大底硬度對高跟女鞋足底壓力舒適性的影響研究

宋影，沈妮，張慧彬

（1.四川大學制革清潔技術國家工程實驗室，四川成都610065；2.皮革化學與工程教育部重點實驗室，四川成都610065；3.成都紡織高等專科學校，四川成都610065）

大底硬度對高跟女鞋足底壓力舒適性的影響研究

宋影1，2*，沈妮3，張慧彬1

（1.四川大學制革清潔技術國家工程實驗室，四川成都610065；2.皮革化學與工程教育部重點實驗室，四川成都610065；3.成都紡織高等專科學校，四川成都610065）

隨著經濟的發(fā)展，人們對舒適性的關注度越來越高，本研究的目的是探究大底硬度和跟高對足底壓力舒適度的影響。實驗共設計了9雙女鞋，穿著這些鞋的主觀感受和客觀足底壓力的分布由在四川大學招募的14位健康女性來完成。主觀實驗通過受試者對試穿過程中的舒適情況進行打分；而客觀實驗則通過鞋墊式壓力傳感器進行采集。足底劃分為3個部分：前掌區(qū)域，腰窩區(qū)域和足跟區(qū)域，足底設置峰值壓強和沖量兩個參數(shù)，大底硬度對足底壓力各區(qū)域的影響通過方差分析進行評價。分析結果顯示：（1）跟高對女鞋壓力舒適度的影響更大，大底硬度對足底壓力參數(shù)峰值的影響較大；（2）當大底硬度為55A、跟高為60 mm時，足底壓力舒適度較好。

足底壓力；跟高；鞋墊系統(tǒng)；硬度；舒適性

1　引言

現(xiàn)代女性穿著高跟鞋在追求外觀美感的同時，更加注重鞋子的舒適性。高跟鞋因它的特殊結構，長時間穿著會產生不同程度的不舒適感，尤其是穿著一些結構設計不合理、材料選用不恰當?shù)母吒踔習l(fā)一些足部疾病，例如腳趾增大、雞眼和最常見的拇指外翻等。因此，對于女鞋舒適性影響因素的研究具有重要的意義。

目前，國內對于鞋類壓力舒適度已經有一定的研究，但是起步較晚，尚未形成完整體系。不同領域的相關學者都針對鞋子的各個部位結構進行了研究，主要集中在鞋跟高度、鞋墊和中底結構上。王立平在2010年研究了鞋跟高度對于人在正常行走時的足底壓力中心的影響［1］，其實驗采用 Novel Pedar inshoe system進行數(shù)據(jù)的采集，主要研究了不同跟高情況下足底壓力中心的位移，結果鞋跟的增高使得足底壓力中心前移。而湯運啟則針對女鞋探究了鞋跟高度對女性的足底壓力舒適性的影響，主要分析隨著跟高的變化，足底峰值壓強、壓強分布情況，結果顯示跟高的增加會導致足部壓強分布不均［2］。宋雅偉在基于鞋跟高度對舒適性影響的研究基礎上，增加了高跟鞋防水臺設計對舒適度影響的研究，指出鞋跟高度＞5 cm時，有防水臺的鞋更舒適［3］。李鑫則對鞋墊腰窩的高度進行研究，并指出3/4腰窩高度的功能性鞋墊最舒適［4］。楊璐銘對中底硬度對職業(yè)女鞋舒適度所產生的影響進行了研究，實驗顯示前掌區(qū)域與后跟區(qū)域的壓力呈現(xiàn)相反趨勢［5］。

本研究的目的是探究大底硬度對于女鞋的壓力舒適性的影響，并尋找出變化的特點和規(guī)律，為女鞋設計生產提供參考。

2　實驗方法

2.1實驗對象

在四川大學招募了14名健康女性，篩選的標準如下：穿鞋尺碼為36碼；足部沒有畸形；近半年無重大足部疾病；步態(tài)正常；身體質量指數(shù)正常（BMI∈（15，22））。測試者的基本情況為：年齡為22±1（歲），身高為160±6（cm），體重為48.5±6.5（kg），BMI為19.1±1.9。

