楊九瑞

（北京服裝學(xué)院，北京 100029）

隨著時(shí)代的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，運(yùn)動(dòng)鞋的適用范圍得到了廣泛拓展。除了運(yùn)動(dòng)和鍛煉外，運(yùn)動(dòng)鞋和人們的日常生活活動(dòng)，如休閑、旅游、購(gòu)物等都緊密聯(lián)系在一起。目前市面上時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋的品類越來(lái)越多，這些品類的鞋品能滿足大多數(shù)人的使用需求。但隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)舒適性的要求越來(lái)越高，使用合適的鞋墊是提高現(xiàn)有鞋品舒適性、改善穿著性能的重要途徑之一。本文嘗試研究如何進(jìn)行鞋墊的個(gè)性化設(shè)計(jì)，使之更好地滿足人們的舒適性需求和穿著要求。

鞋墊是一雙鞋的重要組成部分，其功能主要包括兩個(gè)方面：一是改善鞋內(nèi)環(huán)境，二是改善足底受力狀態(tài)，以達(dá)到提高姿勢(shì)穩(wěn)定性，改善足底壓力分布等目的。本文探討的是外加鞋墊。由于個(gè)體差異，運(yùn)動(dòng)鞋本身的內(nèi)底結(jié)構(gòu)，在穿著時(shí)會(huì)有各式各樣的現(xiàn)象出現(xiàn)，因而有針對(duì)性的個(gè)性化鞋墊的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。所以本文通過(guò)增加特別設(shè)計(jì)的個(gè)性化鞋墊，改善足底壓力分布，探究鞋墊對(duì)舒適性的改善[1]。

本研究使用了足底壓力測(cè)試設(shè)備，通過(guò)此設(shè)備對(duì)使用鞋墊前后的足底壓力進(jìn)行測(cè)量，用以作為設(shè)計(jì)和分析的主要依據(jù)。使用鞋墊前采集了約40人的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示，每個(gè)人的足底壓力都有或多或少的分布不均問(wèn)題。

除此之外，還需結(jié)合腳印圖，穿鞋磨損情況，觀察使用者走路的姿勢(shì)等信息，分析使用者的具體情況，以合理的設(shè)計(jì)鞋墊。

1 行走時(shí)的生物力學(xué)分析

本文研究的是自然行走狀態(tài)下使用的鞋墊，所以首先要研究行走時(shí)足部的生物力學(xué)特點(diǎn)。

行走是一項(xiàng)周期性運(yùn)動(dòng)，由單腳支撐和雙腳支撐交替進(jìn)行。一只腳的腳尖離開地面到這只腳的后跟接觸地面，這是行走的一個(gè)周期，包括三個(gè)階段：后蹬階段，擺動(dòng)階段，地面緩沖階段。當(dāng)人體處于行走狀態(tài)時(shí)，足部主要起到承擔(dān)和分配人體負(fù)荷的作用。因此，測(cè)量足底壓力分布情況，可以看出在行走時(shí)人體負(fù)荷在足底的壓力分布情況。人體足部是三點(diǎn)支撐人體負(fù)荷：前腳掌有第一趾跖骨、第五趾跖骨，后腳掌有腳跟骨；在三點(diǎn)支撐處，壓力分布值較大也算正常，但如果個(gè)別壓力值過(guò)大，對(duì)行走時(shí)足部的舒適性來(lái)說(shuō)是不利的。

足底壓力分布是人體行走時(shí)最重要的力學(xué)性能參數(shù)，足部長(zhǎng)期受力不均，會(huì)帶來(lái)身體的損害。在相同的正常行走速度下，人體足部受到的地面反作用力是相等的，而由于內(nèi)底設(shè)計(jì)的不同，會(huì)產(chǎn)生不同的足底壓力分布效果，它與內(nèi)底的性能密切相關(guān)。因此準(zhǔn)確測(cè)量行走時(shí)內(nèi)底的足底壓力分布值，對(duì)鞋墊的設(shè)計(jì)和選擇具有較大的參考價(jià)值。本文在使用鞋墊的前后進(jìn)行了兩次足底壓力分布測(cè)量，第一次測(cè)量是作為設(shè)計(jì)依據(jù)，第二次測(cè)量是作為對(duì)照，以定量數(shù)值來(lái)驗(yàn)證定性分析是否符合實(shí)際情況[2]。

