在跑步時，膝關節疼痛是最常見的運動傷害，這與跑步過程中是以腳跟或是腳掌先落地有很大的關聯。除了跑姿的調整和一些器材的矯正，是否曾想過利用電擊調整跑姿，進而促使跑速加快嗎？
 
雖然這聽起來好像是體育課跑步的體罰措施，但是德國薩爾布呂肯人工智能研究中心的研究人員竟然真的開發出一款名為FootStriker的儀器，利用電流的脈衝在人腳踩踏地面時給予回饋，來矯正人腳的角度。

FootStriker的背後理念是利用電流的脈衝來刺激肌肉，以矯正人在跑步時腳落地的角度。受過訓練的專業跑者，跑步時通常是前腳掌先落地，但許多的跑步愛好者通常是腳跟先落地，而後者的跑步方式很可能會導致運動傷害。 FootStriker是透過鞋墊上的壓力傳感器計算出你的落地方式是否正確，然後通過快速的電流刺激肌肉，糾正跑步姿勢。

透過FootStriker，學會跑姿，提升速度

測試時，6名跑者不戴儀器先跑了一公里，平均跑步姿勢錯誤率為95%。隨後跑者單腿戴上儀器，啟動FootStriker後又跑了3公里，而跑步姿勢錯誤率驟降到16%。隨後儀器關閉，6名跑者又跑了1公里，這期間數據回饋的錯誤率不但沒有回升，反而又下降至8%。
 
為了支持實驗的相對效果，研究人員追踪另一組完全不戴裝置的實驗跑者。追踪過程發現從沒戴過FootStriker的跑者，其跑步姿勢錯誤率會由97%下降至80%，錯誤率下降的比例並不大。
 
研究人員做這項實驗的目的是期待測試者能夠透過FootStriker學會正確的跑步姿勢，而且跑者能在單腿使用了儀器之後，雙腿的跑步姿勢都得到了糾正。

FootStriker將於何時上市，目前還沒有訂定，不過若上市後，相信一定能受到許多跑者的歡迎。

相信許多朋友都知道跑鞋的避震很重要，但你知道避震指的是什麼嗎？而跑鞋的避震設計又有哪幾種？他們又是如何實現避震效果的呢？本文以淺顯易懂的方式說明什麼是避震以及避震的設計，並用影片和過程分解讓你秒懂避震是如何達成的。

避震是什麼？

避震，是跑鞋設計中重要元素之一，因為跑步時雙腳需要反覆承受約體重1.5至3倍的衝擊力，長時間累積下來，對下肢的負擔不容小覷。各家運動鞋廠牌無不投入心力在研究如何提升避震功能，從鞋底的緩衝材質、厚度、形狀等角度，尋求最佳的配置，來減少著地的衝擊力。避震的目的是減緩足部接觸地面時，衝擊力上升的速度與幅度。

如下圖所示，穿上有避震功能的鞋子後，可降低力量上升的速度（藍箭頭的斜度）與幅度（藍圈的高度），進而達到避震緩衝的目的；反之，若不能有效延緩衝擊，如赤腳後足著地，則會使力量急劇上升，並承受較大的力量峰值，進而導致傷害發生的風險提高。

跑鞋的避震設計分兩類

要達成避震的目的，使鞋底在接觸地面時能吸收衝擊，實際的方法是透過鞋底的「形變」，來延緩撞擊的持續時間並吸收力量，其方法有兩種，材料避震與結構避震。例如當你踩在軟墊時，軟墊會下陷藉此吸收衝擊，使你感覺到避震的效果，這類我們稱為材料避震；而另一種結構避震，則如生活中常見的彈簧或拱橋，透過外部結構的形變來達吸收與緩衝避震。目前市面上跑鞋的避震設計也可分為此兩類。

材料避震：利用材料自身的形變來達到避震的功能。跑鞋中常見的材料避震設計，透過使用發泡材料、EVA、E-TPU 等較軟的材料，來吸收撞擊。例如 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 及 ADIDAS ULTRABOOST 20。

結構避震：利用外部結構的形變來達到避震的效果。經常利用波浪或拱橋的形狀來到支撐與緩衝的功能。例如 MIZUNO WAVE RIDER 23 及ON CLOUD ACE。