2.2實驗用鞋

本部分主要研究大底硬度對女鞋壓力舒適度的影響，共測試9雙鞋子，測試鞋基本參數(shù)如表1所示。

表1　實驗鞋大底硬度及跟高參數(shù)表

2.3實驗設備

客觀測試實驗使用pedar-X鞋墊壓力測試系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集頻率為100 Hz，每只鞋墊表面分布99個壓力傳感器，通過電纜線與控制盒相連，控制盒執(zhí)行讀取、記錄、發(fā)送、同步輸出等功能。Pedar系統(tǒng)軟件能分析得出不同足底區(qū)域的峰值壓力、平均壓力、接觸面積、峰值壓強、平均壓強、沖量等壓力參數(shù)，能對測量的數(shù)據(jù)進行實時動態(tài)顯示、連續(xù)逐幀回放、中心壓力檢測、壓力二維輪廓顯示、壓力三維顯示等。

2.4測試方法

圖1　 Pedar-X鞋墊測試系統(tǒng)

圖2　足底分區(qū)示意圖

該研究中三組實驗的測試方法相同。測試在室內平坦地面上進行。首先讓測試者穿戴好pedar-X測試系統(tǒng)熟悉測試環(huán)境，然后依次穿著不同的測試鞋，在規(guī)定路徑上自然行走，每雙鞋測試三次，用pedar-X鞋墊壓力測試系統(tǒng)記錄測試者在自然行走過程中的足底壓力參數(shù)，同時由測試者本人按照初穿舒適度感受和自然行走狀態(tài)下舒適度感受分別進行打分評測。

主觀測試評分表根據(jù)視覺評價表（VAS）進行設計，將足底分為三部分：前掌部位、腰窩部位和腳跟部位。測試者在穿著每雙測試鞋后獨立為鞋子各個部位進行“初穿感受”和“正常行走”的主觀感受評分。

2.5數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計學分析

2.5.1數(shù)據(jù)處理

客觀實驗中使用的pedar-X鞋墊系統(tǒng)已經將足底分為前掌、腰窩以及后跟三個區(qū)域（如圖2所示）進行數(shù)據(jù)采集。

從pedar軟件導出的原始數(shù)據(jù)中我們主要分析峰值壓強（kPa）和沖量（s·N）兩個參量：（1）峰值壓強PP（Peak Pressure），壓力采集過程中，壓力鞋墊上每一個傳感器所采集得到最大的壓強值，顯示各區(qū)最大壓強的分布；（2）力對時間積分FTI（Force Time Integrals），即沖量，是力與力作用時間的乘積，它表示力在一定時間段對足底各區(qū)連續(xù)作用產生的積累效果，由足底各區(qū)壓力和接觸時間這兩個物理參數(shù)決定。

2.5.2統(tǒng)計學分析

主觀評分數(shù)據(jù)錄入Excel表格當中，求得每雙實驗用鞋各個部位的“初穿感受”和“正常行走”得分的平均值；客觀實驗得到的峰值壓強（kPa）和沖量（N· s）數(shù)據(jù)先導入Excel表格中進行整理，再導入SPSS中進行統(tǒng)計分析。首先，檢驗所有實驗數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，排除奇異值；然后檢查左右腳數(shù)據(jù)是否有顯著性差異；并運用單因素方差模型分析實驗設定的變化對足底峰值壓強和沖量的影響是否具有顯著性；最后對所有數(shù)據(jù)進行回歸分析。所有統(tǒng)計分析均使用SPSS 22.0，顯著度為0.05，置信區(qū)間為95%。

3　結果與討論

3.1主觀測試結果

根據(jù)測試鞋每雙鞋各個部位的主觀評價得分平均值繪制雷達圖如圖3所示。

圖3　測試鞋各個部位主觀評價得分平均值雷達圖

由圖3可以看出：

（1）就鞋子整體的初穿感受而言，當跟高一定時，大底硬度為65A的鞋子整體舒適度評分最高。

（2）對于前掌部位和腰窩部位的初穿感受而言，當鞋的凈跟高比較低時，大底硬度大的鞋子比較舒適，而當鞋的凈跟高比較高時，大底硬度小的鞋子比較舒適；對于后跟部位的初穿感受而言，鞋的凈跟高比較低時，大底硬度為65A為最舒適狀態(tài)。

（3）就鞋子整體的正常行走的主觀感受而言，跟高為20 mm時，大底硬度更高的鞋行走時的整體感覺更舒適；跟高為60 mm時，大底硬度更低的鞋行走時的整體感覺更舒適。

