基于力學(xué)的健康童鞋技術(shù)可行性分析

步月賓

（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，溫州 浙江 325000）

兒童身體處于生長發(fā)育階段，其骨骼還沒有鈣化，腳部的生理特征也跟成年人有比較大的差別，所以，按照成年人的腳型特點(diǎn)生產(chǎn)出來的童鞋勢(shì)必會(huì)影響兒童腳部的正常生長發(fā)育。兒童的腳需要特殊的呵護(hù)，童鞋更應(yīng)符合兒童的腳型規(guī)律和發(fā)育特點(diǎn)，需要結(jié)合足部生長特點(diǎn)、足部受力變化、舒適保健等多個(gè)方面入手，研究和開發(fā)真正適合兒童生長發(fā)育的童鞋。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國 3～12歲的兒童人口為2.4億，童鞋產(chǎn)品每年有近300億元的市場(chǎng)容量，且近年來正在以很高的速度遞增，業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)國內(nèi)童鞋的潛在市場(chǎng)至少1000億元。隨著現(xiàn)代人們的生活水平越來越高，父母對(duì)子女的生活投入越來越大，兒童市場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的消費(fèi)個(gè)性化、購買主動(dòng)化的趨勢(shì)，制鞋企業(yè)將健康童鞋的研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)并投入市場(chǎng)，將帶來豐厚的收益，童鞋的市場(chǎng)空間將逐年高速遞增。

與龐大的市場(chǎng)需求相比，我國童鞋的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量，要遠(yuǎn)小于成年人鞋的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量。在童鞋生產(chǎn)領(lǐng)域，強(qiáng)勢(shì)品牌并不多見，企業(yè)真正投入到對(duì)兒童腳型以及兒童足底受力等方面的技術(shù)研究幾乎沒有，市場(chǎng)上缺少適合兒童生長特點(diǎn)的鞋子。國內(nèi)童鞋研究一直處于滯后狀態(tài)，國內(nèi)市場(chǎng)甚至沒有一線品牌的童鞋企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)70%的童鞋屬于無品牌產(chǎn)品，20%為國外品牌，只有10%的比例為國產(chǎn)品牌童鞋，且多集中于二、三線銷售市場(chǎng)。國內(nèi)童鞋在提升產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品組合以及提高童鞋科技含量等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外同行，存在很大的發(fā)展瓶頸，亟待在鞋子的品質(zhì)上提高層次，增加產(chǎn)品附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

與國內(nèi)發(fā)展滯后相比，發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)90年代就已經(jīng)開始采用先進(jìn)的生產(chǎn)方式，促進(jìn)童鞋制造業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了童鞋科技化的進(jìn)步,使童鞋品牌快速崛起，Nike、A-didas、Geox等知名品牌紛紛投入童鞋的研究與開發(fā)中?？紤]到兒童腳部生長迅速且易受傷害的特點(diǎn)，童鞋制造業(yè)對(duì)于個(gè)性化設(shè)計(jì)給予了更多的關(guān)注。美國、意大利、瑞士、加拿大、丹麥等國都有人專門研究?jī)和_型和足底受力的特點(diǎn)，進(jìn)而開發(fā)出更加有利于健康的童鞋。

Nike公司是較早童鞋研究的公司之一，利用計(jì)算機(jī)對(duì)步態(tài)和壓力進(jìn)行自動(dòng)化分析，得到科學(xué)合理的兒童足底壓力情況和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的尺寸變化規(guī)律，使生物力學(xué)原理在童鞋上的使用得到充分的發(fā)展，Geox則在鞋幫結(jié)構(gòu)和鞋底功能等方面入手，確定了符合兒童需要的款式、材料和顏色，并根據(jù)穿用者的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)改進(jìn)鞋底系統(tǒng)。

