鞋的舒适性及安全性研究--论文.doc

鞋的舒适性及安全性研究1鞋舒适性及安全性的研究现状 舒适性是一种个性化的体验，是人通过感觉对外界事物的刺激进行的主观评价，长期以来国内外对鞋舒适性一直没有统一和明确的定义2011年3月，全国制鞋标准化技术委员会召开了鞋类舒适性研讨会，国内多家制鞋企业以及有关专家学者参加了讨论 会议最终确定了鞋的舒适性的定义，即鞋类舒适性是人们在穿着过程中对鞋的心理和生理感受的综合评价，是指鞋符合人足形态结构和功能要求的程度。 目前,国内对于鞋类舒适性的研究多数都停留在主观评价方面,试验手段单一,缺乏专用测量装置,相应的观点和方法针对成鞋评价缺乏客观及有力的试验数据支持,而应用主观感受和客观指标相结合的研究甚少,使得成鞋舒适性的研究不能量化、精确化,实际效果不甚理想,即使是应用客观指标对舒适性进行评价的研究,所涉及到的客观指标也较少。另一方面,国内对鞋进行的舒适性研究较晚,研究的相关文献较少。国内研究的客观指标主要包括足底压力、温湿度指标和鞋底材料力学等方面,除了客观指标外,还有人认为鞋的舒适性以及完美的感觉是穿用者很主观的感受,除了接触性的物理因素外,穿用者的消费心理和审美需求对其也有着重要的影响,并提出要想获得一双完美的舒适鞋,无论对鞋行业内人士还是普通大众消费者来说都不是件容易的事情。 然而在国外,研究者对鞋的舒适性的研究起步相对较早,相关的研究文献较多,涉及到鞋舒适性的指标较广,包括主观指标和客观指标,但对于鞋的舒适性的主要影响因素的确定仍然存在很大争议,国外也还没有一个较为完善的评价鞋舒适性的指标体系。有研究表明,与审美有关的特征在鞋类之间的舒适性和不舒适性并没有显著性的差异。也有不少学者认为,鞋的舒适性同时也受到生理学和心理学的影响。Mndermann等人也认为客观的舒适性是建立在先前刺激的基础上的。另外,人们经常用主观评价法来评价鞋的舒适性。主观评价法以人的主观感觉为依据,采用主观问卷的方式,用人的感官作为检查工具来完成对鞋穿着感觉的测量和鉴别,该方法较为直接,在实际生产中经常使用。但是国内外在进行鞋的舒适性研究的同时,所采用的主观评价法有所不同,没有一个较为一致的评价标准。在国内,评价舒适性的主观感受等级划分不一致,有的采用5个等级,有的采用8个等级,因研究者个人而异。在国外,则有较为统一的主观评价舒适性等级来评价运动鞋的舒适性,由Mtinderma皿等人在2002年提出的VAS(visualanalogscale)已经被证明可以作为评价主观感觉的一种可靠测量尺度。等级最左边表示为非常不舒适，相当于舒适的等级为0，等级最右边表示为非常舒适，即舒适的等级为10，也就是共n个等级。本文也将采用相同级数的评价等级来作为本次实验主观调查量表的标准，并在国外评价客观指标的基础上删减个别评价指标并增加一些具有更加有针对性的主观评价指标，更加全面合理地评价舒适性。 目前，鞋压力舒适性研究主要集中在运动鞋。在国外，大多数的运动鞋公司都有专门的科研人员来研究如何使鞋更适合人体脚符合人体生物力学。如世界上的著名运动鞋品牌Reebook、Nike、Adidas等制鞋公司都有自己专门的研究机构，2 在设计、开发产品时对鞋进行运动学和动力学测试，其中鞋压力舒适性便是其中的一个重要研究方面。在国内，李宁公司首次在2004年与香港中文大学人体运动科学系合作，对李宁公司生产的运动鞋的力学特性进行运动生物力学测试，建立专业运动员的脚型数据库，对专业运动特征进行数据搜集和分析，从而提高产品专业性和压力舒适度。李吉如通过运动员在两种速度、两种不同条件下完成跑步运动过程中，足的生物力学特性的比较，总结出跑速与足底压力的分布情况之间的关系，穿着不同的类型的运动鞋对足底压力分布情况的影响，为运动鞋功能特性的研制提供基础的数据参考。 在国内外，对女鞋的压力舒适性也有一定研究。由于女性长时间穿着鞋跟过高的鞋，会产生脚部酸痛、扭伤、摔伤、头痛、拇指外翻等病症，因此女性穿着不同高度的鞋，足底压力的变化特征是研究的重点。JeanneR.Eisenhardt等人通过对30位18-30岁女性穿不同跟高的高跟鞋行走时的足底压力研究后指出，女性穿高跟鞋行走时，下肢的支撑期与前脚掌的负重时间相比裸足行走时有一定延长，但这种变化跟鞋子的后跟高度没有直接的联系。当鞋跟高度超过3.12cm时，足后跟的负重时间开始减少。与裸足状态下第五跖骨端峰值压强相比，随着鞋后跟的增高，第五跖骨端的压强明显的降低。中部跟骨的压强峰值在裸足状态下出现最早，并随鞋跟的增高而延迟。Joanne R.Eisenhardt等人通过对运动鞋与高跟鞋，平跟鞋与高跟皮鞋，以及裸足与高跟鞋的对比研究后指出，鞋子的后跟是导致足底压力分布产生变化的主要原因。国内学者吴剑等对青少年女性穿高跟鞋、松糕鞋的步态进行了足底压力三点分布测量和影像测量，揭示了高跟鞋步态的主要特征为：步幅小、步速慢、周期长、重心起伏大、单支撑时相缩短，足底第一跖趾关节最大受力显著增大等。 运动鞋压力舒适性研究成果，作为企业的核心竞争力，保密性高，可供参考的资料较少。在女鞋的舒适性研究中，侧重于研究不同的鞋跟高度对足底压力及步态的影响，对于足底压力与舒适性之间的关系研究不多。