坐姿理论

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第858页（1723字）

以整形外科学的观点，支持人体处于固定坐姿的主要结构，是脊柱、骨盘和腿、足等。图3．7－14所示是脊柱的组成与形态，从正、背两面看，正常时应成垂直线状，从侧面看，则为弯曲形态。人体处于坐姿时，腰椎和骶椎及其之间的椎间盘以及所附着的肌肉、肌腱和韧带等，承受着人体的大部分体重。

图3．7－14 脊柱的组成与形态

实验证明，人体侧卧，大腿与小腿适度弯曲，脊柱即维持其自然形态，此时背部肌肉即处于最佳的轻松状态，以此种姿势与其他有代表性姿势所形成的腰椎曲线相互比较，存在很大差异，如图3．7－15所示。可见，设计合理的座椅，恰当的坐姿，可使压力分布均匀，适当。欲使坐姿形成近于正常的腰弯形态，其躯干与大腿间应保持约115°，腰椎部位应有所支持，若坐于90°背靠椅，躯干挺直式的坐姿，会产生很大的脊椎骨扭曲力，且对腰椎骨有不良作用。而躯干前倾的姿势，会将弯曲的腰椎拉直，也会影响胸椎和颈椎的正常曲度，日久便形成驼背。同时，支撑头部负荷的肌肉组织内的静态肌力即会增大，使颈部和背部产生疲劳。坐姿前倾或后仰，背部从直坐姿变换成驼背姿势时，因骨盘与骶椎相连，故也会作相对的旋转动作。由于这种坐姿的变换动作时常发生，因此，设计座椅时，应使骨盘的上端和骶椎的后承面有所支持，以避免其旋转的可能。

图3．7－15 腰椎曲线与站、坐姿的关系

以肌肉学的观点，脊椎骨的定位，依赖于脊柱的肌肉作用力。改变脊柱的姿态，脊柱的肌肉组织将产生应力，这种肌肉活动力的增加，就会引起肉体的疲劳，人体在不同坐姿下的4组肌肉群的肌电活动如图3．7－16所示，其中记录了颈部处、锁骨上、背部肩胛骨正下方及腰部肌肉活动力的增加。根据记录：躯干挺直而无背靠支持的坐姿，腰椎部位将产生相当的肌肉活动力，电位起伏甚大。如果提供背靠支持，则肌肉活动力的增加即可避免。躯干前倾的驼背式坐姿，在背部上方和肩膀部位将引起很大的肌肉活动力。

图3．7－16 肌电活动记录

综合以上整形外科学和肌肉学的研究，可归结为，

①躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳。

②背靠的设置，可减少腰椎部位所引起的疲劳。

③超过90°的背靠，有助于阻止骨盘的旋转，增加坐姿的稳定性，

人体处于坐姿，时常要作调整姿势的细微动作，以减轻脊柱部位的不正常压力，消除疲劳。这种特征称为坐姿行为，坐姿的调整部位，除脊柱外，还有腿和骨盘，这两个部位起到的稳定人体的功能，可视为简易的机械杠杆和支持系统。而与椅面接触的臀部(骨盘)，其形似不稳定的倒立三角形，与座面接触的只是两圆形骨头(坐骨结节)，如图3．7－17所示。可见，依人体压力负荷量和承受负荷的持续时间，将产生不同程度的疲劳感觉。消减这种疲劳感的方法，通常是采用软座垫，以改善压力的分布，坐于硬质垫面和软质垫面的压力分布如图3．7－18所示，其中软质垫可使臀部和座面的接触支持面积由900cm²增大到1050cm²，压力大为降低。

图3．7－17 座面上的距离与产生压力的关系

图3．7－18 压力分布

使坐姿的人体能在稳定和变动二者之间寻求取得自动调节的过程称姿势原状恒定。所谓原状恒定就是指人体体内有关的自律调节功能。由此可见，坐姿行为将具有无活动力和有活动力二者相互循环的特征，以显示其改变寻求稳定性和变动性的现象。因此，座椅的设计，应舒适且适应原状恒定需求，使人体同时得到稳定性和可变性。