一种基于足部生理学的运动功能袜设计方法与流程

本发明涉及一种基于足部生理学的运动功能袜的设计方法，属于运动装备领域和功能纺织品领域。

背景技术：

运动袜作为袜品的一大分支，其产业格局目前还是外资品牌充斥，国内运动袜市场兴起时间并不长。国外的高端运动袜企业擅长通过结构设计结合功能材料使用来实现功能性，如smartwool的功能袜的羊毛含量高达83％，其利用了美利奴羊毛天然的水气处理、除臭控制和气温调节等功能；号称世界技术含量最高的x-socks在运动袜结构设计上拥有如空气调节系统、x型束带等28项专利。

目前国内运动袜市场鱼龙混杂，一些运动袜通过图案或花型在视觉上给人以功能性的结构分区设计的错觉，实际上并没有真正的功能实现。还有一些企业直接照搬国际品牌的设计而不加以研究和改进，缺乏系统科学的功能设计，导致很多运动袜并不能真正满足消费者的需求。

技术实现要素：

本发明目的是：从人体足部生理出发，对运动袜的功能诉求进行细化分析，提出一套科学系统的功能设计的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于足部生理学的运动功能袜设计方法，绘制轻量级的运动功能袜的设计工艺图后，依照设计工艺图生产运动功能袜，其特征在于，基于运动袜基本结构和足部运动力学功能诉求以及运动袜基本结构和足部热湿舒适功能诉求，将设计工艺图上运动功能袜的不同区域分为运动力学功能分区及热湿舒适功能分区，基于足部的生理构造和运动袜的基本结构，将两种功能分区设计从三维的足部转到二位的运动袜工艺图中，并进行组合重叠，对各运动力学功能分区及热湿舒适功能分区进行组织结构和纱线材料的选择来达到运动袜的功能组合优化设计的目的，其中，调整方法基于针织袜着装后在足部各部位的尺寸变形情况，结合运动袜常用纱线材料和针织组织结构的性能特点，对运动力学功能分区及热湿舒适功能分区的形状和尺寸进行调整。

优选地，所述运动袜基本结构和足部运动力学功能诉求包括：袜头要抗顶破、减震、耐磨，可以通过织物组织及织物密度的选取达到功能诉求，比如毛圈组织减震耐磨，通过编织加固圈提高其顶破性。前足掌和袜跟要缓冲抗震、防滑和耐磨，跖骨两侧、足底外侧和高跟部分要耐磨，减少与皮肤摩擦挤压产生的疼痛，可以采用加入加固线的方式提高耐磨。跖骨两侧可以从袜底前部延伸到袜面做一些耐磨的设计。足弓部位提供支撑和包覆感，可以使用舒张圈的设计，即添加橡筋或使用特殊的编织材料增加抱合，减少摩擦，从而起到固定、保护的作用。脚踝可以通过施加压力来提升防护功能，通过特殊结构设计如绷带设计或舒张圈设计可以提高袜子对脚踝的抱合力和包裹性，稳固脚踝，保护韧带。袜口要松紧合适，不紧绷不滑脱。袜子整体压力设计要有贴附性并松紧合适，避免滑脱的发生且符合压力舒适性的设计。

优选地，所述运动袜基本结构和足部热湿舒适功能诉求包括：综合人体足部在运动状态下的热湿分布变化，足部汗液及热量产生最多的部位是足中内侧、前足掌内侧、脚趾、足背内侧等几个区域。足部主要散热区是前足掌内侧、足中内侧、足背内侧等；主要排汗区是足中内侧、脚趾、前足掌等。

优选地，所述调整包括：基于针织袜着装后在足部各部位的尺寸变形情况，结合运动袜常用纱线材料和针织组织结构的性能特点，对工艺图功能分区的形状和尺寸进行调整：在足部的骨突出和关节活动等部位附近的织物会有较大幅度变形，在这些部位通过增大织物的面积、厚度、密度或通过调整橡筋纱的给纱速度来增大该部位的弹性。在脚腕等关节活动频繁的部位会造成织物的压缩和堆积从而产生不舒适感，在拉伸率较小或处于压缩状态的部位减小织物的面积、厚度、密度或降低纵向的弹性，并且可以使用透气性较好的纱线材料防止闷热感的产生。

优选地，在运动袜的基本结构和功能分区设计的基础上，进一步根据运动强度需求并结合针织组织结构和纱线材料的性能测试结果，选择相应的组织结构和纱线材料来达到运动袜的功能组合优化设计的目的。

本发明基于对足部骨骼、关节、肌肉等三方面生理构造的分析和讨论，并结合足部运动步态、热湿分布等运动生理状态，细化了运动力学和热湿舒适的功能诉求，分别设计了运动力学功能分区和热湿舒适功能分区，并基于运动袜的基本结构将两者组合。根据运动袜各部位在上脚之后的尺寸形状变化情况，结合针织组织结构和纱线材料的性能特点，对运动袜各功能分区进行形状和尺寸的调整。最终根据运动强度的需求，依据组织结构和纱线材料相关性能测试结果，对功能分区进行组织结构和纱线材料的优化组合设计来实现运动袜的功能设计。

