二、五種勁度條件之平台組合對避震能力影響之探討。三、移動平台對 關節角度及力矩之影響。四、移動平台實驗之真實性探討。五、改良式 鞋底之發現探討。六、結論
一、移動距離對於避震能力參數影響之探討。
在本實驗中，相同的步態狀態下接觸移動平台會有相近的衝量大小，
而因為平台勁度條件的改變造成平台移動的距離有所差異。移動的距離 也會關係到受試者與平台接觸作用的時間，因為在相同速度條件下，若 平台移動距離越長則表示受試者停留在平台上的作用時間也就越長，至 於移動距離與其他參數間的關係，可以藉避震的定義來了解。
美國測試與材料協會 (American Society for Testing and Materials , ASTM) 對避震的定義：藉外力作用時間的增長，使降低撞擊力峰值的能 力 (ASTM, 1994) 。而以上述對於避震的定義可以了解，材料的避震能 力越佳，其外力作用時間能有效的增長，同時也會降低撞擊力峰值的大 小。在本實驗中，慢跑與快跑的步態狀況下，Soft 組的作用時間比 Medium Soft 組短，間接影響到其他實驗參數的表現，人體與平台的接觸作用時 間短，造成 Soft 組達水平第一峰值的時間較短，而增加水平第一峰值的
大小。另外在負荷率的部分，由於負荷率是以峰值大小與達峰值時間進
擊，將造成人體結構的破壞；若第一力量峰值出現的時間越晚，身體機 能即有足夠的時間進行骨骼肌肉系統的調整，進而減少衝擊對人體造成 的傷害 (Kersting & Brüggemann, 1999)。若達第一力量峰值時間較長，代 表該組具有較佳的剪力避震效果，在本研究的結果中，不論是走路或跑
在不同步態速度的實驗結果進行比較後可以發現，不同步態速度下 擁有最佳剪力避震效果的組別也有所不同，平均負荷率最低的組別是在 走路時的 Medium Soft 組，慢跑時則是在 Medium Stiff 與 Medium Soft 範 圍中為最低的組別，在快跑時以的 Medium Stiff 組為最低的組別，結果
正常的步態表現 (Maynard，2002)，而本研究所使用的勁度條件參考先前 相關研究的建議勁度範圍 (但漢真,2010)，故能夠將移動平台的位移控制 在合理範圍內，所產生的最大位移量為 0.8 公分，並未超過三公分的範圍 限制，所以在本實驗的條件控制中，受試者的步態情形亦不會受到位移 的改變而有所影響，因此在著地期間的最大角度也不會有所差異。
四、移動平台實驗之真實性探討。
為了探究本實驗的真實性，必須考量到移動平台對於實驗結果是否 有一定程度的影響，首先，在實驗測試時，人體會透過足部與平台接觸，
接觸之後再撞擊前端的避震材料組合，前述實驗結果主要是以改變不同 材料組合探討相關避震能力的影響，而平台對於整體實驗結果影響的真 實性卻未能詳述了解。
將人體足部與平台接觸的過程視為一種近似碰撞的情形(如圖 5-1)，
人體重量為𝑀1，平台移動部分的重量為𝑀2，擠壓過程中效果類似於 𝑀1
、
𝑀2中有一彈性係數為 K 的彈簧，其碰撞效果類似於撞擊過程中力量 值所呈現的結果，若依此進行推導可得作用力 F 的通式𝑀1𝑀2
𝑀1+𝑀2 ∙𝑑2𝑥
𝑑𝑡2 + 𝑘𝑥 = 0
圖 5-1 近似足部與平台接觸的碰撞情形
與平台撞擊的效果可能會放大原始體重地面反作用力的大小，如果 希望實驗結果更貼近真實性，平台的重量若越輕能讓實驗結果越逼近真 實的地面反作用力與地面接觸的效果。
五、改良式鞋底結果觀察之探討。
改用一個鞋跟結構來取代原本的方式，一來是希望能夠嘗試以平行 四邊形上下跟左右方向的形變位移量來觀察垂直力與水平剪力的關係，
二來是能夠以中間的空間塞入適當的材料以模擬先前勁度條件的合適範 圍，但是進一步進行不同速度的測試後，但是發現實際的做動方式並不 如預期，經由後續實驗觀察的結果，可得知在觸地過程中，垂直分力與 水平剪力大多不是在同一時間產生。至於內外側也有一定程度的差異，
所以後續若能夠將各足底部位的力量傳遞與轉移過程，更仔細地了解，
並搭配人體足部生理結構與重心位移分布曲線來進行鞋底緩震材料結構 的設計，將會有更佳的效果。
六、結論
1. 本實驗藉由運動表面產生移動的效果來量化水平剪力避震效果，結 果發現適當的勁度條件能延遲水平剪力的第一力量峰值發生時間，
讓肌肉骨骼系統來得及吸收並減緩衝擊對人體的影響，同時也能降 低負荷率的大小，有效地產生減震的效果。
2. 不同的行進速度下需要有不同的勁度參數配合，速度越快，需要數 值越高彈力係數的避震材料設計。
3. 在適當範圍內的移動量不會影響下肢關節角度的變化。下肢關節力 矩隨著移動量增加，也會減少下肢關節力矩，但超過適當移動量範 圍後，過多移動量會增加關節的負荷。
4. 若要將適合的勁度條件套用到鞋子上，必需考量到作用位置以及其 不同時間的作用情形。
七、建議
1. 希望能以足底生理結構為原則並搭配足底重心的曲線位置，找出不 同區塊所需的避震效果。
2. 針對不同著地方式的步態分析，提出相同的避震條件之建議。
3. 針對不同方向的運動進行分析測試，將最佳避震效果應用於更多的 運動項目。
引用文獻
American Society for Testing and Materials (ASTM). (1994). Standard Definitions
of Terms Relating to Athletic Shoes and Biomechanics. Philadephia, PA: Author.