一雙好的童鞋應(yīng)該注重對(duì)兒童生理特點(diǎn)的研究，不僅要保護(hù)孩子的腳免受外界侵害，而且要具有符合兒童腳部生長發(fā)育規(guī)律及生理機(jī)能特點(diǎn)的功能?；谶@個(gè)理論，筆者提出了基于力學(xué)的呼吸健康童鞋的概念，對(duì)健康童鞋的開發(fā)給出了一些構(gòu)想，童鞋的開發(fā)應(yīng)該在力學(xué)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)兒童腳型數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合兒童的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，使生產(chǎn)的童鞋能在最大程度上滿足兒童的生理特點(diǎn)，使兒童的足部得到健康的生長發(fā)育，并通過呼吸減震機(jī)能的設(shè)置，增加鞋子的舒適保健性能，使鞋腔環(huán)境處于干燥舒適狀態(tài)，有效減少地面沖擊力對(duì)人體器官的損害，減少兒童腳疾及骨骼問題的發(fā)生。

基于力學(xué)的呼吸健康童鞋是在生物力學(xué)的基礎(chǔ)上，充分研究?jī)和哪_型規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，以兒童腳部健康發(fā)展為基本目標(biāo)進(jìn)行研究和開發(fā)。本項(xiàng)技術(shù)如果得以實(shí)現(xiàn)，將是童鞋行業(yè)的一次進(jìn)步，會(huì)有力推動(dòng)童鞋的生產(chǎn)技術(shù)、研發(fā)能力進(jìn)一步發(fā)展，并使童鞋的舒適性能、工藝質(zhì)量和價(jià)格都得以改進(jìn)。接下來我們對(duì)本項(xiàng)目的技術(shù)要點(diǎn)及操作可行性進(jìn)行分析：

1 基于兒童腳型的鞋楦開發(fā)

鞋楦是制鞋的基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的童鞋加工企業(yè)，童鞋成人化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，除了款式上模仿成人化以外，真正符合兒童腳型特點(diǎn)的鞋楦也是童鞋企業(yè)忽略的問題，不合腳型的鞋楦是導(dǎo)致腳病產(chǎn)生的重要因素之一，因此要將童鞋楦與兒童腳型規(guī)律結(jié)合起來，需要采集兒童的腳型數(shù)據(jù)，并對(duì)腳型尺寸規(guī)律進(jìn)行分析，才能研發(fā)出真正符合兒童腳型的鞋楦。

在我國，早期腳型數(shù)據(jù)采集主要靠人工的方式完成，由于人腳是一個(gè)柔軟的有機(jī)體，手上力度的大小、采集者姿態(tài)等都對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性會(huì)產(chǎn)生影響，可操作性不大。近年來，激光三維腳型掃描技術(shù)得到了快速發(fā)展，技術(shù)日益成熟。利用三維掃描儀對(duì)腳型進(jìn)行掃描，可以解決手工數(shù)據(jù)采集容易出現(xiàn)的誤差問題，操作更加簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)也更精準(zhǔn)。通過對(duì)兒童腳型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以找出兒童腳型規(guī)律特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和審美開發(fā)兒童鞋楦，這樣生產(chǎn)出來的童鞋更舒適，對(duì)兒童腳型的健康發(fā)育起到保護(hù)作用。

2 關(guān)注步態(tài)健康的童鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在1～2歲的嬰幼兒階段，剛剛開始學(xué)習(xí)走路，步態(tài)蹣跚，呈現(xiàn)搖擺狀態(tài)。這個(gè)階段的鞋要以合腳、薄軟為主，鞋底要柔軟能夠彎折，讓嬰兒在穿鞋的過程中，也能跟光腳時(shí)一樣靈活，使嬰幼兒的腳能夠健康成長。

