中老年鞋类技术研究

中国皮革和制鞋工业研究院院级项目申请书项目名称：提高中老年下肢健康的鞋类技术预研究申报类别：申请人：所在部门：科技产业处制鞋研究室起止日期：申请日期：

郑重声明本申请书各项内容均属实，如果获准立项，项目申请人及项目承担部门承诺以本申请书为有约束力协议，遵守中国皮革和制鞋工业研究院《科研管理制度》等有关规定，认真开展研究工作，取得预期研究成果。项目申请人（签字）：年月日部门负责人（签字）：年月日基本信息表项目基本情况项目名称提高中老年下肢健康的鞋类技术预研究项目性质■技术研究□新产品开发及分析方法综合调研及标准制定申请金额万元起止年月2012年1月至2012年12月申请人姓名费锐性别■男□女出生年月1984年10月专业技术职务助理工程师学位□博士■硕士□学士项目参与人员姓名年龄专业技术职务项目分工签名

一、立项依据1.庞大的市场需求我国早在1999年已经开始进入老龄化社会，根据我国第六次人口普查统计，目前我国现有60岁以上老人约1.69亿，占到总人口的12%左右。如果将40岁以上人群认为是中年人，那么，我国中老年人口将更加庞大。老年人口比例的增加，在给社会发展带来巨大压力的同时，也为我们的市场发展带来了新的商机。而目前我国鞋类品牌中针对中老年群体的鞋类产品只占到5％左右。而一般市场上的皮鞋穿着不舒服，运动鞋稍显笨重，休闲鞋款式太时尚。同时，老年人大多有各类脚病，所以想买到称心如意的鞋类产品十分困难。随着社会的发展，老年人的消费观念在转变，越来越多的中老年人对现有市场中的鞋类产品不满意。所以，庞大的中老年群体为鞋类产品带来了巨大的消费市场。2.中老年人体下肢肌体严重老化随着年龄的增长，中老年人脚部发生退行性变化，脚部肌肉、韧带慢慢老化，其维持足弓的能力下降，当站立负重时，就出现足弓塌陷甚至消失，行走时双脚往往处于外翻位，引起踝关节扭曲，导致下肢负重力线不直。这样也造成了踝关节、膝关节的不平衡受力，而加重了膝、踝关节的慢性损伤。脚底的皮肤肌肉变软，皮下脂肪变薄，走路时脚部骨骼直接受来自到地面的冲击，容易引起疼痛。通过西直门骨关节医院临床专家曲弋了解到，60岁以上老年群体80%伴有骨关节疾病，并且这个年龄在下降，也就是说，越来越多的骨关节病甚至在中年人群中出现。同时，45岁以上的中老年群体中，75％的有各类足部疾病，其中具有代表性的拇外翻占到约20％，各类足部疾病导致足部骨骼发生的变化，直接影响到中老年人的生活品质。3.国内外研究状况①国内研究由于所占市场份额太小，鞋类制造商认为老年人消费意愿和消费能力的下降会导致利润降低，所以针对中老年群体鞋类研发的投入一直都很欠缺。随着我国老龄化进程的加速，老年人比重的增加必然带来对于鞋类产品的需求，相关针对性的研究也显得十分必要。随着社会上对“银发产业”研究的不断深入，国内的鞋厂已经开始注意到了老年鞋蕴藏的巨大商机，比如康奈等几家国内比较大的制鞋企业，已经开始生产老年鞋。不过由于国内制鞋企业重制作轻研发的特点，目前的老年鞋生产只是在型号上、款式上略加变化，并没有真正考虑的老年人的生理和心理特点。也就是说，目前国内市场上的老年鞋，只是在年轻人穿用的楦型上增加一个型号，使鞋腔变的肥一些，通过这种方法来减少鞋对人脚的挤压，并没有真正考虑到老年人脚型的变化，也没有考虑到老年人由于年龄的增长，脚病的增加而需要对脚部有特殊的护理。我国1968年与2001年的两次全国性脚型调查研究中建立了针对中老年群体的脚型数据库，研究成果也在鞋类制造行业广泛应用。