基于力學的健康童鞋技術可行性分析

步月賓

（浙江工貿職業技術學院，溫州 浙江 325000）

兒童身體處于生長發育階段，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生產出來的童鞋勢必會影響兒童腳部的正常生長發育。兒童的腳需要特殊的呵護，童鞋更應符合兒童的腳型規律和發育特點，需要結合足部生長特點、足部受力變化、舒適保健等多個方面入手，研究和開發真正適合兒童生長發育的童鞋。

根據相關數據統計，目前中國 3～12歲的兒童人口為2.4億，童鞋產品每年有近300億元的市場容量，且近年來正在以很高的速度遞增，業內人士預測國內童鞋的潛在市場至少1000億元。隨著現代人們的生活水平越來越高，父母對子女的生活投入越來越大，兒童市場呈現出明顯的消費個性化、購買主動化的趨勢，制鞋企業將健康童鞋的研究成果應用于生產并投入市場，將帶來豐厚的收益，童鞋的市場空間將逐年高速遞增。

與龐大的市場需求相比，我國童鞋的生產數量與質量，要遠小于成年人鞋的生產數量與質量。在童鞋生產領域，強勢品牌并不多見，企業真正投入到對兒童腳型以及兒童足底受力等方面的技術研究幾乎沒有，市場上缺少適合兒童生長特點的鞋子。國內童鞋研究一直處于滯后狀態，國內市場甚至沒有一線品牌的童鞋企業。據統計，目前國內70%的童鞋屬于無品牌產品，20%為國外品牌，只有10%的比例為國產品牌童鞋，且多集中于二、三線銷售市場。國內童鞋在提升產品質量、優化產品組合以及提高童鞋科技含量等方面遠遠落后于國外同行，存在很大的發展瓶頸，亟待在鞋子的品質上提高層次，增加產品附加值和市場競爭力。

與國內發展滯后相比，發達國家從20世紀90年代就已經開始采用先進的生產方式，促進童鞋制造業的發展，推動了童鞋科技化的進步,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中。考慮到兒童腳部生長迅速且易受傷害的特點，童鞋制造業對于個性化設計給予了更多的關注。美國、意大利、瑞士、加拿大、丹麥等國都有人專門研究兒童腳型和足底受力的特點，進而開發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，利用計算機對步態和壓力進行自動化分析，得到科學合理的兒童足底壓力情況和運動導致的尺寸變化規律，使生物力學原理在童鞋上的使用得到充分的發展，Geox則在鞋幫結構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，并根據穿用者的運動特點改進鞋底系統。

一雙好的童鞋應該注重對兒童生理特點的研究，不僅要保護孩子的腳免受外界侵害，而且要具有符合兒童腳部生長發育規律及生理機能特點的功能。基于這個理論，筆者提出了基于力學的呼吸健康童鞋的概念，對健康童鞋的開發給出了一些構想，童鞋的開發應該在力學的基礎上，通過對兒童腳型數據的分析，結合兒童的運動特點，使生產的童鞋能在最大程度上滿足兒童的生理特點，使兒童的足部得到健康的生長發育，并通過呼吸減震機能的設置，增加鞋子的舒適保健性能，使鞋腔環境處于干燥舒適狀態，有效減少地面沖擊力對人體器官的損害，減少兒童腳疾及骨骼問題的發生。

基于力學的呼吸健康童鞋是在生物力學的基礎上，充分研究兒童的腳型規律和運動特點，以兒童腳部健康發展為基本目標進行研究和開發。本項技術如果得以實現，將是童鞋行業的一次進步，會有力推動童鞋的生產技術、研發能力進一步發展，并使童鞋的舒適性能、工藝質量和價格都得以改進。接下來我們對本項目的技術要點及操作可行性進行分析：

1 基于兒童腳型的鞋楦開發

鞋楦是制鞋的基礎，在傳統的童鞋加工企業，童鞋成人化現象非常嚴重，除了款式上模仿成人化以外，真正符合兒童腳型特點的鞋楦也是童鞋企業忽略的問題，不合腳型的鞋楦是導致腳病產生的重要因素之一，因此要將童鞋楦與兒童腳型規律結合起來，需要采集兒童的腳型數據，并對腳型尺寸規律進行分析，才能研發出真正符合兒童腳型的鞋楦。

在我國，早期腳型數據采集主要靠人工的方式完成，由于人腳是一個柔軟的有機體，手上力度的大小、采集者姿態等都對數據的精準性會產生影響，可操作性不大。近年來，激光三維腳型掃描技術得到了快速發展，技術日益成熟。利用三維掃描儀對腳型進行掃描，可以解決手工數據采集容易出現的誤差問題，操作更加簡單，數據也更精準。通過對兒童腳型數據進行分析，可以找出兒童腳型規律特點，結合運動和審美開發兒童鞋楦，這樣生產出來的童鞋更舒適，對兒童腳型的健康發育起到保護作用。

2 關注步態健康的童鞋結構設計

在1～2歲的嬰幼兒階段，剛剛開始學習走路，步態蹣跚，呈現搖擺狀態。這個階段的鞋要以合腳、薄軟為主，鞋底要柔軟能夠彎折，讓嬰兒在穿鞋的過程中，也能跟光腳時一樣靈活，使嬰幼兒的腳能夠健康成長。