一般情况下，鞋跟高度适宜的鞋子穿在脚上，全身的重量由全足负担。而高跟鞋跟部的过高设计并不符合人体力学原理，加上高跟鞋前部较窄，穿上以后，为了使重心得到平衡，女性的身体需要前倾，全身的重量就落在了脚掌上，足趾同时被挤压在鞋子的尖端，对其健康极为不利。国外通过对700多名时尚女性的调查发现，70%以上女性喜欢穿鞋根高度为6-7厘米左右的高跟鞋。因为它可以使得脚背文雅地拱起，显得更加小巧，脚踝、小腿、大腿的肌肉紧绷，形成优美的腿部线条。而且臀部肌肉也会受力紧缩，显得更加性感。然而，人体工程学研究的结果却表明，穿6厘米以上的高跟鞋会给踝骨和膝盖增加负担，腿肚、背部等肌肉极易疲劳。而到了10厘米的高度，无论走路还是站立都会感到不适。如何既能体现优雅的身姿，又尽可能地达到穿着舒适的效果，减少各种足疾的发生，提高人们的生活质量，是研究女鞋压力舒适性的一个重要目的，具有积极的现实意义。2 足部生物力学分析 足部生物力学分析主要包括静态和动态两方面内容。静态生物力学分析，即站立时足部受力特征，动态指人行走过程中足部受力特征。 2.1 静态受力分析 静态受力分析中，普遍接受的模式是“三点支撑”理论，即体重负荷由下肢经踝关节传递到跟骨，随后又从三个方向形成应力线传递：向后传递至跟骨结点，向内前方沿内纵弓至第一跖骨头，向外前方沿外纵弓至第五跖骨头，静态时脚部力值传递模式如图所示。根据该模型推算，体重的 3/6 在跟骨结节支撑点上，2/6 在第一跖骨头支撑点上，1/6 在第五跖骨头支撑点上，如图 1 所示。 图1 静态时脚部力值传递模式2.2动态受力分析 人行走过程是脚后跟先着地，然后圆滑地把重心移向脚趾，然后以拇趾为主的各趾蹬着地面向前运动，同时另一只脚后跟开始踏地，如此周期性的交替运动。脚在行走过程中受力依次是脚跟着地承受压力，脚底整体承受压力，踵心部位和前掌两部分承受压力，前掌和脚趾部位承受压力和脚趾承受脚抬起的压力，如图 2 所示。 图 2 人在正常行走时的脚部受力变化过程15 动态受力分析主要研究人行走过程中的步态周期，步态周期指从足跟着地到同侧足跟再次着地所经历的时间。一个步态周期可分为站立时相和摆动时相两个相位, 站立时相从足跟着地到足尖离地, 即足部与支撑面接触的时间；摆动时相为从足尖离地到足跟着地的时间，即足部与支撑面离开的时间。其中站立时相又包括 3 个阶段，即后跟着地期、中间稳定期、推进期。 (1) 后跟着地期 为步态周期初始的 15%。随着一只脚的着地，人体重心开始部分的由另一脚传递到该脚上此时该脚负荷体重的 25%。活动特点为踝关节背伸，脚内在肌松弛，足弓下降，以增加脚底与地面的接触面。 (2) 中间稳定期 为步态周期的 15%45%，支撑体重的 5060%。活动特点为整个脚底固定在地面上，脚内在肌收缩使足弓的诸关节产生定向活动，膝关节过伸，髋关节屈曲，产生反推力，使人体得以向前跨越一步。 (3) 后继站立期 为步态周期的 45%65%，由于人体向前行进的作用力产生加速度，再加上重力作用，使脚的负荷超过体重。随着另一脚开始着地，继发双肢负重，重心渐而由原着地脚转向另一脚，此时原着地脚的脚跟开始离地，至脚前部着地，到后期，该脚负荷为零。 2.3 左右脚受力差异 在静止状态下，人体重力均匀的分布于两只脚，左右脚受力相同，各占体重的50%。但在正常行走的状态下，受力有明显差异，图3为一体重 53公斤，身高169厘米女性，穿着5cm 跟鞋，左右脚最大压强比较。从图中可以看出无论、前掌、脚趾，右脚压力均小于左脚。这是因为人在行走的过程中，有主脚与辅脚之分，左脚为主脚，起支撑作用，受力较大，右脚为辅，比较灵活。在制鞋业中，受力大的脚比受力小的脚更有实际意义，因此动态受力分析中以左脚为主。 图 3 左右脚最大压强比较3 影响鞋舒适性和安全性的因素 尽管由于对鞋的舒适性感觉的个体差异,制造能使所有人都感到舒适的鞋几乎是不可能的，但了解影响人对鞋舒适性感觉的因素仍然有助于制鞋厂家设计和生产满足多数人的更舒服的鞋，也有助于对鞋舒适性进行客观的量化评价。因此国内外在这方面的研究并不鲜见。例如陈秀免对768名青少年的调查表明，造成青少年运动鞋不舒适的因素主要有鞋带易松开脚部闷热感不合脚及造成足部损伤。这些结果为改进青少年运动鞋的舒适性提供了依据虽然每个人都能够很快地判断一双鞋是否舒适，但舒适性是建立在个人偏好和习惯基础上的一种依赖于个体差异的主观感受，客观地确定一双鞋是否舒适是非常困难的影响人对鞋舒适性判断的因素众多且非常复杂。首先，很多因素都可能与舒适性有关，例如机械的神经生理学的和心理学的因素，使得每个人对同一刺激的感觉很可能不同，对一些人舒适的鞋可能对于另一些人来说是不舒适的。另外，受试者对足部舒适感觉的评价还与其足先前受到的刺激有关。因此，对影响鞋舒适性的客观指标的研究一直没有定论。总结以往对鞋舒适性的研究表明，主要包括: 合脚性功能性鞋内环境等 合脚性包括: 鞋的结构尺寸鞋与足匹配鞋对足部压力等; 功能性包括: 稳定性减震性柔软性防滑性轻量化; 鞋内环境包括: 吸湿透气性卫生性等 这一定义的提出为今后鞋舒适性的量化和研究提供了方向。3.1合脚 有人认为鞋的舒适性的一个重要因素是鞋是否合脚,鞋的力学因素对于舒适性是必需的但不是足够充分的因素。