调查表明,人机座椅设计要求如下:
(1) 使脊椎保持健康正确的曲率;
(2) 阻止骨盆向后倾斜;
(3) 尾骨和臀部最小化压力;
(4) 为骨盆(坐骨关节)提供有效支撑;
(5) 减轻和限制腿窝肌肉压力;
(6) 为骨盆和脚提供良好的支撑。
现在普遍认为的需要靠背的凭靠。现在的人不会再老老实实的坐在椅子上,他们会呈现各种姿势,靠背给他们一个腰肌休息放松的机会,但是,要真正的放松就要看椅子的背部曲线设计是否合理。
小孩子都喜欢赖在妈妈的怀里,或是坐在爸爸的腿上,这些都是人天生的本能,父母对小孩子趴在身上或坐到腿上的感觉作出相应的调整,使孩子得到最为温软舒适的怀抱,再轻轻地摇摇晃晃,孩子一会儿就进入了梦乡。
休闲躺椅就是对这种人生的温暖怀抱的模仿。时下,舒适、体贴已成为家具的一个新的发展方向,所谓休闲家具正是对温情脉脉的人性化诉求的呼应。休闲家具的主体是躺椅。俗话说:“好吃不过饺子,舒服不过躺着”,忙碌奔波了一天,回到家里,最舒服的就是放倒疲惫的身体,把自己扔进喜欢的“坐骑”里彻底放松一下。休闲椅所表现出的极度的舒适感,就像是父母给予孩子的温软怀抱。从很多躺椅的设计和造型上我们可以体会到,它的中心和重心是:体现产品对人无微不至的关怀,让产品主动地去适应人,不要人去适应产品。
安乐椅、逍遥椅可以说是最“古老”的休闲椅,如今,它们的椅面已演化成波浪形,和人躺在上面时身体的起伏相吻合,这种人性化的改造可以让人体极度放松与舒展。有的躺椅还在落脚处装上了按摩器,细枝末节处也设计得非常周到。
有的躺椅的设计创意来自枕头、坐垫、靠垫、母亲的呵护,模拟双腿和手臂,当使用者坐下时,椅子会做出相应的调整,来适应使用者,已达到人与椅的最佳结合。椅子的骨架和壳体使用不锈钢材质,内部是质地柔软的棉心,外表是布质外套,方便拆洗。
有的躺椅下面放有小桌,需要用时可以拉出,上面放上食物和饮料。靠背采用了适合人体背部曲线的设计和弯曲的洋刀状椅腿,优美的造型和合理的功能结构让人躺在上面舒服得如在云端,只想甜甜睡去。
最让人容易坠入梦乡的躺椅是摇椅。摇椅最重要的是一对角度完美的后脚,足以支撑屁股的重量和摇椅与地面接触时的滑动平衡。在美国,摇椅常常是喂乳妈妈的坐具,女人们几乎都在孕妇阶段加入摇椅族,因为摇椅可以缓解孕期渐次明显的背痛。其实摇椅的坐姿,美国人爱,欧洲人并不苟同,或者说这种坐姿不存在以优雅出名的欧洲文化中。然而,有缓慢的律动摇晃我们劳累的身心入梦,一天中有这一刻的散淡闲逸,谁还理睬老欧洲苛刻的优雅呢。
椅子的局部形态和尺度对使用有很大影响。如:由它决定靠背和扶手的高度。从人体解剖特点考虑,人的臀部肌肉丰厚坚实,是人体最能耐压的部位之一。所以合适的坐具应当设计成使人体的重心落在臀部的骨骼上。
(一)坐面过高坐面太高以致双腿悬空,则不但腿部肌肉受压,而且上腿、下腿和背部骨肉均呈受拉状态,用不了多久就会疲劳。
(二)坐面过低当坐面过低至膝角或小于90°时人的体压过分集中,腹部肌肉产生挤压不能保证人的腰部胝部椎骨的适宜状态,牵动背部肌肉,增大了背部肌肉的负荷时间,会使人产生痛苦和不适导致疲劳。
(三)坐面的宽度,指坐面的正面长度坐面的宽度过窄,除了感到拘谨不能恰当的使用外,身体两侧的肌肉均会有受到挤压的感觉;坐面的宽度过宽,两臂必然向外伸张,使背阔肌和肩部三角肌等肌腱组织受到拉伸。这两者都容易产生疲劳。
(四)靠背的长度动态活动范围较大,可不设靠背;静态工作和动态休息以获得相应的支撑而不妨碍工作和活动为宜,靠背高度可由较低的第一、二腰椎开始逐渐增加,最高可达到肩胛骨、颈部;而静态休息则可以要求靠背的长度能够支撑头部。
