室内人机工程学10

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1、室内人机工程学室内人机工程学 1010本文由小皇帝 1000 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。(2)可防止座椅滑动和翻到.椅脚应设计 5 个,平分在直径为 4045cm 的圆周上. (3)给人留有足够的活动空间.需要经常站起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 4045cm 宽,3842cm 长,坐面中部稍微下凹,前缘呈弧曲面,坐面后 倾 46. (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. 多用途椅子:Grandjean 等要求 50 名男,女被试对象进行试验的

2、12 种不同设计的多用 途椅子对身体上的 11 个部分的舒适进行评价.此外,每个被试者还对每两只椅子进行成对 比较,求出其总的舒适评分.其中两只最受人喜欢的椅子,并附有根据全部资料进行分析作 出的设计建议,建议中还包括在整个座位上铺设 24cm 厚的泡沫橡胶. 休息和阅读用的椅子: 用作休息和阅读的椅子的设计特点当然与活动较多的椅子显然不 同.Grandjean 等人曾进行过一项研究.在这项研究中他们使用了一种“坐的机器“ ,以便得 出被试者对于各种座位设计的舒适的判断.这种“坐的机器“的特点是能够调节实际上的任 何外形.他们还未总结全部结果, 就已发现对于阅读和休息,如表 4-3 所示角度和

3、尺寸能为较多的被 试者所喜欢. 这种椅子的外形必须指出, 靠 背和座位的不同角度是为了整个 靠背对脊椎下部(腰部)给予特殊 的支承.4.2.2 坐的解剖学和生理学 . .上节中介绍的座位设计的一般原理主要是建立在舒适的基础上判断的, 但是现实情况却 是在我们这个工业化世界中近乎一半的人口忍受着某种方式的腰背的疾苦. 每年为病假支付 的工资,医药费等耗费大量的钱财.过去 20 年中对办公室,工厂等方面的椅子做了大量工 作,打字员的椅子似乎是这类椅子的典范.其特点是能够调节它的高度和靠背,并且很轻可 以移动,座位的坡度大约为向后倾斜 5,这为打字和休息提供了一个最适宜的姿势. 然而工作中的绝大多数

4、是形成弯曲的姿势(图 419),例如阅读,书写,绘图,装配和 做钳工等,并且眼睛应离物体大约 30cm,向后倾斜的椅子使得向前弯曲很困难.这种问题 极少引起人们的注意. 说来也奇怪在过去的几十年内在学校中强调所谓垂直的姿势, 即臀部, 膝部和踝部保持直角, 这被认为是正确的姿势. 所有人体测量和所有家具的尺寸都围绕这个 特定的姿势发展出来的. ISO 对于教育用家具的尺寸的新草案都是用一个小学生笔直地坐着 的姿势来说明的,但是没有一个正常的小学生能够用这个姿势坐上 12 分钟以上的,并且 当他们的视轴是水平的时候,他们很难做任何工作.当孩子们要阅读,书写或做算术时,他 们就弯背地伏在桌子上,以

5、便使他们的眼睛能与书保持一个相当的距离 2030cm,而不是 原来端坐时的 5060cra.儿童们坐的姿势有各种各样,就是没有“笔直“的这一种.但是 我们可以发现当孩子们伏在桌子上工作时,往往将他的椅子的前脚支地并向前倾斜,如图 4-23.我们自己也可能有这种生活经验,当工作得较累时,偶尔翘起椅子(支在前脚上)可以 舒适一些,我们从中可以获得某些启发. 1.腰椎曲线 为了了解坐的姿势中存在的问题, 我们必须研究当一个人从站立的姿势改变为坐的姿势 时,所发生的解剖学上的变化.当一个人从站立的姿势改变成坐得笔直的姿势时,如图 4 20,大多数人想像为臀部关节转动了 90,然而这个动作是比较复杂的,

6、因为这个弯曲中只有 60是来自于臀部关节的, 而另外的 30是来自于腰椎曲线的变平.我们从图 420 中可以清楚地看到,当坐在一只普 通的椅子上时,他的躯干和大腿成直角, 腰椎曲线显著地变平了.这种腰部和臀部 关节的改变可以从图 42l 中看得很清 楚.图 421(b)为我们侧睡时所采取的放 松的姿势.臀部关节弯曲了 45(如果笔 直的姿势是 180的话,则为 135).这 是臀部关节休息的姿势,此时大腿前部和 背部的肌肉都是处于放松平衡的状态.这 时背部有一个向后凸出的曲线.如果大腿 的臀部关节向上弯曲时(如图 421(d)和(e) 所示),大腿背面的肌肉(旁腱和臀肌)张紧 了.这些肌附着在

