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坐姿及座椅的人类工效学研究 秦琪 赵萌 郭龙飞 徐浩 章志超 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 摘要：根据人的工作特点与休闲要求的功能转换进行的座椅设计,展现了一种新的人机互动关系,新型的结构形式.根据坐姿的生理形态和体压分布,对座椅的设计采用了人机工程学的方法进行分析,提出更符合人体生态曲线的座椅结构尺寸,以提高乘座的舒适性,适应人体的健康需要。 关键词：人类工效学 座椅设计 坐姿 舒适度 （补充英文题目，作者名、单位、摘要和关键词） 0引言： 到学生食堂就餐时，总会听见有同学抱怨食堂的座椅太过狭窄；在教室自习，也能听见同学说椅子坐着不舒服；在寝室学习时，很多人亦不能忍受没有靠背的凳子。通过对我们学校食堂、教室和寝室各种椅子的调查，运用人机工程学的原理，在研究座椅与人的工效学基础上，尝试设计了同学们普遍使用在教室、寝室等椅子。 1坐姿分析 1.1 坐姿 坐姿免除人站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗，消除疲劳。姿比站立更有利于血液循环。有利于保持身体的稳定，这对精细作业更适。在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。但是坐姿限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会导致废劳。长期维持坐姿也会影响人体健康，招致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害，如消化器官与呼吸器官。坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增加．大腿局部受到压力，增加血液回流阻力，引起不适感。 坐姿矫行形学生理 坐姿一般有三种形式，如图1、图2和图3所示。 图1****** Fig.1 （英文图名） 图1的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。 图2 Fig.2 （英文图名） 图2处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度，严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、疲劳等不适感。 图3 图3完全挺直的坐姿使脊椎严重弯曲，因椎间盘上压力不能正常分布，身体上部的负荷加在腰椎部，引起不适，因此90度角的靠背椅是不良的设计。躯干前倾的姿势会使本来前凸的腰椎拉直甚至反向后凹，这种姿势因而也极不舒服，影响了胸椎和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳。良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑。 1.3 肌肉活动度 图4*** 脊椎骨依据其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。 1.4 三组不同坐姿的2－3腰椎背棘直肌肌电图 图5** 在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。 图6 提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小。 躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。 根据矫形学原理和肌肉活动度分析可得出下列结论： 1、 躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳 2 、设置适当的靠背可使疲劳降低 3 、大于90度的靠背可防止骨盆的旋转，增加坐姿稳定性且使坐姿更接近自然状态。 2 常见座椅类型列举及分析 通常座椅标准为，座高：休息用安乐椅38—45cm，工作椅43—50cm。座深：休息用椅40—43cm，工作用椅35—40cm。座宽：43—45cm。座面倾角：休息椅19—20度，工作椅小于3度。 2.1 大学阅览室座椅 图7*** Fig.7 表1*** Table1 使用情况： （1）大多采用的姿势为：坐一半坐面；腿或者弯曲交错，或者向前伸直 （偶也交叠）。 （2）也有其他姿势，但持续时间都极短。 （3）很少有人使用靠背。 （4）主诉腰、背、肩疼痛。 主要问题： 1、靠背部分为两根较细的横杆，而非一个支撑面，导致靠背很少得到使用。坐满坐面时，下横杆抵住腰臀之间，但不觉舒适，同时也未有肌肉放松感。而若采取常见的坐3/7坐面，则背部仅能靠于一根横杆（上横杆），力集中于背部的该接触点，很短的时间内就会造成该部疼痛。 2、坐面至桌面距离过高（高于工作椅建议的最大值3.5厘米），致使背部肌肉更为紧张，导致长时间前坐后肩酸、腰背痛。 3、无铺垫与饰面，无腰垫。 4、坐面的前缘设计成圆弧形并