座椅設計中的人機工程 座椅對人有以下益處： 減輕腿部肌肉的負擔； 可以防止不自然的軀體姿勢； 降低人的耗能量； 減輕血液循環系統的負擔。 長期坐著的人，腰部肌肉松弛，脊柱變形彎曲，進而影響消化器官和呼吸器官。 7.1 坐姿研究 （ 1） 脊柱結構 7 12 5 5 4 坐姿情況下，支持人體的主要結構是脊柱、骨盆、腿和腳。 良好坐姿情況下，壓力適當地分布在各椎間盤間。 （ 2） 腰曲弧線 與坐姿舒適性直接相關的是腰曲。 良好坐姿情況下，壓力適當地分布在各椎間盤間。 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。 第一支撐點位于第 5-6胸椎之間，稱為肩靠。 第二支撐點位于第 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。椎間盤內充滿粘液，外層由強韌的纖維環構成。 椎間盤有可能退化，喪失強度。 （ 5）矯形學研究 椎間盤內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腰柱間椎間盤的內壓力 姿勢 椎間盤內壓力（ %） 姿勢 椎間盤內壓力（ %） 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，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。 當人體前彎時，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，長時間可造成椎間盤病變。 從坐姿生理學角度來講，應保持腰弧曲線正常；從坐姿生物力學角度來講，應保證肢體免受異常力作用。 結合兩方面的分析，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，椎間盤內壓力比彎腰坐時小；但是坐著時稍微放松，身體彎曲，可以緩解背部肌肉，使整個身體感覺舒適，這可以從肌電圖看出。 直腰坐有利于降低椎間盤內壓力，但肌肉負荷大；彎腰坐有利于肌肉放松，但卻增加了椎間盤的內壓力。 椎間盤需要營養，而椎間盤內部并沒有直接的血液來運送營養，營養物要穿過外層纖維通過擴散進入椎間盤。當椎間盤內壓力增高時，可形成由內向外的擴散梯度，迫使粘液外漏。當椎間盤壓力減小時，擴散梯度反向，體液則向椎間盤內擴散滲入，并輸入營養物。 營養供應 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體重壓在大腿上，其次才是座椅的高度； 如果座椅可調并備有腳墊臺，桌子高度應為 74 78厘米；以提供最大的調節范圍； 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，其中大多數是身材不高的人，這是因為沒有墊腳臺，人只好坐在椅子前緣； 無論身材大小，絕大多數人都希望坐面要低于桌面27 30厘米，人傾向于優先保證軀體部分的自然姿勢， 坐姿人員中腰痛的占 57，圖 47中倒靠背上的時間占整個工作時間的 42，說明靠背的重要性。 三、側面輪廓 座椅是坐的機器，對人體影響最大的是側面輪廓。 工作座椅 這類座椅用于辦公室及各種坐姿操作場所。 設計時應將舒適性與操作效率一并考慮。 7.2 座椅種類 日本人體測量數據所設計的工作座椅原型 工作座椅的設計原則 通過研究，設計工作椅應注意： （ 1） 高度可調 。 辦公椅的高度調節范圍為3853cm。 （ 2） 可防止座椅打滑 。椅腳應設計 5個 ， 平分在40 45cm的圓周上 。 工作座椅的設計原則 （ 3） 給人留有足夠的活動空間 。 需要經常站立的座椅應采用小腳輪 。 （ 4） 應保證腿的活動空間 ， 以減輕腿的疲勞 。 （ 5） 坐面應為 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） 坐面的材料應透氣而且不打滑 ， 以增加坐面的舒服感 。 工作座椅的設計原則 （ 7） 座椅靠背的垂直高度應為 4850cm， 寬為 32 36cm；墊腰凸緣應高于坐面最低點 1020cm， 以支承腰椎和骶骨；靠背橫向應以 4050cm半徑向后呈凹面 。 （ 8） 可調靠背應按腰部支承來調節 ， 靠背尺寸應為高 30cm， 寬 38cm， 垂直和水平方向均可調 。 工作座椅的設計原則 （ 9） 墊腳臺可防止身材小的人由于坐面過高而引起的不正確姿勢； （ 10） 人的肘關節部應可自然下垂 ， 前臂內收 90 ，坐面距桌面或者 （ 作業面 ） 的高度應為 2730cm。 休息座椅 這類座椅適用于休息室及各種交通運輸工具中，如飛機、汽車、火車、輪船中的乘客座椅。 這類座椅應以舒適性作為設計重點。 懶椅 用來休息的座椅，稱為懶椅。由于椎間盤內壓力和肌肉疲勞是引起不舒服感覺的主要原因，因此，座椅的側面輪廓若能降低椎間盤內壓力和肌肉負荷，并且使之降到盡可能小的程度，就能產生舒服的感覺。當靠背傾角達到 110 時，人體的肌電圖的波動明顯減少，被試有舒服的感覺。 設計懶椅應注意以下幾點： 為了防止臀部前滑，坐面應后傾一個角度，一般為14 24 ； 靠背傾斜角度： 相對于坐面為 105 110 ； 相對于水平面為 110。 130 ； 靠背應有墊腰的凸緣，凸緣的頂點應在第 3腰椎骨與第 4腰椎骨之間的部位，即頂點高于坐面后緣 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，既可就餐時用，也可作為工作用椅或備用椅，便于搬動和堆貯。 快餐店座椅 影劇院座椅 車站、公園座椅 坐立交替作業座椅 如吧臺等，要求其結構十分穩固，高度比一般的椅子要高，視情況高度可調，座椅可以旋轉。 美國 UPS郵政車司機的座