宋影，沈妮，張慧彬

（1.四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；2.皮革化學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；3.成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校，四川成都610065）

大底硬度對(duì)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(xué)制革清潔技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；2.皮革化學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；3.成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校，四川成都610065）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)舒適性的關(guān)注度越來(lái)越高，本研究的目的是探究大底硬度和跟高對(duì)足底壓力舒適度的影響。實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)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(xué)招募的14位健康女性來(lái)完成。主觀實(shí)驗(yàn)通過(guò)受試者對(duì)試穿過(guò)程中的舒適情況進(jìn)行打分；而客觀實(shí)驗(yàn)則通過(guò)鞋墊式壓力傳感器進(jìn)行采集。足底劃分為3個(gè)部分：前掌區(qū)域，腰窩區(qū)域和足跟區(qū)域，足底設(shè)置峰值壓強(qiáng)和沖量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，大底硬度對(duì)足底壓力各區(qū)域的影響通過(guò)方差分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析結(jié)果顯示：（1）跟高對(duì)女鞋壓力舒適度的影響更大，大底硬度對(duì)足底壓力參數(shù)峰值的影響較大；（2）當(dāng)大底硬度為55A、跟高為60 mm時(shí)，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(shí)，更加注重鞋子的舒適性。高跟鞋因它的特殊結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間穿著會(huì)產(chǎn)生不同程度的不舒適感，尤其是穿著一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選用不恰當(dāng)?shù)母吒踔習(xí)l(fā)一些足部疾病，例如腳趾增大、雞眼和最常見(jiàn)的拇指外翻等。因此，對(duì)于女鞋舒適性影響因素的研究具有重要的意義。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于鞋類(lèi)壓力舒適度已經(jīng)有一定的研究，但是起步較晚，尚未形成完整體系。不同領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)者都針對(duì)鞋子的各個(gè)部位結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，主要集中在鞋跟高度、鞋墊和中底結(jié)構(gòu)上。王立平在2010年研究了鞋跟高度對(duì)于人在正常行走時(shí)的足底壓力中心的影響［1］，其實(shí)驗(yàn)采用 Novel Pedar inshoe system進(jìn)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(jié)果鞋跟的增高使得足底壓力中心前移。而湯運(yùn)啟則針對(duì)女鞋探究了鞋跟高度對(duì)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(qiáng)、壓強(qiáng)分布情況，結(jié)果顯示跟高的增加會(huì)導(dǎo)致足部壓強(qiáng)分布不均［2］。宋雅偉在基于鞋跟高度對(duì)舒適性影響的研究基礎(chǔ)上，增加了高跟鞋防水臺(tái)設(shè)計(jì)對(duì)舒適度影響的研究，指出鞋跟高度＞5 cm時(shí)，有防水臺(tái)的鞋更舒適［3］。李鑫則對(duì)鞋墊腰窩的高度進(jìn)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(duì)中底硬度對(duì)職業(yè)女鞋舒適度所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)顯示前掌區(qū)域與后跟區(qū)域的壓力呈現(xiàn)相反趨勢(shì)［5］。

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

2　實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象

在四川大學(xué)招募了14名健康女性，篩選的標(biāo)準(zhǔn)如下：穿鞋尺碼為36碼；足部沒(méi)有畸形；近半年無(wú)重大足部疾病；步態(tài)正常；身體質(zhì)量指數(shù)正常（BMI∈（15，22））。測(cè)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(shí)驗(yàn)用鞋

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

表1　實(shí)驗(yàn)鞋大底硬度及跟高參數(shù)表

2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備

客觀測(cè)試實(shí)驗(yàn)使用pedar-X鞋墊壓力測(cè)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(gè)壓力傳感器，通過(guò)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(qiáng)、平均壓強(qiáng)、沖量等壓力參數(shù)，能對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、連續(xù)逐幀回放、中心壓力檢測(cè)、壓力二維輪廓顯示、壓力三維顯示等。

2.4測(cè)試方法

圖1　 Pedar-X鞋墊測(cè)試系統(tǒng)