進入學齡階段（6～10歲），兒童的步態逐漸平穩，骨骼也進入快速發育期，因此童鞋應該與腳型相似，頭部要寬松，為腳的自然生成發育創造條件。跖趾關節對人的行走影響較大，每走一步，跖趾關節都要做相應的彎折。因此，對于兒童鞋底跖趾關節部位要通過數據分析，找清楚彎折部位的位置，并進行改造，避免此部位鞋底太硬而導致的不適感。

兒童的行走步態在完全穩定下來以前，步態周期中擺動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的頻率較高，后跟、足踝關節等側向穩定性較差，出于穩定性的需要，童鞋主跟的支撐力度要大，要能夠牢牢的穩定住腳后跟部位，避免此部位受傷或者勞損。主跟部位形成托底狀態，減少兒童行走時的不穩定狀態，避免跟內旋或者外旋狀況的出現。

對于鞋幫前部的結構設計，要考慮到兒童腳趾的健康發育，上翹的腳趾如果被硬物擠壓，會造成腳趾甲嵌入肌肉，形成甲溝炎。為了避免出現這種情況，童鞋在設計的過程中，要分析腳趾受力擠壓點，進行鞋幫軟化和保護設計，防止對腳趾的擠壓，可以采用軟質材料，并減少或者取消內包頭的結構，在鞋幫定型的過程中，加入防頂腳設計，保護兒童腳部健康發育。

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，會使兒童的骨骼出現畸形發展。例如，兒童骨骼組織中的水分和有機物質（骨膠原）較多，而無機鹽（磷酸鈣、碳酸鈣）較少，因此，兒童的骨骼具有較好的彈性，而缺少足夠的堅固度；這個階段的骨骼不容易出現折斷，但是極易發生彎曲和變形；另外，兒童在行走或者負重過程中，腳部的縱弓和橫弓在力的壓迫下，足弓會出現明顯的變形，足弓長時間的變形會引起肌腱的疲勞，從而導致腳畸形或者平足。

基于以上的特點，童鞋在選擇材料的時候，應該考慮為足部健康發育創造條件。鞋底應該有合理的硬度和彈性，在保證足底肌肉發育健康有力的同時，能提供足夠的緩沖減震。鞋底在趾跖關節部位要做適當的處理，確保行走過程中的彎折不會太過費力，減少足弓肌腱的勞損。考慮到鞋幫對腳的束縛影響，在幫面材料的選擇上盡量選擇柔軟的天然材質，如棉質、麻質以及小牛皮等材料。成年人穿的鞋，往往出于定型的考慮，會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，但是同時也使鞋幫對腳的束縛感增強，這種處理方式不建議用在兒童鞋的設計中。幫面的束縛，會使腳（特別是腳前部）在鞋腔里的伸展得到壓抑，極易導致畸形腳的產生。

4 足弓保護結構的設計

兒童處于成長發育期，也是腳部骨骼逐漸鈣化的一個過程，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、跑跳等活動造成的壓力而引起的足弓變形，因此，不當的鞋結構設計，是造成兒童扁平足形成的主要原因。為了保持鞋腔內干燥清潔，需要及時將鞋腔內氣體排出腔外，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，因此必須設置獨特的結構輔助鞋內廢氣排出鞋腔。

5 童鞋功能性設計

考慮到兒童穿鞋的舒適性能，我們可以在童鞋的設計過程中適當增加一些功能性的設計，結合兒童運動量大，腳汗比較多的特點，在鞋底上增加氣囊式排氣裝置是一個不錯的創意。通過氣囊吸入鞋腔內的廢氣，并通過單向排氣孔排出鞋外，以保持鞋腔內的干爽，增加舒適感。氣囊式排氣裝置在成人鞋里已經被廣泛使用，兒童鞋應用則較少。究其原因，鞋腔內的氣體如果想排出鞋外，除了必要的排氣設計外，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，行走過程中產生的壓力有限，對排氣效果會有影響。因此可以考慮在鞋跟部位設計出增壓排氣裝置，通過增壓裝置，可以通過壓力的轉換，將鞋腔內氣體更容易排出鞋外。

我國16歲以下的兒童大概占全國總人口的四分之一，可以說，我國擁有全世界最大的童鞋市場。隨著消費者對童鞋的要求越來越高，高品質的童鞋將逐漸成為市場的主流。兒童處于發育期，足部需要細心的呵護，童鞋開發要考慮兒童的發育特點，結合兒童足部的受力特征，在材料的選擇、結構的設計以及功能性的開發等方面要符合兒童的需求，使舒服度進一步提高，并能保護兒童足部健康的發育。我們相信，通過行業各界的努力，我國的童鞋開發技術將會得到不斷提升，我國的廣大兒童亦將能夠穿著國產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.中國人群腳型規律的研究之二——中國兒童腳型基本規律[J].中 國 皮 革 ，2005，（11）：135-137.

[3]徐士強.關注兒童鞋的設計[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和姿勢控制變化[J].中國運動醫學雜志，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].吉林體育學院學報，2008，（4）：104-105.