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,應該根據工作面高度決定座椅高度,常常出現的錯誤是從地面起量座椅的高度 。決定座椅高度最重要的因素是造成人的肘部與工作面之間有一個合適距離,距離是275±25mm,在這個距離內,大腿的厚度佔據了一定高度 。95%美國男性和女性的大腿厚度是175mm 。當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準以及兩腳被地面所支持 。由於考慮到工作面的需要,可能椅子高度造成人腳達不到地面,這時應該使用腳墊 。為了避免大腿下有過高的壓力(一般發生在大腿的前部),座位前沿到地面或腳踏的高度不應大於腳底到大腿彎的距離 。這個尺寸的選擇一般應適合第5百分位以上的人,然而這個尺寸的選擇對於固定座椅來說可能會使較高的人不舒服,因此應該略增加3~5cm,根據美國的尺寸男性和女性第5百分位的尺寸分別為39cm和36cm,因此在實踐中常常採用43cm的高度,當然,可調節的椅子是最理想的選擇 。下圖顯示椅高與腿部的影響 。
身軀的穩定性大部分是由設計決定的,設計應使得主要的重量是由圍繞著坐骨結節的面積來承受 。太軟太高的座墊造成身體不易平衡和穩定,反而不好 。椅子表面的材料應採用纖維材料,既可透氣,又可減少身體下滑 。不要採用塑膠面,塑膠面不透氣,表面太滑,使人穿著感到不舒服 。身體的穩定性也可以靠手來幫助,如果需要手臂支撐,可以把手臂放在桌子上,手臂下面還可以放小的墊子 。對於有靠手的座椅,靠手高度自椅面以上200mm為宜,應該是能使手臂自然地垂下的高度,靠手太高是錯誤的設計 。轉椅的轉軸可使椅子轉動,適應人的姿勢改變或轉動 。轉椅也增加了坐者能伸手達到的範圍 。轉椅還能使坐者接近或者離開工作物件,而不需要前後移動椅子 。
理想的椅子靠背應該在水準和垂直兩個方向均可調節 。非常好的設計是,座椅的靠背具有彈簧作用,可以隨人體背部的移進移出而相應移動 。有的座椅靠背能支援人的肩部,具有較高的高度和呈凹面形狀,可以給整個背部較大面積的支撐 。
對於工作坐椅,人的肘部會經常碰到靠背,所以靠背寬度以不大於325-375mm為宜 。簡單靠背的高度,大約125mm就可以了 。對於工礦用椅,靠背相座椅面之間的角度為95°~110°之間,一般以100°為宜 。
坐姿有各種各樣,就是沒有筆直的 。當人由站立變為坐時,這個動作是比較複雜的,身體的彎曲只有60%是來自髖關節的旋轉,另外的30%是來自腰椎曲線的變平 。當坐在椅子上時,軀幹和大腿成直角,腰椎曲線顯著變平了 。若為放鬆的姿勢,髖關節彎曲了45°,此時大腿的前部和後部肌肉都是處於放鬆狀態 。如果變成坐姿,大腿向上彎曲,腰部和背部的肌肉張緊了,腰椎曲線變成向後彎曲形狀 。腰椎骨的前沿彼此相壓有相當的壓力(50~100kg),進而壓破椎間盤 。坐姿的最嚴重問題是對腰椎和腰部肌肉的有害影響,不正確坐姿不但不能減輕腰的負荷,反而加重了這一負荷 。矯形學家使用現代複雜的科學儀器測量了人在不同姿勢和坐姿下椎間盤的內部壓力變化,結果發現,人體姿勢是決定椎間盤內壓力的主要因素,椎間盤內壓力過高是損壞椎間盤的直接原因 。
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