圖2　足底分區(qū)示意圖

該研究中三組實(shí)驗(yàn)的測(cè)試方法相同。測(cè)試在室內(nèi)平坦地面上進(jìn)行。首先讓測(cè)試者穿戴好pedar-X測(cè)試系統(tǒng)熟悉測(cè)試環(huán)境，然后依次穿著不同的測(cè)試鞋，在規(guī)定路徑上自然行走，每雙鞋測(cè)試三次，用pedar-X鞋墊壓力測(cè)試系統(tǒng)記錄測(cè)試者在自然行走過(guò)程中的足底壓力參數(shù)，同時(shí)由測(cè)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(jìn)行打分評(píng)測(cè)。

主觀測(cè)試評(píng)分表根據(jù)視覺(jué)評(píng)價(jià)表（VAS）進(jìn)行設(shè)計(jì)，將足底分為三部分：前掌部位、腰窩部位和腳跟部位。測(cè)試者在穿著每雙測(cè)試鞋后獨(dú)立為鞋子各個(gè)部位進(jìn)行“初穿感受”和“正常行走”的主觀感受評(píng)分。

2.5數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2.5.1數(shù)據(jù)處理

客觀實(shí)驗(yàn)中使用的pedar-X鞋墊系統(tǒng)已經(jīng)將足底分為前掌、腰窩以及后跟三個(gè)區(qū)域（如圖2所示）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

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

2.5.2統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)錄入Excel表格當(dāng)中，求得每雙實(shí)驗(yàn)用鞋各個(gè)部位的“初穿感受”和“正常行走”得分的平均值；客觀實(shí)驗(yàn)得到的峰值壓強(qiáng)（kPa）和沖量（N· s）數(shù)據(jù)先導(dǎo)入Excel表格中進(jìn)行整理，再導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先，檢驗(yàn)所有實(shí)驗(yàn)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(yùn)用單因素方差模型分析實(shí)驗(yàn)設(shè)定的變化對(duì)足底峰值壓強(qiáng)和沖量的影響是否具有顯著性；最后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。所有統(tǒng)計(jì)分析均使用SPSS 22.0，顯著度為0.05，置信區(qū)間為95%。

3　結(jié)果與討論

3.1主觀測(cè)試結(jié)果

根據(jù)測(cè)試鞋每雙鞋各個(gè)部位的主觀評(píng)價(jià)得分平均值繪制雷達(dá)圖如圖3所示。

圖3　測(cè)試鞋各個(gè)部位主觀評(píng)價(jià)得分平均值雷達(dá)圖

由圖3可以看出：

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

（2）對(duì)于前掌部位和腰窩部位的初穿感受而言，當(dāng)鞋的凈跟高比較低時(shí)，大底硬度大的鞋子比較舒適，而當(dāng)鞋的凈跟高比較高時(shí)，大底硬度小的鞋子比較舒適；對(duì)于后跟部位的初穿感受而言，鞋的凈跟高比較低時(shí)，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(shí)，大底硬度更高的鞋行走時(shí)的整體感覺(jué)更舒適；跟高為60 mm時(shí)，大底硬度更低的鞋行走時(shí)的整體感覺(jué)更舒適。

3.2客觀測(cè)試結(jié)果

3.2.1方差分析結(jié)果

運(yùn)用SPSS分析結(jié)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(wú)顯著差異，故后續(xù)分析中不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行左右腳的區(qū)分。單因變量多因素方差分析結(jié)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(qiáng)值是前掌區(qū)域>后跟區(qū)域>腰窩區(qū)域。足底最大壓強(qiáng)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(qiáng)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(dāng)跟高為20 mm時(shí)，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(dāng)跟高為40 mm時(shí)，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(dāng)跟高為60 mm時(shí)，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(shí)，跟高為20 mm和跟高為40 mm時(shí)的前掌峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（p=0.027＜0.05），而各個(gè)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(shí)腰窩峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（p=0.004＜0.05），而各個(gè)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(jié)果表

（4）當(dāng)大底硬度為75A時(shí)，跟高為20 mm和跟高為40 mm的鞋子后跟區(qū)域峰值壓強(qiáng)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(jié)果

在SPSS中進(jìn)行回歸分析，并根據(jù)各個(gè)區(qū)域沖量百分比和壓強(qiáng)值隨大底硬度的變化情況制作趨勢(shì)圖，結(jié)果如圖4、圖5所示。

