座椅設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程 座椅對(duì)人有以下益處： 減輕腿部肌肉的負(fù)擔(dān)； 可以防止不自然的軀體姿勢； 降低人的耗能量； 減輕血液循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。 長期坐著的人，腰部肌肉松弛，脊柱變形彎曲，進(jìn)而影響消化器官和呼吸器官。 7.1 坐姿研究 （ 1） 脊柱結(jié)構(gòu) 7 12 5 5 4 坐姿情況下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳。 良好坐姿情況下，壓力適當(dāng)?shù)胤植荚诟髯甸g盤間。 （ 2） 腰曲弧線 與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。 良好坐姿情況下，壓力適當(dāng)?shù)胤植荚诟髯甸g盤間。 各種姿勢下的腰椎曲線 （ 3）腰椎后突和前突 正常的腰弧曲線微微前突。 第一支撐點(diǎn)位于第 5-6胸椎之間，稱為肩靠。 第二支撐點(diǎn)位于第 4-5腰椎之間，稱為腰靠。 無腰靠或者腰靠不明顯，腰椎將如（ a）圖所示后突；腰靠過分突出，將使腰椎呈現(xiàn)如圖（ b）所示呈前突。 （ 4）椎間盤受力分析 60%的人有腰痛的感覺，其中最常見的痛因是椎間盤的問題。 椎間盤象一塊彈性軟墊將各椎骨分開，脊柱具有可變形性就是由于椎間盤的作用。椎間盤內(nèi)充滿粘液，外層由強(qiáng)韌的纖維環(huán)構(gòu)成。 椎間盤有可能退化，喪失強(qiáng)度。 （ 5）矯形學(xué)研究 椎間盤內(nèi)壓力過高是損壞椎間盤的直接原因。 不同姿勢下，第 3和第 4腰柱間椎間盤的內(nèi)壓力 姿勢 椎間盤內(nèi)壓力（ %） 姿勢 椎間盤內(nèi)壓力（ %） 站立 平躺 100 24 直腰坐 彎腰坐 140 190 坐姿 坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤上受的力均勻而輕微，幾乎無推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無不舒適感，如（a）所示。 當(dāng)人體前彎時(shí)，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間隙增大，椎間盤在間隙縮小的前端受到推擠和摩擦，引起不舒適，長時(shí)間可造成椎間盤病變。 從坐姿生理學(xué)角度來講，應(yīng)保持腰弧曲線正常；從坐姿生物力學(xué)角度來講，應(yīng)保證肢體免受異常力作用。 結(jié)合兩方面的分析，圖（ c）是汽車駕駛員舒適駕駛姿勢。 直腰坐，以保持脊柱的自然“ S”形狀，椎間盤內(nèi)壓力比彎腰坐時(shí)??；但是坐著時(shí)稍微放松，身體彎曲，可以緩解背部肌肉，使整個(gè)身體感覺舒適，這可以從肌電圖看出。 直腰坐有利于降低椎間盤內(nèi)壓力，但肌肉負(fù)荷大；彎腰坐有利于肌肉放松，但卻增加了椎間盤的內(nèi)壓力。 椎間盤需要營養(yǎng)，而椎間盤內(nèi)部并沒有直接的血液來運(yùn)送營養(yǎng)，營養(yǎng)物要穿過外層纖維通過擴(kuò)散進(jìn)入椎間盤。當(dāng)椎間盤內(nèi)壓力增高時(shí)，可形成由內(nèi)向外的擴(kuò)散梯度，迫使粘液外漏。當(dāng)椎間盤壓力減小時(shí)，擴(kuò)散梯度反向，體液則向椎間盤內(nèi)擴(kuò)散滲入，并輸入營養(yǎng)物。 營養(yǎng)供應(yīng) 坐高 靠背傾角 辦公人員的坐姿 疼痛 座椅高度為 38 54厘米能使軀體上部感覺舒服； 造成大腿疼痛的原因主要是工作時(shí)體重壓在大腿上，其次才是座椅的高度； 如果座椅可調(diào)并備有腳墊臺(tái)，桌子高度應(yīng)為 74 78厘米；以提供最大的調(diào)節(jié)范圍； 57的坐姿工作人員有腰痛癥狀； 肩痛和頸痛的占 24，手和手臂痛的占 15，大多數(shù)打字員抱怨桌子太高； 在坐著工作人員中有 29的人有膝痛和腳痛的癥狀，其中大多數(shù)是身材不高的人，這是因?yàn)闆]有墊腳臺(tái)，人只好坐在椅子前緣； 無論身材大小，絕大多數(shù)人都希望坐面要低于桌面27 30厘米，人傾向于優(yōu)先保證軀體部分的自然姿勢， 坐姿人員中腰痛的占 57，圖 47中倒靠背上的時(shí)間占整個(gè)工作時(shí)間的 42，說明靠背的重要性。 