计步鞋的研制及辅助功能的研究

目的：

步行和慢跑作为全世界最受欢迎的健身运动项目，引领着大众的生活方式。相对于其它健身方式，具有经济、有效、不受场地限制的优势，因而一直备受人们的青睐。为了让走、跑健身者更简便、准确的自我监控运动负荷，通过科学运动促进健康，本研究研制了一款足底压力检测多项辅助功能的计步鞋，并对其功能进行了测试和验证，旨在为全民健身和运动训练设计提供新型的简便的计步器械。

研究方法与步骤：

1）研制阶段：通过文献检索、专家访谈等方法，与华南理工大学研究生院合作，依据本研究的专利设计，通过计算机编程，把程序再置入到计步鞋的硬件模块中。

2）计步鞋功能的测试和验证阶段：选取8名大学生穿本研究研制的计步鞋，通过测试所测得的数据与芬兰产的计步器以及实际数值之间比较来验证计步鞋相关功能（包括显示步数、时间、距离）的准确性；选取16名在广州体育学院就读的在校大学生，穿本研究研制的计步鞋走、跑800米，同时通过 MAX-Ⅱ心肺功能测试系统测试其实际能量消耗，把所测的数据与计步鞋显示的能量消耗数据做准确性比较，从而对其准确性进行验证与评定。

研究结果：

本研究研制的计步鞋在鞋底内设置有电子感应计数器，能直接感应足部压力，不仅能对步行者的步数进行准确计数，而且能准确地应用于跑步计步；在鞋内同时装有无线信号发射装置，信号接收装置置于佩戴在手腕的手表上，手表有电子显示屏装置，能够显示和提示被测者的步数和所用时间，通过公式换算出被测者的能量消耗，并同步显示出来。通过对计步鞋功能准确性的测试，不论是慢走还是慢跑的情况下，计步鞋显示的测量步数与工作人员实际记录的步数一致。在走路的情况下，计步鞋显示的能量消耗与 MAX-Ⅱ心肺功能测试系统实际测得的能量消耗基本一致，无显著性差异(P>0.05)，但是在跑步情况下计步鞋显示的能量消耗与 MAX-Ⅱ心肺功能测试系统实际测得的能量消耗相差较大，有显著性差异(P<0.05)。

研究结论：

计步鞋样鞋研制顺利完成，且已获得国家实用新型专利（专利号：101015399）；本研究研制的计步鞋，在测量步数、距离等方面具有高的准确性和稳定性，与市面上的计步器相比准确性显著提高，克服了它们在步行和跑步时步数测量不准确的缺陷，也相应增加一些新的辅助功能，比如能量消耗测量模块、距离等。计歩鞋的能耗计算采用戴剑松等研究的公式，即步行能量消耗(kcal)=0.43×身高(cm)+0.57×体重(kg)+0.26×步频(步/min)+0.92×时间(min)-108.44。通过实验研究，在速度较慢(步行)的情况下，计歩鞋的通过该公式计算后显示的能耗与MAX-Ⅱ心肺功能测试系统测试结果基本一致，说明此公式能较准确应用于步行的能量消耗计算。但是在速度快（跑步）时计歩鞋的显示能耗与 MAX-Ⅱ心肺功能测试系统测试结果相差较大，具有显著性差异，说明戴剑松的研究公式可能不适合用来计算跑步时的能量消耗。因此，本研究认为在计歩鞋中应输入两套能量消耗计算公式，即在步行的情况下继续应用戴剑松等研究的公式，而在跑步时，则应采用本实验测试所得公式：Y（能量消耗）=0.43×身高(cm)+0.75×体重(kg)+7.01×速度(米/s）+3.11×时间(min)。