基于维持健康坐姿的工作椅设计研究

摘要

为满足人的坐姿所需，人们发明使用了各种形式的座椅，其中不乏外形美观的，功能上实用的，实用及美观的，符合人机工程学的，符合生物力学的等等。座椅是人的最重要的家具之一，座椅作为日常生活和工作中普遍使用的工具，其重要性可想而知，针对不同人群，它与人体的结构、功能、尺寸形态等有着密切的关系。处在生活节奏异常快的城市里，工作的繁忙和紧张，使办公人员不得不连续的长时间处于座椅上并伏案工作状态，由于习惯性地弯腰坐姿，久而久之，不正确的坐姿导致臀部及腰部肌肉酸痛，腰椎后突，腰椎间盘突出，以致整个脊柱生理弯曲的变形。然而，长期以来，最佳坐姿的功能一直没有得到根本的突破和解决。不同造型、不同尺度的椅子支撑着人的各种坐姿，一张好的座具不但能让人缓解疲劳，感到舒适，甚至还具有对不良坐姿进行自然矫正体形的功能。由于座椅在解决工作状态中的人们的正确坐姿问题一直没有得到很好的解决，人们还在忍受由于错误坐姿带来的腰椎方面的疾病的煎熬，因此，本研究以人体解剖学，生物力学和人机工程学的理论为依据，对工作座椅的椅面曲面进行改进，通过脊柱鼠标和压力分布实验分析及验证，最终目的是使人在工作状态时保持腰椎曲线微前突而不是后突，保持接近人体站立时候脊柱的正常生理弯曲，稳定骨盆，提供合理的压力分布，从而预防及减少人体脊柱尤其是腰椎方面的疾病，养成健康坐姿的习惯。 本研究首先对目前人们在长期伏案工作状态的错误姿势进行分析，有针对性地提出形成这种错误坐姿的原因，是工作桌的原因，还是工作椅的设计存在不足之处。在研究状况上，通过各方面的调查研究，对国内外的工作座椅的现状进行综合分析，分析国内外办公座椅的优点以及存在的问题、不足之处以及可进一步优化发展之处。掌握了国内外研究现状，本研究基于对人体腰椎生物力学的分析和骨盆的生理结构解剖分析，提出健康坐姿的要素，根据提出的要素对工作椅面的曲面进行合理设计。从最初的构想到最终的成果，记录每一阶段的设计流程和进度，制作工作椅模型，应用脊柱鼠标和压力分布仪对所设计的工作座椅进行对比试验验证。选择3-6款目前办公室里常用的办公椅，与本研究所设计的工作座椅进行对比试验。记录人在普通办公座椅下伏案工作时的脊柱曲线，与所设计的办公座椅下的伏案工作时的脊柱曲线，进行对比分析，从中找出本研究设计的工作座椅在维持腰椎微前突方面的突出作用；同时与另外8款工作座椅进行压力分布对比试验，根据结果来验证所设计的工作座椅的压力分布是否合理。本研究在通过对比实验验证之后，指出此次设计的工作座椅的合理之处，符合所提到的设计要素的基本要求，并提出本次设计还存在哪些不足之处，通过一系列的改进设计来弥补这些不足之处。本研究是对处于繁忙而紧张的工作状态下的人们的腰椎健康的关注，是对目前国内工作座椅对矫正工作坐姿设计的空白的弥补，也为未来国内办公座椅生物力学设计、人机工程学提供了依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图目录、表目录

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1办公下背痛

1.1.2办公下背痛原因分析

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3研究目的及内容

1.4研究路线

1.5本章小结

第二章办公用座椅设计的功效学基础

2.1坐姿相关的人体生理学基础

2.1.1脊柱与腰椎的结构与生物力学特性

2.1.2骨盆与坐骨结节

2.2工作椅设计要素

2.3本章小结

第三章健康工作椅的设计

3.1办公工作姿势综合分析

3.2问卷调查

3.3座椅曲面的形成过程

3.4本章小结

第四章实验分析

4.1坐姿下腰椎生理弯曲测量

4.1.1实验目的

4.1.2实验方法

4.1.3实验步骤

4.1.4实验结果

4.1.5讨论

4.2不同类型椅面与人体界面压力分布测量

4.2.1实验目的

4.2.2实验方法

4.2.3实验步骤

4.2.4实验结果

4.2.5讨论

4.3本章小结

第五章改进设计及评价

5.1设计评价

5.2改进设计方案

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1设计后工作座椅解决的问题

6.2设计后的工作座椅不足之处及展望

6.3本章小结

参考文献

致 谢