進(jìn)入學(xué)齡階段（6～10歲），兒童的步態(tài)逐漸平穩(wěn)，骨骼也進(jìn)入快速發(fā)育期，因此童鞋應(yīng)該與腳型相似，頭部要寬松，為腳的自然生成發(fā)育創(chuàng)造條件。跖趾關(guān)節(jié)對(duì)人的行走影響較大，每走一步，跖趾關(guān)節(jié)都要做相應(yīng)的彎折。因此，對(duì)于兒童鞋底跖趾關(guān)節(jié)部位要通過數(shù)據(jù)分析，找清楚彎折部位的位置，并進(jìn)行改造，避免此部位鞋底太硬而導(dǎo)致的不適感。

兒童的行走步態(tài)在完全穩(wěn)定下來以前，步態(tài)周期中擺動(dòng)期要長于站立支撐期。為了維持身體平衡性，兒童在行走過程中腳部左右擺動(dòng)的頻率較高，后跟、足踝關(guān)節(jié)等側(cè)向穩(wěn)定性較差，出于穩(wěn)定性的需要，童鞋主跟的支撐力度要大，要能夠牢牢的穩(wěn)定住腳后跟部位，避免此部位受傷或者勞損。主跟部位形成托底狀態(tài)，減少兒童行走時(shí)的不穩(wěn)定狀態(tài)，避免跟內(nèi)旋或者外旋狀況的出現(xiàn)。

對(duì)于鞋幫前部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要考慮到兒童腳趾的健康發(fā)育，上翹的腳趾如果被硬物擠壓，會(huì)造成腳趾甲嵌入肌肉，形成甲溝炎。為了避免出現(xiàn)這種情況，童鞋在設(shè)計(jì)的過程中，要分析腳趾受力擠壓點(diǎn)，進(jìn)行鞋幫軟化和保護(hù)設(shè)計(jì)，防止對(duì)腳趾的擠壓，可以采用軟質(zhì)材料，并減少或者取消內(nèi)包頭的結(jié)構(gòu)，在鞋幫定型的過程中，加入防頂腳設(shè)計(jì)，保護(hù)兒童腳部健康發(fā)育。

3 基于兒童骨骼特征的制鞋材料的選擇

兒童生長過程中，不同于成年人的骨骼特征，如果制鞋材料選擇不當(dāng)，會(huì)使兒童的骨骼出現(xiàn)畸形發(fā)展。例如，兒童骨骼組織中的水分和有機(jī)物質(zhì)（骨膠原）較多，而無機(jī)鹽（磷酸鈣、碳酸鈣）較少，因此，兒童的骨骼具有較好的彈性，而缺少足夠的堅(jiān)固度；這個(gè)階段的骨骼不容易出現(xiàn)折斷，但是極易發(fā)生彎曲和變形；另外，兒童在行走或者負(fù)重過程中，腳部的縱弓和橫弓在力的壓迫下，足弓會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，足弓長時(shí)間的變形會(huì)引起肌腱的疲勞，從而導(dǎo)致腳畸形或者平足。

基于以上的特點(diǎn)，童鞋在選擇材料的時(shí)候，應(yīng)該考慮為足部健康發(fā)育創(chuàng)造條件。鞋底應(yīng)該有合理的硬度和彈性，在保證足底肌肉發(fā)育健康有力的同時(shí)，能提供足夠的緩沖減震。鞋底在趾跖關(guān)節(jié)部位要做適當(dāng)?shù)奶幚恚_保行走過程中的彎折不會(huì)太過費(fèi)力，減少足弓肌腱的勞損。考慮到鞋幫對(duì)腳的束縛影響，在幫面材料的選擇上盡量選擇柔軟的天然材質(zhì)，如棉質(zhì)、麻質(zhì)以及小牛皮等材料。成年人穿的鞋，往往出于定型的考慮，會(huì)在幫和里之間加入定型襯布，定型襯布的加入可以使鞋更加硬挺，但是同時(shí)也使鞋幫對(duì)腳的束縛感增強(qiáng)，這種處理方式不建議用在兒童鞋的設(shè)計(jì)中。幫面的束縛，會(huì)使腳（特別是腳前部）在鞋腔里的伸展得到壓抑，極易導(dǎo)致畸形腳的產(chǎn)生。