避震是如何達成的？

本文使用上述各兩雙代表材料避震與結構避震的跑鞋做示範，請兩名退役的田徑跑者，分別穿著兩款鞋進行測試，A 跑者穿著NIKE 與 MIZUNO，B 跑者穿著ADIDAS 與 ON，以5 分速 (5min/km) 進行30 公尺平穩速度跑。於20 公尺處架設攝影機，以高速攝影模式 (每秒240格) 捕捉足部著地瞬間到腳掌踩平地面的變化。

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 著地後變化

ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後變化

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 的中底搭載Zoom X 泡棉材質，在著地瞬間後開始產生形變擠壓，藉此吸收了部分的衝擊力，當腳掌踩平地面時，可看到整體壓縮的現象；ADIDAS ULTRABOOST 20 全中底由Boost 顆粒所組成，其材質為E-TPU (熱塑性聚氨酯)，我們可觀察到Boost 跑鞋著地時，衝擊力也會使得Boost 有一定程度的擠壓，腳掌貼平時，亦可看到明顯的變化。

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 著地後中底材料形變過程

ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後中底材料形變過程

結構避震慢動作影片

MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後變化

ON CLOUD ACE 著地後變化

我們可以觀察到MIZUNO WAVE RIDER 23 在跑步著地瞬間，其後跟的Wave波浪片會因受力而變得扁平，使原本波浪片前後的空隙都被填滿，波浪片幾乎完全與中底貼合；而ON CLOUD ACE 本身雲端科技緩衝系統 (鞋款波浪狀大底) 在跑步著地瞬間時，波浪受到擠壓，尤其是後足幾乎變為扁平，其透過結構形變而吸收衝擊力的方式明顯可見。

MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後中底結構形變過程

ON CLOUD ACE 著地後中底結構形變過程

結語

利用影像捕捉的方式，我們可以清楚觀察到不同款跑鞋透過材料或結構的設計，皆可藉由形變的過程來達到避震的功能。但隨著不同的避震設計，實際上也會有不同的效果與特性，所適合的族群也有所不同，並非越軟越好。例如較軟的避震設計可能有較佳的緩衝效果，但卻會使鞋底穩定性變差，不適合足踝不穩定的人；而較硬的避震設計，也許增加了後足著地衝擊力，但相對提高了穩定性，且對中足或前足著地形態的跑者而言，可能沒有太大的影響，反而可藉此減少緩衝材料的重量，適合競速需求。

因此，根據自身的需求挑選跑鞋，才能達到最佳的效果。

參考文獻：
Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.

撰文／董智尚、陳韋翰、相子元

*文章授權轉載自《運動科學》網站，原文：跑鞋的避震是如何達成的？

有許多的人在跑步或重訓之前都會來杯黑咖啡，因為據說咖啡內含的咖啡因能有效幫助訓練成果，但對於部份的人來說，喝黑咖啡會造成腸胃道的問題甚至會引起頭痛等不適現象，接下來我們將針對黑咖啡對於運動的優缺點來做解析，讓大家了解跑步前先來杯黑咖啡對於跑速是否有幫助。

優缺點分析

首先，先針對咖啡因的優點來做說明，有在運動的你可能會發現，在跑步或比賽前喝一杯咖啡會產生一些提神的作用；在一項「菁英運動員使用咖啡因」的研究報告中發現，有超過三分之二的奧運會運動員使用咖啡因來提高他們的表現，事實上，咖啡因是首選的運動前補充劑因為它很容易取得，並且可以以各種形式存在。

另外，咖啡因也得到了廣泛的研究和積極的發現，在「咖啡因對於跑步的里程數增加」這項研究已被證明，在一些運動員身上可以提高身體運作性能和肌肉耐力，而咖啡因也可以幫助你跑得更快，一項小型研究發現，攝取5毫克的咖啡因可以幫助訓練有素的休閒跑者在5K的比賽中跑得更快，雖然，比賽的時間僅增加了約1％左右，但大多數的參賽者在完成時都願意在運動前服用咖啡因，「咖啡因對神經肌肉系統的影響」這項研究還表明，咖啡因可以提高你精神上的警覺性，有效改善你的情緒並提高奔跑的慾望，當然，任何每天喝咖啡的人都知道，早上來杯咖啡會幫助你的大腦和身體開始運作。

