大底硬度对高跟女鞋足底压力舒适性的影响研究

宋影，沈妮，张慧彬

（1.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065；2.皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都610065；3.成都纺织高等专科学校，四川成都610065）

大底硬度对高跟女鞋足底压力舒适性的影响研究

宋影1，2*，沈妮3，张慧彬1

（1.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川成都610065；2.皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都610065；3.成都纺织高等专科学校，四川成都610065）

随着经济的发展，人们对舒适性的关注度越来越高，本研究的目的是探究大底硬度和跟高对足底压力舒适度的影响。实验共设计了9双女鞋，穿着这些鞋的主观感受和客观足底压力的分布由在四川大学招募的14位健康女性来完成。主观实验通过受试者对试穿过程中的舒适情况进行打分；而客观实验则通过鞋垫式压力传感器进行采集。足底划分为3个部分：前掌区域，腰窝区域和足跟区域，足底设置峰值压强和冲量两个参数，大底硬度对足底压力各区域的影响通过方差分析进行评价。分析结果显示：（1）跟高对女鞋压力舒适度的影响更大，大底硬度对足底压力参数峰值的影响较大；（2）当大底硬度为55A、跟高为60 mm时，足底压力舒适度较好。

足底压力；跟高；鞋垫系统；硬度；舒适性

1　引言

现代女性穿着高跟鞋在追求外观美感的同时，更加注重鞋子的舒适性。高跟鞋因它的特殊结构，长时间穿着会产生不同程度的不舒适感，尤其是穿着一些结构设计不合理、材料选用不恰当的高跟鞋，甚至会引发一些足部疾病，例如脚趾增大、鸡眼和最常见的拇指外翻等。因此，对于女鞋舒适性影响因素的研究具有重要的意义。

目前，国内对于鞋类压力舒适度已经有一定的研究，但是起步较晚，尚未形成完整体系。不同领域的相关学者都针对鞋子的各个部位结构进行了研究，主要集中在鞋跟高度、鞋垫和中底结构上。王立平在2010年研究了鞋跟高度对于人在正常行走时的足底压力中心的影响［1］，其实验采用 Novel Pedar inshoe system进行数据的采集，主要研究了不同跟高情况下足底压力中心的位移，结果鞋跟的增高使得足底压力中心前移。而汤运启则针对女鞋探究了鞋跟高度对女性的足底压力舒适性的影响，主要分析随着跟高的变化，足底峰值压强、压强分布情况，结果显示跟高的增加会导致足部压强分布不均［2］。宋雅伟在基于鞋跟高度对舒适性影响的研究基础上，增加了高跟鞋防水台设计对舒适度影响的研究，指出鞋跟高度＞5 cm时，有防水台的鞋更舒适［3］。李鑫则对鞋垫腰窝的高度进行研究，并指出3/4腰窝高度的功能性鞋垫最舒适［4］。杨璐铭对中底硬度对职业女鞋舒适度所产生的影响进行了研究，实验显示前掌区域与后跟区域的压力呈现相反趋势［5］。

本研究的目的是探究大底硬度对于女鞋的压力舒适性的影响，并寻找出变化的特点和规律，为女鞋设计生产提供参考。

2　实验方法

2.1实验对象

在四川大学招募了14名健康女性，筛选的标准如下：穿鞋尺码为36码；足部没有畸形；近半年无重大足部疾病；步态正常；身体质量指数正常（BMI∈（15，22））。测试者的基本情况为：年龄为22±1（岁），身高为160±6（cm），体重为48.5±6.5（kg），BMI为19.1±1.9。

2.2实验用鞋

本部分主要研究大底硬度对女鞋压力舒适度的影响，共测试9双鞋子，测试鞋基本参数如表1所示。

表1　实验鞋大底硬度及跟高参数表

2.3实验设备

客观测试实验使用pedar-X鞋垫压力测试系统：数据采集频率为100 Hz，每只鞋垫表面分布99个压力传感器，通过电缆线与控制盒相连，控制盒执行读取、记录、发送、同步输出等功能。Pedar系统软件能分析得出不同足底区域的峰值压力、平均压力、接触面积、峰值压强、平均压强、冲量等压力参数，能对测量的数据进行实时动态显示、连续逐帧回放、中心压力检测、压力二维轮廓显示、压力三维显示等。

2.4测试方法

图1　 Pedar-X鞋垫测试系统

图2　足底分区示意图

该研究中三组实验的测试方法相同。测试在室内平坦地面上进行。首先让测试者穿戴好pedar-X测试系统熟悉测试环境，然后依次穿着不同的测试鞋，在规定路径上自然行走，每双鞋测试三次，用pedar-X鞋垫压力测试系统记录测试者在自然行走过程中的足底压力参数，同时由测试者本人按照初穿舒适度感受和自然行走状态下舒适度感受分别进行打分评测。

