Ergonomics applied to the development and evaluation of insoles for protective footwear

Knowledge of ergonomics/human factors plays an important role in the creation and design of safety shoes and insoles, contributing to worker protection, comfort, and stability. The purpose of this study is to compare previous insole designs and analyze the plantar pressure and gait pattern kinematics using the Oxford foot model protocol. The tests were performed comparing the environments on the three rockers of the gait, represented by the heel, midfoot, and forefoot, according to the classification of foot type. The analysis of plantar pressure, regarding its total and maximum distribution, showed that the innovative insole presents a better load distribution in terms of the maximum plantar pressure exerted in the hindfoot and forefoot regions. In the biomechanical analysis of gait, the five variables studied did not show variation in the normal mechanics of the foot in any of the three environments considered. The hallux joint was the one that presented the greatest divergences with the barefoot in terms of amplitude and variability, as expected.SHOE@FUTURE: Technological Solutions for Professional Footwear, POCI-01-0247-FEDER-033835, co-financed by the European Regional Development Fund (FEDER) through the Competitiveness and Internationalization Operational Program under the “Portugal 2020” Program. This work has been supported by FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia within the R&D Units Project Scope: UIDB/00319/2020

Ergonomics applied to the development of insoles for protective footwear

Dissertação de mestrado em Engenharia HumanaA participação da Ergonomia e Fatores Humanos tem uma importante função no design de calçados de segurança e palmilhas, proporcionando não apenas proteção dos pés contra lesões de impacto e compressão, mas também conforto e estabilidade, de modo que não afete a dinâmica da marcha do usuário. A vista disso, o presente estudo teve como objetivo analisar os efeitos da utilização de uma nova palmilha para calçados de proteção, em termos de pressão plantar, através da medição com plataforma de pressões e analisar a cinemática do padrão de marcha utilizando o protocolo do Oxford Foot Model através do sistema optométrico tridimensional Vicon Motion Capture System, em comparação com a palmilha anteriormente utilizada. O presente trabalho foi realizado em laboratório, com uma amostra de 25 participantes. Os ensaios foram executados comparando os ambientes com a palmilha standard e com a palmilha inovadora nos três rockers da marcha, representados pelo calcanhar, mediopé e antepé, no pé direito e no pé esquerdo separadamente, de acordo com a classificação do tipo de pé do participante. Na pressão plantar, foi analisada a distribuição da pressão plantar total e máxima. Na análise biomecânica da marcha foram comparadas as cincos variáveis medidas da cinemática do tornozelo e articulações intrínsecas dos pés esquerdo e direito para cada sujeito, em termos de correlação, amplitude de movimento e coeficiente de variação. Um indicador de conforto e eficácia da palmilha é a melhora da distribuição da pressão plantar sem nenhum custo cinemático associado. Os resultados apontaram que a palmilha inovadora apresentou uma melhor distribuição nomeadamente em termos de pressão plantar máxima nas regiões do antepé e retropé, associadas aos eventos de rocker de calcanhar e de antepé, importantes nas fases de receção da carga (retropé) e de propulsão (antepé). Na análise biomecânica da marcha constatou-se que não houve variação na mecânica normal do pé em nenhum dos três ambientes analisados (descalço, palmilha standard e palmilha inovadora). A articulação do hálux foi a que apresentou maiores divergências com o pé descalço, no que diz respeito à amplitude de movimento e variabilidade.The participation of Ergonomics and Human Factors fulfil an important role in the design of safety shoes and insoles, providing not only protection of the feet against impact and compaction injuries, but also comfort and stability, so that it does not affect the user's gait dynamics. In view of this, the present study aimed to analyse the effects of using a new insole for protective shoes, in terms of plantar pressure, through the measurement with a pressure platform and to analyse a kinematics of the gait pattern using the Oxford Foot Model protocol through the three-dimensional optometric system Vicon Motion Capture System, compared to a previously used insole. The present work was carried out in the laboratory, with a sample of 25 participants. The tests were performed comparing the environments with the insole standard insole and the innovative insole on the three rockers of the gait, represented by the heel, midfoot and forefoot, on the right and left foot separately, according to the classification of the participant's foot type. In plantar pressure, the distribution of total and maximum plantar pressure was analysed. In the biomechanical analysis of gait, the five measured variables of ankle kinematics and intrinsic joints of the left and right feet were compared for each subject, in terms of correlation, range of motion and coefficient of variation. An indicator of the comfort and effectiveness of the insole is improved plantar pressure distribution with no associated kinematic cost. The results demonstrate that the innovative insole presented a better distribution, namely in terms of maximum plantar pressure in the forefoot and hindfoot regions, associated with the heel and forefoot rocker events, important in the load reception (hindfoot) and propulsion phases (forefoot). In the biomechanical analysis of gait, it was found that there was no variation in the normal mechanics of the foot in any of the three environments analyzed (barefoot, standard insole and innovative insole). The hallux joint was the one that presented the greatest divergences with the bare foot, in terms of amplitude and variability