孟麗娜 楊宇軒 王雨婷 羅丹琦 李英麗

[摘 要] 通過(guò)對(duì)老年人足部形態(tài)、足底力學(xué)和步態(tài)分析，結(jié)合老年人的特征及需求，從而引發(fā)設(shè)計(jì)思考，提出基于人性化的老年人足部保健鞋墊的設(shè)計(jì)構(gòu)想。

[關(guān)鍵詞] 足部生物特征；人性化設(shè)計(jì)；老年人；保健鞋墊

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

★基金項(xiàng)目：黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201910226135）；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目（17YJCZH129）；黑龍江省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（GBB1317073）

足是人體下肢運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，是人體運(yùn)動(dòng)的主要承擔(dān)者。無(wú)論是閑暇漫步還是嬉戲追逐都離不開(kāi)足，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起著支撐、承重、緩沖及維持身體平衡重要作用。隨著年齡增長(zhǎng)，老年人的足部皮膚、肌肉、韌帶等出現(xiàn)不同程度的老化，引起老年人足部形態(tài)、足弓高度、足部姿勢(shì)等都發(fā)生了不同程度的改變，導(dǎo)致老年人出現(xiàn)足部疼痛、不舒適和控制能力下降等，這也大大增加了老年人跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。已有研究顯示，運(yùn)動(dòng)和環(huán)境改善可以有效降低老年人跌倒的風(fēng)險(xiǎn)，但是輔助性用具的功能不足或缺失則容易導(dǎo)致加劇足踝及下肢損傷，大大增加了老年人跌倒的可能性。鞋墊是鞋子的主要附屬品，直接影響到鞋的功能、樣式及合腳性，因此從人性化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，符合人體平衡控制機(jī)理，設(shè)計(jì)一款適合老年人足部形態(tài)特征和運(yùn)動(dòng)力學(xué)的一款保健鞋墊則顯得尤為重要。

一、老年人足部形態(tài)特征

足部包括皮膚、骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)。足部的結(jié)構(gòu)功能直接影響著足部的運(yùn)動(dòng)效果。骨骼和肌肉是支架，承擔(dān)著來(lái)自全身的重量。人體單足骨骼由跗骨、跖骨和趾骨三部分構(gòu)成，共計(jì)26塊。足弓是由跗骨，跖骨的拱形砌合以及足底的韌帶、肌腱等組織共同組成的一個(gè)凸向上方的弓形結(jié)構(gòu)，是人類特有的足部骨骼特征。足弓具有增加彈跳力，緩沖在行走時(shí)的震蕩，保護(hù)關(guān)節(jié)內(nèi)臟的作用。長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)、行走過(guò)程，會(huì)使足部形態(tài)和骨骼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。尤其是對(duì)于老年人來(lái)說(shuō)，足部功能發(fā)生衰退，足弓韌帶松弛下陷，甚至出現(xiàn)足弓降低或消失，導(dǎo)致扁平足的出現(xiàn)。李艷對(duì)1000名老年人進(jìn)行足部形態(tài)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，86.75%的老年人腳發(fā)生變形，主要體現(xiàn)在趾關(guān)節(jié)和跖趾關(guān)節(jié)變形[1]。50%的老年人為扁平足弓，20%的老年人為高足弓，扁平足是老年人最常見(jiàn)的足部形態(tài)變化之一[2]。老年人扁平足一般以功能性扁平足為主，占總數(shù)的73%[3]。如果長(zhǎng)時(shí)間未得到有效矯正，會(huì)導(dǎo)致人體的力線改變，足部外翻，膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)受壓增加，骨盆前傾，影響行走的穩(wěn)定性和安全性。

二、老年人足底壓力及步態(tài)研究

足底是直接與所設(shè)計(jì)的保健產(chǎn)品相接觸的區(qū)域，人在站立和行走過(guò)程中，全身的重量通過(guò)足底與支撐面之間的足底壓力分布來(lái)體現(xiàn)。不同年齡人群或不同的運(yùn)動(dòng)類型產(chǎn)生的足底壓力分布不同，尤其是足部畸形或有足部功能異常者，因此在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要詳細(xì)了解老年人的足部情況及足底壓力。