众多研究表明，足底压力分布特征对下肢履行各项生理功能具有重要作用。对老年人行走时足底压力的研究，可以方便有效地评价老年人的足底受力特征，对改善老年人行走功能具有重要的理论意义和实用价值。王明鑫通过对正常人足底压力分析认为：随着年龄的改变，人体的解剖结构和生理学特征发生变化，同年龄段的足底压力分布有所不同。同时，男女性的身体质量、肌肉骨骼系统存在差别，尤其是足纵弓在生物力学上的不同，性别对足底压力有明显的影响。朱晓兰等通过对127名正常老年人步态能力进行研究，表明：性别因素对老年人步态特征有很大影响；同时发现，男鞋相邻年龄租间步态特征各指标差异不明显，而女性在65岁前后存在这较大差异；并认为在60岁以后特别是女性老年人的平衡能力显著下降。李永强通过对60-69岁妇女自然行走时的足底压力研究发现：足底承受压力及冲量最大部位为足跟和足前掌中部第2、3跖骨处；行走时整足接触阶段、离地阶段过长，前脚掌处压力中心密集，长时间大负荷刺激，易疲劳积累致损伤，老年人在行走时应该选择合适的鞋子，加强注意对足的保护。赵芳对60名青年人及139名中老年人受试者进行了步态指标的分析，指出老年人在行走时，由于跟着地及踝跖曲、膝屈曲动作缓慢，双支撑时间加长，表现出稍向后坐和行走时求稳而不求快的现象；摆动腿的髋关节过伸动作不充分，腿抬高的程度随着年龄增长而降低，表现出走路时“拖拉”的现象。朱从德等将老年女性分为40～49岁、50～59岁和60～69岁三组，分别用BestpoiseV1.0进行人体平衡能力测试，用Contrex肌力测试系统进行踝关节伸肌和屈肌有关参数测试，通过实验发现：中老年女性的踝关节伸、屈肌力最的衰退有其部位和年龄特点，且在程度上也表现出不一致；中老年女性踝关节衰退在60-69岁期间屈肌快于伸肌。对于40～69岁的女性来说，踝关节肌力不是影响静态平衡能力的主要因素。②国际研究国外一些经济发达国家在老年用品的开发方面走在我们的前面。但是，国外的研究重点放在脚病的预防与治疗上，比如糖尿病等疾病对足部的影响而开发专门的鞋子，真正用于老年人日常生活穿用鞋子的开发也很少，处于刚刚起步阶段。在步态的病理研究中，周期的划分方法通常有两种，一种为传统的划分方法，另一种为RLA划分方法，这两种划分法均要将一个步态周期分为8个分点，分别为足跟着地、全足放平、足跟离地、屈膝增加、足趾离地、膝最大屈曲、髋最大屈曲及足跟再次着地。Biake等的研究表明，老年人的摔倒中有约53%是由于行走或站立的不稳定所造成，而摔倒又是造成损伤、引发其他疾病的重要原因，给老年人带来极大的痛苦。Kerrigan等研究调查指出，无论是粗高跟鞋或细高跟鞋，长期穿着均会造成女性患膝关节炎。据统计，穿着高跟鞋且经常爬楼梯的女性，膝关节负荷压力是体重的3倍；穿着高跟鞋下楼梯时，更可增加7～9倍，这将会导致退化性膝关节炎提前发生。研究同时指出，虽然宽底高跟鞋会给人稍微稳定的感觉．但同样会诱发膝关节炎。也有专家置疑这一点，Dawson等在对年龄为50-70岁的妇女长期的观察中发现，在患关节炎的女性中有55.2％的人穿高达7.5cm的高跟鞋，而在健康女性中却有67.1％的人穿这种高跟鞋，因此把引发关节疾病的诱因归咎于高跟鞋不尽合理D.g.theIen等在年轻人和老年人中进行了一项实验结果发现，老年人与年轻人的从失衡到前迈腿肌肉激活之间的延迟时间无显著性差异，老年人在迈步维持平衡的过程中较年轻人调动更多的肌肉，而且老年人被激活的肌肉持续活动状态的时间更长些。