但是一双舒适的鞋的每个区域并不需要有同样的舒适感,又由于脚是具有多自由度的结构,运动时形变比较大。脚的这种多自由度活动的特点使它能够放进不同大小和形状的鞋子中。而如果鞋对于足部不合适的话,这种灵活性也可能会带来一些疾患。通常成人的鞋植要比脚要瘦一些,如果鞋植的设计使鞋子不能正确地支撑人脚的各个部位,脚的舒适感和功能就可能降低。在合脚性中,鞋的尺寸和内部形状是影响鞋的舒适度的一个重要因素。鞋的内部形状和尺寸应与人脚的解剖结构相适应。足与鞋的吻合度还可以影响到足底压力的大小分布。鞋太大,足和鞋之间很容易产生滑动,鞋太小,则使得脚更加不舒服,在运动过程中,鞋的不合脚都会引起穿鞋者因不舒适而导致足部损伤。因此,鞋型与足型的匹配对于评价鞋的舒适性是一个十分基本而又重要的因素。3.2 足底足背压力 通常认为，足局部压力过大是使人感觉不舒服的重要原因，足底压力峰值可以作为评价鞋舒适性的标准。Hartsell，Hong和Goske等的研究结果均表明较大的足底接触面积可以降低足底压力并提高舒适感觉 。Chen等对不同鞋垫的研究发现，足底压力越大，人的舒适感越差，这与Chiu等对护士鞋的研究结果一致。Lee等研究结果还显示，穿女式时装鞋时，舒适性评分与前足中部所受的足底压力峰值负相关显著，而与足中部压力峰值的正相关关系显著 Hodge的研究结果也显示，风湿性关节炎患者第二跖骨疼痛感与足底压力之间有显著正相关关系。穿鞋时足背压力的大小也在一定程度上影响穿鞋者的舒适感觉，Hagen和Jorden等把Novel 公司的压力垫放在鞋舌中间，测量跑步时足背的压力分布，结果表明足背的压力峰值和接触面积与舒适性评分之间呈显著负相关。足底压力分布不均匀也是使穿鞋者感觉不舒服的原因。女式时装鞋鞋跟的增高会显著改变人足底的压力分布，同时影响穿着舒适性。李慧的研究测量了足底压力和受试者主观舒适性评分后发现，穿平跟鞋时足底压力分布相对均衡，受试者感觉压力舒适，而穿高跟鞋时足底压力增加，受试者感觉压力过大而不舒服。 Lee等的研究发现，对比使用同样材料的不同形状和不同放置位置的足垫，使用全脚掌足垫可以在一定鞋跟高度下改变足底压力分布，降低压力峰值，并使舒适性感觉大幅提高。Jordan对休闲鞋的研究结果还表明，足中部接触面积较大而足背接触面积较小的鞋足受压力较小，会比较舒适，这与Hagen的研究结果一致 这里应该指出，足底压力峰值和足底压力分布的均匀性是相关的。在体重不变的情况下足底压力峰值升高，实际上就意味着足底压力分布不均匀对运动鞋舒适性的研究结果与对时装鞋舒适性的研究结果相反。Wegener 等对三款运动鞋的足底压力和舒适性进行研究发现，足底压力和舒适性评分间无相关关系。而Clinghan等对穿不同价位的慢跑鞋走和跑时足底压力指标与主观舒适性评分之间的关系进行了研究，发现受试者对不同的鞋和不同的运动状态之间足部舒适性的感觉无明显差异，并发现不同品牌和价位的鞋在缓冲性能上无明显不同，因此认为舒适性的感觉与足底压力分布和鞋的价格无关以上两个研究都是针对运动鞋，因此这两个研究的结果表明穿运动鞋时足底所受压力均在舒适范围内，足底压力大小并不是影响运动鞋舒适性的重要因素时装鞋和运动鞋在鞋的舒适性与足部压力的关系上的区别可能与这两种鞋所用材料和足部的不舒适压力阈值有关。目前还没有人对足部的不舒适压力阈值进行测量和研究 Bauman和Silvino等报导当足底压力超过255Kpa时人会感到疼痛 Johansson等发现手部的不舒适压力阈值( discomfort pressurethreshold，DPT) 在最大疼痛压力( painpressurethreshold) 的22%40%之间 如果假定足部软组织和手部具有一样的疼痛感和舒适感，那么足部不舒适压力阈值应在56102kPa之间。时装鞋的鞋底材料可能比运动鞋的鞋底材料硬度高，因而使穿时装鞋时足部所受压力比穿运动鞋时更接近不舒适压力阈值，进而使时装鞋的舒适性敏感于足部压力总结以上研究结果可以看出，对时装鞋来说，足底压力大小和足底接触面积及相应的压力分布情况对穿鞋者舒适性的影响较大，而这些却不是影响运动鞋舒适性的主要因素。因此今后在足底压力方面的研究应着重考虑如何通过鞋底材料楦型或鞋垫的设计来减少穿时装鞋时的足底局部过大的压力，增加穿着舒适性。另外，还应深入细致的了解足底不同部位疼痛阈值和舒适度阈值，为制定鞋舒适性标准提供依据。3.3压力学指标 鞋压力舒适性客观评价法主要使用压力测量设备，获取人在站立或行走过程中足部受力，从而评价鞋的压力舒适性。压力测量设备主要有两类，一类用于测量足底压力，另一类用于测量鞋帮对脚背面的压力。人在站立或行走的过程中，人体重力通过骨骼传递至脚底，脚底面承受很大的压力，过大的压力容易对足部造成伤害，因此研究足底压力具有现实意义，并被广泛应用。测量脚背面的压力设备主要用于运动鞋的研究中，一般多是测量脚背面几个关键点受力，该类设备设计比较复杂，仅用于对舒适性要求很高的研究中，另一方面，足背面受力与足底压力大小相差很远，现在的研究焦点仍然是足底受力。足底压力测定方法主 要有脚印法(Pedegraphy) 、足底压力扫描器(solebarograph)、测力板(Force Plate)及测力台(Force Platform)、压力鞋及压力鞋垫(In-shoe plantar)8。