行走速度的變化和穿鞋與否直接影響老年人足底壓力的變化。Brigit 等對(duì)同一受試者在穿鞋與否情況下進(jìn)行足底壓力分布比較，結(jié)果顯示，赤足時(shí)足底壓力的變化率明顯大于穿鞋時(shí)的壓力變化率，且穿鞋時(shí)的足底壓力曲線比赤腳更平滑。當(dāng)老年人快速或赤足行走時(shí)，會(huì)引起足底壓力分布增加[4]。因此老年人在行走時(shí)候要選擇合適的鞋子，加強(qiáng)對(duì)足的保護(hù)。足底壓力峰值（maximum peak pressure，MPP）是反映足底壓力分布的重要指標(biāo)，其大小和產(chǎn)生的部位直接提示足部疲勞的積累及損傷的發(fā)生。孫云等對(duì)老年女性的足底壓力進(jìn)行分析，老年人的第3至第5跖趾關(guān)節(jié)部位和中足壓力明顯大于青年組，MPP出現(xiàn)在第二跖趾關(guān)節(jié)[5]。而李立等的研究提示老年人女性在自然行走過(guò)程中足底壓力和足部沖量最大的部位為足跟、足底前掌第二、三跖趾關(guān)節(jié)部位[6]。

隨著年齡增長(zhǎng)，老年人的步速減慢，步長(zhǎng)縮短，跨步周期延長(zhǎng)，站立相時(shí)間延長(zhǎng)，表現(xiàn)出明顯的步態(tài)拖沓的特征。足底各部位與地面的接觸時(shí)間隨之延長(zhǎng)，因此足后跟觸地時(shí)間占步態(tài)周期總時(shí)間的比例逐漸增加，因?yàn)橹误w重的足弓接觸地面面積增大，足弓部位的沖量顯著增加，因此在自然行走過(guò)程中小腿肌群發(fā)力降低，足部易疲勞，老年人對(duì)足部的控制能力減弱，不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

三、老年人保健鞋墊的設(shè)計(jì)構(gòu)想

遵循“以人為本”的人性化的設(shè)計(jì)就是要能夠滿足用戶的各種需求。老年人作為社會(huì)中的一個(gè)特殊群體，在為他們進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品既應(yīng)符合老年人的心理、生理特征，更要在細(xì)節(jié)處給予老年人更多的關(guān)愛(ài)。因此足部保健產(chǎn)品的設(shè)計(jì)焦點(diǎn)應(yīng)集中在實(shí)用性和功能發(fā)揮程度，關(guān)注的對(duì)象也由物轉(zhuǎn)向人，以人為本的設(shè)計(jì)理念既要考慮產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)和功能，還要考慮將使用對(duì)象細(xì)分后足部形態(tài)特征和足底壓力分布特征。

（一）老年保健鞋墊的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

鞋墊作為鞋的互補(bǔ)產(chǎn)品，相較于鞋成本低廉，使用廣泛。在為老年人定制足部保健鞋墊時(shí)，應(yīng)根據(jù)足底壓力的分布，確定足部疲勞部位，對(duì)重點(diǎn)保健區(qū)域選擇不同的足底材料或刺激方式是最經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的平衡足部壓力、緩解疲勞的有效手段。目前國(guó)內(nèi)老年人使用的鞋墊多為傳統(tǒng)的薄款鞋墊，采用純棉織物加工，吸汗、除臭、透氣性好，但是缺少對(duì)足部的保護(hù)和保健功能。為了滿足不同腳型老年人的需求，很多國(guó)外廠商在制作保健鞋墊時(shí)將3D打印技術(shù)和足底壓力分布測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，足底壓力分布測(cè)量設(shè)備可以覆蓋整個(gè)足底區(qū)域，記錄足底的各個(gè)區(qū)域在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下的壓力，并進(jìn)行自定義壓力分區(qū)，準(zhǔn)確找到足底壓力異常的區(qū)域。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后同時(shí)采用無(wú)線或藍(lán)牙技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)快速傳輸，再通過(guò)3D打印機(jī)制作出能夠匹配老年人的腳型并且具備生物力學(xué)增強(qiáng)特性的保健鞋墊。但是目前來(lái)看，3D打印技術(shù)和足底壓力測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的保健鞋墊雖然能夠滿足老年人足部保健和矯正的需求，但是制作成本較高，在我國(guó)老年人群中難以達(dá)到大范圍推廣。