除了上述的優點之外，使用咖啡因像任何鍛煉補充劑一樣都會有缺點；尤其咖啡因是一種利尿劑能增加我們排尿的頻率，這對於跑者來說可不是一件好事，此外，在跑步前喝咖啡時可能會遇到其他胃腸道問題，特別是如果在飲料中添加牛奶或其它成分，再加上咖啡因具有通便作用，這代表著如果你的腸胃比較敏感的話，就有很大的機率會造成腹瀉的問題，還有對於某些咖啡因敏感的人來說，喝咖啡可能會引起頭痛或心率加快等問題，這對於一位跑者來說可不是個好現象。

最後，儘管咖啡因已被廣泛研究，但許多研究規模較小且範圍有限。並非所有的發現都是有好處的，事實上，有一項針對「咖啡因是否能改善800公尺跑步時間」的研究，證實了有喝咖啡因跟無咖啡因的跑者，在時間上並無太大的差異。然而，許多調查咖啡因對跑步表現好處的研究範圍很小，並非所有研究都在他們的發現中保持一致的結果，最重要的是咖啡因可以提高一些，但不是所有跑者的成績表現。

跑步前喝咖啡的量

由於咖啡因在跑步的過程中「可能」提供許多的好處，因此，許多人都會在跑前攝取咖啡因，然而，到底我們該攝取多少的量才有效？不同的研究將會建議你使用不同的量。一般來說，推薦的咖啡因劑量範圍為每公斤體重3到7毫克咖啡因，大多數都會引用5mg / kg作為推薦劑量。適合賽前最佳咖啡因劑量可能會有所不同，試驗劑量從每公斤體重2-3mg開始，必要時做適度的增加，不推薦每千克體重高於7毫克的劑量做為上限。

如果你是一個體重約68公斤的跑者，推薦的劑量大約是340毫克的咖啡因，基本上我們常見的一杯咖啡含有約95-100毫克的咖啡因；因此，你必須在賽前喝三杯黑咖啡才能獲得全劑量的咖啡因。還有該在多久前喝？大多數消息來源說時間不是問題；你可以在跑步前一小時或更長時間喝咖啡，並仍享受咖啡因的好處，因為，咖啡因的效果將會持續數小時之久，所以，你不必在接近跑步前才飲用。如果你想要找到最佳劑量和時間點，請從上面建議的最低量3mg / kg開始，看看身體的反應如何，並且切記不要在比賽日當天去嘗試任何新的東西，你可以在日常訓練期間進行實驗，找到你咖啡因補充的最佳時間點與劑量。

中途補充

雖然，有些跑者在比賽前就會開始喝咖啡，以確保咖啡因在跑步中能適度的發揮功效，但有些人對於咖啡因的反應會更為快速，因此，他們可以可以在比賽的途中，以含有咖啡因的能量膠或補充品來進行攝取。許多人都會選擇能量膠來補充，因為含咖啡因的能量膠很容易被身體吸收使用，就不必擔心需要等待時間才能產生效果。

賽後補充

雖然在比賽後才來飲用咖啡因似乎有悖常理，但在跑步後喝咖啡也可能會帶來某些好處。在生裡學雜誌上所發表的一篇「當碳水與咖啡因混和對於力竭後肌肉糖原的再合成率」研究表明，在力竭運動後攝入咖啡因和碳水化合物可以改善肌肉的恢復效率。此外，咖啡因所帶來的精神警覺好處，可能對早上訓練或比賽的跑者有益，然後需要在當天晚些時候集中註意力或執行工作。最後，咖啡因攝入對體重減輕的影響的研究報告也證明，喝咖啡可以改善體內脂肪的使用率，這對於想透過跑步瘦下來的人來說會有所助益。

攝取咖啡因的方式

別以為只要喝咖啡就可以提伸訓練效果，其實，喝咖啡的方式會大大影響體重與跑步表現。一杯黑咖啡除了少量的鈉(5mg)和鉀(116mg)外，可以說幾乎不含熱量與微量營養素；但是，添加到咖啡內的成份將可大大改變營養。例如在咖啡中加入兩湯匙奶油，就會加入超過100卡路里和約11克飽和脂肪，如果你在咖啡中加入糖，每匙的熱量就會增加約20卡路里。當你要攝取到你賽前的咖啡因劑量時，你的卡路里也會隨著添加的東西有所增加，所以，建議使用黑咖啡能減少脂肪和卡路里含量外，還能幫助減少卡路里計數和飽和脂肪攝入量。

資料參考／draxe、issaonline

責任編輯／David