Boyer, K.A., & Nigg, B.M. (2006). Soft tissue vibrations within one soft tissue compartment. Journal of Biomechanics, 39(4), 645-651.
Divert, C., Mornieux, G., Baur, H., & Mayer, F. (2005). A. Belli1 Mechanical Comparison of Barefoot and Shod Running. International Journal of Sports Medicine, 26(7), 593-598.
Gottschall, J.S., & Kram, R. (2005). Ground reaction forces during downhill and uphill running. Journal of Biomechanics, 38(3), 445-452.
Helseth, J., Hortobágyi, T., & DeVita, P. (2008). How do low horizontal forces produce disproportionately high torques in human locomotion? Journal of Biomechanics,
41(8), 1747-1753.
Hreljac, A. (2004). Impact and overuse injuries in runners. Medicine and Science in Sports
and Exercise, 36(5), 845-849.
Kuitunen, S., Komi, P.V., & Kyröläinen, H. (2002). Knee and ankle joint stiffness in sprint running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 34(1), 166-173.
Kyröläinen, H., Avela, J., & Komi, P.V. (2005). Changes in muscle activity with increasing running speed. Journal of Sports Sciences, 23(10), 1101-1109.
McKenzie, DC, Taunton, JE, Clement, DB, Smart, GW, & McNicol, KL. (1981). Calcaneal epiphysitis in adolescent athletes. Canadian journal of applied sport sciences.
Journal Canadien des Sciences Appliquees au Sport, 6(3), 123-125.
Nigg, B.M. (1986). Biomechanics of running shoes: Champaign, Ill.: Human Kinetics Publishers.
Nigg, BM, & Segesser, B. (1992). Biomechanical and orthopedic concepts in sport shoe construction. Medicine and Science in Sports and Exercise, 24(5), 595-602.
Stefanyshyn, D. J. (2006). Footwear traction and knee joint moments. Journal of
Biomechanics, 39(Suppl1), s181.
Stiles, V., & Dixon, S. (2007). Biomechanical response to systematic changes in impact interface cushioning properties while performing a tennis-specific movement.
Journal of Sports Sciences, 25(11), 1229-1239.
Swanson, S.C., & Caldwell, G.E. (2000). An integrated biomechanical analysis of high speed incline and level treadmill running. Medicine and Science in Sports and
Exercise, 32(6), 1146-1155.
Taunton, JE, Ryan, MB, Clement, DB, McKenzie, DC, Lloyd-Smith, DR, & Zumbo, BD.
(2002). A retrospective case-control analysis of 2002 running injuries. British
Journal of Sports Medicine, 36(2), 95-101.
Wakeling, J.M., Liphardt, A.M., & Nigg, B.M. (2003). Muscle activity reduces soft-tissue resonance at heel-strike during walking. Journal of Biomechanics, 36(12),
1761-1769.
Yavuz, M., Tajaddini, A., Botek, G., & Davis, B.L. (2008). Temporal characteristics of plantar shear distribution: relevance to diabetic patients. Journal of Biomechanics,
41(3), 556-559.