3.2客觀測試結果

3.2.1方差分析結果

運用SPSS分析結果顯示前掌區(qū)域和后跟區(qū)域數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，腰窩區(qū)域數(shù)據(jù)均不服從正態(tài)分布。左右腳數(shù)據(jù)無顯著差異，故后續(xù)分析中不對數(shù)據(jù)進行左右腳的區(qū)分。單因變量多因素方差分析結果如表2所示。

由表2我們可以得出看出：

（1）整體而言，足底壓強值是前掌區(qū)域>后跟區(qū)域>腰窩區(qū)域。足底最大壓強355.1 kPa出現(xiàn)在前掌區(qū)域，最大沖量百分比0.415同樣出現(xiàn)在前掌區(qū)域；足底最小壓強62.2 kPa出現(xiàn)在腰窩區(qū)域，最小沖量百分比0.324同樣出現(xiàn)在腰窩區(qū)域。

（2）當跟高為20 mm時，前掌區(qū)域足底壓力參數(shù)隨大底硬度增加變化幅度較大，后跟區(qū)域和腰窩區(qū)域的變化較小。當跟高為40 mm時，前掌區(qū)域和后跟區(qū)域足底壓力參數(shù)隨大底硬度增加變化幅度較大，腰窩區(qū)域變化較小。當跟高為60 mm時，后跟區(qū)域足底壓力參數(shù)隨大底硬度增大變化幅度較大，前掌區(qū)域和腰窩區(qū)域變化較小。

（3）大底硬度相同時，跟高為20 mm和跟高為40 mm時的前掌峰值壓強數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（p=0.027＜0.05），而各個跟高沖量數(shù)據(jù)之間不具有顯著差異；跟高為20 mm和跟高為40 mm時腰窩峰值壓強數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（p=0.004＜0.05），而各個跟高的沖量數(shù)據(jù)之間不具有顯著差異。

表2　方差分析結果表

（4）當大底硬度為75A時，跟高為20 mm和跟高為40 mm的鞋子后跟區(qū)域峰值壓強數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（p=0.029＜0.05）。

3.2.2回歸分析結果

在SPSS中進行回歸分析，并根據(jù)各個區(qū)域沖量百分比和壓強值隨大底硬度的變化情況制作趨勢圖，結果如圖4、圖5所示。

由圖4和圖5可以看到，當跟高相同時，足底各個區(qū)域的FTI%值隨著大底硬度的增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢；足底各個區(qū)域壓強隨大底硬度變化趨勢不明顯。

結合主觀測試結果以及客觀測試結果來看，我們可以看到，無論是主觀測試當中的初穿感受還是正常行走時的舒適度感受，大底硬度和跟高都處于適中的值時，鞋子的整體舒適度最大，并且跟高較高的同時大底硬度大的鞋子更不舒適。此外，根據(jù)方差分析，與跟高對壓力舒適度的顯著影響相比，大底硬度對壓力舒適性的影響相對較小。

3.3討論

圖4　沖量百分比隨大底硬度變化趨勢圖

圖5　壓強隨大底硬度變化趨勢圖

鞋跟高度對于足底壓力舒適性的研究結果表明，鞋跟高度的增加，使得女性在被動的提踵狀態(tài)下行走，從而使身體重心前移，足底壓力集中在前掌內側［6］。因此，跟高的改變會顯著地影響人體足底的壓力受力情況，從而影響人體對鞋子的舒適度感受。外底作為鞋子最外層與地面直接接觸的結構，承擔著吸收行走時地面帶來的沖擊力的作用。但由于外底與腳之間還存在中底、鞋墊等結構，這些結構有不可忽略的厚度和硬度，能夠很大程度地吸收外界作用力，達到緩沖效果，使得外底對于足底壓力的影響大大降低。尤其是對于女性高跟鞋而言，外底的結構相對比較簡單，外底使用的材料也沒有特別的講究，大底和水臺的硬度區(qū)別微小，反而是高跟鞋的鞋跟高度有比較大的變化空間。因此，外底的硬度對于女鞋的壓力舒適度影響相對比較小。

盡管大底硬度對足底壓力的影響比較微小，但是仍然對鞋類的舒適度產生一定的作用。無論是大底硬度還是鞋跟高度都應該處于一個適中的值才能使鞋子達到比較好的舒適度。湯運啟［7］認為，在40 mm跟高下，足部壓力分布比較均勻，感覺最舒適。而對于大底硬度而言，柔軟的大底初穿感受比較舒適，但行走時容易疲勞，適宜短距離的行走穿著［8］。中等硬度鞋底的鞋給人體的運動負荷刺激最為適宜，人體適應能力強，適宜長時間運動時穿著［9］。

