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实验背景
鞋类是导致滑倒事故的重要因素。传统鞋类被认为会导致疲劳性骨折、骨关节炎和足底筋膜炎等疾病(Lieberman,;Wallaceetal.,),有人认为,包括人字拖在内的简约主义鞋可能更适合减轻膝骨关节炎患者的症状(Shakooretal.,)。也有人认为,人字拖可能是儿童足部发育的理想选择,因为与传统鞋相比,人字拖的步态模式更接近赤足运动学(Chardetal.,)。另外,人字拖有时作为文化的一部分(Wallaceetal.,;Willemsetal.,),时尚而又简单方便。
图1
虽然简约主义鞋存在潜在的好处,但它们也可能导致更大的受伤风险。人们在穿人字拖行走时,脚跟和鞋垫会出现分离(Sharpeetal.,)。脚和人字拖之间的相对旋转运动,加上人字拖鞋面的纹理通常较浅,人们在穿人字拖时可能会发生更为严重的事故。
这项研究的目的是评估在潮湿的环境中,影响人们穿人字拖滑到的严重程度的因素。本研究的假设为:1.当鞋和地板都是湿的时,脚和人字拖之间的相对运动会更大,峰值滑移速度也变大(PV);2.施加在人字拖上的垂直力的增大会增加滑倒的严重程度。3.在干燥条件下,滑倒可能发生的频率较低。滑动速度和相对运动越大,则表明滑动严重程度越大,滑动恢复的可能性越小,导致人们受伤的可能性越大。
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实验方法
2.1实验被试
17名被试参加了这项研究,所有被试均没有下肢受伤、神经障碍或任何可能影响平衡的疾病。
2.2实验设计
采用3(环境条件)×3(垂直力)的被试内设计。
因变量1:三种环境条件:所有表面全干;仅瓷砖潮湿;所有表面全湿(包括人字拖和瓷砖)。因变量2:
三个水平的垂直力:被试对瓷砖施加的垂直力大小为其体重的40%、50%或60%。
2.3实验材料
图2
实验使用2组具有6个摄像头的3D运动捕捉器,以Hz的频率对被试的动作进行采样。
力:地面反作用力用一块与地面平行的力板在频率为Hz的条件下测量。所有被试均在瓷砖上进行实验,以模拟人字拖的日常使用环境,瓷砖被牢牢固定在压力板的上表面,每次收集数据前,瓷砖都要进行清洁和干燥。
水:使用喷雾瓶将干净的室温自来水喷到瓷砖和鞋的表面,以产生一层薄的、致密的薄膜。
鞋:根据被试提供的身高、体重、年龄以及腿与脚的长度,设计了相应大小的人字拖,因而每名被试会得到最符合他们鞋码的人字拖。
滑动的引发:设备引起的拉动距离设置为5cm或10cm,以引起至少3cm的平移距离。
2.3实验程序
首先,被试进行了健康检查问卷以确保其资格。随后测量参与者的身高,体重,年龄以及腿和脚的长度,确定被试的人字拖大小。被试的右小腿和脚上装有3D捕捉装置,并穿上全身式安全带。所有被试均戴上降噪耳机,以降低由设备声音引起的滑动预期。
被试的右脚站立在瓷砖上,左脚向后站立。允许被试增加前后距离,但要求被试保持右膝轻微弯曲,两脚之间的宽度是自选的。在所有试验中,都要求被试将自身压力中心(CoP)保持在右脚后三分之一的位置,同时将整个脚平放在瓷砖上。一旦被试能够同时保持垂直力和CoP要求,就会在10s内引起滑倒。
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结果
图3
峰值滑动速度:
图3中的实心圆表示全干状态,空心圆表示全湿的状态。施加在瓷砖上的垂直力和潮湿程度具有显著交互作用(p0.),当瓷砖干燥时,垂直力为50%和60%的峰值滑动速度存在显著差异(p0.05),但全湿条件下,垂直力为40%和60%的峰值滑动速度存在显著差异(p0.01)。
图4
肌肉激活:
图4中的实心圆表示全干状态,空心圆表示全湿状态,灰色圆表示仅有瓷砖潮湿的状态。总体而言,脚和人字拖之间的峰值旋转角(脚围绕人字拖夹脚的旋转角)较小(
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)。在滑动过程中,垂直力和潮湿程度具有显著交互作用(p0.01)。全干状态下的旋转角与全湿状态和仅有瓷砖潮湿状态下的旋转角均存在显著差异(p0.05)。在仅有瓷砖潮湿的状态下,垂直力为40%和60%的旋转角存在显著差异(p0.05),全湿状态下,垂直力为40%和60%的峰值滑动速度存在显著差异(p0.01)。全干与全湿条件下,垂直力为50%和60%的峰值滑动速度存在显著差异(p0.05),在40%和50%条件下的峰值滑动速度也存在显著差异(p0.01)。
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讨论
在潮湿条件下,峰值滑动速度随垂直力的增加而增加,这一结果部分支持了假设,即水的存在增加了人们穿人字拖滑到的严重程度。实验的结果还强调了在人字拖滑动过程中的两个重要摩擦界面,即人字拖与地面之间,脚与人字拖之间。在全干和全湿的条件下观察到的滑动程度要比只有瓷砖潮湿条件下的滑动程度严重的多。
参考文献:
Tennant,L.M.,Fok,D.J.,Kingston,D.C.,Winberg,T.B.,Parkinson,R.J.,Laing,A.C.,Callaghan,J.P.().Analysisofinvokedslipswhilewearingflip-flopsinwetanddryconditions:Doesalternativefootwearalterslipkinematics?AppliedErgonomics,92,-.
供稿人ZJUpsy
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