行走時(shí)，一般是足跟先落地，接著過(guò)渡到足外側(cè)，然后再過(guò)渡到足前掌的內(nèi)側(cè)，受力順序是從足跟到足外側(cè)，再到足內(nèi)側(cè)。根據(jù)行走時(shí)足部受力情況，正常的鞋品磨損重心在鞋跟中間。鞋品如果是在鞋底部及外側(cè)、前掌內(nèi)側(cè)部位磨損較大，且磨損雙側(cè)對(duì)稱，基本算是正常情況。如果磨損過(guò)快，或磨損不對(duì)稱，則說(shuō)明人體可能會(huì)存在問(wèn)題。

腳印圖是赤足在腳底涂上顏料、站立狀態(tài)下在紙上留下的足部痕跡，也可以反映出足部的一些情況，比如正常足、扁平足、高弓足等。

行走的姿勢(shì)和狀態(tài)則可以反映出其他的一些信息，在進(jìn)行個(gè)性化鞋墊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮上述信息。

2 設(shè)計(jì)前的相關(guān)信息收集

鞋墊設(shè)計(jì)需要相關(guān)的信息支撐，包括使用鞋墊前后的足底壓力分布測(cè)試結(jié)果，可以對(duì)比鞋墊使用前后的情況，對(duì)舒適性進(jìn)行分析；所使用鞋品的磨損情況，分析其是正常磨損，還是與行走姿勢(shì)等因素有關(guān)的非正常磨損，非正常磨損往往容易帶來(lái)身體損傷；腳印圖可以直觀地看出足弓的情況，也可以在腳印圖上對(duì)足部進(jìn)行參數(shù)分析；使用者走路時(shí)狀態(tài)和正常站立姿勢(shì)的觀察與分析，可以補(bǔ)充其他信息，如輕微的內(nèi)八、外八等。

（1）未使用鞋墊時(shí)的足底壓力分布，如圖1所示。

圖1 未使用鞋墊時(shí)的足底壓力分布

從圖1可以看出足部的壓力分布不均勻，且有些部分受到的壓力極大，如第一趾跖骨部位受力最大；其次是前掌部分和腳后跟部位，但其他腳趾邊緣受力較小甚至某些部位不受力。與正常腳形圖相比，也可看出，左腳足弓外側(cè)部分相對(duì)于右腳受力較大。右腳腳跟受力較大，左腳跟受力不均勻。

（2）腳印圖（足底部位圖），見圖2，可以看出足弓是正常的。

圖2 鞋底磨損情況

（3）平時(shí)穿鞋磨損情況見圖3。

圖3 腳印圖

由鞋底磨損圖可以看出腳底后跟外側(cè)磨損狀況較嚴(yán)重，雙側(cè)對(duì)稱，磨損基本正常。

（4）通過(guò)觀察并對(duì)使用者走路時(shí)狀態(tài)和正常站立姿勢(shì)分析，走路步態(tài)比較沉重，習(xí)慣將腳在地上摩擦前行，站立時(shí)也習(xí)慣自然往內(nèi)撇。腿部略有X型腿趨勢(shì)，走路輕微外八字。見圖4。

圖4 行走姿勢(shì)

3 設(shè)計(jì)預(yù)期、設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)方案

基于以上分析，設(shè)計(jì)鞋墊時(shí)應(yīng)重點(diǎn)減輕大拇指受力尤其是拇指外側(cè)受力，減輕左腳足弓外側(cè)受力，調(diào)整腳跟受力部位，從而改善足底受力方式，減少局部壓力。

3.1 設(shè)計(jì)預(yù)期

改善足底的壓力分布，能夠減緩局部壓力，提高舒適性感受。

3.2 設(shè)計(jì)思路

局部采用柔軟材質(zhì)，在稍硬的基底上墊高或凹陷某些區(qū)域，改善足底壓力的大小和分布，達(dá)到提高舒適性的效果。足弓處適當(dāng)墊高，以減少足弓空懸造成的問(wèn)題。

3.3 設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)方案1如圖5所示，采用柔軟材質(zhì)將拇指以外的其余腳趾受力大的部分增加鞋墊高度，使腳趾更加舒適柔軟，足弓部分墊高，使足弓在正常走路時(shí)可以適當(dāng)受力，不致懸空狀。腳跟部分增加部分鞋墊高度使腳跟可以均勻受力。實(shí)物1如圖6所示。