座椅的高度是很重要的,应该根据工作面高度决定座椅高度,常常出现的错误是从地面起量座椅的高度。决定座椅高度最重要的因素是造成人的肘部与工作面之间有一个合适距离,距离是275±25mm,在这个距离内,大腿的厚度占据了一定高度。95%美国男性和女性的大腿厚度是175mm。当上半身有了好的位置後,再注意到下肢。舒服的坐姿是大腿近乎水准以及两脚被地面所支持。由於考虑到工作面的需要,可能椅子高度造成人脚达不到地面,这时应该使用脚垫。为了避免大腿下有过高的压力(一般发生在大腿的前部),座位前沿到地面或脚踏的高度不应大於脚底到大腿弯的距离。这个尺寸的选择一般应适合第5百分位以上的人,然而这个尺寸的选择对於固定座椅来说可能会使较高的人不舒服,因此应该略增加3~5cm,根据美国的尺寸男性和女性第5百分位的尺寸分别为39cm和36cm,因此在实践中常常采用43cm的高度,当然,可调节的椅子是最理想的选择。下图显示椅高与腿部的影响。
身躯的稳定性大部分是由设计决定的,设计应使得主要的重量是由围绕著坐骨结节的面积来承受。太软太高的座垫造成身体不易平衡和稳定,反而不好。椅子表面的材料应采用纤维材料,既可透气,又可减少身体下滑。不要采用塑胶面,塑胶面不透气,表面太滑,使人穿著感到不舒服。身体的稳定性也可以靠手来帮助,如果需要手臂支撑,可以把手臂放在桌子上,手臂下面还可以放小的垫子。对於有靠手的座椅,靠手高度自椅面以上200mm为宜,应该是能使手臂自然地垂下的高度,靠手太高是错误的设计。转椅的转轴可使椅子转动,适应人的姿势改变或转动。转椅也增加了坐者能伸手达到的范围。转椅还能使坐者接近或者离开工作物件,而不需要前後移动椅子。
理想的椅子靠背应该在水准和垂直两个方向均可调节。非常好的设计是,座椅的靠背具有弹簧作用,可以随人体背部的移进移出而相应移动。有的座椅靠背能支援人的肩部,具有较高的高度和呈凹面形状,可以给整个背部较大面积的支撑。
对於工作坐椅,人的肘部会经常碰到靠背,所以靠背宽度以不大於325-375mm为宜。简单靠背的高度,大约125mm就可以了。对於工矿用椅,靠背相座椅面之间的角度为95°~110°之间,一般以100°为宜。
坐姿有各种各样,就是没有笔直的。当人由站立变为坐时,这个动作是比较复杂的,身体的弯曲只有60%是来自髋关节的旋转,另外的30%是来自腰椎曲线的变平。当坐在椅子上时,躯干和大腿成直角,腰椎曲线显著变平了。若为放松的姿势,髋关节弯曲了45°,此时大腿的前部和後部肌肉都是处於放松状态。如果变成坐姿,大腿向上弯曲,腰部和背部的肌肉张紧了,腰椎曲线变成向後弯曲形状。腰椎骨的前沿彼此相压有相当的压力(50~100kg),进而压破椎间盤。坐姿的最严重问题是对腰椎和腰部肌肉的有害影响,不正确坐姿不但不能减轻腰的负荷,反而加重了这一负荷。矫形学家使用现代复杂的科学仪器测量了人在不同姿势和坐姿下椎间盤的内部压力变化,结果发现,人体姿势是决定椎间盤内压力的主要因素,椎间盤内压力过高是损坏椎间盤的直接原因。
许多人建议人应直腰坐著,以保持脊柱的自然S形。在人直腰坐著时,椎间盤内压力比弯腰时小。但是,在坐著时适当放松,稍微弯曲身体,可以解除背部肌肉的负荷,使整个身体感觉舒服。直腰坐有利於降低椎间盤内压力,但肌肉负荷增大,弯腰坐有利於肌肉放松,却增加了椎间盤的内压力。所以,坐姿的问题并不简单,靠背倾角和靠背的形状都可影响椎间盤和背部肌肉。下图为人体姿势与腰椎形状的关系
人工作时坐著的座椅叫工作椅。多功能工作椅具有高靠背垫腰凹缘。人在工作时,身体前倾,凹缘支撑住腰部,而放松休息时,人体後靠,靠背有保持了脊柱的自然“S”形曲线。工作椅并不一定需要靠背,而办公室的工作椅是否需要靠背,这取决於工作性质。
经调查,大多数人更喜欢坐高靠背工作椅,而工作椅应注意:
(1)高度可调。办公椅的高度调节范围为38-53cm。
(2)可防止座椅滑动和翻倒。椅脚应设计5个,平分在直径为40-45cm的圆周上。
(3)给人留有足够的活动空间。需要经常站起来的座椅应采用小脚轮。
(4)应保证腿的活动空间,以减轻腿的疲劳。
(5)坐面应为40~45cm宽,38~42cm长,坐面中部稍微下凹,前缘呈弧曲面,坐面後倾4°~6°。
(6)坐面的材料应透气而且不打滑(例如毛料),以增加坐面的舒服感。
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