《Applied Sciences》：Effects of a Cap-Mounted Portable Fan on Localized Skin Cooling and Perceived Weakness During Cycling in Hot-Humid Conditions
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日益增加的热暴露增加了体力活动和户外工作中热相关疾病的风险，表明需要一种可及的冷却策略。本研究的目的是检验便携风扇对湿热条件下运动时生理反应、感知热应激和认知功能的影响。十名参与者完成了两次试验，有风扇（WF）和无风扇（WOF），在受控环境舱（30°C，70%
日益增加的热暴露增加了体力活动和户外工作中热相关疾病的风险，表明需要一种可及的冷却策略。本研究的目的是检验便携风扇对湿热条件下运动时生理反应、感知热应激和认知功能的影响。十名参与者完成了两次试验，有风扇（WF）和无风扇（WOF），在受控环境舱（30°C，70%相对湿度）中以50%心率储备（HRR）进行骑行。使用1 Hz采样率连续测量前额、颈部、胸部和大腿的皮肤温度，并通过鼓膜探针测量核心温度。在15分钟和30分钟时，WF条件下的前额和胸部温度较低（p < 0.05），而心率和鼓膜温度无变化。在30分钟时，WF条件下的呼吸频率较低（p < 0.05）。运动后Stroop测试反应时间改善，但条件间无差异。使用便携风扇降低了上半身皮肤温度和感知虚弱，但未影响短期暴露期间的总体认知表现。这些发现表明，在湿热条件下短期运动期间，局部冷却可能有助于管理局部热不适。
**论文解读：帽式便携风扇对湿热条件下骑行时局部冷却与感知虚弱的影响**
**研究背景与问题**
全球平均气温自1970年以来上升速度加快，导致体力活动、户外娱乐和职业任务中热相关疾病风险增加。现有冷却策略（如便携风扇、冷却背心）虽能一定程度缓解热应激，但传统帽式冷却装置（如液体或凝胶冷却帽）需预先冷冻或浸泡，冷却时间有限；而工业头盔风扇附件不适用于标准棒球帽。新型产品Tigeraire? Zephyr是一款轻量电池驱动的帽式风扇，无需预处理，但其在湿热环境运动中的效果尚未被直接评估。前额和面部在体温调节和热散失中起关键作用，提供直接气流可能缓解热应激。然而，现有研究多关注全身风扇冷却或特定冷却服装，高度便携设备的有效性证据不足。本研究的目的是在受控湿热环境下，评估该新型便携风扇对运动中生理（皮肤温度、心率、呼吸频率、核心温度）、感知（热应激、虚弱感）和认知（Stroop测试）反应的效果。论文发表在《Applied Sciences》。
**主要技术方法**
研究人员采用交叉设计，在美国一所大学招募10名健康参与者（年龄25.1±3.9岁，男女各半，来源为大学招募）。参与者完成两次实验：有风扇（WF）与无风扇（WOF），顺序随机，间隔至少4天。在受控环境舱（30°C，70%相对湿度）中以50%心率储备（HRR，即最大心率与静息心率之差）进行30分钟骑行，踏频约60 rpm。主要技术方法包括：使用无线皮肤温度传感器（BIOPAC Systems, Inc.）以1 Hz采样率连续测量前额、颈部、胸部、大腿皮肤温度及鼓膜核心温度；使用Zephyr BioHarness BH3监测心率和呼吸频率；使用基于网络的Stroop测试（PsyToolkit平台）评估认知功能（反应时间）；使用视觉模拟量表（VAS，0-10厘米）评估感知热应激（包括疲劳、虚弱、头晕、眩晕、疲倦感）。风扇（Tigeraire? Zephyr）产生2.3 m/s气流，固定在标准棒球帽帽檐中央，距前额约3 cm。
**研究结果**
**3.1 心率与呼吸频率反应**
通过连续监测，心率在两种条件下均随时间增加，但条件间无显著差异。呼吸频率在30分钟时，WF条件（25次/分钟）显著低于WOF条件（27次/分钟）（p < 0.05，效应量ES = -0.69），表明风扇可能降低呼吸频率。
**3.2 皮肤温度与鼓膜温度差异**
前额温度在15分钟和30分钟时，WF条件（15分钟：32.4°C；30分钟：32.2°C）显著低于WOF条件（15分钟：34.2°C；30分钟：33.8°C）（p < 0.05，ES = -1.52和-1.37）。胸部皮肤温度在15、20、30分钟时，WF条件（34.5°C、34.7°C、34.9°C）显著低于WOF条件（34.9°C、35.1°C、35.2°C）（p < 0.05，ES = -0.01至-0.78）。颈部、大腿皮肤温度及鼓膜温度在条件间无显著差异。结论：风扇降低了上半身（前额和胸部）局部皮肤温度，但未影响核心温度。
**3.3 感知热应激与认知功能**
感知虚弱（VAS）在30分钟时，WF条件（0.06）显著低于WOF条件（0.49）（p < 0.05，ES = -0.72），而疲劳、眩晕、疲倦、头晕感无差异。Stroop测试反应时间在运动后均快于运动前（一致任务：715 ms vs 628 ms；不一致任务：841 ms vs 720 ms，p < 0.05），但条件间无差异。结论：风扇降低了感知虚弱，但未改善整体认知功能。
**3.4 周期与顺序效应**
颈部温度、感知疲劳和Stroop反应时间存在显著周期效应（访问顺序），鼓膜温度存在显著顺序效应，可能反映练习效应或日常变异，需在讨论中谨慎解释。
**总结讨论与结论**
讨论部分指出，风扇未改变心率，可能因30分钟方案仅产生中等热应激；前额和胸部温度下降源于对流散热增强，尤其前额可直接暴露于气流；但局部冷却未转化为全身热负荷或核心温度降低，也未影响认知表现；感知虚弱降低与面部冷却降低主观疲劳感一致。研究局限性包括：运动时间短、Stroop错误率数据缺失、红外温度计受汗液影响、未控制女性月经周期、样本量小、未客观测量水合状态、仅针对健康年轻人、实验室环境未模拟户外辐射和风。结论部分翻译如下：总之，这些发现表明，在受控湿热环境下进行30分钟中等强度骑行时，使用便携冷却策略可降低局部上半身皮肤温度（前额和胸部）和感知虚弱。然而，这些局部冷却效果并未转化为认知表现的改善，且对整体感知热应激影响有限（尽管感知虚弱降低）。这些发现不应被解释为风扇可降低全身生理热应激、核心温度或热相关疾病风险的证据，也不应认为其有效性可推广至户外或职业环境（本研究中未测试）。未来研究有必要考察更长的运动时间、更大的样本量以及更多生理和认知指标，以进一步评估便携冷却策略的有效性。