7、臀上的背部和坐骨上, 由此使骨盆围绕了一根纵向轴线产生一个 旋转.所以腰椎曲线改变到图 42l(d)的 稍微凹进去的形状,至图 421(e)则凹进 去得更加显著, 大腿正面的肌肉十分放松. 如果大腿在臀部关节处向后弯曲,图 4 21(b),大腿前面的肌肉张紧,造成腰椎曲 线的凹度增加.站直后由于骨盆的旋转而 增加了这根腰椎曲线. 421(. 图 )相当于 站立的姿势,而当变到直角坐的姿势图 4 2l(d)时,首先产生臀部关节 60的弯 曲,接着腰椎曲线变得平了 30. Schoberth 曾对学龄儿童的工作姿势 作过仔细考察, 在一般放松地坐的姿势时, 他发现在 1035 个儿童中并无一人保持

8、腰 椎曲线. 如果告知孩子们要端端正正(即自 觉地肌肉紧张),他发现腰椎曲线为 30. 5. 由于孩子们的背部比成年人来得 更加柔软,故儿童特别适宜于用来说明坐 的姿势问题. Schoberth 用;光片检查了 25 个人, 发现在坐下时腰椎曲线平均变平了 30. 5, 这样的腰椎弯曲几乎都发生第四和第 五个腰椎盘上.恰好这两个盘是发生脱盘 最多之处.因此尽可能地减少这个部位的 过度弯曲很重要.即使在一般放松休息的 姿势时,那里也有相当的荷载.如果必须 进一步向前弯曲的话(儿童们常常在阅读, 书写或绘画时所表现出来的那样,大部分移动可能也是发生在第四和第五盘上的),这样就有了额外的负担.当弯腰

9、时腰椎骨的前沿 彼此相压有相当的力量(50 一 100kgf)椎骨, 将盘压向脊骨, 而脊椎的后沿以相应的力量推开 去. 慢性的腰背痛常常就发生在下部腰范围内, 并且患者的特点是发现他们不能以笔直的姿 势坐随便怎样长的时间. 即使一个健康的背, 30的弯曲似乎是背部能容忍较长时间的最大 负担.2.椎间盘内压力 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.椎间盘 60%的大都有过腰痛的体验,其中最常见的痛因就是椎 间盘的问题.由于某种原因,椎间盘也可能退化,从而丧失强度,这时椎间盘变得扁平;严 重时黏液还可被挤出,整个脊柱的机能因此受到损害

10、,造成一些组织和神经受挤压,引起各 种骨盆部位的病症以及腰部风湿病, 甚至腿瘫痪, 不正确的作业姿势和坐姿可能加速椎间盘 退化,引起上述种种病痛. 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盘的内部压力变 化,结果发现,人体姿势是决定椎间盅内压力的主要因素,椎间盘内压力过高是损坏椎间盘 的直接原因.图 424 列出了 4 种姿势下椎间盘内压力. (1)大腿相当于杠杆;(2)骨盆上部向后转动;(3)骶骨向上转动;(4)腰脊椎由朝前弯曲变 为朝后弯曲.由于这些位置的变化改变了背椎受力 状态,因而造成了椎间盘内应力的增大. 图 422 中左侧是站立时的脊柱形状,右 侧是坐姿时脊柱的

11、形状,头表示转动方向. 许多人建议人应直腰坐着,以保持脊 柱的自然 S 形.在人直腰坐着时,椎间盘 内压力比弯腰坐时小.但是,在坐着时适 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.由肌电 图可以很容易地证明这一点,如图 426 所示,当直腰坐时肌电图波形变化大,而 放松坐时肌电图波形平稳,这说明,身体 稍微前倾的放松坐姿,有利于整个身体的 平衡.事实上,多数人的坐姿是放松的. 细心的读者一定已经发现,肌肉和椎间盘 对坐姿的要求是矛盾的.直腰坐有利于降 低椎间盘内压力,但肌肉负荷增大,弯腰 坐有利于肌肉放松,却增加了椎间盘的内 压力.所以,坐姿的问题并不仅靠背倾角, 靠