主观测试评分表根据视觉评价表（VAS）进行设计，将足底分为三部分：前掌部位、腰窝部位和脚跟部位。测试者在穿着每双测试鞋后独立为鞋子各个部位进行“初穿感受”和“正常行走”的主观感受评分。

2.5数据处理及统计学分析

2.5.1数据处理

客观实验中使用的pedar-X鞋垫系统已经将足底分为前掌、腰窝以及后跟三个区域（如图2所示）进行数据采集。

从pedar软件导出的原始数据中我们主要分析峰值压强（kPa）和冲量（s·N）两个参量：（1）峰值压强PP（Peak Pressure），压力采集过程中，压力鞋垫上每一个传感器所采集得到最大的压强值，显示各区最大压强的分布；（2）力对时间积分FTI（Force Time Integrals），即冲量，是力与力作用时间的乘积，它表示力在一定时间段对足底各区连续作用产生的积累效果，由足底各区压力和接触时间这两个物理参数决定。

2.5.2统计学分析

主观评分数据录入Excel表格当中，求得每双实验用鞋各个部位的“初穿感受”和“正常行走”得分的平均值；客观实验得到的峰值压强（kPa）和冲量（N· s）数据先导入Excel表格中进行整理，再导入SPSS中进行统计分析。首先，检验所有实验数据是否服从正态分布，排除奇异值；然后检查左右脚数据是否有显著性差异；并运用单因素方差模型分析实验设定的变化对足底峰值压强和冲量的影响是否具有显著性；最后对所有数据进行回归分析。所有统计分析均使用SPSS 22.0，显著度为0.05，置信区间为95%。

3　结果与讨论

3.1主观测试结果

根据测试鞋每双鞋各个部位的主观评价得分平均值绘制雷达图如图3所示。

图3　测试鞋各个部位主观评价得分平均值雷达图

由图3可以看出：

（1）就鞋子整体的初穿感受而言，当跟高一定时，大底硬度为65A的鞋子整体舒适度评分最高。

（2）对于前掌部位和腰窝部位的初穿感受而言，当鞋的净跟高比较低时，大底硬度大的鞋子比较舒适，而当鞋的净跟高比较高时，大底硬度小的鞋子比较舒适；对于后跟部位的初穿感受而言，鞋的净跟高比较低时，大底硬度为65A为最舒适状态。

（3）就鞋子整体的正常行走的主观感受而言，跟高为20 mm时，大底硬度更高的鞋行走时的整体感觉更舒适；跟高为60 mm时，大底硬度更低的鞋行走时的整体感觉更舒适。

3.2客观测试结果

3.2.1方差分析结果

运用SPSS分析结果显示前掌区域和后跟区域数据均服从正态分布，腰窝区域数据均不服从正态分布。左右脚数据无显著差异，故后续分析中不对数据进行左右脚的区分。单因变量多因素方差分析结果如表2所示。

由表2我们可以得出看出：

（1）整体而言，足底压强值是前掌区域>后跟区域>腰窝区域。足底最大压强355.1 kPa出现在前掌区域，最大冲量百分比0.415同样出现在前掌区域；足底最小压强62.2 kPa出现在腰窝区域，最小冲量百分比0.324同样出现在腰窝区域。

（2）当跟高为20 mm时，前掌区域足底压力参数随大底硬度增加变化幅度较大，后跟区域和腰窝区域的变化较小。当跟高为40 mm时，前掌区域和后跟区域足底压力参数随大底硬度增加变化幅度较大，腰窝区域变化较小。当跟高为60 mm时，后跟区域足底压力参数随大底硬度增大变化幅度较大，前掌区域和腰窝区域变化较小。

（3）大底硬度相同时，跟高为20 mm和跟高为40 mm时的前掌峰值压强数据之间具有显著差异（p=0.027＜0.05），而各个跟高冲量数据之间不具有显著差异；跟高为20 mm和跟高为40 mm时腰窝峰值压强数据之间具有显著差异（p=0.004＜0.05），而各个跟高的冲量数据之间不具有显著差异。