4 足弓保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

兒童處于成長發(fā)育期，也是腳部骨骼逐漸鈣化的一個(gè)過程，腳部的骨骼從沒有鈣化的軟骨慢慢骨化定型。兒童成長過程中，腳部的肌肉、肌腱、韌帶等各組織的力量無法完全滿足在站立、行走、跑跳等活動(dòng)造成的壓力而引起的足弓變形，因此，不當(dāng)?shù)男Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是造成兒童扁平足形成的主要原因。為了保持鞋腔內(nèi)干燥清潔，需要及時(shí)將鞋腔內(nèi)氣體排出腔外，兒童腳底較平，沒有成人那么大的足弓，這使得兒童腳底與鞋底之間比較貼合，因此必須設(shè)置獨(dú)特的結(jié)構(gòu)輔助鞋內(nèi)廢氣排出鞋腔。

5 童鞋功能性設(shè)計(jì)

考慮到兒童穿鞋的舒適性能，我們可以在童鞋的設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)增加一些功能性的設(shè)計(jì)，結(jié)合兒童運(yùn)動(dòng)量大，腳汗比較多的特點(diǎn)，在鞋底上增加氣囊式排氣裝置是一個(gè)不錯(cuò)的創(chuàng)意。通過氣囊吸入鞋腔內(nèi)的廢氣，并通過單向排氣孔排出鞋外，以保持鞋腔內(nèi)的干爽，增加舒適感。氣囊式排氣裝置在成人鞋里已經(jīng)被廣泛使用，兒童鞋應(yīng)用則較少。究其原因，鞋腔內(nèi)的氣體如果想排出鞋外，除了必要的排氣設(shè)計(jì)外，還需要人體在行走過程中給排氣裝置施加壓力，輔助氣體排出。兒童體重較輕，行走過程中產(chǎn)生的壓力有限，對(duì)排氣效果會(huì)有影響。因此可以考慮在鞋跟部位設(shè)計(jì)出增壓排氣裝置，通過增壓裝置，可以通過壓力的轉(zhuǎn)換，將鞋腔內(nèi)氣體更容易排出鞋外。

我國16歲以下的兒童大概占全國總?cè)丝诘乃姆种?，可以說，我國擁有全世界最大的童鞋市場(chǎng)。隨著消費(fèi)者對(duì)童鞋的要求越來越高，高品質(zhì)的童鞋將逐漸成為市場(chǎng)的主流。兒童處于發(fā)育期，足部需要細(xì)心的呵護(hù)，童鞋開發(fā)要考慮兒童的發(fā)育特點(diǎn)，結(jié)合兒童足部的受力特征，在材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及功能性的開發(fā)等方面要符合兒童的需求，使舒服度進(jìn)一步提高，并能保護(hù)兒童足部健康的發(fā)育。我們相信，通過行業(yè)各界的努力，我國的童鞋開發(fā)技術(shù)將會(huì)得到不斷提升，我國的廣大兒童亦將能夠穿著國產(chǎn)童鞋健康快樂的生活。

[1]錢卓麗，丘理.兒童鞋[J].中國皮革，2003，（4）：150-151.

[2]丘理.中國人群腳型規(guī)律的研究之二——中國兒童腳型基本規(guī)律[J].中 國 皮 革 ，2005，（11）：135-137.

[3]徐士強(qiáng).關(guān)注兒童鞋的設(shè)計(jì)[J].中國皮革，2003，（10）：106.

[4]王琳，徐冬青，李靜先.中國青春期前男性肥胖兒童步態(tài)和姿勢(shì)控制變化[J].中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2008，27(2)：179-181.

[5]王玫，鄒曉峰.7歲健康男童裸足行走足底壓力分布特征研究[J].吉林體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（4）：104-105.