資料分析後,所有數據以平均數與標準差表示,本研究以 SPSS 19.0 統計分析軟體,使用二因子混合設計變異數分析 (Two-way mixed design ANOVA),分析實驗受試者在五種剪力避震勁度條件、三種步態速度下,
地面反作用力相關參數、關節力矩與角度之差異,來探討各項參數是否 達顯著差異,若有達顯著差異則以 Tukey 主要效果做探討,本實驗中所 有統計的顯著水準均定為 α=.05。
第肆章 結果
實驗結果分三部分呈現:一、平台組合對於平台位移與相關動力學 參數結果之影響。二、平台組合對膝關節與踝關節下肢運動學參數之影 響。三、改良式鞋底的實驗觀察結果。
一、平台組合對於平台位移與相關動力學參數結果之影響。
1、平台組合對平台位移之影響
本研究所計算之移動距離為移動平台向前位移的距離,再將其對受 試者體重做標準化而得,如圖 4-1-1 所示。由二因子混和設計之統計結 果得知平台位移距離之交互作用達顯著水準 (F0.95(6,66)=2.783,p= .018),
表示不同步態速度與不同平台條件間,有顯著之交互作用,進行單純主 要效果檢定。單純主要效果比較,不同步態速度組別的主要效果在慢跑 與快跑有達顯著 (走路:F0.95(3,33)=1.999,p= .113;慢跑:F0.95(3,33)=55.802,
p= .000;快跑:F0.95(3,33)=22.975,p= .000)。在慢跑與快跑步態速度下,
不同平台的移動距離間達顯著差異 (p < .05),一開始隨著平台勁度增 加而延長移動距離,但在快跑步態速度時,Soft 組的移動距離有減少的 情形發生。
圖 4-1-1 三種步態速度下四種平台組合之位移差異
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
本實驗所使用單一緩震材料之特性如圖 4-1-2 所示,單一緩震材料 K 值為 0.057 kgf/mm,單一材料測試形變量範圍在 4 mm~15 mm,而實驗進 行時形變量範圍約 3.5 mm~9 mm 不等,各平台組合的形變量均在測試的 容忍形變範圍內。
圖 4-1-2 單一緩震材料特性曲線 2、水平力達第一峰值時間
水平力達第一峰值時間,如圖 4-2 所示,由二因子混和設計之統計結 果得知其水平力達第一峰值時間之交互作用達顯著水準 (F =12.535,
p= .000),表示移動平台勁度條件與步態速度間有達顯著之交互作用,進 行單純主要效果檢定。單純主要效果在不同步態速度組別中均達到顯著 (走路:F0.95(4,44)=39.06,p=.000;慢跑:F0.95(4,44)=26.300,p= .000;快跑:
F0.95(4,44)=30.192,p= .000 )。水平力達第一峰值時間部分,由於 Fixed 組
沒有放置避震材料,所以在三種步態情況下均為時間最短的組別,且在 三組中均達顯著差異 (p <.05)。除了 Fixed 組外,其他組別因為在移動平 台前後放置了避震材料,成功延遲了峰值發生的時間,而彈性係數越低 的材料組合越能有效地延遲第一峰值的發生時間,但在三種步態狀況下 的 Soft 組都有時間下降的情況發生,與移動距離部分有類似的結果。另 外,若延遲峰值時間越長,表示該組別的避震功能越好,所以在 Soft 組 的延遲時間縮短也則代表 Soft 組的避震能力較 Medium Soft 組差。
圖 4-2 三種步態速度下水平達第一峰值時間
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
3、水平力第一力量峰值
水平力第一力量峰值,如圖 4-3 所示,由二因子混合設計之統計結果 得知其水平力第一力量峰值之交互作用達顯著水準 (F0.95(8,88)=11.497,
p= .000),表示移動平台勁度條件與步態速度間有達顯著之交互作用,進 行單純主要效果檢定。單純主要效果比較,在不同步態速度組別中均達 到顯著,其各步態速度組別間之統計結果 (走路:F0.95(4,44)=11.116,p=.031;
慢跑:F0.95(4,44)=14.536,p= .047;快跑:F0.95(4,44)=10.201,p= .039)。
走路步態速度下,水平力第一力量峰值隨著避震材料係數變小而降 低,尤其在 Fixed、 Stiff、 Medium Stiff 組與其他組間逐漸降低的效果 達顯著差異 (p < .05),第一力量峰值會隨著勁度變小而降低。慢跑與快 跑步態速度下,水平力第一力量峰值僅在勁度最低的 Soft 組顯著大於 Stiff 與 Medium Stiff 兩組 (p < .05),其餘部分依照描述性統計的結果仍可以 觀察到,在 Fixed、 Stiff、 Medium Stiff 組勁度較高的前半段組別,水 平力第一力量峰值大小仍隨著勁度變小而降低,但在後半段組別,力量 峰值卻從 Medium Soft 組開始又呈現回升的現象。
.