附图说明

图1a及图1b所示为以右脚为例的运动袜运动力学功能分区图，其中图1a是右脚左视图，图1b是右脚底视图。

图2a及图2b所示为以右脚为例的运动袜热湿舒适功能分区图，其中图2a是右脚足底散热区分布图，图2b是右脚足底排汗区分布图。

图3所示为组合了运动力学功能分区和热湿舒适功能分区，并进行了分区形状和尺寸调整的运动功能袜的平面二维工艺设计图。

图4a、图4b、图4c所示为应用本发明的设计方法，针对三种不同运动强度进行运动袜设计的具体实施案例。图4a表示一种轻量级运动功能袜的设计方案；图4b表示一种中等级运动功能袜的设计方案；图4c表示一种重量级运动功能袜的设计方案。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种基于足部生理学的运动功能袜的设计方法基于对足部骨骼、关节、肌肉等三方面生理构造及足部运动步态的分析和讨论，总结运动袜的运动力学功能诉求，根据相关诉求进行运动袜的运动力学功能分区的划分。结合足部在运动状态下热湿分布变化的生理状态，细化运动袜的热湿舒适功能诉求，根据相关诉求进行运动袜的热湿舒适功能分区的划分。根据针织袜着装后在足部各部位的尺寸变形情况，结合运动袜常用纱线材料和针织组织结构的性能特点，对工艺图功能分区的形状和尺寸进行调整。最终在运动袜的基本结构和功能分区设计的基础上，根据运动强度需求，结合针织组织结构和纱线材料的性能测试结果，进行组织结构和纱线材料的选择来达到运动袜的功能组合优化设计。以下以具体实例来对本发明做进一步说明。

实施例1

如图4a所示，为一种轻量级的运动功能袜的设计工艺图，设计方法为：

第一步，根据运动级别对运动袜的运动力学功能分区的功能强度进行调整。其中袜头要抗顶破、减震、耐磨，强度为中。前足掌和袜跟要缓冲抗震、防滑和耐磨，跖骨两侧、足底外侧和高跟部分要耐磨，强度为中。足弓部位提供支撑和包覆感，强度为低。脚踝可以通过施加压力来提升防护功能，强度为低。袜口要松紧合适，强度为低。

第二步，根据运动级别对运动袜的热湿舒适功能分区的功能强度进行调整。其中，足部主要散热区是前足掌内侧、足中内侧、足背内侧等；主要排汗区是足中内侧、脚趾、前足掌等。其中，袜头、袜跟、跖骨两侧和高跟部分散热排汗强度为低。前足掌内侧散热排汗强度为中，前足掌外侧排汗强度为低，袜面脚趾部位散热排汗强度为中，脚心部位散热排汗强度为中，足背部位散热排汗强度为高，足弓部位散热排汗强度为中，脚腕散热排汗强度为中，袜筒散热排汗强度为低，袜口散热排汗强度为低。

第三步，对功能分区进行形状和尺寸的调整，在足部的骨突出和关节活动等部位增大织物的面积、厚度、密度或通过调整橡筋纱的给纱速度来增大该部位的弹性。在脚腕等关节活动频繁的部位会造成织物的压缩和堆积从而产生不舒适感，在拉伸率较小或处于压缩状态的部位减小织物的面积、厚度、密度或降低纵向的弹性。

第四步，通过对织物组织和纱线材料的力学性能测试(压缩弹性、耐磨性能、拉伸性能等)和热湿性能测试(透气性、透湿性等)结果对比，对各分区进行该功能强度下相应等级的组织结构和纱线材料的组合优化选择。其中，袜口组织选用1◇1假罗纹，纱线选用纯棉纱；袜筒组织选用小芝麻点，纱线选用纯棉纱线；袜跟和高跟组织选用低拉毛圈，纱线选用羊毛纱；脚腕组织选用大芝麻点，纱线选用石墨烯棉；足弓部位组织选用3◇1假罗纹，纱线选用石墨烯棉；脚心部位组织选用平纹，纱线选用羊毛纱；足背部位组织选用大芝麻点和小网眼，纱线选用石墨烯棉；袜面脚趾部位组织选用平纹，纱线选用羊毛纱；前足掌内侧组织选用平纹和大芝麻点，纱线选用羊毛和石墨烯棉；前足掌外侧和袜头组织选用低拉毛圈，纱线选用羊毛纱。

最终，设计出一款轻量级的、可以满足消费者日常运动或综合训练需求的运动功能袜。

实施实例2

如图4b所示，为一种中等级的运动功能袜的设计工艺图，设计方法为：

第一步，根据运动级别对运动袜的运动力学功能分区的功能强度进行调整。其中袜头要抗顶破、减震、耐磨，强度为高。前足掌和袜跟要缓冲抗震、防滑和耐磨，跖骨两侧、足底外侧和高跟部分要耐磨，强度为中。足弓部位提供支撑和包覆感，强度为中。脚踝可以通过施加压力来提升防护功能，强度为中。袜口要松紧合适，强度为中。