英国的Bohannon对230名年龄为20～79岁的健康人进行研究，受试者用2.5步，步行7.62m距离，对4块下肢肌肉（屈髋肌、髋外展肌、伸膝肌、踝背屈肌）的等长肌肉活动进行测定。用多元回归方法检查决定步态速度的主要因素。实验结果发现，年龄、身高和肌肉活动力量与舒适和最大步行速度高度相关，最大步行速度还与性别明显相关。身高、体重、性别和侧髋外展肌力可解释舒适步行速度；年龄、身高和侧膝伸展肌力能解释最大步行速度。步行速度随年龄增加而减少，年龄增加引起最大步行速度下降比舒适步行速度下降更明显。4.本项目创新之处①推出中老年鞋楦系数据经过项目组前期研究发现，中老年脚型脚型发生很大变化，根据我们已有中老年脚型数据及其规律，设计中老年系列鞋楦数据。②三维动作捕捉应用传统的步态研究是应用测力台和测力板进行人体步态分析，本项目组应用BTS三维动作捕捉系统拍摄不同跟高、不同鞋底厚度对老年人步态规律影响。③通过利用无线EMG（肌电测试仪）对老年人下肢肌肉受力等测试，进而分析鞋楦、鞋底造型对肌肉疲劳性、肌力水平、肌群协调性的指标。并将EMG作为老年运动功能评定的客观评价依据。=4\*GB3④该项目最大创新点是将测力台、测力鞋垫、下肢三维动作捕捉和下肢肌群的肌电测试同步进行，能够全方位多角度的对下肢不同动作及其对应的生理指标进行分析。注：内容包括：1、研究意义（着重结合学科前沿、围绕国民经济和社会发展中的重要科技问题，论述其应用前景）2、国内外研究现状3、本项目的创新之处

1、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：针对中老年群体展开足部形态规律的研究、足底压力研究、下肢三维动态捕捉及步态规律研究、和下肢肌电研究，并将其应用到鞋楦系列的设计、鞋后跟高度的确定和鞋底前掌厚度、鞋垫设计等足部辅具中，对老年鞋类产品的鞋楦数据、鞋底及鞋垫造型进行综合研究，来弥补国内对老年鞋类产品研究的空白，能让老年人真正的穿上适合自己脚型、符合自己心理、生理特征的鞋产品，具有重要的经济与社会价值。研究内容：=1\*GB3①中老年脚型数据规律研研究目前，我国对国民做过几次大型脚型规律的普查，总结出一套完整的规律，并形成鞋楦系列标准。但是这几次普查的结果涉及中老年人的方面比较少，现今中老年人鞋楦沿用普通成年人鞋楦标准。但是经过前期分析发现，45～70岁与20～40岁人群脚型有显著性差异，所以有必要多中老年鞋楦数据及参数进行重新调整，增加舒适性。=2\*GB3②中国中老年步态特征及足底压力与鞋类设计关系的研究通过文献研究发现中老年男女足底压力同青少年有明显差异。我们知道，足底压力分布、人行走步态等鞋的设计有直接关系，同时会影响人行走平衡性、防摔倒能力、减震等。所以我们将测力平台、测力板与三维动态捕捉相结合，用来研究中老年人体下肢站立、行走等运动生物力学规律，研究不同鞋跟高度和鞋底前掌厚度对中老年男女下肢各项生物力学指标的影响，从而为中老年鞋类设计提供理论支持，从而开发更具保护能力的鞋类技术。=3\*GB3③鞋楦、鞋底造型改变对足底及膝盖受力影响的研究骨关节病是伴随中老年晚年生活的难以治愈的疾病。项目组引进EMG（肌电测试仪）、三维动态捕捉和足压力测量系统同步测量，对市面上现有鞋底材料（革底、EVA、橡胶等）对老年人膝关节的力学性质影响进行研究、评价。通过改变鞋底造型（鞋跟高度、鞋底前掌厚度、鞋垫造型等），寻找最适合中老年膝关节受力情况的组合。