圖 4-3 三種步態速度下水平力第一力量峰值
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
4、水平力最大負荷率
水平力最大負荷率,如圖 4-4 所示,由二因子混合設計之統計結果得 知,其水平力最大負荷率之交互作用達顯著水準 (F0.95(8,88)=9.797,p= .000),
表示移動平台勁度條件與步態速度間有達顯著之交互作用,進行單純主 要效果檢定。在不同步態速度下的單純主要效果比較,水平最大負荷率 在各種步態速度組別間之統計結果 (走路:F0.95(4,44)=18.855,p= .022;慢
跑:F0.95(4,44)=13.744,p= .037;快跑:F0.95(4,44)=3.277,p= .098)。
最大負荷率的結果中可以發現,在走路步態狀況下,Medium soft 組 有最小的最大負荷率,而在慢跑步態狀況下 Medium Stiff 組有最小的最 大負荷率,但在快跑狀態下並沒有發現相對較小的組別。
Walking Jogging Running
* * *
圖 4-4 三種步態速度下水平力最大負荷率
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
5、水平力平均負荷率
水平力平均負荷率,如圖 4-5 所示,由二因子混合設計之統計結果得 知,其水平力平均負荷率之交互作用達顯著水準 (F0.95(8,88)= 5.244,
p= .000),表示移動平台勁度條件與步態速度間有達顯著之交互作用,進 行單純主要效果檢定。不同步態速度組別間之統計結果 (走路:F0.95(4,44)= 1.521,p= .243;慢跑:F0.95(4,44)=4.010,p= .071;快跑:F0.95(4,44)=2.535,
p= .140),水平力平均負荷率在不同步態速度下的單純主要效果比較並無 達顯著差異。
以描述性統計結果來比較水平力平均負荷率在不同平台勁度條件中 的差異,在走路步態速度下以 Medium Soft 組有最低的平均負荷率,在慢 跑步態速度下,Medium Stiff 與 Medium Soft 組有著相近的最小平均負荷 率,水平力平均負荷率的結果與最大負荷率部分最大不同在於快跑步態
* * *
Walking Jogging Running
圖 4-5 三種步態速度下水平力平均負荷率
註:不同平台組別間表現若達顯著水準(p< .05)用*表示。
Walking Jogging Running
二、平台組合對膝關節與踝關節下肢運動學參數之影響。
1、踝關節最大關節角度
踝關節最大關節角度,如圖 4-6 所示,由二因子混合設計之統計結果 得知,其踝關節最大關節角度之交互作用無達顯著水準 (F0.95(8,88)=1.588,
p= .234 > .05),表示移動平台勁度條件與步態速度間沒有顯著之交互作用,
進行主要效果檢定。主要效果檢定結果表示,踝關節最大關節角度在不 同平台勁度條件的主要效果結果均無達顯著差異。
圖 4-6 三種步態速度下最大關節角度
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
2、膝關節最大關節角度
膝關節最大關節角度,如圖 4-7 所示,由二因子混合設計之統計結果 得知,其踝關節最大關節角度之交互作用無達顯著水準 (F0.95(8,88)=2.244,
p= .379),表示移動平台勁度條件與步態速度間沒有顯著之交互作用,進 行主要效果檢定。主要效果檢定結果表示,膝關節最大關節角度在不同
Walking Jogging Running