第二步，根据运动级别对运动袜的热湿舒适功能分区的功能强度进行调整。其中，足部主要散热区是前足掌内侧、足中内侧、足背内侧等；主要排汗区是足中内侧、脚趾、前足掌等。其中，袜头、袜跟、跖骨两侧和高跟部分散热排汗强度为。前足掌内侧散热排汗强度为高，前足掌外侧排汗强度为中，袜面脚趾部位散热排汗强度为中，脚心部位散热排汗强度为高，足背部位散热排汗强度为高，足弓部位散热排汗强度为中，脚腕散热排汗强度为中，袜筒散热排汗强度为中，袜口散热排汗强度为中。

第三步，对功能分区进行形状和尺寸的调整，在足部的骨突出和关节活动等部位增大织物的面积、厚度、密度或通过调整橡筋纱的给纱速度来增大该部位的弹性。在脚腕等关节活动频繁的部位会造成织物的压缩和堆积从而产生不舒适感，在拉伸率较小或处于压缩状态的部位减小织物的面积、厚度、密度或降低纵向的弹性。

第四步，通过对织物组织和纱线材料的力学性能测试(压缩弹性、耐磨性能、拉伸性能等)和热湿性能测试(透气性、透湿性等)结果对比，对各分区进行该功能强度下相应等级的组织结构和纱线材料的组合优化选择。其中，其中，袜口组织选用1◇1假罗纹，纱线选用纯棉纱；袜筒组织选用3◇1假罗纹，纱线选用石墨烯棉；袜跟和高跟组织选用高拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；脚腕组织选用大芝麻点，纱线选用石墨烯羊毛；足弓部位组织选用波浪纹舒张圈，纱线选用coolmax；脚心部位组织选用平纹，纱线选用石墨烯棉；足背部位组织选用小网眼和大网眼，纱线选用石墨烯羊毛和coolmax；袜面脚趾部位组织选用低拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；前足掌内侧组织选用低拉毛圈和平纹抽条，纱线选用石墨烯羊毛和石墨烯棉；前足掌外侧组织选用低拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；袜头组织选用高拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛。

最终，设计出一款中等级别的、可以满足较专业的长跑运动需求的运动功能袜。

实施实例3

如图4c所示，为一种重量级的运动功能袜的设计工艺图，设计方法为：

第一步，根据运动级别对运动袜的运动力学功能分区的功能强度进行调整。其中袜头要抗顶破、减震、耐磨，强度为高。前足掌和袜跟要缓冲抗震、防滑和耐磨，跖骨两侧、足底外侧和高跟部分要耐磨，强度为高。足弓部位提供支撑和包覆感，强度为高。脚踝可以通过施加压力来提升防护功能，强度为高。袜口要松紧合适，强度为中。

第二步，根据运动级别对运动袜的热湿舒适功能分区的功能强度进行调整。其中，足部主要散热区是前足掌内侧、足中内侧、足背内侧等；主要排汗区是足中内侧、脚趾、前足掌等。其中，袜头、袜跟、跖骨两侧和高跟部分散热排汗强度为。前足掌内侧散热排汗强度为高，前足掌外侧排汗强度为中，袜面脚趾部位散热排汗强度为中，脚心部位散热排汗强度为高，足背部位散热排汗强度为高，足弓部位散热排汗强度为高，脚腕散热排汗强度为高，袜筒散热排汗强度为中，袜口散热排汗强度为中。

第三步，对功能分区进行形状和尺寸的调整，在足部的骨突出和关节活动等部位增大织物的面积、厚度、密度或通过调整橡筋纱的给纱速度来增大该部位的弹性。在脚腕等关节活动频繁的部位会造成织物的压缩和堆积从而产生不舒适感，在拉伸率较小或处于压缩状态的部位减小织物的面积、厚度、密度或降低纵向的弹性。

第四步，通过对织物组织和纱线材料的力学性能测试(压缩弹性、耐磨性能、拉伸性能等)和热湿性能测试(透气性、透湿性等)结果对比，对各分区进行该功能强度下相应等级的组织结构和纱线材料的组合优化选择。其中，袜口组织选用1◇1假罗纹，纱线选用石墨烯棉；袜筒组织选用3◇1假罗纹，纱线选用石墨烯棉；袜跟和高跟组织选用高拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；脚腕组织选用大网眼，纱线选用石墨烯羊毛；足弓部位组织选用网格舒张圈，纱线选用石墨烯羊毛；脚心部位组织选用小网眼和平纹，纱线选用coolmax和石墨烯羊毛；足背部位组织选用小网眼和大网眼，纱线选用coolmax和石墨烯羊毛；袜面脚趾部位组织选用低拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；前足掌内侧组织选用高拉毛圈和平纹抽条，纱线选用石墨烯羊毛；前足掌外侧组织选用高拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛；袜头组织选用高拉毛圈，纱线选用石墨烯羊毛。

最后，设计出一款重量级的、可以达到强度更高或竞技性更强的运动需求的运动功能袜。