表2　方差分析结果表

（4）当大底硬度为75A时，跟高为20 mm和跟高为40 mm的鞋子后跟区域峰值压强数据之间具有显著差异（p=0.029＜0.05）。

3.2.2回归分析结果

在SPSS中进行回归分析，并根据各个区域冲量百分比和压强值随大底硬度的变化情况制作趋势图，结果如图4、图5所示。

由图4和图5可以看到，当跟高相同时，足底各个区域的FTI%值随着大底硬度的增加呈现逐渐降低的趋势；足底各个区域压强随大底硬度变化趋势不明显。

结合主观测试结果以及客观测试结果来看，我们可以看到，无论是主观测试当中的初穿感受还是正常行走时的舒适度感受，大底硬度和跟高都处于适中的值时，鞋子的整体舒适度最大，并且跟高较高的同时大底硬度大的鞋子更不舒适。此外，根据方差分析，与跟高对压力舒适度的显著影响相比，大底硬度对压力舒适性的影响相对较小。

3.3讨论

图4　冲量百分比随大底硬度变化趋势图

图5　压强随大底硬度变化趋势图

鞋跟高度对于足底压力舒适性的研究结果表明，鞋跟高度的增加，使得女性在被动的提踵状态下行走，从而使身体重心前移，足底压力集中在前掌内侧［6］。因此，跟高的改变会显著地影响人体足底的压力受力情况，从而影响人体对鞋子的舒适度感受。外底作为鞋子最外层与地面直接接触的结构，承担着吸收行走时地面带来的冲击力的作用。但由于外底与脚之间还存在中底、鞋垫等结构，这些结构有不可忽略的厚度和硬度，能够很大程度地吸收外界作用力，达到缓冲效果，使得外底对于足底压力的影响大大降低。尤其是对于女性高跟鞋而言，外底的结构相对比较简单，外底使用的材料也没有特别的讲究，大底和水台的硬度区别微小，反而是高跟鞋的鞋跟高度有比较大的变化空间。因此，外底的硬度对于女鞋的压力舒适度影响相对比较小。

尽管大底硬度对足底压力的影响比较微小，但是仍然对鞋类的舒适度产生一定的作用。无论是大底硬度还是鞋跟高度都应该处于一个适中的值才能使鞋子达到比较好的舒适度。汤运启［7］认为，在40 mm跟高下，足部压力分布比较均匀，感觉最舒适。而对于大底硬度而言，柔软的大底初穿感受比较舒适，但行走时容易疲劳，适宜短距离的行走穿着［8］。中等硬度鞋底的鞋给人体的运动负荷刺激最为适宜，人体适应能力强，适宜长时间运动时穿着［9］。

4　结论与建议

本研究得到以下结论：

（1）跟高对女鞋压力舒适度的影响更大，大底硬度对足底压力参数峰值的影响较大，当跟高和大底硬度都处于一个适中的值，即跟高为60 mm、大底硬度为55A时，能够达到最佳的舒适度；

（2）跟高与大底硬度共同影响着女鞋的足底压力舒适度，跟高越高、大底硬度越大，穿着主观感受越不舒适，在前掌部位尤为显著。

此外，本研究也存在一定的局限，由于本研究中样本主要来自四川大学学生，样本量和样本范围都比较小，数据和结论的普遍适用性有待考证；实验鞋在大底硬度的设定上差异太小，导致实验得到的数据差异小、趋势不明显。

[1]王立平，李建设.鞋跟高度对人体行走时足底压力中心的影响[C].第十四届全国运动生物力学学术交流大会论文集，2010：104-107.

[2]汤运启，秦蕾，罗向东，等.鞋跟高度对青年女性足底压力舒适性影响的研究 [J].中国皮革，2011，（04）：106-107+111.

[3]宋雅伟，刘园园，滕津汝.鞋跟高度与防水台设计对高跟鞋压力舒适性的影响 [J].中国皮革，2014，（08）：142-147.

[4]李鑫，徐波.鞋垫腰窝高度对足底压力舒适性的影响[J].中国皮革，2013，（10）：122-124.

[5]杨璐铭，郝芙蓉，张惟雯，等.中底硬度对职业女鞋舒适度的影响 [J].皮革科学与工程，2014，24（4）：47-50.

[6]王晓艳，马楚虹，钱永东，等.鞋跟高度在健身走过程中对足底压力的影响[J].河北体育学院学报，2010，05：82-85.

[7]汤运启，秦蕾，罗向东，等.鞋跟高度对青年女性足底压力舒适性影响的研究[J].中 国皮革 ，2011，04：106-107+111.

[8]宋雅伟，蔡奕玺，寇恒静，等.鞋底硬度与人体行走中足底压力的变化[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13（46）：9113-9116.

[9]宋雅伟，魏文仪.不同硬度鞋底对人体步行过程中足底压力中心轨迹的影响 [J].中国康复医学杂志，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，硕士，邮箱：908422758@qq.com。

*通信联系人：沈妮（1988-），助教，从事皮具结构与功能设计。邮箱：SN2014@yeah.net。