附錄 實驗數據
表 1 跑步狀況下各參數實驗數據
Walking Fixed Stiff Medium Stiff Medium Soft Soft
Displacement (mm/ kg × 𝟏𝟎−𝟏) - 1.21±0.32YZ 1.13±0.19.YZ 1.34±0.13YZ 1.35±0.40Z p= .113 Time to impact peak force (s) 0.103±0.024bcde 0.176±0.019ad 0.175±0.021ad 0.186±0.022abce 0.165±0.032ad p= .000
Impact peak force (BW) 0.29±0.04bcdeYZ 0.27±0.03acde 0.25±0.03abdeZ 0.24±0.03abcYZ 0.22±0.03abcYZ p= .031 Max loading rate (BW/s) 8.47±3.80bcdYZ 4.96±1.33aeYZ 4.85±1.44adeZ 4.64±1.49aceZ 7.40±2.98bcdYZ p= .022 Average loading rate (BW/s) 2.10±1.19YZ 1.77±0.27dYZ 1.70±0.29dYZ 1.46±0.22bceYZ 1.78±0.45dYZ p= .243 Ankle angle (degree) 7.31±3.12YZ 7.92±4.33YZ 7.19±2.98Y 8.02±6.01YZ 7.99±3.20Z p= .200 Knee angle (degree) 18.08±3.02YZ 16.33±4.19YZ 15.92±8.33YZ 13.76±4.12YZ 14.19±3.56YZ p= .221 Ankle moment (BWm) 0.61±0.09 0.45±0.17 0.57±0.16 0.51±0.37 0.59±0.29 p= .067 Knee moment (BWm) 1.12±0.19 0.92±0.31 1.04±0.22 0.98±0.12 0.88±0.29 p= .323 註：a-與 Fixed 達顯著差異、b-與 Stiff 達顯著差異、c-與 Medium Stiff 達顯著差異、d-與 Medium Soft 達顯著差異、e-與 Soft 達顯著差異。X-與 Walking 達顯著差異、Y-達顯著差異。X-與 Jogging 達顯著差異、Z-達顯著差異。X-與 Running 達顯著差異。
表 2 慢跑狀況下各參數實驗數據
Walking Fixed Stiff Medium Stiff Medium Soft Soft
Displacement (mm/ kg × 𝟏𝟎−𝟏) - 0.57±0.20cdeX 0.72±0.31bdeX 0.88±0.35bceX 0.83±0.36bcd p= .000 Time to impact peak force (s) 0.074±0.023bcde 0.126±0.014ad 0.131±0.015ab 0.137±0.015ab 0.125±0.022a p= .000
Impact peak force (BW) 0.28±0.04cXZ 0.26±0.04eZ 0.26±0.05adeZ 0.27±0.06cX 0.30±0.04bcXZ p= .047 Max loading rate (BW/s) 16.25±7.36bcdXZ 6.59±1.56aeX 5.68±1.68aeZ 6.16±2.02aeZ 11.27±4.76bcdX p= .037 Average loading rate (BW/s) 4.64±2.45bcdX 2.30±0.33aeXZ 2.18±0.39aeXZ 2.21±0.54aeXZ 3.06±0.77bcdXZ p= .071 Ankle angle (degree) 18.92±3.88X 19.17±2.91X 16.29±4.56X 17.03±5.28X 18.50±9.12 p= .079 Knee angle (degree) 38.15±8.79X 37.88±5.16X 35.26±9.98X 38.06±8.56X 36.01±9.02X p= .113 Ankle moment (BWm) 1.22±0.31 0.93±0.14 0.81±0.11 0.88±0.26 0.85±0.39 p= .039 Knee moment (BWm) 3.36±0.67bcde 2.06±0.88a 1.88±0.69a 1.65±0.10a 1.79±0.99a p= .047 註：a-與 Fixed 達顯著差異、b-與 Stiff 達顯著差異、c-與 Medium Stiff 達顯著差異、d-與 Medium Soft 達顯著差異、e-與 Soft 達顯著差異。X-與 Walking 達顯著差異、Y-達顯著差異。X-與 Jogging 達顯著差異、Z-達顯著差異。X-與 Running 達顯著差異。
表 3 快跑狀況下各參數實驗數據
Walking Fixed Stiff Medium Stiff Medium Soft Soft
Displacement (mm/ kg × 𝟏𝟎−𝟏) - 0.55±0.28cdeX 0.72±0.21bdeX 0.97±0.36bcX 0.90±0.21bcX p= .000 Time to impact peak force (s) 0.068±0.018bcde 0.109±0.012ac 0.113±0.012a 0.115±0.013a 0.110±0.018a p= .000
Impact peak force (BW) 0.35±0.09bcXY 0.30±0.05aeY 0.29±0.05aeXY 0.31±0.09eX 0.36±0.05bcdXY p= .039 Max loading rate (BW/s) 25.85±14.12bcdXY 7.62±2.30aeX 8.18±2.66aeXY 7.48±2.35aeXY 15.68±10.01bcdX p= .098 Average loading rate (BW/s) 5.90±3.60bcdX 3.05±0.52aeXY 2.92±0.51aeXY 3.20±1.00aeXY 3.89±1.38bcdXY p= .140 Ankle angle (degree) 17.87±3.08X 18.04±2.98X 17.91±9.01 16.82±8.04X 17.01±7.78X p= .098 Knee angle (degree) 40.11±7.08X 39.24±8.88X 39.09±2.91X 38.71±9.34X 36.01±3.73X p= .240 Ankle moment (BWm) 1.13±0.21bc 0.81±0.08a 0.72±0.36a 0.79±0.09 0.89±0.24c p= .088 Knee moment (BWm) 3.71±0.42bc 2.33±0.51a 2.01±0.28a 2.44±0.36 2.67±0.77c p= .035 註：a-與 Fixed 達顯著差異、b-與 Stiff 達顯著差異、c-與 Medium Stiff 達顯著差異、d-與 Medium Soft 達顯著差異、e-與 Soft 達顯著差異。X-與 Walking 達顯著差異、Y-達顯著差異。X-與 Jogging 達顯著差異、Z-達顯著差異。X-與 Running 達顯著差異。