4　結論與建議

本研究得到以下結論：

（1）跟高對女鞋壓力舒適度的影響更大，大底硬度對足底壓力參數(shù)峰值的影響較大，當跟高和大底硬度都處于一個適中的值，即跟高為60 mm、大底硬度為55A時，能夠達到最佳的舒適度；

（2）跟高與大底硬度共同影響著女鞋的足底壓力舒適度，跟高越高、大底硬度越大，穿著主觀感受越不舒適，在前掌部位尤為顯著。

此外，本研究也存在一定的局限，由于本研究中樣本主要來自四川大學學生，樣本量和樣本范圍都比較小，數(shù)據(jù)和結論的普遍適用性有待考證；實驗鞋在大底硬度的設定上差異太小，導致實驗得到的數(shù)據(jù)差異小、趨勢不明顯。

[1]王立平，李建設.鞋跟高度對人體行走時足底壓力中心的影響[C].第十四屆全國運動生物力學學術交流大會論文集，2010：104-107.

[2]湯運啟，秦蕾，羅向東，等.鞋跟高度對青年女性足底壓力舒適性影響的研究 [J].中國皮革，2011，（04）：106-107+111.

[3]宋雅偉，劉園園，滕津汝.鞋跟高度與防水臺設計對高跟鞋壓力舒適性的影響 [J].中國皮革，2014，（08）：142-147.

[4]李鑫，徐波.鞋墊腰窩高度對足底壓力舒適性的影響[J].中國皮革，2013，（10）：122-124.

[5]楊璐銘，郝芙蓉，張惟雯，等.中底硬度對職業(yè)女鞋舒適度的影響 [J].皮革科學與工程，2014，24（4）：47-50.

[6]王曉艷，馬楚虹，錢永東，等.鞋跟高度在健身走過程中對足底壓力的影響[J].河北體育學院學報，2010，05：82-85.

[7]湯運啟，秦蕾，羅向東，等.鞋跟高度對青年女性足底壓力舒適性影響的研究[J].中 國皮革 ，2011，04：106-107+111.

[8]宋雅偉，蔡奕璽，寇恒靜，等.鞋底硬度與人體行走中足底壓力的變化[J].中國組織工程研究與臨床康復，2009，13（46）：9113-9116.

[9]宋雅偉，魏文儀.不同硬度鞋底對人體步行過程中足底壓力中心軌跡的影響 [J].中國康復醫(yī)學雜志，2010，（09）：875-878.

Influences of Outsole Hardness on Plantar Pressure Comfort of Woman High-heeled Shoes

SONG Ying1，2，SHEN Ni3*，ZHANG Hui-bin1
（1.National Engineering Laboratory for Clean Technology of leather Manufacture，Sichuan University，Chengdu 610065，China；2.Key Laboratory for Leather Chemistry and Engineering of the Education Ministry，Chengdu 610065，China；3.Chengdu Textile College，Chengdu 610065，China）

With the development of economy，people’s attention to comfortable experience is becoming higher and higher.This study was aimed to explore the effect outsole hardness on the plantar pressure comfort.Totally 9 pairs of female shoes is divided into subjective and objective evaluation and assessed by 14 female youth participation from Sichuan University.In terms of subjective evaluation，participants gave scores while wearing the testing shoes directly；whereas，those of objective were made by insole plantar pressure distribution.The plantar region was divided into three parts:forefoot，mid foot and heel，under which variables of peak pressure（PP）and force time integral（FTI）were calculated.ANOVA analysis with significant level of 0.05 and confidant interval of 95%was used to explore the influences of outsole hardness and heel on the plantar pressure comfort.Results show that:（1）outsole hardness and waterproof hardness affect the PP and FTI；（2）the most comfortable was obtained when the outsole hardness is 55A and the height of heel is 65mm.

plantar pressure；heel；novel pedar-X insole system；outsole hardness；comfort

TS 943.3

A

1671-1602（2016）17-0054-06

宋影（1991-），女，碩士，郵箱：908422758@qq.com。

*通信聯(lián)系人：沈妮（1988-），助教，從事皮具結構與功能設計。郵箱：SN2014@yeah.net。