脚印法是人足在石膏、泥、橡胶等易变形物质上留下的足印或痕迹，足底各部位的压力大小只能根据足印的形态及深浅作出大致判断。足底压力扫描技术是在一块玻璃的两端安置光源，玻璃上放置橡胶等弹性垫，即可在玻璃下发生清晰的足印象，影响的光强度正比与压力。脚印法与直接压力扫描都是定性分析，足底压力的大小只能根据图像的变化作大致的判断。 测力板、测力台，压力鞋和鞋垫则是在换能器、传感器基础上发展起来的测试系统。测力板和测力台只能测量足底压力，不能评定足-鞋界面的受力情况。 由于测力板和测力台的面积有限，所以只能测定站立或者步行一步的压力参数。压力鞋和压力鞋垫则是将传感器安置在鞋和鞋垫中，这就克服了测力板和测力台的不足，它可以将传感器放置在需要测量的部位，由于鞋子和鞋垫与足底帖服，因此它可以连续测定足底压力、时间等参数，并可以进行实时监测和反馈。目前，运用最多的是鞋垫式足底压力测量技术，它可以根据研究需要，调整压力鞋垫的大小，并可以在不同类型的鞋子上进行测量。 3.4鞋的材料力学 一双鞋能够起到防震、储能,并将储能转换成推动力,关键在于鞋底的结构和材料。鞋内部的柔性或硬度是鞋里材料的物理性质之一,服装穿着研究发现,影响舒适性的最主要因素是服装面料的柔软性,这种结果同样也适用于运动鞋的穿着。舒适性与材料硬度或者柔软性密切相关,这里的硬度或柔软性是与足部表面硬度相比较而言的。人足表面的皮肤是柔性的,直接接触帮里材料,要求接触的材料必须是柔性的,材料与足部皮肤相比,应该更加柔韧。材料硬度小于或等于足表皮硬度,足部无不舒适感;材料硬度大于足表皮硬度则会出现不舒适的感受。所有的柔软性材料都具有良好的受力变形特点,当受力变形符合足部自身的要求时,就感到舒适。材料硬度大于皮肤硬度时,必须考虑皮肤与材料接触的面积的大小。足部与鞋里材料接触面积大,舒适性好,接触面积小、压强大,接触部位舒适性差。好的鞋底材料判断标准是将减震、储能、储能转化推进力三者辩证的综合考虑,鞋底材料要软硬适度,测试与评价鞋底材料的软硬度,主要指标有压缩值、压缩率、力一位移曲线、弹性模量等。另外,在国外研究中,研究者还曾对鞋的强度、硬度和疲劳特性等鞋的性质进行了研究,并提出其与舒适性有相关关系。还有不少研究指出鞋的构造即材料力学指标对于舒适性有很大的影响,并对鞋的强度、硬度和疲劳特性等鞋的性质进行了研究。 普遍认为制鞋材料的软硬可以影响人穿鞋时的舒适性感觉 Goonetilleke对不同材料鞋底的力学性能进行测试，并与受试者穿着舒适性进行相关分析发现，鞋底材料的硬度越大，人感觉越不舒适同时也有研究发现与垫较硬的鞋垫相比，垫软鞋垫长时间站立后会更舒服李文燕对鞋面柔软度的研究结果表明，在鞋底材料鞋楦和鞋歀设计全部相同时，受试者对皮鞋的舒适程度的感觉是随着鞋面柔软度的增加而增加的。但也有研究发现受试者并不认为软鞋垫比硬鞋垫更舒服，对健康人来说鞋底硬度并不是影响人舒适性感觉的重要因素鞋底的减震缓冲功能是否可以增加穿鞋者运动时的舒适性也并无定论。Miller和Witana等的研究认为鞋的缓冲性能确实影响人对鞋舒适性的评价，但Goonetilleke的研究却发现鞋底的缓冲性能与人主观舒适感觉无关。OLeary等的研究表明，在跑步鞋中加缓冲鞋垫可以有效降低跑步着地时的地面反作用力峰值和加载率，但受试者的舒适感觉并没有因此增加。Hansen等的研究则发现与穿木屐相比，穿运动鞋虽能有效降低足着地后的地面反作用力，但受试者对两者的舒适性评价并无显著差异 而且美国军队士兵穿具有减震设计的鞋一年后，足踝损伤率并没有下降。 这些研究的结果似乎表明鞋底的减震缓冲功能对舒适无影响显然，过软或过硬的鞋底都会使人感觉不舒服，足跟和前掌部位的缓冲性能也应有所区别，因此今后的研究可以采用有控制的多级鞋底硬度和缓冲能力的实验研究方法确定鞋底硬度和缓冲性能对舒适性的影响，以及足的不同部位对鞋缓冲性能的要求，以找到使多数人感觉舒适的鞋底软硬度和硬度分布。3.5鞋内温湿度 在众多影响鞋类舒适性的客观指标中,有人提出温度、湿度是影响舒适性的主要关键性因。运动鞋鞋腔的温度和相对湿度是表现鞋腔微气候环境的重要物理量。在实际穿着过程中,鞋腔温湿度是相互作用来共同影响微气候环境的。鞋腔内的温湿度不仅关系到足部的舒适性,还会导致足部的各种皮肤病 。人足处于鞋腔环境中,合适而稳定的温湿度对足舒适性有着重要的影响,人足部的舒适度取决于鞋对足与周围环境之间热湿交换的调节能力,即足、袜、鞋和鞋腔微环境之间生物热力学的综合平衡。人足为了适应气候的变化,会自动产生生理调节机能来调节体温和皮肤温度,达到一种动态的平衡。当运动鞋整体的透气性不好的时候,鞋内热量无法散去,会聚集大量的热量,鞋内温度会升高,足部会产生闷热的不适感;当鞋内温度过低,人们会感觉到冷。人足部温度一般低于人体温度10一12,正常情况下处在20一25时,感觉比较舒适。当足部感受外界的温度大于或低于承受的范围时,也会产生不舒适感。因此,穿着时鞋腔温度是人体足部舒适性的重要反映。在鞋腔中,由于足部温度,足部的毛孔与表面向外界挥发湿气或者排汗,因此运动鞋鞋腔湿度来自两个方面:一是排汗,二是挥发的湿气。