12、背倾角和靠背的形状都可影响椎间盘和 背部肌肉.靠背倾角是指靠背与坐面的夹 角.图 425 是不同靠背倾角下的肌电图 和椎间盘内压力.图中椎间盘的内压力以 靠背倾角为 90时的压力值为零点,其绝 对压力为 0.5MPa(;5ks/cm),所以, 图中为相对压力.在不同坐姿下,椎间盘的内压力如图 425 所示,图中零点的绝对压力为 o.5MPa, 它是参考压力,其他是相对压力比.综合上述内容和图中的数据,可以得出以下儿点结论:(1)人向背后仰和放松时, 椎间盘内压力最 小;(2)靠背倾角越大,肌肉负荷越小; (3)5cm 厚的短靠腰(靠住腰部,也叫低靠 腰)与平面的靠背相比,可降低椎间盘压力, 减

13、轻肌肉负荷;(4)靠背最佳倾角(与水平面夹 角)为 120,坐面最佳角度(与水平面夹角)为 14,靠背应有 5cra 厚的低靠腰.当靠背倾 角超过 llO后,倾斜的靠背支承着身体上部 分的重量,从而减小了椎间盘内压力. 办公人员的坐姿: 设计好座椅只解决了坐 的问题的个方面,如果不了解人们坐的方 式,特别是没有教育人们保持正确的坐姿,座 椅设计得再好也是徒劳的. 427 是 261 个 图 男性和 117 个女性办公人员的习惯坐姿.图 4-27 中的百分数为办公人员在工作时间内, 处 于某种坐姿的时间比. 3.腰背疼痛 坐姿工作的人有一些经常疼痛的部位, 图 428 是对 246 个坐姿工作的

14、人进行调查的结 果,调查还发现:(1)座椅高度为 3854cm 能 使躯体上部感觉舒服; (2)造成大腿疼痛的原因 主要是工作时体重正在大腿上, 其次才是座椅 的高度, (3)如果座椅可调并备有脚垫台, 桌子 高度应为 7478cm, 以提供最大的调节范围; (女)57%的坐姿工作人员有腰痛症状;(5)肩痛 和颈痛的占 24%,手和手臂痛的占 15%,大 多数打字员抱怨桌子太高; (6)在坐着工作人员中:有 29%的人有膝 痛和脚痛的症状,其中大多数是身材不高的 人,这是因为没有垫脚台.人只好坐在椅子前缘; (7)无论身材大小,绝大多数大都希望坐面要低于桌面 2730cra,人倾向于 优先保证

15、躯体部分的自然姿势; (8)坐姿人员中腰痛的占 57%,图 427 中靠在靠背上的时间占整个工作时间的 42%, 说明靠背的重要性.4.2.3 如何改善工作姿势 . .通常我们可发现大多数儿童正确地使用一 只倾斜的椅子而无任何指导.同样,背部和腿有 病痛的人使用倾斜的椅子后, 立刻感到抽紧和不 舒适感觉的减少. 我们再来看一下坐姿与工作的 关系.当以直角向后倾斜的姿势端坐时,只能有 两种方法工作, 即将腰椎弯曲 20, 因而弯曲了 背部, 增加脊椎骨盘上的荷载或者在膝部的夹角 加大 20*,如同使用一只倾斜的椅子那样,这样 才能在弯曲的姿势时保持直的背部. 为了能进一 步了解各种坐姿对人体的影

16、响,Mandal 进行了 两项工作(测量了各种坐姿时背部肌肉的伸长和 座位上的压力分布),这些数据来自 10 个身高为 160170cm 的被试者.如果将直角坐的姿势作 为休息的姿势,当持实际的阅读和书写姿势时, 即坐在座位的前缘上,并且眼睛离开书本 30cm 时,背部肌肉伸长 4.8cm 果座位倾斜后,肌肉 的伸长减少至不足原来的一半.若桌面再倾斜 10,肌肉几乎不伸长了. 座位上的压力(以 mmHg 表示)分布是用三只 可膨胀的血压计封套分别放在座位的前,中,后 三个区域测量的. 实际的阅读和书写姿势由于坐 在座位前部的边沿上, 故大部分压力集中在前部 区域.这种姿势是最常见的,我们在传统的办公 室中看到, 几乎所有的办公用椅子的座位套子只 有前面一部分是磨破的, 而后面部分大约从未碰 过,仍旧保持很新.当倾斜后,在三个部分上的 压力分布比较平均. 根据上面的分析和试验结果可以提出改善 工作姿势的建议如下: 1.将桌面倾斜 桌面坡度成 10时,工作姿势也相应地减少 l0的弯曲