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人体工学办公椅的原理

办公椅是一种工作用椅,一般要装备轮子,以能在水平方向上沿任何方向移动。办公椅在高度上可以调节,也能绕中心轴进行360度的旋转。但是舒适度是最重要 的要求,也是它的主要特点,这是由于人们将长时间地坐在上面工作。自20世纪以来,设计们都力图满足舒适度的要求,但是并没有得以十分明确的结果。由于办 公椅和其它任何一种坐类家具一样,都有一个共同的起源―椅子,它需要遵循同一个基本的人体工学的舒适度规则。

根据肌肉的作用力/工作和能量保存的关系,从所做的功的公式:
WF=F×P1P2×cosα
式中的cosα表示力与位移之间的方向关系。从公式中我们可以看出,人的身体的理想姿势是与水平面成90°,这种姿势可以使肌肉消耗的力最少,而正是肌 肉使人体保持了直坐的状态。然而,要使这种直坐的姿势能够很好的保持下去,就有必要对腰部实行支撑(lumbodorsal), 以使肌肉的用力处于最小的状态。

即使到现在,办公椅的设计仍然是不正确的,因为这些设计不能使人体保持理想的坐姿。实际上,靠背在坐垫的后 部,人的背部必须后倾或者弯曲,才能接触到腰撑,这样就失去了理想的坐姿。坐椅设计上的这种不足称之为“结构性缺陷”,因为它已沿用了几千年。腰撑必须在 实际上能向前移动,托住需要腰撑的人体部位,这样才能保证直坐的姿势。

坐椅可以分成三个功能部分,即靠背、座垫和下部支撑。
靠背
腰撑必须能向前移动,以与人的背部接触,这个功能可以节约肌肉的能量,防止人体后倾而失去理想坐姿。所以,腰撑的高度范围可以限制在脊柱(spine)的L5-D8(T8)部位,因为如果高出这个部位,脊柱的伸展就会感困难。
另外一个重要的方面是,腰撑的高度必须可以调节,因为每个人所需要的腰撑的高度是不同的。在增添了头撑(headrest)的情况下,按照肩部的外廓来增加靠背的高度是有好处的。
因为腰撑应该与整个腰脊椎前凸(Lumbar lordosic)相吻合,所以加上一个轻软的靠垫是合适的,但是它的撑托应能在人的背部产生足够必要的反作用压力,同时不会弯曲。
 
座面
座面有两个重要的特点:
第一,从顶部到底部、从前部到后部要有一个坡度(1°已足够),距离地面也要有适当的高度。座面的坡度可以加快大腿处的血液循环,使坐、立的动作方便。当人体保持直坐状态时,重力的分力将使臀部和大腿向前移,但由于软垫的拖拉作用,这种位移很容易被抵消了。
第二,座面的长度不应超过40厘米。实际上,由于人体上的上半部分把他的大部分重量压在骨盆的坐骨上,座面的长度只要20厘米也就足够人坐了。
当在40厘米的座面上方有一个向前突出的腰撑时,人坐时总会坐在座面的前缘,所以必然向后靠才能接触到腰撑。
由于人体的直坐姿势,人体上半部分的重量被均匀地分布在座面上,所以可以把座面设计成平面,没有必要在它上面镂铣什么形状来贴合臀部和大腿。因此,用一个摩擦力大的软垫要比过于柔软或易变形的软垫要好一些。
中心支架
因为人体必须保持直坐姿势,所以靠背不允许后倾,因此支架的脚只需要3只就够了,互成120°。它们只需突出底座周边1厘米,以保证稳定性最佳。
这还能使办公椅所占的空间最小,这是一个不可忽视的优点。

讨论
根据上述的理论,如果只要少量的装置就可以使办公椅十分舒适可人,为什么现在的办公椅要有如此繁琐的机构才能使靠背和座面进行最复杂的动作,甚至常常要求是同步进行的呢?
答案很简单,设计师仍然认为舒适是每个的愿望。所以他们希望提供给用户一切可能的机构,使每个人都能感到自在,或者是利用经常改变坐姿使某一部分肌肉得到放松,正像马不时地变换它的身体姿势,把身体的重量从这条腿移到另外一条腿上去。
如果坐姿正确,用不着经常改变坐姿,事实上,理想的坐姿可以维持几个小时,比任何一种坐姿都可以维护得更久(当然除理想的坐姿以外)。
不幸的是,设计师们把每个人都想坐得舒服作为设计的前提,而接下来做的一切也就错了。
设计师们创造性的努力目的在于设计出复杂的机构,最终变成了一种智力游戏。有两个简单的理由可以用来驳斥他们:首先,用户并不知道什么是理想的坐姿;其 次,人们不喜欢花很多时间来看使用说明书去调节一部“坐的机器”。因对肌肉孪缩的生理学研究而获得诺贝尔奖金的森特·杰尔格耶(Szent Gyorgyl)“进化就是简化”。记得计算机刚发明时要占一座房子,而现在它可以放在一张桌子上。
最后,办公椅的机构太多,因此,价格昂 贵,它是少数人坐的椅子而不是为所有人服务的。根据人体工学的原理来设计为使用者拥有的办公椅,首先考虑的是客观上的舒适,其次是价格,它将不容置疑地可 以为大多数人所拥有,制造商也可以省去研发的费用。如果按照人体工学的原理来设计办公椅,可以达到95%的舒适度,尽善尽美的舒适度是不可能的。但是,如 果加上垫子或软包也可以使舒适度得到提高。

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