平台勁度條件的主要效果結果均無達顯著差異。
圖 4-7 三種步態速度下膝關節最大角度
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
3、踝關節最大力矩
踝關節最大力矩,如圖 4-8 所示,由二因子混合設計之統計結果得知,
其踝關節最大力矩之交互作用達顯著水準 (F0.95(8,88)=4.397,p= .004),表 示移動平台勁度條件與步態速度間有顯著之交互作用,進行單純主要效 果檢定。在不同步態速度下的單純主要效果比較,依踝關節最大力矩在 各種步態速度組別間之統計結果表示,單純主要效果在走路與快跑步態 速度中,並無達顯著水準 (走路:F0.95(4,44)= 2.165,p= .067;快跑:F0.95(4,44)= 1.831,p= .088),而在慢跑步態速度中,單純主要效果達顯著水準
(F0.95(4,44)= 4.214,p= .039),其中慢跑步態速度中,固定 Fixed 組的踝關節
最大力矩顯著大於 Stiff、Medium Stiff 與 Medium Soft 組 (p < .05)。
圖 4-8 三種步態速度下踝關節最大力矩
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
4、膝關節最大力矩
踝關節最大力矩,如圖 4-9 所示,由二因子混合設計之統計結果得知,
其踝關節最大力矩之交互作用達顯著水準 (F0.95(8,88)=5.244,p= .000),表 示移動平台勁度條件與步態速度間有顯著之交互作用,進行單純主要效 果檢定。在不同步態速度下的單純主要效果比較,依踝關節最大力矩在 各種步態速度組別間之統計結果表示,單純主要效果在走路步態速度中,
並無達顯著水準 (走路:F0.95(4,44)= 1.031,p= .323),而在慢跑與快跑步態 速度中,單純主要效果均達到顯著水準 (慢跑:F0.95(4,44)= 4.872,p= .047;
快跑:F0.95(4,44)=6.531,p= .035)。
在慢跑步態速度中,固定 Fixed 組的膝關節最大力矩顯著大於其他各組別 (p < .05),而在快跑步態速度中,Fixed 組的膝關節最大力矩顯著大於 Stiff 組與 Medium stiff 組 (p < .05),而 Soft 組的膝關節最大力矩顯著大於
Walking Jogging Running
*
Medium stiff 組 (p < .05)。
圖 4-9 三種步態速度下膝關節最大力矩
註:不同平台組別間表現若達顯著水準 (p< .05) 用*表示。
在慢跑與快跑狀況下可以發現,增加適當範圍的移動情形能夠有效 降低膝關節最大力矩,在平台勁度較小的組別仍有回升的現象出現。在 慢跑步態速度下 Medium Soft 組有最小的膝關節最大力矩,而在快跑步態 狀況下 Medium Stiff 組有最小的膝關節最大力矩。
Walking Jogging Running
*
*
三、改良式鞋底的實驗觀察結果
嘗試以平行四邊形的結構來量化垂直與水平方向形變位移量的方式,
在進一步進行不同步態速度的測試後,發現實際的作動方式並不如預期,
無法直接以平行四邊型同時產生垂直與水平方向的位移來量化結果。所 以另外利用貼近赤足的鞋子設計底下黏貼上材料來觀察地面反作用力的 變化過程,在 EVA 材料上畫上與地面垂直之線條,以利觀察垂直與水平 變化情形。
圖 4-10 走路速度下觸地過程逐步解析
如圖 4-10 所示,在觸地過程中,垂直力與水平剪力大多不是在同一
如圖 4-10 所示,在觸地過程中,垂直力與水平剪力大多不是在同一