【摘要】：童鞋作為每名兒童在成長過程中必不可少的服飾品之一,其穿用是否合理、是否會引發(fā)兒童足部問題,在兒童的成長過程中顯得尤為重要。兒童的足部正處于生長發(fā)育期間,在這一階段穿著童鞋的結(jié)構(gòu)、材料是否符合其腳型規(guī)律,將意味著日后是否會給他們帶來足部問題。而縱觀現(xiàn)今童鞋市場,絕大多數(shù)童鞋仍是按照成人鞋款進行縮小設(shè)計的,而這些結(jié)構(gòu)的不合理會導致一系列兒童足部疾病的發(fā)生。因此,童鞋的設(shè)計不僅要關(guān)注童鞋的款式造型,更要從兒童足部發(fā)育規(guī)律角度出發(fā),設(shè)計出真正符合兒童穿用、能夠保護兒童足部健康的童鞋。本課題旨在通過對6~9歲具有生理性扁平足兒童足底壓力規(guī)律的研究,設(shè)計出一款能夠?qū)ζ溥M行逐步干預(yù)的足弓支撐墊,并通過運動生物力學方法對其功能進行驗證。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合抗扭轉(zhuǎn)原理,自主設(shè)計并制作抗扭轉(zhuǎn)部件,并附加于自主設(shè)計的童鞋中,采用物理-機械方法對成鞋抗扭轉(zhuǎn)功能進行測試驗證,最終設(shè)計出一款能夠在運動過程中穩(wěn)固后跟、降低足踝扭傷風險的機能童鞋。課題研究內(nèi)容主要包括以下幾點:(1)童鞋市場調(diào)研分析選取國內(nèi)外幾個知名兒童機能鞋品牌進行調(diào)研,從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料應(yīng)用、功能設(shè)計、成本價格四個層面出發(fā),總結(jié)國內(nèi)市場上現(xiàn)有兒童機能鞋的現(xiàn)狀,童鞋產(chǎn)品的款式性能、存在問題、與國內(nèi)外同類產(chǎn)品之間的差異以及合理改進思路。(2)兒童足底壓力研究及分析對采集到的300例6~9歲兒童的足印圖進行足長、足寬的測量,采用劃線法從中篩選出16名輕度扁平足兒童和7名正常足兒童作為初步測試的對象。對23名受試兒童的足弓高度進行測量,并通過運動生物力學試驗對其足弓部位峰值壓力、峰值壓強,前掌、足弓、后跟接觸面積百分比等數(shù)據(jù)進行采集,通過統(tǒng)計學方法對所采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理,以對比并得出扁平足與正常足在足部生理特性、發(fā)育特點等方面的差異。(3)足弓支撐墊材料的篩選、結(jié)構(gòu)設(shè)計及制作通過查閱文獻和市場調(diào)研,選取6種市場上應(yīng)用廣泛、性價比高、性能良好的發(fā)泡材料作為本次實驗的待測材料,分別對其硬度、回彈性、減震性進行測試,根據(jù)測試所得數(shù)據(jù)進行對比,從中確定3種滿足研究需求的材料。以扁平足兒童的足弓高度區(qū)間為依據(jù),確定足弓支撐墊的足弓高度,結(jié)合逐級干預(yù)的思路將其足弓部位設(shè)計為層疊式結(jié)構(gòu);后跟為增加緩沖減震功能設(shè)計為復合材料結(jié)構(gòu),并制作出試驗用墊。(4)抗扭轉(zhuǎn)部件、機能童鞋的設(shè)計及制作以國內(nèi)外抗扭轉(zhuǎn)功能文獻作為理論支撐,從結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇兩個方面完成抗扭轉(zhuǎn)部件的設(shè)計和制作。結(jié)合前期市場調(diào)研結(jié)果,從童鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計、鞋材選擇、底部件選材三個方面,設(shè)計并制作出適合該年齡段兒童日常穿著需要的童鞋,并將抗扭轉(zhuǎn)部件附加在試驗用鞋上,開發(fā)出一款具有穩(wěn)固后跟、降低足踝扭傷風險的機能童鞋。(5)足弓支撐能力、后跟減震能力的驗證本課題的驗證試驗采用跟蹤測試方法,首先對80名兒童進行足部數(shù)據(jù)采集,之后從中選擇12名輕度扁平足兒童進行為期6個月的足弓支撐墊試穿。整個跟蹤過程中共進行6次測試,使用Novel-Pedar鞋墊式足底壓力測試系統(tǒng),每次測試中獲取足弓部位峰值壓力、峰值壓強和接觸面積百分比,采用統(tǒng)計學手段縱向?qū)Ρ葦?shù)據(jù),以表征足弓支撐墊是否對扁平足起到干預(yù)作用;在測試過程中同時采集受試兒童在穿測試鞋墊和普通鞋墊時后跟處峰值壓力、峰值壓強,采用統(tǒng)計學方法橫向?qū)Ρ让看螠y試時的數(shù)據(jù),以表征其是否起到緩沖減震作用。(6)成鞋抗扭轉(zhuǎn)能力的驗證使用高鐵GT-7011-PAC成鞋抗扭轉(zhuǎn)設(shè)備,分別對后跟有無抗扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的兩種童鞋進行測試,測試結(jié)果顯示有抗扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的童鞋扭轉(zhuǎn)力矩比普通童鞋高出10%,即說明該兒童機能鞋能夠達到保護兒童足踝,降低扭傷率的作用。研究結(jié)論總結(jié)為以下幾點:(1)扁平足兒童的足弓高度區(qū)間為9~13mm,正常足兒童的足弓高度區(qū)間為15~20mm。在自然行走時,扁平足的足底各區(qū)域接觸面積百分比與正常足不同(P0.05),扁平足足弓處的壓力高于正常足(P0.05),且足弓部分接觸面積百分比高于正常足(P0.05),而前掌、后跟接觸面積百分比均低于正常足(P0.05)。(2)足弓支撐墊基墊的前掌厚度為3mm,后跟厚度為5mm,足弓厚度為9mm。除基墊外單獨設(shè)計兩個厚度為2mm的薄片結(jié)構(gòu),與足弓支撐墊疊加使用,能夠滿足足弓高度在9~13mm區(qū)間范圍內(nèi)的扁平足兒童,增加了足弓支撐墊對不同足部的包容性,且能夠?qū)Ρ馄阶闫鸬街鸺壐深A(yù)的效果。(3)為期6個月的試穿跟蹤測試結(jié)果顯示:隨著試穿時間的增加,足弓處峰值壓力、峰值壓強和足弓接觸面積百分比這三項指標均有顯著降低,從而表征了受試兒童的扁平足程度在一定程度上有所減輕。穿測試鞋墊時的后跟峰值壓力、峰值壓強較穿普通鞋墊時顯著降低,則說明測試鞋墊后跟的減震緩沖性能更佳。(4)抗扭轉(zhuǎn)測試結(jié)果表明:與常規(guī)童鞋相比,本課題所設(shè)計研發(fā)的童鞋扭矩提高了10%,證實了該產(chǎn)品可以在一定程度上穩(wěn)固后跟、降低足踝扭傷風險。
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS943.723
【圖文】：

