基于usb单步平板的eva鞋垫舒适度研究

基于usb单步平板的eva鞋垫舒适度研究

服装材料的设计参数（如厚度和硬度）对服装的使用舒适度有很大影响。本次试验通过对普通健康大学生穿着不同厚度和不同硬度的EVA鞋垫,进行足底压力测量与步态分析,得出人穿用鞋垫时,在不同条件下的各项舒适度感知与量化指数。本研究旨在通过对鞋垫设计与足部运动学参数的研究,为提高鞋类舒适度及专业功能运动鞋及鞋垫设计,提供理论依据。1试验部分1.1试验材料和厚度试验仪器主要是比利时Rsscan公司生产的Footscan足底压力、步态分析系统中的FootscanSingleStepMatSystem-USB(USB单步平板系统),台湾高铁公司生产的(Gs709)邵尔硬度计,台湾高铁公司生产的GT-313A定重式测厚仪等。试验对象为在校的30位女大学生,身高(158.4±3.5)cm,体重(49.2±4.5)kg,脚长(23.5±0.8)cm,脚宽(8.2±0.3)cm,年龄(20.4±3.2)岁。所有受试者无异常步态、足部畸形和严重足部外伤史,测试期间足踝关节活动正常。试验所用鞋垫为6种不同硬度和不同厚度鞋垫。在研究厚度对舒适性的影响时,将硬度控制在(33±1)°左右,厚度由低到高分别为:H-1(1.76mm)、H-2(4.68mm)、H-3(6.30mm)、H-4(6.84mm)、H-5(10.03mm)、H-6(16.88mm)。在研究硬度时,把厚度控制在(4.50±0.50)mm,硬度从小到大分别为:Y-1(5.71°)、Y-2(11.71°)、Y-3(23.7°)、Y-4(33.7°)、Y-5(47°)、Y-6(84.3°)。1.2测试方法自然行驶测试所有受试者测试期间足踝关节活动正常,抬头挺胸,两眼平视前方,保持正常步态,两臂自然摆开,自然行走,在测试之前要估计自然行走的步数。测试时,在裸足状态下,以个人平常步态自然行走,测量两脚各5~6次动态足底压力,接着让受测者按照编号顺序穿着同种厚度、不同硬度的EVA鞋垫测试足底压力,然后进行同种硬度、不同厚度鞋垫试验,最后进行受力分析,讨论鞋垫设计与足底压力之间的影响。鞋垫硬度与厚度对人体眼底压力舒适性的影响本次试验中,为使结果更具可信度,在完成足底压力测量分析的同时,还进行了主观问卷调查,调查内容包括足底疲劳度,脚部压迫感,稳定性,柔软度,弹性,曲挠性,舒适度等,研究受试者在试穿不同鞋垫时的心理感受,最后整理分析EVA鞋垫的硬度、厚度对人体足底压力舒适性的影响。2试验结果2.1足跟外侧压力值对比当EVA鞋垫厚度一定,硬度变化时,足底压力发生了变化,各部位压力曲线(横轴表示受测鞋垫的编号,纵轴表示在一定硬度下的压力值),如图1~图8。图1显示,随着硬度的变化,足跟内侧压力先减小后上升。图2显示足跟外侧压力同样是先减小后上升,但是压力在超过47.7°后表现急剧下降趋势。图3显示第1~4跖趾压力变化呈减小趋势,第5跖趾基本没有变化。图4显示大拇趾和第2~5脚趾区域压力差别比较大,大拇趾的压力随着硬度的增加表现平缓,波动小,当超过48°时,急剧下降,其它4个脚趾的压力不稳定。2.2鞋垫材料的压力当EVA鞋垫硬度一定,厚度变化时,足底压力也发生了变化,各部位压力曲线(横轴表示受测鞋垫的编号,纵轴表示在一定厚度下的压力值),如图6~图8。图5、图6显示,与裸足状态相比,穿用H-1号厚度鞋垫足跟内外侧的压力都有所减小,之后随着鞋垫厚度的增加,足跟内外侧的压力又上升,不同的是足跟内侧的压力在H-5处达到最大值,超过H-5后,压力又快速下降。图7显示,第1、第4跖趾足底压力变化比较小,基本表现出先下降后上升的趋势,第5跖趾基本没有变化。图8显示,大拇趾和第2~5脚趾,在裸足和H-4号鞋垫之间,足底压力变化不大,在H-4和H-6之间,足底压力变化剧烈。2.3鞋垫主观舒适性评价在试验的测试过程中,对多名受试者穿用不同鞋垫的舒适度进行了详细的调查,如图9、图10。图9显示,当硬度相同,鞋垫厚度变化时,受测试者的主观舒适度排序为H-2>H-1>H-3>H-4>H-5>H-6。图10显示,当厚度一定时,穿用不同硬度的EVA鞋垫,受测试者的主观舒适度排序:Y-4>Y-3>Y-1>Y-5>Y-2>Y-6。在舒适感主观评价中,4代表很舒适,即鞋垫弯折性、稳定性、柔软度最好,对脚底没有任何压迫感;3代表舒适,各项指标较好,仅次于4;2代表比较舒适,各项指标一般,仅次于3;1代表不舒适,即鞋垫弯折性、稳定性、柔软度较差,随脚性不好,易崴脚,对脚底有压迫感;0代表很不舒适,即鞋垫弯折性、柔软度最差,易崴脚,硌脚,脚底有压迫感,长时间行走脚后跟疼,足底易疲劳。3鞋垫在压力大、稳定足、可方式入足压力33.73.鞋垫厚度硬度变化时,足底压力也会发生相应的变化,根据试验1结果,并结合受试者对鞋垫舒适度的评价可以发现,太软的鞋垫(硬度小于10°)对足底压力的减小不是很明显。鞋垫硬度增加到11.7°左右,足底压力最小,避震效果好,但稳定性却比较差,对脚的定型作用差,走路吃力,能量回归差,易引起脚踝等关节的酸痛。硬度23.7°~33.7°之间,压力小,且稳定性好,感觉舒适。当硬度超过80°,压力表现不稳定,尤其是前掌反应剧烈,引起脚部不适,硌脚,易疲劳,疼痛,避震效果差。根据试验2的结果,并结合受试者对鞋垫舒适度的评价可以发现,厚度在1.5mm时,足底压力比裸足时小,这是因为鞋垫比较薄,弹性差,能量回归性能差,足底易疲劳。厚度增加到1.50~4.68mm之间,鞋垫表现出良好的稳定性和减震性。而厚度超过6mm,足底压力大于裸足时的压力,随着厚度的增加,压力表现出上升的趋势。在10mm时,各部位压力表现不稳定,尤其是前掌跖趾关节部位压力升降幅度剧烈。综上所述,人在行走或运动过程中,脚的后跟内侧、外侧部位,前掌的第2、第3跖趾是主要受力部位。跖趾关节的受力从第2、第3跖趾向两侧方向递减,第5跖趾受力最小。后跟内侧的受力一般大于后跟外侧,因为内侧对地面的冲击力大,如果能很好的控制内侧鞋垫的硬度和厚度,就可以控制脚的翻转,防止发生脚扭伤,有效辅助脚的运动。当鞋垫硬度超过48°,前掌部位压力从大拇趾向其它