三、側(cè)面輪廓 座椅是坐的機(jī)器，對(duì)人體影響最大的是側(cè)面輪廓。 工作座椅 這類座椅用于辦公室及各種坐姿操作場所。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將舒適性與操作效率一并考慮。 7.2 座椅種類 日本人體測量數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的工作座椅原型 工作座椅的設(shè)計(jì)原則 通過研究，設(shè)計(jì)工作椅應(yīng)注意： （ 1） 高度可調(diào) 。 辦公椅的高度調(diào)節(jié)范圍為3853cm。 （ 2） 可防止座椅打滑 。椅腳應(yīng)設(shè)計(jì) 5個(gè) ， 平分在40 45cm的圓周上 。 工作座椅的設(shè)計(jì)原則 （ 3） 給人留有足夠的活動(dòng)空間 。 需要經(jīng)常站立的座椅應(yīng)采用小腳輪 。 （ 4） 應(yīng)保證腿的活動(dòng)空間 ， 以減輕腿的疲勞 。 （ 5） 坐面應(yīng)為 40 45cm寬 ， 38 42cm長 ， 坐面中部稍微下凹 ， 前緣呈弧曲面 ， 坐面后傾 4 6 。 （ 6） 坐面的材料應(yīng)透氣而且不打滑 ， 以增加坐面的舒服感 。 工作座椅的設(shè)計(jì)原則 （ 7） 座椅靠背的垂直高度應(yīng)為 4850cm， 寬為 32 36cm；墊腰凸緣應(yīng)高于坐面最低點(diǎn) 1020cm， 以支承腰椎和骶骨；靠背橫向應(yīng)以 4050cm半徑向后呈凹面 。 （ 8） 可調(diào)靠背應(yīng)按腰部支承來調(diào)節(jié) ， 靠背尺寸應(yīng)為高 30cm， 寬 38cm， 垂直和水平方向均可調(diào) 。 工作座椅的設(shè)計(jì)原則 （ 9） 墊腳臺(tái)可防止身材小的人由于坐面過高而引起的不正確姿勢； （ 10） 人的肘關(guān)節(jié)部應(yīng)可自然下垂 ， 前臂內(nèi)收 90 ，坐面距桌面或者 （ 作業(yè)面 ） 的高度應(yīng)為 2730cm。 休息座椅 這類座椅適用于休息室及各種交通運(yùn)輸工具中，如飛機(jī)、汽車、火車、輪船中的乘客座椅。 這類座椅應(yīng)以舒適性作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 懶椅 用來休息的座椅，稱為懶椅。由于椎間盤內(nèi)壓力和肌肉疲勞是引起不舒服感覺的主要原因，因此，座椅的側(cè)面輪廓若能降低椎間盤內(nèi)壓力和肌肉負(fù)荷，并且使之降到盡可能小的程度，就能產(chǎn)生舒服的感覺。當(dāng)靠背傾角達(dá)到 110 時(shí)，人體的肌電圖的波動(dòng)明顯減少，被試有舒服的感覺。 設(shè)計(jì)懶椅應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 為了防止臀部前滑，坐面應(yīng)后傾一個(gè)角度，一般為14 24 ； 靠背傾斜角度： 相對(duì)于坐面為 105 110 ； 相對(duì)于水平面為 110。 130 ； 靠背應(yīng)有墊腰的凸緣，凸緣的頂點(diǎn)應(yīng)在第 3腰椎骨與第 4腰椎骨之間的部位，即頂點(diǎn)高于坐面后緣 1018厘米。墊腰的凸緣有保持腰椎柱自然曲線的作用。 多功能座椅 適用于多種場合，既可就餐時(shí)用，也可作為工作用椅或備用椅，便于搬動(dòng)和堆貯。 快餐店座椅 影劇院座椅 車站、公園座椅 坐立交替作業(yè)座椅 如吧臺(tái)等，要求其結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，高度比一般的椅子要高，視情況高度可調(diào)，座椅可以旋轉(zhuǎn)。 美國 UPS郵政車司機(jī)的座