基于力学的健康童鞋技术可行性分析

步月宾

（浙江工贸职业技术学院，温州 浙江 325000）

儿童身体处于生长发育阶段，其骨骼还没有钙化，脚部的生理特征也跟成年人有比较大的差别，所以，按照成年人的脚型特点生产出来的童鞋势必会影响儿童脚部的正常生长发育。儿童的脚需要特殊的呵护，童鞋更应符合儿童的脚型规律和发育特点，需要结合足部生长特点、足部受力变化、舒适保健等多个方面入手，研究和开发真正适合儿童生长发育的童鞋。

根据相关数据统计，目前中国 3～12岁的儿童人口为2.4亿，童鞋产品每年有近300亿元的市场容量，且近年来正在以很高的速度递增，业内人士预测国内童鞋的潜在市场至少1000亿元。随着现代人们的生活水平越来越高，父母对子女的生活投入越来越大，儿童市场呈现出明显的消费个性化、购买主动化的趋势，制鞋企业将健康童鞋的研究成果应用于生产并投入市场，将带来丰厚的收益，童鞋的市场空间将逐年高速递增。

与庞大的市场需求相比，我国童鞋的生产数量与质量，要远小于成年人鞋的生产数量与质量。在童鞋生产领域，强势品牌并不多见，企业真正投入到对儿童脚型以及儿童足底受力等方面的技术研究几乎没有，市场上缺少适合儿童生长特点的鞋子。国内童鞋研究一直处于滞后状态，国内市场甚至没有一线品牌的童鞋企业。据统计，目前国内70%的童鞋属于无品牌产品，20%为国外品牌，只有10%的比例为国产品牌童鞋，且多集中于二、三线销售市场。国内童鞋在提升产品质量、优化产品组合以及提高童鞋科技含量等方面远远落后于国外同行，存在很大的发展瓶颈，亟待在鞋子的品质上提高层次，增加产品附加值和市场竞争力。

与国内发展滞后相比，发达国家从20世纪90年代就已经开始采用先进的生产方式，促进童鞋制造业的发展，推动了童鞋科技化的进步,使童鞋品牌快速崛起，Nike、A-didas、Geox等知名品牌纷纷投入童鞋的研究与开发中。考虑到儿童脚部生长迅速且易受伤害的特点，童鞋制造业对于个性化设计给予了更多的关注。美国、意大利、瑞士、加拿大、丹麦等国都有人专门研究儿童脚型和足底受力的特点，进而开发出更加有利于健康的童鞋。

Nike公司是较早童鞋研究的公司之一，利用计算机对步态和压力进行自动化分析，得到科学合理的儿童足底压力情况和运动导致的尺寸变化规律，使生物力学原理在童鞋上的使用得到充分的发展，Geox则在鞋帮结构和鞋底功能等方面入手，确定了符合儿童需要的款式、材料和颜色，并根据穿用者的运动特点改进鞋底系统。

一双好的童鞋应该注重对儿童生理特点的研究，不仅要保护孩子的脚免受外界侵害，而且要具有符合儿童脚部生长发育规律及生理机能特点的功能。基于这个理论，笔者提出了基于力学的呼吸健康童鞋的概念，对健康童鞋的开发给出了一些构想，童鞋的开发应该在力学的基础上，通过对儿童脚型数据的分析，结合儿童的运动特点，使生产的童鞋能在最大程度上满足儿童的生理特点，使儿童的足部得到健康的生长发育，并通过呼吸减震机能的设置，增加鞋子的舒适保健性能，使鞋腔环境处于干燥舒适状态，有效减少地面冲击力对人体器官的损害，减少儿童脚疾及骨骼问题的发生。

基于力学的呼吸健康童鞋是在生物力学的基础上，充分研究儿童的脚型规律和运动特点，以儿童脚部健康发展为基本目标进行研究和开发。本项技术如果得以实现，将是童鞋行业的一次进步，会有力推动童鞋的生产技术、研发能力进一步发展，并使童鞋的舒适性能、工艺质量和价格都得以改进。接下来我们对本项目的技术要点及操作可行性进行分析：

1 基于儿童脚型的鞋楦开发

鞋楦是制鞋的基础，在传统的童鞋加工企业，童鞋成人化现象非常严重，除了款式上模仿成人化以外，真正符合儿童脚型特点的鞋楦也是童鞋企业忽略的问题，不合脚型的鞋楦是导致脚病产生的重要因素之一，因此要将童鞋楦与儿童脚型规律结合起来，需要采集儿童的脚型数据，并对脚型尺寸规律进行分析，才能研发出真正符合儿童脚型的鞋楦。

在我国，早期脚型数据采集主要靠人工的方式完成，由于人脚是一个柔软的有机体，手上力度的大小、采集者姿态等都对数据的精准性会产生影响，可操作性不大。近年来，激光三维脚型扫描技术得到了快速发展，技术日益成熟。利用三维扫描仪对脚型进行扫描，可以解决手工数据采集容易出现的误差问题，操作更加简单，数据也更精准。通过对儿童脚型数据进行分析，可以找出儿童脚型规律特点，结合运动和审美开发儿童鞋楦，这样生产出来的童鞋更舒适，对儿童脚型的健康发育起到保护作用。

2 关注步态健康的童鞋结构设计

在1～2岁的婴幼儿阶段，刚刚开始学习走路，步态蹒跚，呈现摇摆状态。这个阶段的鞋要以合脚、薄软为主，鞋底要柔软能够弯折，让婴儿在穿鞋的过程中，也能跟光脚时一样灵活，使婴幼儿的脚能够健康成长。

