基于多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具的設(shè)計與制作

劉海生

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基于多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具的設(shè)計與制作

劉海生

體育人口數(shù)量急劇增加，運動損傷也隨之而來，踝關(guān)節(jié)損傷占所有運動損傷的30%以上。通過分析踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)和損傷機制，在比較現(xiàn)有踝關(guān)節(jié)運動輔具背景下設(shè)計出一款多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具，產(chǎn)品使用簡易，安全性能高，能有效防止運動時踝關(guān)節(jié)損傷。

踝關(guān)節(jié)；運動輔具；設(shè)計制作

1 研制背景

1.1 研制的意義

在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，體育運動項目呈職業(yè)化、大眾化和多樣化發(fā)展，越來越多運動愛好者參與各種體育項目，以此同時，運動損傷成為各項運動的困擾。有研究表明在所有的運動受傷中，踝關(guān)節(jié)扭傷約占30%，踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶是最容易發(fā)生扭傷的韌帶[1]。踝關(guān)節(jié)損傷危害極大，受傷程度較輕者造成腫痛和行走不便，重者將無法行走導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，甚至造成韌帶撕裂或斷裂。踝關(guān)節(jié)損傷還可引起脛腓骨神經(jīng)的受損[2]。積極提倡健康中國的背景下，運動參與人數(shù)不斷增加，通過開發(fā)多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具，可為廣大運動愛好者踝關(guān)節(jié)損傷起到很好的預(yù)防效果。并將研究成果轉(zhuǎn)化成新的產(chǎn)品裝備，不斷開拓運動輔具市場，增加經(jīng)濟效益和社會效益，最終對保護其踝關(guān)節(jié)具有重要的現(xiàn)實意義。

1.2 現(xiàn)有踝護具產(chǎn)品優(yōu)劣分析

圖1圖2

圖3

踝護具可以減少69%的踝關(guān)節(jié)扭傷，而對于有舊傷的運動員，可以減少71%的扭傷[3]。在現(xiàn)有踝護具產(chǎn)品中主要分為三類(見圖1-3)。第一類：固定套入式護踝，類似于襪子，前端和后腳跟部分裸露。優(yōu)點：直接套入即可，穿戴方便且價格便宜。缺點：不能調(diào)節(jié)，在前期使用過于緊繃，后期容易出現(xiàn)松動無彈性。第二類：繃帶纏繞式護踝，類似于彈力性繃帶，兩端縫有粘扣帶，使用時，相仿醫(yī)用包扎方式進行纏繞。優(yōu)點：一定程度上可調(diào)節(jié)松緊程度。缺點：穩(wěn)定性不足，易脫落移位。第三類：套入繃帶式護踝，主要是前面兩者的結(jié)合。優(yōu)點：具有前面兩者的優(yōu)勢，即易穿戴和調(diào)節(jié)的功能。缺點：結(jié)構(gòu)較前面兩者復(fù)雜，層數(shù)多，布料厚，會造成臃腫不適等。

2 踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)分析

2.1 解剖結(jié)構(gòu)特點及生物力學(xué)分析

踝關(guān)節(jié)是由距骨、脛骨和腓骨的遠端組成,內(nèi)踝為脛骨遠端內(nèi)側(cè)向下突起的部分,外踝為腓骨內(nèi)遠端的突出部分,內(nèi)踝比外踝寬而短,內(nèi)外踝構(gòu)成的踝穴中鑲嵌著距骨,被堅韌的脛腓骨韌帶將脛腓骨遠端緊密聯(lián)結(jié)在一起[4](如圖4)。踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)有強大的內(nèi)側(cè)韌帶可限制足過度外翻,內(nèi)側(cè)韌帶起自脛骨內(nèi)踝,呈扇形向下止于距、跟足舟骨的內(nèi)側(cè);踝關(guān)節(jié)外側(cè)的韌帶有距腓前韌帶、跟腓韌帶和距腓后韌帶,可限制足過度內(nèi)翻和防止小腿移位,但三條韌帶均較薄弱。由于距骨滑車前寬后窄,當(dāng)趾屈時,較窄的后部進入較寬大的關(guān)節(jié)窩中,足可做輕度的外展內(nèi)收運動;外踝低內(nèi)踝高,韌帶內(nèi)側(cè)強外側(cè)弱等原因,足的內(nèi)翻幅度大以外翻,足在過度內(nèi)翻時外側(cè)韌帶易于損傷[5]。

圖4

圖5

2.2 損傷原因

人體在進行激烈運動時在跳起或騰空是身體重心不穩(wěn)定，在落地的瞬間通常會以足部的前外側(cè)接觸地面，進而過度到整個腳掌。足部踝關(guān)節(jié)因外部力量受到內(nèi)翻或外翻范圍過大時，將使踝關(guān)節(jié)受到損傷(如圖5)。這種損傷主要為人體在進行奔跑、起跳、轉(zhuǎn)體、踩踏坑凹地面、腳掌受到墊撐等原因引起[6]。例如在籃球運動中通常在跳起落地時踩踏別人的腳上導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)受損。

3 基本功能與優(yōu)點分析

傳統(tǒng)踝關(guān)節(jié)運動輔具款式多樣性，在一定程度上其輔助功能受到限制，考慮為更多運動愛好者提供一款更加完善的踝關(guān)節(jié)運動輔具，本研究設(shè)計出新型多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具，其具備以下幾點功能：