拟解决的关键问题：本项目需要解决的关键问题是将测力板、三维下肢动作捕捉和下肢肌电分析同步进行，用来研究中老年在穿鞋时站立或行走过程中的下肢肌肉、骨骼受力情况、足底压力和步态之间的相互关系，并衡量鞋楦、鞋底造型的改变对足底、膝盖受力及下肢生物力学影响。二、研究方案2.拟采取的研究方法、技术路线、实验方法及可行性分析=1\*GB3①研究方法：查阅文献法、调研法、实验法和数理统计法。=2\*GB3②技术路线：本项目技术路线图见下图：足底压力分布规律足底压力测量鞋楦、鞋底造型改变对足底及膝盖受力影响肌电测试仪足底压力分布规律足底压力测量鞋楦、鞋底造型改变对足底及膝盖受力影响肌电测试仪下肢三维步态规律三维动态捕捉下肢三维步态规律三维动态捕捉老年鞋类技术老年鞋类技术研究下肢肌体力学特征下肢肌体力学特征老年人群脚型规律老年人群脚型测量老年人楦型系列尺寸老年人群脚型规律老年人群脚型测量老年人楦型系列尺寸=3\*GB3③实验方法及可行性分析：受试者：选取年龄短在40～49岁、50～59、60～69岁、70岁以上的男女各10人，共计80人。要求受试者脚型标准，体态均匀、步态正常，均严重无足部疾患，无X或O形腿。实验设备：鞋垫式足底压力测试系统采用比利时Rs-scan7.95系统。三维动作捕捉系统采用意大利BTS系统。肌电记录采用芬兰Mega公司的ME6000型EMG仪2.2。实验安排：每人测试三组动作，分别为静止站立、步行、屈膝，每组动作重复测试三次。由于本项目组具备以上实验设备，所以本实验是可行的。-4-

3.年度研究计划及预期进展2012.1～2012.3：中老年脚型数据分析，鞋楦数据分析、试制、检验；2012.4～2012.8：挑选受试者，应用市场现有鞋底材料，制作不同鞋底厚度，并制作符合他们脚型的实验鞋，应用不同造型鞋垫进行实验鞋测试。将鞋底材料物性与实验结果相结合进行中老年步态、足底压力和膝关节受力分析；2012.9～2012.11：资料汇编、撰写。2011.12：项目验收。4.预期研究成果（该项目如果属于准备申报国家、省地计划项目的前期研究，请在预期成果中加以说明）本项目为申报2012年院所专项的预研项目，以下为国家项目申报的科技成果：（1）中国中老年脚型数据规律研究报告；（2）中国中老年步态特征及与鞋类设计关系的研究报告；（3）鞋楦、鞋底造型改变对足底及膝盖受力影响的研究报告；（4）中老年鞋楦技术参数；（5）一种改变膝盖受力状况的鞋垫结构专利（或为系列性专利）；（6）相关论文一篇。5．市场预测及经济效益分析老年人是从供应疲软由来已久，但随着中国经济实力的快熟提高，老年人遇上了前所未有的物质丰富时代，因而消费观也随之而变，过去勤俭为家型已经逐步转化为自我享受型。当老年人手上的“活钱”增多，购买欲望甚至比年轻人更加强烈。首先，“重积蓄，轻消费”、“重子女，清自己”的传统观念正被抛弃，花钱买健康成为现代中老年人时尚追求。其次，老年人上午可赡养的父母，下午抚养子女的义务，因而可尽量满足自己的需求，最大限度将潜在消费力转化为现实购买力，其边际消费倾向明显高于青年消费者。另外，中老年下肢病变问题突出严重，所以研究并开发中老年下肢健康辅具技术是有很大市场的。自上世纪70年代后期实行计划生育政策以来，我国人口年龄结构已逐渐进入老龄化阶段，年轻一族的增加速度明显慢于老年人的衰老数度，中老年比例日渐升高。据统计，目前我国老年人数量已达1.5亿人，按照每人每年消费200元用于鞋类购买，老人鞋类用品市场价值已达300亿元，而据不完全统计，目前我国老年人用品是从供应仅有500亿元，且多集中在保健品领域。