研究项目，通过其时间与购买本研究使用服装，既实用又美丽：Ashley Andersen (Goose Bay); Aurora Heat (Fort Smith); Barry Buckle (Forteau); Cheryl Fennell (Yellowknife); Dene Fur Clouds (Fort Providence); Elsie Broomfield (Makkovik); Flora House (Happy Valley–Goose Bay); Gerri Sharpe (Yellowknife); Kiluk (Arviat); Margaret Broomfield (Makkovik); Peggy Anderson (Nain); Sarah Cleary (Yellowknife); Ulukhaktok Arts Centre (Ulukhaktok); Uqqurimut Arts (Pangnirtung)。也感激承认项目伙伴输入，为其时间、关注、制服与本项目所给输入：奥罗拉学院：Matthew Dares, Patrick Gall, Brian Larman, Rena Squirrel；纽芬兰与拉布拉多手工艺理事会：Rowena House；西北地区政府艺术计划：Johanna Tiemessen, Kayla Cooper；努纳茨亚武特政府艺术计划：Chantelle Evans；努纳武特发展公司文化产