(1)安全性強：在原有踝關(guān)節(jié)輔具基礎(chǔ)上進行優(yōu)點吸收和改良，對易受傷的部位進行包裹固定防護，減少踝關(guān)節(jié)外部內(nèi)翻的活動角度。

(2)防脫落：采用一體式設(shè)計，將傳統(tǒng)踝關(guān)節(jié)護具和襪子使用原理兩者相結(jié)合，可避免運動者在激烈運動時輔具脫落。

(3)可調(diào)節(jié)裝置：考慮安全性能的角度下，摒除傳統(tǒng)套入式護具缺少調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計，加入松緊調(diào)節(jié)裝置可以保持彈性增加產(chǎn)品使用壽命。

(4)穿戴簡易：由于本產(chǎn)品為一體式設(shè)計，因此在穿戴時直接套入襪子后收緊即可，避免傳統(tǒng)在穿戴時需穿上襪子后再穿戴。

(5)舒適度高：傳統(tǒng)運動輔具設(shè)計為外戴式，即襪子和輔具分離，難免造成層數(shù)多而臃腫不適，本產(chǎn)品為一體式穿戴，舒適程度高。

(6)易洗速干：原材料選取天美龍纖維物質(zhì)，天美龍纖維本身具有吸汗易揮發(fā)的功能，在設(shè)計上結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，清洗時可進行手洗和機洗，可避免傳統(tǒng)輔具不易清洗的麻煩。

(7)單次使用周期長：普通運動襪子使用時間為一次一換，而本產(chǎn)品可連續(xù)使用多次。

4 設(shè)計方案及使用原理

4.1 選材與制作(效果模型見圖6-7)

4.1.1 內(nèi)層設(shè)計主要為常用運動襪(高筒襪踝關(guān)節(jié)10CM以上)，彈性適中。選取材料為特質(zhì)的含高效Ag抗菌因子的精梳棉纖維[7]，將納米銀牢固地粘結(jié)到纖維表面，極大提高了納米銀使用的耐久性，可以在高達7-10天不間斷穿著情況下不產(chǎn)生臭腳和抑制細菌的效果，經(jīng)歷上百次次水洗后，仍然保持95%以上的抗菌性能。

4.1.2 外層設(shè)計將具有彈性天美龍纖維[8]繃帶在腳掌中部底端往兩側(cè)向上包裹，向上包裹兩根繃帶具有高度彈性和包裹性，從底端起兩邊包裹的寬度設(shè)為8cm，在向上包裹范圍超過脛腓骨與距骨關(guān)節(jié)處后寬度逐漸縮小為5cm，兩側(cè)繃帶總長度達10cm,最大拉伸范圍為20CM。

4.1.3 兩側(cè)繃帶末端和襪子中筒位置連接大面積魔力粘，繃帶底部與襪子無縫連接。

4.2 使用方法

在運動前穿戴多功能踝關(guān)節(jié)運動輔具后即可穿上鞋子，將兩側(cè)繃帶調(diào)整到相對松弛的狀態(tài)，當(dāng)運動熱身完畢后，收緊兩側(cè)繃帶，開始高強度運動，在運動完放松階段時再次將繃帶調(diào)整為松弛狀態(tài)。運動結(jié)束后將輔具放置通風(fēng)處晾干，可重復(fù)使用三至四次后清洗。

圖6 側(cè)面效果

圖7 立體效果

[1] 關(guān)國平,孟強,牛文鑫,王璐.踝關(guān)節(jié)扭傷防護及其康復(fù)研究進展[J].醫(yī)用生物力學(xué),2016,(01):78-82.

[2] HuntGC．Injuriesofperipheralnervesofthelegfootandankle:Anoftenunrecognizedconsequenceofanklesprains[J]．Foot，2003，13(1):14-18．

[3] DizonJMReyesJJ．Asystematicreviewon theeffectivenessofexternalanklesupportsinthepreventionofinversionanklesprainsamonge liteandrecreationalplayers[J]．JSciMedSport，2010，13(3):309-317．

[4] 張路萍,陳國耀.運動創(chuàng)傷學(xué)、推拿與按摩[M].廣西師范大學(xué)出版社,2000.

[5] 陳琳,胡柳,張建營,王飛,潘翌.踝關(guān)節(jié)損傷及其預(yù)防[J].臨床和實驗醫(yī)學(xué)雜志,2006,(09):1375.

[6] 劉勇.踝關(guān)節(jié)韌帶損傷因素與防治[J].中國臨床康復(fù),2003,(04):647.

[7] 百科.防臭襪[DB/OL].http://baike.so.com/doc/7276577-7505957.html，2017.

[8] 百科.天美龍纖維[DB/OL].http://baike.so.com/doc/7538943-7813036.html,2017.

Design and Manufacture of Multi-function Ankle Movement Protector

Liu Haisheng

With the dramatically increase of sports population, sports injury follows to come. Ankle injury covers 30% of all sport injuries. By analyzing the anatomical structure and injury mechanism of ankle joint, a multi-function ankle protectors is designed under the background of comparing exist protectors with the features of easy and safe to use, which can prevent ankle injuries effectively.

ankle; movement protector; design and production

廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項資金項目(項目編號：pdjh2017b0282)

劉海生(1992-)，男，廣東紫金人，在讀碩士研究生，研究方向：體育教育訓(xùn)練學(xué)。

廣州體育學(xué)院，廣東 廣州 510500 Guangzhou Sport University, Guangzhou 510500, Guangdong, China.

G804.53

A

1005-0256(2017)08-0019-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.08.010