高跟鞋的舒適度研究

董家銘　謝運(yùn)和　凡東華

摘 要：高跟鞋作為時(shí)尚界的寵兒，一直頗受女性消費(fèi)者喜愛(ài)。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)代社會(huì)有 72%的成年女性穿高跟鞋，其中39%的女性每天穿著。穿著高跟鞋能夠修飾女性身體曲線，顯得更加優(yōu)雅和自信，然而高跟鞋對(duì)女性健康也有著明顯的損害。根據(jù)美國(guó)足外科協(xié)會(huì)的報(bào)告，73%的女性患有與高跟鞋有關(guān)的如扁平足、踝關(guān)節(jié)扭傷、腰背酸痛等疾病， 而足底壓力異常是導(dǎo)致疾病的主要原因。因此，一雙兼顧了美感和舒適性的高跟鞋必定會(huì)贏得消費(fèi)者的青睞。

研究高跟鞋結(jié)構(gòu)對(duì)舒適性和美感的影響，本問(wèn)基于高跟鞋的跟高，防水臺(tái)的高度和跟型來(lái)分析高跟鞋結(jié)構(gòu)對(duì)人體舒適性和美感的影響。對(duì)穿著高跟鞋的腳進(jìn)行受力分析，利用力矩平衡，建立方程組。將人體舒適性用跟高和防水臺(tái)高度造成的前后掌足底壓力變化來(lái)表示，同時(shí)將美感量化為絕對(duì)跟高使人體比例接近黃金比例來(lái)體現(xiàn)身材美感，最后考慮跟型的不同而造成的腰窩弧度不同來(lái)體現(xiàn)舒適度。由此得出高跟鞋的跟高，防水臺(tái)高度和跟型對(duì)穿著高跟鞋的舒適性和美感造成了影響。

舒適性是一種個(gè)性化的體驗(yàn)，而鞋類舒適性是人們?cè)诖┲^(guò)程中對(duì)鞋的心理和生理感受的綜合評(píng)價(jià)，是指鞋符合人足形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能要求的程度，主要包括合腳性，功能性，鞋內(nèi)環(huán)境等。合腳性包括：鞋的結(jié)構(gòu)尺寸，鞋與足匹配，鞋對(duì)足的壓力等；功能性包括：穩(wěn)定性，減震性等；鞋內(nèi)環(huán)境包括：吸濕透氣性，衛(wèi)生性等。通過(guò)大量的文獻(xiàn)閱讀與研究，發(fā)現(xiàn)影響高跟鞋舒適性的最主要因素為跟高，跟型，防水臺(tái)厚度等。

高跟鞋的舒適性主要包括內(nèi)里和鞋底兩部分，而這兩者中，鞋底的結(jié)構(gòu)是否合理對(duì)鞋的舒適性顯得尤為重要。內(nèi)里主要分為皮質(zhì)，PU，絨布料三種，通過(guò)對(duì)參考文獻(xiàn)中三種材質(zhì)的摩擦系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，較好的摩擦系數(shù)可以產(chǎn)生一個(gè)比較大的摩擦力，減輕前足部位的壓力，而如果摩擦系數(shù)較小，就會(huì)很難使斜坡面上的中足平衡，這會(huì)增加前足的負(fù)擔(dān)，甚至可能產(chǎn)生大拇指頂腳的問(wèn)題，較大的摩擦系數(shù)會(huì)減小腳的觸覺(jué)舒適性。由此可以得出：內(nèi)里材質(zhì)對(duì)舒適性的影響是皮>PU>絨。

對(duì)參考文獻(xiàn)的研究中，推斷鞋跟高度及粗細(xì)對(duì)足底壓力分布具有主要影響。跟的粗細(xì)則影響著后中壓力的分散與集中，受力面積越小，壓力越大。穿粗跟鞋的時(shí)候，腳部跟骨位置很平穩(wěn)，腳掌的壓力也由后跟分擔(dān)了一部分，而穿細(xì)跟鞋的時(shí)候，后跟穩(wěn)定性沒(méi)有粗跟的好，從心理角度來(lái)說(shuō)，不會(huì)把后跟所有的重力放在上面，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是穿粗跟鞋要舒適一些。