（二）老年人保健鞋墊的設(shè)計(jì)構(gòu)想

作者嘗試采用腳型測(cè)量?jī)x收集老年人的足印，對(duì)量足部的長(zhǎng)度、寬度和足弓高度進(jìn)行測(cè)量，探究老年人的腳型規(guī)律。對(duì)大量的足底壓力分布測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到老年人在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下的主要受力點(diǎn)，生成多組通用模型，適應(yīng)不同性別、不同腳型及足部疾病的老年人需要。

老年人的腳型規(guī)律研究提示：老年人的腳變長(zhǎng)、變寬、足弓下榻。因?yàn)槟_有肥瘦之分，即跖趾圍各不相同，所以將鞋子尺碼分為1型到5型，型差為7mm。李松竹等對(duì)2248名45-70歲的中老年男女腳型進(jìn)行比較研究，相同腳長(zhǎng)的男性和女性其跖趾圍相差較大，54%的中老年女性腳型為1型到2型，23%的女性為3型或超過(guò)3型；56%的中老年男性腳型為2型到3型，28%的中老年男性腳型為4型或以上[7]。因此在進(jìn)行鞋墊設(shè)計(jì)時(shí)，必須將男、女分開(kāi)，且分出肥瘦型號(hào)，即“號(hào)碼”中設(shè)“型”，如：40男2型、42男3型、38女1型、35女2型等，同時(shí)可根據(jù)需要彈性設(shè)計(jì)是否增加半型。

除區(qū)分男、女增加“型號(hào)”外，基于人機(jī)設(shè)計(jì)理念，老年人保健鞋墊設(shè)計(jì)采用全接觸式鞋墊，對(duì)足弓處及足跟處進(jìn)行曲面造型設(shè)計(jì)，對(duì)人體足部起到支撐作用，同時(shí)能夠達(dá)到平衡足底壓力的作用。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，在人的足部分布著豐富的末梢神經(jīng)，這些末梢神經(jīng)即為神經(jīng)反射的感受器，這些反射區(qū)能反映相關(guān)臟器的變化。足部按摩就是刺激分布于足底的感受器，調(diào)節(jié)臟器的生理功能而達(dá)到防治疾病、緩解疲勞的效果。老年人群足部壓力集中部位點(diǎn)即第一至第五跖趾關(guān)節(jié)部位和足跟區(qū)域，在此區(qū)域設(shè)計(jì)專門的保健模塊，增加按摩粒子，通過(guò)行走中的擠壓起到緩解疲勞、刺激神經(jīng)反射的作用。足跟部位采用杯狀設(shè)計(jì)，保護(hù)足踝關(guān)節(jié)，穩(wěn)固足跟。鞋墊材料采用多層材質(zhì)，表層材料采用軟織布材料層，吸汗性和透氣性好，具有較好的排汗除臭功能；中層在受壓區(qū)域增加柔性材料的按摩粒子，底部采用高密度EVE材料，起到良好的承載和減震效果。

隨著社會(huì)的發(fā)展和老齡化的加劇，龐大的老年群體為鞋類市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的商機(jī)，而作為鞋的重要附屬衍生——鞋墊的市場(chǎng)卻顯得較為薄弱，一副具有保健功能的鞋墊對(duì)于老年人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一雙保健鞋，而鞋墊對(duì)于老年人的步態(tài)穩(wěn)定具有重要意義，鞋墊的設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)老年人的需求，從功能出發(fā)，適應(yīng)老年人不同類型的足部形態(tài)。推進(jìn)老年人足部產(chǎn)品研究，適應(yīng)老年市場(chǎng)消費(fèi)的需要。

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