扭轉(zhuǎn)功能文獻作為理論支撐，從結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇兩制作。結(jié)合前期市場調(diào)研結(jié)果，從童鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計、底部個方面，設(shè)計出適合該年齡段兒童日常穿著需要的，具能童鞋，并制作出試驗用鞋。支撐能力、后跟緩沖性能及抗扭轉(zhuǎn)能力的驗證物力學測試獲取數(shù)據(jù)表征足弓支撐力、后跟緩沖性能和實驗測量抗扭轉(zhuǎn)能力。采用合理統(tǒng)計學手段對力學數(shù)據(jù)的穿著感受作為主觀參考依據(jù)，共同表征最終兒童機能創(chuàng)新點在于針對 6~9 歲具有生理性扁平足的兒童足底壓款能夠?qū)ζ溥M行逐級干預(yù)的足弓支撐墊，并設(shè)計及制作扭傷的兒童機能鞋。路線圖體技術(shù)路線如圖 1-1 所示：

基于運動生物力學的兒童機能鞋研究足兒童足底壓力特征研究測試篩選前期研究中采集到的 300 例 6~9 歲兒童的足印圖進行足長、足足型進行分類，可分為四種類型：正常足，輕度扁平足，中度對 300 例扁平足兒童的足印圖分析結(jié)果中可知：輕度扁平足共雙腳均為扁平足的兒童有 75 人，占 25%；單腳扁平足的兒童有可知扁平足兒童在兒童群體中占比重較大，兒童的扁平足問題示為在篩選足印圖的過程中，輕度扁平足和正常足的足印圖：

正常足足印圖

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