阮果清，鄭志藝，楊 禮，顧耀東（．安踏（中國）有限公司運動人體科學實驗室；．英國利物浦約翰摩爾大學）

跑步中足底各區(qū)域溫度狀態(tài)變化初步研究

阮果清1，鄭志藝1，楊 禮1，顧耀東2（1．安踏（中國）有限公司運動人體科學實驗室；2．英國利物浦約翰摩爾大學）

足底分區(qū)；溫度變化；紅外攝像儀

運動時，人體足部鞋腔內(nèi)的環(huán)境主要包括溫度與濕度兩個重要方面。然而，目前對鞋內(nèi)溫濕度的研究相對比較少，研究方法主要為足部散熱模型建立與實驗驗證相結(jié)合，模型主要考慮不同足部組織的熱傳導系數(shù)、動靜脈血液熱傳遞、汗液揮發(fā)等因素， 通過與足部接觸的溫濕度傳感器或紅外攝像儀進行溫度數(shù)據(jù)采集。

鄧富泉等通過對鞋相關(guān)材料的熱傳遞進行對比研究，分析不同材料對人體熱舒適不同影響情況。成意偉對糖尿病人足部溫度情況進行研究，通過足部溫度研究對服藥前后足部血液循環(huán)效果進行評價。國內(nèi)外都有關(guān)于足部溫度傳遞模型的建立，任萍等通過外加可控足底加熱源對模型進行驗證，研究表明足部不同部位對溫度的響應(yīng)速度不一樣，腳趾部位的溫度響應(yīng)速度最慢，足跟部次之，足弓最快。代家群和杜少勛指出腳體體表溫度始終高于鞋腔溫度，鞋腔溫度始終高于室外溫度，并且腳體體表溫度和鞋腔溫度隨室外溫度升高而升高，鞋腔溫濕度變化狀態(tài)與運動習慣有關(guān)，左勢的受試者左腳溫度數(shù)據(jù)高于右腳,右勢的受試者右腳溫度數(shù)據(jù)高于左腳。Hennig等試圖通過實驗揭示不同襪子結(jié)構(gòu)對足部汗液傳遞的影響，來確認是否不同的襪子結(jié)構(gòu)對足周圍的環(huán)境是否有影響,最終發(fā)現(xiàn)足部溫度不僅隨著運動距離的增加而增大，襪子材料的變化對溫度升高幅度也具有一定聯(lián)系。同時，該研究表明并非材料傳熱性好，對比測試時穿著就比較舒服。

運動過程中足部溫度變化規(guī)律的相關(guān)研究非常匱乏，研究方法主要集中在材料測試、人體實驗以及計算機模擬。而人體足底各區(qū)域在運動過程中的變化規(guī)律為運動裝備設(shè)計的重要參考依據(jù)，因此本研究擬對不同性別受試者跑步過程中足底不同區(qū)域的溫度變化規(guī)律進行研究，為運動裝備改進及功能性開發(fā)提供生物力學依據(jù)。

1 研究方法

1.1 實驗對象

實驗選取了19名網(wǎng)球?qū)ｍ椷\動員（男9名，女10名），在測試前經(jīng)檢查確認均未有任何下肢傷病情況。

1.2 測試儀器

非制冷焦平面熱像儀（大立DL700E，見圖1）：測量溫度范圍-20℃～+180℃；其他輔助設(shè)備如跑臺、秒表、環(huán)境溫濕度計等。

1.3 測試方案

紅外攝像儀預熱后，開始測試受試者足底初始溫度，然后穿著普通EVA中底跑鞋開始進行跑臺運動，跑動時間3 min為一間隔進行紅外攝像拍攝，運動時間共計30 min，前后拍紅外片共計12次。男受試者跑速控制為10 km/h，女受試者跑速控制為8 km/h。

圖1 紅外溫度測試儀Figure1 Infrared Temperature Tester

1.4 足底分區(qū)

本研究把足底分成8個區(qū)域，分別是1其他趾（OT）、2拇趾（BT）、3前掌外側(cè)(LF)、4前掌內(nèi)側(cè)(MF)、5足中外區(qū)(LM)、6足中內(nèi)區(qū)(MM)、7足跟外區(qū)(LH)、8足跟內(nèi)區(qū)(MH)，具體如圖2所示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所拍攝紅外圖片用測試儀器自動分析軟件—大立紅外報表分析系統(tǒng)進行分區(qū)統(tǒng)計各區(qū)域的最高溫度，分析所得數(shù)據(jù)導入Excel進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

該實驗采集了男女共計19名受試者足底溫度情況，經(jīng)過大力紅外報表分析系統(tǒng)分析后統(tǒng)計，受試者在整個實驗中，足底溫度變化范圍在27℃～40℃（表1）。

表1 各時刻足底各分區(qū)溫度統(tǒng)計表TableⅠ Temperature of the Different Foot Regions in Different Time

圖3為每次測試足底平均溫度的縱向比較圖，從圖中可以看出，初始溫度與第一次運動3 min后足底溫度變化非常小，從運動3 min后開始，足底溫度迅速上升，直到第九次拍片，即開始運動后21 min后出現(xiàn)平臺，但到第11次拍片（27 min左右）時出現(xiàn)略微下降。從整體上看在21 min后達到一個比較穩(wěn)定的平臺期，平均溫度接近36°。

圖3 不同時間段足底平均溫度情況Figure3 Average Foot Temperature in Different Time

圖4為所有受試者整個運動過程，不同區(qū)域溫度平均值的橫向比較圖，從圖中我們可以看出，LF、MF，即前掌外側(cè)、前掌內(nèi)側(cè)兩個區(qū)域的溫度最高，LH、MH即足跟外側(cè)、內(nèi)側(cè)的溫度最低。而足中部分區(qū)LM、MM的溫度相對不是很高。

通過對男女整體運動過程足底平均溫度配對T檢驗，結(jié)果表明男女溫度差異具有非常顯著意義（P＜0.01），女性的足底溫度比男性高，達到36.38℃，而男性平均為35.84℃。男性內(nèi)外側(cè)足底溫度T檢驗表明差異具有顯著意義（P＜0.05），女性內(nèi)外側(cè)足底溫度T檢驗表明差異具有非常顯著意義（P＜0.01）。男女統(tǒng)計都一致表明外側(cè)足底溫度小于內(nèi)側(cè)足底溫度，如表2所示。

表2 足底溫度內(nèi)外側(cè)分析表TableⅡ Comparison between the Inside and Outside Foot Temperatures

3 結(jié)論與建議

通過對受試者足底不同分區(qū)和不同運動時間段的足底溫度分析，發(fā)現(xiàn)足底各區(qū)域溫度隨人體運動時間增加而增大。從足底各分區(qū)整個運動過程溫度平均值來看，受試者足前掌跖骨部位溫度最高，且內(nèi)側(cè)高于外側(cè)。同時，女性被試者在運動中的足底溫度上升趨勢高于男性。

該實驗初步研究了運動中足底溫度分布狀態(tài)，為運動鞋溫度控制設(shè)計提供了一定的參考價值。但由于研究設(shè)備限制及跑臺本身的溫度升高，數(shù)據(jù)精度還有待進一步提高。今后研究可以對受試者不同區(qū)域溫度感受進行量表測試，對鞋的透氣口位置等方面設(shè)計提出建議。

Tentative Researches on the Temperature Variance of the Different Foot Regions in Running

RUAN Guo-qing (ANTA Sports Science Laboratory, ANTA Sports Products Limited)

different foot regions; temperature variance; infrared video camera

G 804.6

A

1006-1207(2010)06-0017-02