进入学龄阶段（6～10岁），儿童的步态逐渐平稳，骨骼也进入快速发育期，因此童鞋应该与脚型相似，头部要宽松，为脚的自然生成发育创造条件。跖趾关节对人的行走影响较大，每走一步，跖趾关节都要做相应的弯折。因此，对于儿童鞋底跖趾关节部位要通过数据分析，找清楚弯折部位的位置，并进行改造，避免此部位鞋底太硬而导致的不适感。

儿童的行走步态在完全稳定下来以前，步态周期中摆动期要长于站立支撑期。为了维持身体平衡性，儿童在行走过程中脚部左右摆动的频率较高，后跟、足踝关节等侧向稳定性较差，出于稳定性的需要，童鞋主跟的支撑力度要大，要能够牢牢的稳定住脚后跟部位，避免此部位受伤或者劳损。主跟部位形成托底状态，减少儿童行走时的不稳定状态，避免跟内旋或者外旋状况的出现。

对于鞋帮前部的结构设计，要考虑到儿童脚趾的健康发育，上翘的脚趾如果被硬物挤压，会造成脚趾甲嵌入肌肉，形成甲沟炎。为了避免出现这种情况，童鞋在设计的过程中，要分析脚趾受力挤压点，进行鞋帮软化和保护设计，防止对脚趾的挤压，可以采用软质材料，并减少或者取消内包头的结构，在鞋帮定型的过程中，加入防顶脚设计，保护儿童脚部健康发育。

3 基于儿童骨骼特征的制鞋材料的选择

儿童生长过程中，不同于成年人的骨骼特征，如果制鞋材料选择不当，会使儿童的骨骼出现畸形发展。例如，儿童骨骼组织中的水分和有机物质（骨胶原）较多，而无机盐（磷酸钙、碳酸钙）较少，因此，儿童的骨骼具有较好的弹性，而缺少足够的坚固度；这个阶段的骨骼不容易出现折断，但是极易发生弯曲和变形；另外，儿童在行走或者负重过程中，脚部的纵弓和横弓在力的压迫下，足弓会出现明显的变形，足弓长时间的变形会引起肌腱的疲劳，从而导致脚畸形或者平足。

基于以上的特点，童鞋在选择材料的时候，应该考虑为足部健康发育创造条件。鞋底应该有合理的硬度和弹性，在保证足底肌肉发育健康有力的同时，能提供足够的缓冲减震。鞋底在趾跖关节部位要做适当的处理，确保行走过程中的弯折不会太过费力，减少足弓肌腱的劳损。考虑到鞋帮对脚的束缚影响，在帮面材料的选择上尽量选择柔软的天然材质，如棉质、麻质以及小牛皮等材料。成年人穿的鞋，往往出于定型的考虑，会在帮和里之间加入定型衬布，定型衬布的加入可以使鞋更加硬挺，但是同时也使鞋帮对脚的束缚感增强，这种处理方式不建议用在儿童鞋的设计中。帮面的束缚，会使脚（特别是脚前部）在鞋腔里的伸展得到压抑，极易导致畸形脚的产生。

4 足弓保护结构的设计

儿童处于成长发育期，也是脚部骨骼逐渐钙化的一个过程，脚部的骨骼从没有钙化的软骨慢慢骨化定型。儿童成长过程中，脚部的肌肉、肌腱、韧带等各组织的力量无法完全满足在站立、行走、跑跳等活动造成的压力而引起的足弓变形，因此，不当的鞋结构设计，是造成儿童扁平足形成的主要原因。为了保持鞋腔内干燥清洁，需要及时将鞋腔内气体排出腔外，儿童脚底较平，没有成人那么大的足弓，这使得儿童脚底与鞋底之间比较贴合，因此必须设置独特的结构辅助鞋内废气排出鞋腔。

5 童鞋功能性设计

考虑到儿童穿鞋的舒适性能，我们可以在童鞋的设计过程中适当增加一些功能性的设计，结合儿童运动量大，脚汗比较多的特点，在鞋底上增加气囊式排气装置是一个不错的创意。通过气囊吸入鞋腔内的废气，并通过单向排气孔排出鞋外，以保持鞋腔内的干爽，增加舒适感。气囊式排气装置在成人鞋里已经被广泛使用，儿童鞋应用则较少。究其原因，鞋腔内的气体如果想排出鞋外，除了必要的排气设计外，还需要人体在行走过程中给排气装置施加压力，辅助气体排出。儿童体重较轻，行走过程中产生的压力有限，对排气效果会有影响。因此可以考虑在鞋跟部位设计出增压排气装置，通过增压装置，可以通过压力的转换，将鞋腔内气体更容易排出鞋外。

我国16岁以下的儿童大概占全国总人口的四分之一，可以说，我国拥有全世界最大的童鞋市场。随着消费者对童鞋的要求越来越高，高品质的童鞋将逐渐成为市场的主流。儿童处于发育期，足部需要细心的呵护，童鞋开发要考虑儿童的发育特点，结合儿童足部的受力特征，在材料的选择、结构的设计以及功能性的开发等方面要符合儿童的需求，使舒服度进一步提高，并能保护儿童足部健康的发育。我们相信，通过行业各界的努力，我国的童鞋开发技术将会得到不断提升，我国的广大儿童亦将能够穿着国产童鞋健康快乐的生活。

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