由圖4和圖5可以看到，當(dāng)跟高相同時(shí)，足底各個(gè)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(shì)；足底各個(gè)區(qū)域壓強(qiáng)隨大底硬度變化趨勢(shì)不明顯。

結(jié)合主觀測(cè)試結(jié)果以及客觀測(cè)試結(jié)果來(lái)看，我們可以看到，無(wú)論是主觀測(cè)試當(dāng)中的初穿感受還是正常行走時(shí)的舒適度感受，大底硬度和跟高都處于適中的值時(shí)，鞋子的整體舒適度最大，并且跟高較高的同時(shí)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(duì)壓力舒適度的顯著影響相比，大底硬度對(duì)壓力舒適性的影響相對(duì)較小。

3.3討論

圖4　沖量百分比隨大底硬度變化趨勢(shì)圖

圖5　壓強(qiáng)隨大底硬度變化趨勢(shì)圖

鞋跟高度對(duì)于足底壓力舒適性的研究結(jié)果表明，鞋跟高度的增加，使得女性在被動(dòng)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(nèi)側(cè)［6］。因此，跟高的改變會(huì)顯著地影響人體足底的壓力受力情況，從而影響人體對(duì)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(jié)構(gòu)，承擔(dān)著吸收行走時(shí)地面帶來(lái)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(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)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(dá)到緩沖效果，使得外底對(duì)于足底壓力的影響大大降低。尤其是對(duì)于女性高跟鞋而言，外底的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，外底使用的材料也沒(méi)有特別的講究，大底和水臺(tái)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(duì)于女鞋的壓力舒適度影響相對(duì)比較小。

盡管大底硬度對(duì)足底壓力的影響比較微小，但是仍然對(duì)鞋類(lèi)的舒適度產(chǎn)生一定的作用。無(wú)論是大底硬度還是鞋跟高度都應(yīng)該處于一個(gè)適中的值才能使鞋子達(dá)到比較好的舒適度。湯運(yùn)啟［7］認(rèn)為，在40 mm跟高下，足部壓力分布比較均勻，感覺(jué)最舒適。而對(duì)于大底硬度而言，柔軟的大底初穿感受比較舒適，但行走時(shí)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(yùn)動(dòng)負(fù)荷刺激最為適宜，人體適應(yīng)能力強(qiáng)，適宜長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)穿著［9］。

4　結(jié)論與建議

本研究得到以下結(jié)論：

（1）跟高對(duì)女鞋壓力舒適度的影響更大，大底硬度對(duì)足底壓力參數(shù)峰值的影響較大，當(dāng)跟高和大底硬度都處于一個(gè)適中的值，即跟高為60 mm、大底硬度為55A時(shí)，能夠達(dá)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(lái)自四川大學(xué)學(xué)生，樣本量和樣本范圍都比較小，數(shù)據(jù)和結(jié)論的普遍適用性有待考證；實(shí)驗(yàn)鞋在大底硬度的設(shè)定上差異太小，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)差異小、趨勢(shì)不明顯。

[1]王立平，李建設(shè).鞋跟高度對(duì)人體行走時(shí)足底壓力中心的影響[C].第十四屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集，2010：104-107.

[2]湯運(yùn)啟，秦蕾，羅向東，等.鞋跟高度對(duì)青年女性足底壓力舒適性影響的研究 [J].中國(guó)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(tái)設(shè)計(jì)對(duì)高跟鞋壓力舒適性的影響 [J].中國(guó)皮革，2014，（08）：142-147.

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

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

[6]王曉艷，馬楚虹，錢(qián)永東，等.鞋跟高度在健身走過(guò)程中對(duì)足底壓力的影響[J].河北體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，05：82-85.

[7]湯運(yùn)啟，秦蕾，羅向東，等.鞋跟高度對(duì)青年女性足底壓力舒適性影響的研究[J].中 國(guó)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(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13（46）：9113-9116.

[9]宋雅偉，魏文儀.不同硬度鞋底對(duì)人體步行過(guò)程中足底壓力中心軌跡的影響 [J].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)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(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)。郵箱：SN2014@yeah.net。