圖5 設(shè)計(jì)方案1

圖6 實(shí)物1

（2）設(shè)計(jì)方案2如下，見圖7。在足部的前掌和后跟部分區(qū)域大面積墊高，為了改善受力不勻甚至部分區(qū)域不受力，在足弓的位置也進(jìn)行了墊高，針對(duì)部分壓力大的區(qū)域進(jìn)行了局部改善。顏色越深的部位是重點(diǎn)需要考慮和制作的部位[3]。實(shí)物2如圖8所示。

圖7 設(shè)計(jì)方案2

圖8 實(shí)物2

4 鞋墊使用情況測(cè)量結(jié)果與分析

論文研究中設(shè)計(jì)了兩款不同類型、不同材料的同碼鞋墊，讓使用者在同款運(yùn)動(dòng)鞋中試穿不同的鞋墊進(jìn)行行走實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)其雙足足底壓力分布值并進(jìn)行對(duì)分析。

4.1 方案1使用鞋墊后的再次測(cè)量結(jié)果與分析

使用鞋墊實(shí)物1后再次測(cè)量足底壓力，其分布如圖9所示。測(cè)試結(jié)果顯示，右腳腳跟受力部位有所改善，受力情況有所減小。右腳前腳掌部分受力較以前比有所減輕。

圖9 使用方案1后測(cè)量的足底壓力

但整體上效果不好，尤其是左腳受力基本沒有改變，與右腳鞋墊對(duì)比來(lái)說(shuō)左腳的鞋墊沒有那么柔軟，效果不好。應(yīng)該考慮再改變左腳的鞋墊厚度。

4.2 方案2使用后的再次測(cè)量結(jié)果與分析

使用鞋墊實(shí)物2后再次測(cè)量足底壓力，其分布如圖10所示。測(cè)試結(jié)果顯示，穿上設(shè)計(jì)的鞋墊以后測(cè)量結(jié)果有明顯區(qū)別，高壓力紅色部分消失了，左右腳前掌的壓力均得到減緩，左腳前掌的邊緣部分開始受力，使前掌受到的壓力較均勻地得到了分散，右腳后跟部分的壓力也得到了明顯的減緩，唯一不足之處是左腳后跟部分的壓力沒有得到很好地改善，原因應(yīng)該是左腳后跟部位墊高區(qū)域與真實(shí)著重受壓區(qū)域不符，需做一定的調(diào)整，如減低左腳墊高部位，應(yīng)該有一定改善。

圖10 使用方案2鞋墊后的足底壓力分布

相對(duì)比來(lái)說(shuō)，根據(jù)設(shè)計(jì)思路2設(shè)計(jì)的鞋墊還是比較符合舒適性要求的，使足部壓力得到減緩。

上述測(cè)試結(jié)果表明，方案2的設(shè)計(jì)能較好地改善足底壓力分布，使局部壓力有所緩解：一是使足部壓力得到減緩，二是整個(gè)腳掌的壓力分布比較均衡。

4.3 存在的問(wèn)題

從兩個(gè)設(shè)計(jì)方案的二次測(cè)試結(jié)果可以看出，設(shè)計(jì)方案1和2都存在的問(wèn)題，即使用者行走時(shí)其雙足壓力分布并不對(duì)稱。應(yīng)從左右鞋墊的厚度不同進(jìn)行考慮，看是否能使雙足足底壓力分布基本達(dá)到對(duì)稱[4]。

4.4 討論

（1）對(duì)足底壓力高的點(diǎn)或小區(qū)域，采用柔軟材質(zhì)，可以降低該處的足底壓力值，改善行走時(shí)足底壓力的分布情況。

（2）對(duì)于稍大的區(qū)域，可通過(guò)將壓力高的區(qū)域凹陷，將壓力低的區(qū)域墊高，改變鞋墊表面的凹凸，改善行走時(shí)足底壓力的分布情況。（注：因?yàn)槭鞘止ぶ谱鳎孕瑝|表面的凹凸是采用墊高的方式得到的）。

（3）鞋墊表面的凹凸應(yīng)根據(jù)前期收集的具體信息進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

個(gè)性化鞋墊可以利用足底壓力測(cè)量數(shù)據(jù)，腳印圖，穿過(guò)鞋底的磨損以及站立和走路姿勢(shì)的觀察等信息，進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)和制作。再通過(guò)足底壓力測(cè)量，檢驗(yàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

個(gè)性化鞋墊設(shè)計(jì)可通過(guò)柔軟材質(zhì)及鞋墊表面的凹凸設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)改變足底壓力分布的目的。最終達(dá)到改善運(yùn)動(dòng)鞋。舒適性的效果。