现阶段中老年鞋类产品发展面临的主要问题有：1.认识缺陷。很多企业认为老年人鞋类产品是从投入大、资金回收周期长、回报低、风险高，采取观望态度，从而制约了产品的发展。2.规模层次“小而底”。现阶段，传统老年人鞋类产品及服务单一，层次底，主要局限在日常生活和行走方面，而医疗保健方面缺乏。3.产业标准缺失。目前市场尚未实现老年鞋类产品规范化和标准化运作模式，仅依附于各类成年鞋类产品标准实施。因此只要产品真正符合老年人对鞋产品的需求，那么随着老年消费群体的不断扩大，可使企业获得丰富的利润。更为重要的是，在这一过程中，树立了企业敬老爱老的良好品牌形象，产生的社会效益不可估量。

三、研究基础与本项目有关的研究工作基础及已具备的研究实验条件已完成基础工作：=1\*GB3①全国中老年男女脚型数据测量=2\*GB3②中老年足底压力数据库及足底压力规律分析具备实验条件：=1\*GB3①生物力学实验室。=2\*GB3②鞋垫式足底压力测试系统采用比利时Rs-scan7.95系统。=3\*GB3③三维动作捕捉系统采用意大利BTS系统。=4\*GB3④肌电记录采用芬兰Mega公司的ME6000型EMG仪2.2。四、申请人正在承担的其他研究项目项目名称负责或参与研究期限进展情况-6-

五、经费概算预算支出科目（科研业务费、实验材料费、仪器设备费等）金额（元）用途六、研究院学术委员会审查意见学术委员会主任（签字）年月日七、院长办公会审批意见□同意立项批准经费万元□不同意立项主管院长（签字）年月日-7-附录：参考文献：[1]王力平，李建设．足底压力测量技术的发展现状与应用研究[J].浙江体育科学．2004，26(1)：40-43[2]顾耀东，李建设，陆毅琛等．提踵状态下足纵弓应力分布有限元分析[J].体育科学．2005，25(11)：85-87[3]赵芳等．中老年人步态指标与衰老关系的研究[J].体育科学．1998，18：78-81.[4]王兰美，郭业民，潘志国．人体足底压力分布研究与应用[J].机械制造与自动化．2005，34(1)：35-38．[5]KerriganDC，JohanssonJL．BryantMG．etal．Moderate-heeledshoesandkneejointtorquesrelevanttothedevelopmentandprogressionofkneeosteoarthritis[J].ArchPhysMedRehabil．2005，86(5)：871-875[6]宋祺鹏，毛德伟等．中年女性与老年女性正常行走足底压力分布特征[J].山东体育科技．2008，30（1）：88-90[7]LiuY，WangYT．Reliabilityofthekineticmeasuresunderdifferentheeledconditionsduringnormalwaking[J].ACSM．2002，34(5)：8254[8]EsenyelM．WalshK，WaldenJG．etal．Kineticsofhigh-heeledgait[J].JAmPodiatricMedAssoc．2003，93(1)：27-32[9]张建国，谭明义，毛文慧．中老年人静止站立时平衡机能研究[J].中国运动医学杂志．2008，27（5）：604-607.[10]朱晓兰，赵芳，周兴龙．老年人步态特征的分析及其评价系统的初步建立[J].北京体育大学学报．2006，2（29）：201-203[11]俞晓杰，吴毅．运动疗法在