人在靜止站立時(shí)，腳部跟骨首先受來(lái)自人體的重力，然后由跟骨延三個(gè)方向形成應(yīng)力傳遞，向后傳遞至跟骨節(jié)點(diǎn)，向內(nèi)前方延至第一趾骨頭，向外前方延外縱弓至第五跖骨頭。而當(dāng)人行走時(shí)，腳后跟先著地，然后將身體重心自然移到腳趾，然后以拇指為主的各趾蹬著地面向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一只腳后跟開(kāi)始著地，如此進(jìn)行周期性的交替運(yùn)動(dòng)。因此發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)靜態(tài)情況下不同跟型人腳所受壓力不同。從大量文獻(xiàn)的研究中發(fā)現(xiàn)行走時(shí)雙腳受到的壓強(qiáng)約為站立時(shí)的5.6倍，因此本文就動(dòng)態(tài)和靜態(tài)情況下對(duì)坡跟，直跟，錐跟等跟型進(jìn)行綜合分析，推斷動(dòng)靜態(tài)下不同跟型的舒適性，結(jié)果表明靜態(tài)下的舒適性是坡跟>直跟>錐跟，動(dòng)態(tài)情況下直跟>錐跟>坡跟。

而防水臺(tái)的增加可以相對(duì)的減少跟高，同樣的后跟高的情況下，它減少了前后坡的差異，減小了鞋的絕對(duì)高度，從而減緩地面對(duì)足底的沖擊力，減小運(yùn)動(dòng)中的壓力，從而減緩疲勞感使得穿著者可以走的更遠(yuǎn)。

在對(duì)跟高和防水臺(tái)厚度的影響進(jìn)行考慮時(shí)，本文采用對(duì)穿著高跟鞋狀態(tài)下的足部進(jìn)行受力分析。

在各個(gè)跟高下，足底壓力主要由前中和后中這兩個(gè)部位承擔(dān)，是影響整個(gè)足底壓力舒適性的關(guān)鍵區(qū)域；后中壓力隨跟高減小，前中壓力隨跟高增大；跟高對(duì)足底四點(diǎn)中的前中壓力影響最大，前中壓力受跟高影響波動(dòng)最大。隨著跟高增大，前中壓強(qiáng)增大，跟高大于7cm時(shí)，前中壓強(qiáng)大于后中壓強(qiáng)，此時(shí)壓力在前足過(guò)于集中，造成壓力不舒適。因此較高跟的高跟鞋，要著力解決前足壓力過(guò)大的問(wèn)題。

考察大量醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)正常足底是三點(diǎn)負(fù)重，在跟骨、第一跖骨頭和第五跖骨頭三點(diǎn)組成的負(fù)重面上。由圖可知，跟骨處為后中足壓力的集中點(diǎn)，而第一跖骨頭和第五跖骨頭區(qū)域?yàn)榍爸凶銐毫Φ募悬c(diǎn)。足跟受力點(diǎn)位于腳長(zhǎng)的8%處，第一跖骨頭位于腳長(zhǎng)的66.5%處，第五跖骨頭位于腳長(zhǎng)的63.5%處。

為了簡(jiǎn)化為前中壓力和后中壓力的比值，本文將前中壓力集中點(diǎn)定為第一跖骨頭和第五跖骨頭的中間點(diǎn)位于腳長(zhǎng)的65%處。

依此建立受力分析模型：

通過(guò)力矩平衡的方程，在已知高跟鞋跟高和鞋長(zhǎng)的情況下，我們能得出前腳掌與跟骨的壓力比值，是否滿足35%～50%的舒適范圍。同時(shí)通過(guò)已知舒適范圍和跟高的情況下，我們能得出滿足舒適范圍的sinθ。進(jìn)一步，也能得出滿足舒適的腳長(zhǎng)范圍。

我們可以通過(guò)舒適的腳長(zhǎng)范圍，得出對(duì)穿此跟高的鞋能感到舒適的女性身高范圍。而我們可以再通過(guò)已知高跟鞋的鞋碼，算出能穿上該高跟鞋的女性身高范圍。

最后我們就能得到能穿上該高跟鞋的女性能感到舒適的概率，借此可以將模型二用于第一問(wèn)計(jì)算舒適性分?jǐn)?shù)。

而防水臺(tái)由于減小了高跟鞋的絕對(duì)高度，所以必然會(huì)改善高跟鞋的舒適性。通過(guò)研究大量資料文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)防水臺(tái)的改善作用比主觀感覺(jué)中的要明顯得多。一方面能夠增加鞋的穩(wěn)定性，減少足部神經(jīng)、肌肉疲勞，還具有明顯的減震作用；此外防水臺(tái)中底材料，易于造型，能夠得到比較貼合足部的弧線造型，分散足底壓力。

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