排汗和湿气的挥发会打破原有的平衡,导致鞋腔湿气对足部舒适性产生影响。所以,鞋腔湿度也是脚部舒适性的重要反映之一,当成鞋整体的透水汽性不好的时候,脚部产生的水汽无法透出鞋外,鞋内水汽大量聚集,湿度增大,脚部会感觉到潮湿的不适感。众多鞋类专家认为,当湿度超过80%的时候,人们更喜欢把鞋子脱掉；当湿度过低,脚部会感觉到干燥。有试验证明,随着穿着的时间增加,鞋内的相对湿度和温度增加,但两个小时之后,即达到某种稳定状态,以后鞋的吸湿性和热传导指数继续变化。因此,相对湿度和温度这两个因素对人足的舒适性起到了决定性的作用。因此鞋腔内的温湿度是足部感官舒适性的重要指标。3.6 运动状态及足踩运动学 受试者处于的运动状态不同，对鞋的舒适性感觉也可能不同。Kong等对受试者分别穿具有控制减震和轻型功能的三款鞋进行走和跑时的舒适评价进行调查发现，多数人( 71%) 在走和跑时认为舒适的鞋是同一双鞋。同样张杲阳的研究也发现受试者对鞋的舒适感觉在站立与步行下没有差异。但Miller等的研究却认为，穿同样的鞋，舒适性评分在站立状态下最高，其次是步行，跑步时最低。另外Chen等更细致的研究发现，受试者步行时对鞋舒适性评价的影响因素要多于跑步时，说明利用行走对舒适性进行评价可能会更加准确这些研究的结果提醒我们今后在对鞋舒适性进行研究时要注意人运动状态的控制，并且要使实验动作与鞋的功能一致。例如在研究时装鞋舒适性时，实验的重点应该是受试者步行时舒适感而无需评价受试者跑步时的舒适感，而研究运动鞋时可能就需要确定与给定运动项目有关的动作中和长时间运动后受试者的舒适感。 足跺的运动学指标是指如角度、角速度、角加速度、速度和加速度等运动学参数。国内外在很多领域对足躁运动学指标的研究数不胜数,但是在鞋的舒适性研究中,该指标与运动鞋舒适性的相关性还没有被进行研究与证实。在2003年,ANNEMu等人曾经提出过足踩的运动学指标可能与鞋的舒适性有关系,但并没有客观数据来验证这一说法。 迄今为止,足跺的动力学指标并没有人研究过也没有人提过,可能是人们认为足踩的压力相对与足底压力较小,不大可能会影响鞋的舒适性。但是,在日常生活中,我们有时却会因为鞋帮高低或者鞋后跟宽窄蹭破皮肤,这就是因为足跺处压力大小引起的,然而压力太大会蹭破皮肤,压力太小则有可能会引起足跟部稳定性差,都会引起不舒适感,因此,虽然足跺压力较小,但是人体足部对其舒适性还是很敏感的,只有足跺压力合适了,刁一能让穿鞋者感觉舒适。大量研究证实,足跺的不稳定性及过度内外翻是造成足跺损伤的重要原因,因此这也有可能是影响舒适性指标的因素。 3.7其他指标在国内外研究运动鞋的舒适性的研究中,还涉及到了不少其他因素,其中包括主观因素和个别客观因素,主观因素主要包括心理因素、审美观等,客观因素还包括鞋的重量、鞋尖翘度等。其中,鞋的重量也关系到舒适性好坏,尤其对于功能性要求较高的运动鞋来说,这一因素也是相当重要的。有研究表明,脚上负荷增加所消耗的能量为肩上增加等同负荷所消耗能量的4一5倍,因此鞋的重量是越轻越好。但是,重量越轻,鞋底厚度可能会比较薄,这就要求鞋底材料具有耐磨、缓冲等高性能,以减小因鞋底弹性小所造成的足底局部压力过大而导致足部损伤的现象。由于舒适性是一个整体的感受,受所有外在因素和内在因素的影响,所以这些常被忽略的指标在影响舒适性的因素中也是要被考虑进去的。同时,所有指标都要综合起来,才能更好地评价一双鞋的舒适性。4 评价舒适性指标及鞋类的测试方法4.1 主观评价法主观评价法以人的主观感觉为依据，采用主观问卷的方式，用人的感官作为检查工具来完成对鞋穿着感觉的测量和鉴别，该方法较为直接，在实际生产中经常使用。 在鞋压力舒适性研究中，往往只采用客观或主观评价法，没有将两者之间建立联系。足底压力测量法，虽然比较准确，可重复性强，但压力舒适性是人心理的一种感觉，忽略人心理感觉的研究是不全面的。主观评价无法排除主观任意性，而且缺乏定量描述，所以它的精确性欠佳。 视觉模拟量表( visual analogue scale，VAS) 被广泛应用于评价各种因素对鞋舒适性的影响这一方法也已被证明对评价鞋的舒适性是有效的对鞋或鞋垫的舒适性评价多采用100mm或150mm，视觉模拟量表( VAS)也有研究者应用11级或9级评定量表( ratingscale)排序量表( rankingscale) 用于对事物的某变量的评价进行排序，特别是从有限几个事物中评价相对的优劣Mills等的研究认为，应用排序评价方法评价鞋的整体舒适性具有最高的稳定性。而100mm视觉模拟量表( VAS) 的稳定性比7级李克特式量表( Likert-typescale) 的稳定性高。应用VAS量表时进行两次重复评价可以保证评价可靠性。应用等级量表( RankingScale) 和视觉模拟量表( VAS) 对鞋舒适性进行评价均有较高的可靠性。Chen等对鞋垫的研究就采用舒适性排序的方法找到最舒服和最不舒服的鞋垫，进而对比两个鞋垫对人足底压力等指标的影响。 在应用量表进行鞋舒适性的评价时，有几个问题需要引起研究者的注意。首先，要考虑受试者的运动状态。静态站立后进行舒适性测量的可重复性要比行走后进行舒适性评分低，行走后进行的舒适性评价和跑步后进行的舒适性评价可能不一致其次，过多的问题和情况会使评价者疲劳，从而影响结果的可靠性。