研究目的:基于运动生物力学中表面肌电信号的指标,研究在运动过程中运动压力袜的介入对小腿肌肉的防护影响,及表面肌电信号指标与运动压力袜工艺参数两者之间的关系,使运动压力袜实现可逆向设计,并使其起到一定的防护作用,为优化压力袜的设计提供学理依据。研究方法:以15名女性大学生作为实验对象,其中10名受试者作为研究探索阶段的实验对象,另外5名作为结论验证阶段的实验对象。受试者穿着由不同工艺参数织造出来的27双运动压力袜在跑台上以4km/h的速度进行匀速步行,运动时间持续30分钟,运动过程中实时采集表面肌电信号s EMG,用于分析时域和频域的指标。研究小腿肌肉穿着不同运动压力袜状态下的肌电指标变化,使用幅频联合分析法评判各肌肉的发力特征和状态,比较不同参数下的运动压力袜对小腿肌肉的影响,评价产品的防护性能。采用聚类法对产品进行分析,得出效果更优的产品,从而根据其织造工艺参数优化运动压力袜的设计。验证产品的防护性能,则是以5名受试者作为实验对象进行测试,检验产品的适用性,方法同上。研究结果:1.本研究中设计的运动压力袜具有梯度压力袜,在脚踝处高,往上逐渐递减。线圈密度越大,其压力越小;橡筋喂入速度越大,压力越小;纱线弹力越大,压力同样越小。2.在不同着装状态下的步行过程中,随着压力的变化,胫骨前肌的肌电积分值要高于其他肌肉,腓肠肌内侧、腓肠肌外侧和比目鱼肌具有较好的一致性;以RMS为指标,着装时运动压力袜可以减少肌肉运动时的振幅。3.肌肉的发力状态分布有差异,长时间步行会带来肌肉酸痛,穿着无弹、中弹和高弹压力袜时,肌群处于疲劳状态的平均比例分别为22.68%、23.59%和21.66%,就减缓疲劳而言,高弹压力袜具有更好的性能。选用的中弹纱线其初始模量较大,织物硬挺坚韧,织物的刚性更强,因此对肌肉产生的防护作用较小。4.运动过程中,肌肉在具有高度活性的情况下,能够保持持续的发力状态,在穿着无弹、中弹和高弹压力袜的状态下,肌群保持肌力增加的平均比例分别为23.50%、23.34%和25.85%,由此,高弹压力袜的使用有助于保持肌肉力量的增加。5.采用数理统计聚类方法(Q法)可以将运动压力袜样品分为四类,并在每一类中做统计,根据防护效能给出样品评价,并在肌肉疲劳与运动压力袜工艺参数之间建立起线性关系。研究结论:1.压力袜随着工艺参数的不同,其密度有变化规律,总密度在不同的纱线中具有相同的变化趋势,线圈密度参数越大,样品的横密越大,纵密越小,而总密度越小;橡筋马达参数越小,样品的横密越大,纵密越小,总密度越大。2.小腿上的各肌肉群具有一定的差异性,运动时的发力并不是平均分配,导致肌肉的发力状态不一致,在防护时可以选择差异化的局部防护装置。人体肌肉具有自主调节的特点,运动压力袜可以和人体共同作用以达到减少肌肉震动的目的。3.将小腿肌肉视为一个整体,高弹纱线、线圈密度参数为650、橡筋喂入速度为1500-650(自袜口至脚踝)编织的压力袜有助于肌肉力量增加;中弹纱线、线圈密度参数为650、橡筋喂入速度为2000-650(自袜口至脚踝)编织的压力袜有助于肌肉疲劳恢复;中弹纱线、线圈密度参数为350、橡筋喂入速度为2000-650(自袜口至脚踝)编织的压力袜可以防止肌肉力量的下降;高弹线圈密度参数为650、橡筋喂入速度为2000-650(自袜口至脚踝)编织的压力袜有助于降低肌肉疲劳比例。运动压力袜的工艺参数与肌肉疲劳比例之间存在线性关系,可用于运动压力袜的逆向设计。4.从材质角度可以得出,高弹压力袜具有更好的防护效果,能够有效减少肌肉疲劳。从线圈密度角度看,较高的参数设置,可穿着性更强,防护效果优于低参数的压力袜,对肌力下降和疲劳恢复有积极影响。从橡筋喂入速度参数角度看,脚踝与袜口间的差异过大或过小均不能产生很好的防护效果,参数为1500-650的压力袜能够使肌肉呈现力量增长。参照评价等级,压力袜生产工艺参数最优组合为线圈密度参数650,橡筋马达参数2000-650,采用高弹纱线。