孟麗娜 楊宇軒 王雨婷 羅丹琦 李英麗

[摘 要] 通過對老年人足部形態(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)計思考，提出基于人性化的老年人足部保健鞋墊的設(shè)計構(gòu)想。

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

中圖分類號：TB472 文獻標(biāo)識碼：A

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

足是人體下肢運動系統(tǒng)的重要組成部分，是人體運動的主要承擔(dān)者。無論是閑暇漫步還是嬉戲追逐都離不開足，在運動過程中起著支撐、承重、緩沖及維持身體平衡重要作用。隨著年齡增長，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。已有研究顯示，運動和環(huán)境改善可以有效降低老年人跌倒的風(fēng)險，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)計角度出發(fā)，符合人體平衡控制機理，設(shè)計一款適合老年人足部形態(tài)特征和運動力學(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動效果。骨骼和肌肉是支架，承擔(dān)著來自全身的重量。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，緩沖在行走時的震蕩，保護關(guān)節(jié)內(nèi)臟的作用。長期的運動、行走過程，會使足部形態(tài)和骨骼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。尤其是對于老年人來說，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1000名老年人進行足部形態(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]。如果長時間未得到有效矯正，會導(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)計的保健產(chǎn)品相接觸的區(qū)域，人在站立和行走過程中，全身的重量通過足底與支撐面之間的足底壓力分布來體現(xiàn)。不同年齡人群或不同的運動類型產(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)計產(chǎn)品時要詳細(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 等對同一受試者在穿鞋與否情況下進行足底壓力分布比較，結(jié)果顯示，赤足時足底壓力的變化率明顯大于穿鞋時的壓力變化率，且穿鞋時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，會引起足底壓力分布增加[4]。因此老年人在行走時候要選擇合適的鞋子，加強對足的保護。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。孫云等對老年女性的足底壓力進行分析，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，老年人的步速減慢，步長縮短，跨步周期延長，站立相時間延長，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間隨之延長，因此足后跟觸地時間占步態(tài)周期總時間的比例逐漸增加，因為支撐體重的足弓接觸地面面積增大，足弓部位的沖量顯著增加，因此在自然行走過程中小腿肌群發(fā)力降低，足部易疲勞，老年人對足部的控制能力減弱，不穩(wěn)定性增強。

三、老年人保健鞋墊的設(shè)計構(gòu)想

遵循“以人為本”的人性化的設(shè)計就是要能夠滿足用戶的各種需求。老年人作為社會中的一個特殊群體，在為他們進行人性化設(shè)計時，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。因此足部保健產(chǎn)品的設(shè)計焦點應(yīng)集中在實用性和功能發(fā)揮程度，關(guān)注的對象也由物轉(zhuǎn)向人，以人為本的設(shè)計理念既要考慮產(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)計現(xiàn)狀

鞋墊作為鞋的互補產(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，應(yīng)根據(jù)足底壓力的分布，確定足部疲勞部位，對重點保健區(qū)域選擇不同的足底材料或刺激方式是最經(jīng)濟、科學(xué)的平衡足部壓力、緩解疲勞的有效手段。目前國內(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，但是缺少對足部的保護和保健功能。為了滿足不同腳型老年人的需求，很多國外廠商在制作保健鞋墊時將3D打印技術(shù)和足底壓力分布測量技術(shù)相結(jié)合，足底壓力分布測量設(shè)備可以覆蓋整個足底區(qū)域，記錄足底的各個區(qū)域在動態(tài)和靜態(tài)下的壓力，并進行自定義壓力分區(qū)，準(zhǔn)確找到足底壓力異常的區(qū)域。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后同時采用無線或藍牙技術(shù)將數(shù)據(jù)進行實時快速傳輸，再通過3D打印機制作出能夠匹配老年人的腳型并且具備生物力學(xué)增強特性的保健鞋墊。但是目前來看，3D打印技術(shù)和足底壓力測量技術(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，在我國老年人群中難以達到大范圍推廣。

（二）老年人保健鞋墊的設(shè)計構(gòu)想

作者嘗試采用腳型測量儀收集老年人的足印，對量足部的長度、寬度和足弓高度進行測量，探究老年人的腳型規(guī)律。對大量的足底壓力分布測量數(shù)據(jù)進行分析，找到老年人在靜態(tài)和動態(tài)下的主要受力點，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、變寬、足弓下榻。因為腳有肥瘦之分，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2248名45-70歲的中老年男女腳型進行比較研究，相同腳長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]。因此在進行鞋墊設(shè)計時，必須將男、女分開，且分出肥瘦型號，即“號碼”中設(shè)“型”，如：40男2型、42男3型、38女1型、35女2型等，同時可根據(jù)需要彈性設(shè)計是否增加半型。

除區(qū)分男、女增加“型號”外，基于人機設(shè)計理念，老年人保健鞋墊設(shè)計采用全接觸式鞋墊，對足弓處及足跟處進行曲面造型設(shè)計，對人體足部起到支撐作用，同時能夠達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)計專門的保健模塊，增加按摩粒子，通過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，保護足踝關(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。

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

參考文獻：

[1]李艷.老年人足部運動功能衰退的力學(xué)研究[D].西安：陜西科技大學(xué)，2016.

[2]呂雙勇，李艷，羅向東，等.老年人腳型規(guī)律及足部形態(tài)變化特征[J].中國皮革，2017，46（02）：44-48.

[3]王占星.老年人防跌倒鞋的生物力學(xué)特征研究[D].南京：南京體育學(xué)院，2020.

[4]Brigit？De？Wit，Dirk？De？Clercq，Peter？Aerts.Biomechanical？analysis？of？the？stance？phase？during？barefoot？and？shod？ running[J].？Journal？of？Biomechanics，2000（33）：269-278.

[5]孫云，羅向東.基于生物力學(xué)的足部保健產(chǎn)品研究[J].包裝工程，2019，40（10）：239-242，258.

[6]李立，陳玉娟，翟鳳鳴，等.老年人不同運動形式下足底壓力分布特征研究進展[J].中國老年學(xué)雜志，2011，31（16）：3210-3212.

[7]李松竹，費銳.我國中老年人群腳型規(guī)律分析[J].中國皮革，2014，43（10）：121-123，127.