另外，影响舒适性感觉的因素，除了足底压力等力学指标外，还有时间和温度的影响，刚穿一双鞋和穿一段时间之后的舒适性评价可能产生变化，而不同温度下，由于神经末梢的敏感性不同，因此对鞋的舒适性判断也会产生差异最后，在每双鞋进行评价之间，可以要求受试者光脚行走一段时间，来作为标准状态，以消除不同鞋对受试者舒适感受的相互干扰。因此，根据研究目的的不同，严格控制受试者填写量表时的状态，尽量减少各因素间的相互干扰，才能获得评价鞋舒适性的有效信息。4.2足底压力的测定方法 足底压力测定方法主要有脚印法、足底压力扫描器、测力板及测力台、压力鞋及压力鞋垫。测力板和测力台只能测量足底压力,不能评定足一鞋界面的受力情况。由于测力板和测力台的面积有限,所以只能测定站立或者步行一步的压力参数。压力鞋和压力鞋垫则是将传感器安置在鞋和鞋垫中,这就克服了测力板和测力台的不足,它可以将传感器放置在需要测量的部位,由于鞋子和鞋垫与足底帖服,因此它可以连续测定足底压力、时间等参数,并可以进行实时监测和反馈。目前,运用最多的是鞋垫式足底压力测量技术,它可以根据研究需要,调整压力鞋垫的大小,并可以在不同类型的鞋子上进行测量。由于本研究将采用测力台测试,并且为了同时测得足底压力数据,本研究将同时采用德国Novel公司生产的鞋垫进行测试,为确保力学客观数据的全面采集以全面评估足底压力与舒适性的相关性,此方法是比较可行与有效的。43 足型测量 足型的主要测试方法可以分为三维扫描和手工测量两大类 测量指标为直线曲线和围度三类。手工测量器具包括直尺，带尺，游标卡尺和一些专门的测量设备，如Brannock，Ritz Stick，Scholl等 计算机及数字技术的发展使脚或楦的自动化测量成为可能，通常使用三维数字化仪从脚的表面采集到特征点集，再用程序计算出测量结果。最近几年数字扫描技术的应用开始普及，像Vorum公司及Shoemaster公司生产的三维扫描仪与相关软件可以得到脚楦等物体表面的点集，进而将物体的形状准确表达出来脚或楦测量中一个重要的问题是实验的可重复性，即不同的人在不同的时间做同样的测量，其结果应该非常接近。但对于脚或楦来说，如果摆放的位置与方向不同，长度与宽度的测量结果就会有明显的差别 因此，Liu等在实验中使用由两根相互垂直的塑料杆来确定参考坐标: X轴是沿脚内侧的直线，与脚的两个接触点为第一跖趾关节内侧及脚跟中部的内侧; Y轴垂直于X轴且与脚跟的后侧接触; Z轴经过X轴Y轴的交点并垂直于二者决定的平面 然后使用三维数字化仪测量脚的尺寸，形状与结构特征，共得到26个脚和腿上特征点的三维坐标，并从中计算出23个参数。4.4温湿度的测定方法 在以往的研究中,温湿度的测定仪器由于还没有人研发,所以在以往的研究中测量温度主要用温度计,仅仅能记录所测时刻的温度,并不能实时监控运动员运动过程中或者静止状态下的温度变化情况,无法跟踪采集。另外,测定湿度时一般采用皮革透水汽性测定仪进行测试,但是以上的方法由于设备原因所采集的数据不是很精确,同时还存在一定的局限性。随着科技的探索,由清华大学设计的温湿度传感器研发成功,该仪器可以同时采集温度和湿度,配有自带的处理软件,并且可以自动保存各个时刻的原始数据,这不仅给温湿度测试带来了福音,同时也为舒适性的进一步探索带来了生机。该仪器可以直接植入到鞋内,准确测量出鞋里相应部位各个时刻的温湿度变化情况,方便而快捷,直观而准确,是测量鞋温湿度比较精确与可靠的设备,使本次的研究方法成为了可能,输出了可靠的温湿度数据。目前大多检测机构用鞋材的透气性表征鞋子的透气性，但是成鞋的透气性一方面与鞋材有关，另一方面与成鞋的结构设计和加工工艺也有关系，不同的制鞋材料透气性不同，它们之间采用不同的搭配组合或者采用不同的加工工艺制作出成品鞋后都可能产生迥异的透气性能。闵宝乾等基于压差法设计制作了鞋楦形状的成品鞋透气性测试仪。经过测试发现，温度对成品鞋透气性有影响，但影响不大；当温度升高时，帮面为较紧密织物材料的成品鞋透气量略有下降;；成品鞋的结构工艺比制鞋材料的纤维性质对成品鞋的透气性影响大得多代家群等对穿运动鞋过程中鞋的透气排湿性能进行测试与评价的方法是每隔5分钟测量鞋腔和足部7个部位的体表温度，并根据袜子的重量变化推知排湿性能。弓太生应用温湿度测试仪对穿运动鞋慢跑30min的鞋腔温湿度变化趋势进行研究。这两种方法的最大局限是每次测量时需要脱鞋。而施凯开发了出了基于温湿度和足底压力分布的一体化的测试装置，并对100名受试者行走30min过程中的鞋腔温湿度和足底压力分布进行了测量，同时记录受试者主观的舒适性感受。但文献中对该装置技术参数和研究方法的交代不是很具体，对测试结果的解释和讨论也不详细。Maluf等也开发了可以测鞋内温湿度和压强的仪器，传感器可以置于鞋垫上实时测量。Hall则应用红外温度计对分别穿七种不同材料鞋底的鞋步行过程中拇趾第一和第五跖骨头以及足跟四个部位的温度进行测量，发现足底各部分的温度变化只随着步行时间的延长发生变化，而与穿不同材料鞋底的鞋无关鞋内温湿度指标是评价鞋舒适性的重要指标之一，了解不同运动状态下鞋内温湿度变化和足不同部位温湿度分布情况可以为鞋保温排湿的设计和制定鞋舒适性标准提供准确的依据，因此鞋内温湿度测量装置的设计方向应该是微型的实时测量和多点测量。