計步鞋的研制及輔助功能的研究

目的：

步行和慢跑作為全世界最受歡迎的健身運動項目，引領著大眾的生活方式。相對于其它健身方式，具有經濟、有效、不受場地限制的優勢，因而一直備受人們的青睞。為了讓走、跑健身者更簡便、準確的自我監控運動負荷，通過科學運動促進健康，本研究研制了一款足底壓力檢測多項輔助功能的計步鞋，并對其功能進行了測試和驗證，旨在為全民健身和運動訓練設計提供新型的簡便的計步器械。

研究方法與步驟：

1）研制階段：通過文獻檢索、專家訪談等方法，與華南理工大學研究生院合作，依據本研究的專利設計，通過計算機編程，把程序再置入到計步鞋的硬件模塊中。

2）計步鞋功能的測試和驗證階段：選取8名大學生穿本研究研制的計步鞋，通過測試所測得的數據與芬蘭產的計步器以及實際數值之間比較來驗證計步鞋相關功能（包括顯示步數、時間、距離）的準確性；選取16名在廣州體育學院就讀的在校大學生，穿本研究研制的計步鞋走、跑800米，同時通過 MAX-Ⅱ心肺功能測試系統測試其實際能量消耗，把所測的數據與計步鞋顯示的能量消耗數據做準確性比較，從而對其準確性進行驗證與評定。

研究結果：

本研究研制的計步鞋在鞋底內設置有電子感應計數器，能直接感應足部壓力，不僅能對步行者的步數進行準確計數，而且能準確地應用于跑步計步；在鞋內同時裝有無線信號發射裝置，信號接收裝置置于佩戴在手腕的手表上，手表有電子顯示屏裝置，能夠顯示和提示被測者的步數和所用時間，通過公式換算出被測者的能量消耗，并同步顯示出來。通過對計步鞋功能準確性的測試，不論是慢走還是慢跑的情況下，計步鞋顯示的測量步數與工作人員實際記錄的步數一致。在走路的情況下，計步鞋顯示的能量消耗與 MAX-Ⅱ心肺功能測試系統實際測得的能量消耗基本一致，無顯著性差異(P>0.05)，但是在跑步情況下計步鞋顯示的能量消耗與 MAX-Ⅱ心肺功能測試系統實際測得的能量消耗相差較大，有顯著性差異(P<0.05)。

研究結論：

計步鞋樣鞋研制順利完成，且已獲得國家實用新型專利（專利號：101015399）；本研究研制的計步鞋，在測量步數、距離等方面具有高的準確性和穩定性，與市面上的計步器相比準確性顯著提高，克服了它們在步行和跑步時步數測量不準確的缺陷，也相應增加一些新的輔助功能，比如能量消耗測量模塊、距離等。計歩鞋的能耗計算采用戴劍松等研究的公式，即步行能量消耗(kcal)=0.43×身高(cm)+0.57×體重(kg)+0.26×步頻(步/min)+0.92×時間(min)-108.44。通過實驗研究，在速度較慢(步行)的情況下，計歩鞋的通過該公式計算后顯示的能耗與MAX-Ⅱ心肺功能測試系統測試結果基本一致，說明此公式能較準確應用于步行的能量消耗計算。但是在速度快（跑步）時計歩鞋的顯示能耗與 MAX-Ⅱ心肺功能測試系統測試結果相差較大，具有顯著性差異，說明戴劍松的研究公式可能不適合用來計算跑步時的能量消耗。因此，本研究認為在計歩鞋中應輸入兩套能量消耗計算公式，即在步行的情況下繼續應用戴劍松等研究的公式，而在跑步時，則應采用本實驗測試所得公式：Y（能量消耗）=0.43×身高(cm)+0.75×體重(kg)+7.01×速度(米/s）+3.11×時間(min)。