4.5足躁运动学及动力学指标的测定方法 在运动过程中,运动学指标的测试方法比较早也比较成熟,国内外基本使用的采集仪器一般包括三维摄像机、红外光点高速运动捕捉测试系统,这些设备已经广泛运用于体育运动中的各个领域,不管是地面运动还是水下运动,都可以通过相应手段获取运动学数据。但是,足踩动力学指标很少有人研究,目前的测试手段主要是通过德国Novel公司生产的小型压力分布测试垫测试数据,通过调节这种小型的鞋垫垫片对力的敏感度,来获取精确的数据。 越来越多的研究者应用生物力学的常规测量手段研究鞋对人走路或跑跳动作的影响，红外光点运动捕捉系统测力台和足底压力分布测试系统是研究鞋舒适性时常规使用的测试装置 Hagen和Jorden等。把Novel 公司的压力垫放在鞋舌中间，测量跑步时足背的压力分布，但是Kong等的研究表明，放置足底压力鞋垫测量足底和鞋之间的压力分布可以导致受试者步态发生变化，如步频增加和步长减少，且这种影响会随运动速度增加而扩大生物力学的测试会得到描述人体动作的海量数据，如何根据研究目的对数据进行处理分析和解释是获得有效信息的前提，在这方面生物力学也有其常规的研究思路。例如Mundermann对21名受试者穿不同鞋垫跑步时的运动学动力学和肌电数据进行采集，并同时获取受试者对舒适性的评价，结果发现，其中15个指标的变化可以解释75%的舒适性评分的差异，该研究还应用多元回归分析建立了以舒适性评分差异为因变量，以生物力学指标为自变量的多元回归方程。4.6足背压力的测试方法在国外研究中,足背压力只是测量脚背面几个关键点的受力而已,测试设备也比较复杂,不方便使用,这种测试设备及测试方法也很少被应用于运动鞋的研究当中,没有被普遍接受。本文为了测得运动鞋与足背面之间的足背压力相关指标,依然运用德国NoVel公司开发的压力垫系统,将压力垫放置于运动鞋鞋舌与足背面之间,从而获取运动员在运动过程中足背表面的足底压力相关指标,可以进行实时监控,分析比较以达到评价足背压力与舒适性之间的相关性。4.7材料力学的测定方法国内外对鞋底材料力学的研究比较成熟,基本测试方法都是通过国内外先进的仪器设备如多功能的疲劳试验机,对鞋底材料进行一定强度或一定周期的拉、压来评价鞋底材料力学特性,主要指标包括鞋底的硬度大小、强度大小及疲劳周期等等来反映鞋底的缓冲性能、减震性能及耐穿寿命,从而客观评价一双鞋的舒适性好与坏。(1) 耐折性能 耐折性能是成鞋内在品质的主要指标之一。通过模拟人脚连续行走状态而进行的耐折性能测试可以直观反映出鞋子帮面、底材的强度、韧性以及帮底、围条等的结合牢度等整体质量和穿着耐久性等重要性能。耐折试验的结果直接影响成鞋质量合格与否的判定，所以耐折性能测试方法在物理检测方法中显得尤为重要。通常成鞋耐折测试的工作原理是将成鞋放在耐折试验机上，以一定角度，一定频率进行屈挠试验，测量鞋底和围条在一定屈挠次数后的裂纹（口)和开胶长度，并观察鞋帮的变化。(2) 防滑测试方法测试方法是阻碍防滑鞋发展的一个最主要的原因17 近期的统计数据表明，从1930s起发展至今已经有大约92种防滑测试方法，用到62种不同的检测设备。所有的测试方法均通过测量摩擦力与垂直载荷来计算摩擦系数然而，即使使用同样的设备，采用同样的检测方法，也不一定得到相同的测试结果。其中一个重要的原因是摩擦性能随内因和外因的变化敏感，如滑动速度接触压力接触角度表面形态污染物种类材料耐磨性等，防滑性会随着这些因素复杂的变化而不断改变。SATRA研究人员在鞋子防滑测试方面做了大量研究，对大约500种不同款式的男女式鞋进行防滑测试，通过对测试数据及鞋底花纹特征分析，提出了具有指导意义的防滑鞋底花纹设计，优良的底纹设计为花纹宽度最小3 mm，最大20 mm，崎岖环境下的户外运动鞋最小花纹深度为5 mm，以便于将液体排开，使底纹与地板有干的接触面，从而提高抗湿滑性凸出的鞋钉与地面接触平整，且具有轮廓分明的向各个方向的边缘，可以有效提高鞋底对地面的抓握力，中底采用柔软的弹性结构可使鞋与地面接触面最大化。 方法1 GB/T3903.6-2005 鞋类通用试验方法 防滑性能：其原理是把试样放在试验平面（玻璃板）上，以甘油作为润滑剂，加上给定的载荷（25 kg），然后通过横向牵引作用力移动试样相对于试验平板做水平方法移动，测量动摩擦力，并计算动摩擦系数。 方法2 HG/T3780-2005 鞋类静态防滑性能试验方法：该方法的原理是将规定的试样水平放置于标准要求的摩擦面板（毛玻璃）上，试样待测面朝下，施加一定的负荷，用水平拉动的方法以一定的速度拉动试样，测出其最大拉力，并计算静态摩擦系数，以测量试样的静态防滑性能。 方法3 GB/T28287-2012 足部防护鞋防滑性测试方法（ISO 13287: 2006, MOD） 及同类标准，即ISO 13287:2012 ASTM F2913-11 SATRA TM 144-2011，这几个标准的测试原理及仪器基本相同 原理为将被测鞋置于测试平面上，施加规定的法向力，并相对于平面水平移动鞋（或相对于鞋水平移动平面），测量摩擦力和计算动态摩擦系数。主要试验条件为三种测试模式，即后跟向前滑动前掌向后滑动水平向前滑动，鞋后跟底部或鞋前掌底部与测试平面之间的夹角为7.0 滑动速度为0.3 m/s 鞋号大于等于250 mm的鞋，法向力为500 N，鞋号小于250mm的鞋，法向力为400 N 测试平面为标准瓷砖或钢板。 综合比较上述三种测试方法，方法3适用范围最广泛，几乎适用于所有的整鞋鞋材跟面以及地面材料的防滑性测试；试验参数设定更科学，最大程度地模拟了人在行走过程中真实的滑倒过程，且测试结果稳定；测试地面的校准方法和程序更明确，有利于保证测试地面的统一性；可以根据具体需要调整地面材料和污染介质，满足各种特殊场合的检测需求.因此，方法3可以作为鞋类防滑测试的统一方法。(3)软质和硬质橡胶的划分 标准在分类部分将鞋底按硬度分为软质橡胶鞋底和硬质橡胶鞋底两种，并分别制定了不同的物理性能指标要求.现行标准将硬度( 绍尔A)80度作为划分软质橡胶鞋底和硬质橡胶鞋底的指标，规定按硬度鞋底品种分为软质橡胶鞋底( 硬度不大于80度)与硬质橡胶鞋底( 硬度不小于80度)两类。根据近年来生产企业和消费者的大量信息反馈我们发现: 当成品运动鞋和非运动鞋的外底硬度( 邵尔A) 75度时，其穿着的舒适性和轻便性将受到明显影响，一般现在市场上鞋底的硬度不大于75度，只有对耐磨性能要求更高的鞋跟的硬度才会高于75度随着鞋底材料不断发展和消费者对鞋穿着舒适性要求的不断提高，现行来标准的分类已不符合如今行业的实际 根据这些情况，起草小组决定将分类指标调整为软质橡胶鞋底硬度( 邵尔A) 75度，硬质橡胶鞋底硬度( 邵尔A) 75度。a.软硬质橡胶鞋底的分类 HG/T30821999将软质橡胶鞋底划分为运动鞋底便鞋底与鞋跟三类 新标准在调整软质橡胶鞋底和硬质橡胶鞋底的同时，不再把鞋跟划分在软质橡胶鞋底范围内，而当成硬质橡胶鞋底来考核HG/T30821999将硬质橡胶鞋底分为1级( 男鞋) 和2级( 女鞋童鞋轻便鞋) ， 并制定了不同的物理机械性能指标 考虑到旧的分类过细，对企业生产实际意义不大，新标准将硬质鞋底分为鞋底和鞋跟两类进行考核。b. 软质橡胶鞋底的硬度指标 随着生活水平的提高，消费者对鞋子穿着舒适性的要求提高了，而对鞋子耐久性的要求就相对弱化了。休闲鞋童鞋便鞋等鞋类品种更是趋向于追求软底和轻便 起草小组针对软质橡胶鞋底硬度做了20组验证试验，获得40个数据 验证数据表明，运动鞋底和非运动鞋底硬度在50度到75度之间分别占85%和80%，而硬度在50度到55度的均为5% 为了适应消费者要求的变化，也为了更能切合当今的行业实际，在不影响橡胶鞋底的质量前提下，新标准将软质橡胶鞋底硬度指标由现行来的运动鞋底:5575 和便鞋底:5575 分别调整为运动鞋底:5075 和非运动鞋底:5075同样，对于硬质橡胶鞋底鞋跟的硬度，起草小组也进行了验证试验 综合考虑验证试验结果及相关标准规定，根据新的分类硬度指标，标准起草小组在新标准中将硬质橡胶鞋底硬度指标由1级:8088 和2级: 85 分别改为鞋底: 75 和鞋跟: 75(4)耐黄变性能浅色鞋面鞋底底在生产和穿用过程中，在一定的环境因素，如光照，温湿度的影响下，常常会发生变色在消费者要求越来越高的今天，这样影响产品的美观性和使用性能的情况已经不能接受 经过调研和讨论，对鞋面鞋底白色浅色部位耐黄变性能的考核 新标准采用HG/T36892001 鞋类耐黄变试验方法中A法进行该项目的考核，照射时间为6h 采用A法主要是因为该方法试验环境条件与现实生活中的环境条件较为相似，能较为真实地反映鞋底材料的颜色变化情况; 而规定6h的照射时间是因为这一时间已经能够反映鞋面鞋底耐黄变性能且利于测试的快速进行。(5）鞋跟物理力学性能指标变化 密度对鞋跟的各项性能，特别是耐磨性能有着很大的影响，根据验证试验数据及相关标准规定，定为 1.45Mg/m3行业标准HG/T30821999 。（6）耐磨性能 耐磨性能是表明皮鞋底是否耐磨耗的特征性指标，是考核鞋穿着寿命的主要质量指标。该试验把鞋固定在耐磨试验机上，在鞋底上加一定的负荷，使用特定的磨轮，以一定的速度对鞋底进行磨耗试验，试验 20 分钟后，测量鞋底上的磨痕长度。磨痕长度越长说明鞋底的耐磨耗性差，超过了标准合格品的要求，说明鞋底在日常穿用的过程中易磨耗，鞋的穿着寿命短。QB/T 2307-1997标准规定经耐磨试验后，合格品的磨痕长度应14mm ，优等品的磨痕长度应 12mm 。（7）剥离强度 剥离强度是表明鞋产品帮面与鞋底粘合强度的一项重要指标，特别是用胶粘剂将帮面与鞋底粘合而制成的鞋，剥离强度的好坏将直接影响产品在穿用和贮存的过程中是否会产生开胶，从而影响整鞋的外观和质量。剥离强度试验是将成鞋装上鞋楦夹持在剥离试验机上，用剥离刀将鞋前尖部位的帮面与鞋底结合处剥开，然后将测得剥开时的力值除以剥离刀的宽度，即为剥离强度。剥离强度越小表明帮面与鞋底的粘合强度越小，如果低于标准合格品的要求，说明产品在穿用和贮存的过程中会产生开胶。QB/T2307-1997标准规定的剥离强度指标如下：剥离强度指标分类标准优等品合格品女鞋60N/cm50N/cm备注出现以下情况之一时：40N/cm（1） 鞋面为羊面革，合成材料（2） 外底厚度不足3m