软凳座面高度对坐姿舒适性的影响

的影响 ,其目的主要是从人体工程学的角度优化座 面设计 ,提高坐姿舒适性 ,促进人体健康 。
1 试验方法
111 被试者 6 名青年男性大学生志愿者 , 年龄 ( 23 ± 313 ) ( ) ( ) 岁、 身高 17116 ± 710 cm、 体重 6613 ± 1015 ,身体
身体部位之一 ,而压力分布则是最能说明臀部与座 [4] 椅关系的一种表达方式 。 2003 年德国 Looze 等 几 乎使用了所有的坐姿舒适性的研究方法 , 对坐姿舒 适性进行研究 ,结果发现人体压力分布 ( B PD , body p ressure distribution )与主观评价结果的相关性最为 显著 。这表明体压分布是坐姿舒适性的非常有效的 评价方法 。作者通过体压分布测试 , 并结合主观坐 姿舒适性评价 ,研究了坐凳座面高度对坐姿舒适性
PCL ( xi ) =
1
NP
NP
∑P ( x , y )Δl
i i j =1
j
( 3)
式中 : PCL 为纵向压力分布曲线 ; N P 为第 i排的测点 数 ; P ( xi , yi ) 为第 i排第 j个测点的压力 ;Δlj 为该测 点所代表的线长度 , 对于等间隔分布的测点 ,Δlj 为
176
1
NP
NP
∑G
i =1
i
( 1)
式中 : Gv 为平均压力梯度 ; Gi 为第 i测点区域内压力 梯度 ; N P 为受压点数 , 显然 N P ≤ N (N 为测点数 ) 。 ( 2) Gm = m ax ( G1 , G2 , …, GN ) 式中 : Gm 为最大压力梯度 ; GN 为第 N 测点区域内压 力梯度 。
安
徽来自百度文库
农
业
大
学
学
报
2010 年
座面高度级差 =座面高度 - 人体坐高
Level difference of seated height = seat height - body seated height
图 1 座面高度与座面压力分布的关系
Figure 1 The relationship betw een the seat heights and the p ressure distribution on seat surfaces
①
健康状况良好 , 试验前 24 h 未进行剧烈体力活动 , 无肌肉疲劳现象 。 112 测试内容及坐姿要求 考虑到影响坐姿舒适性的是“ 人与座椅的匹配 关系 ” ,而不仅仅是“ 座椅的尺度 ” 。因此 ,本研究在 进行座凳高度测试时 , 取座凳高度与坐姿人体膝腘 窝高度的差值 (ΔH ) 作为试验的变量 , 公式如下 :
2 结果与分析
211 坐凳座面高度与座面压力分布的关系
对试验测得数据进行统计处理 , 并取 6 名测试 对象各测试项目的均值 。以 ΔH 为横坐标 , 各压力 分布指标的测试结果的均值为纵坐标画图 , 得到坐 凳高度与各压力分布指标的关系 ,如图 1 所示 。 从图 1 可以看出 ,除最大压力梯度外 ,对于其它 压力分布指标而言 , 由受试者个体间的差异所产生 的实验偏差远大于重复实验所产生的偏差 , 即所选 受试者具有明显的个体差异性 , 由此表明试验结果 具有一定的适用范围 。 由图 1 ( a ) 和 ( b ) 可知 , 随着座凳高度的增加 , 座面上的总压力增大 , 接触面积也增大 。这主要是 由于随着座凳高度的增加 , 地面对人体脚部的支撑 力减小 ,使得座面总压力增大 。同时 ,座面较大的承 重使座面的下沉量增大 ,从而使接触面积增大 。 由图 1 ( c ) 可知 , 随着座面高度的增大 , 座面平 均压力增大 。这主要是因为 ,随着座面高度的增大 , 地面对人体的支撑力减小 ,为了保持坐姿平衡 ,人体 重心后移 ,臀部和尾椎压力增大 ,虽然接触面积也增 大 ,但增大的幅度远远小于座面压力的增大率 , 因 此 ,座面平均压力增大 。这一变化也可从座面压力 分布曲线 (图 2 和图 3 )上看出 。 由图 1 ( d ) 可 知 , 当 座 面 高 度 低 于 h 值 ( h = 小腿 +足高 +鞋高 ) 时 ,由于足部获得地面的支撑 , 座面承重较小 ,最大压力也较小 。当座面高度高于 h 值时 ,人体足部不能获得来自地面的支撑 , 为了保 持身体平衡 ,尾椎受力 , 坐骨处的压力变大 , 从而最 大压力变大 。 由图 1 ( e ) 可知 , 随着座面高度的增大 , 座面平 均压力梯度变大 。较大的压力梯度一般出现在坐骨 周围 。这主要是因为座面高度较大时 , 人体重心后 [8] 移 ,坐骨下沉量增大 ,从而产生“ 漏斗效应 ” ,坐骨 周围的压力梯度变大 。
Influence of sea t he ight of the upholstered stool on sittin g com fort
CHEN Yu 2xia
1, 2
, SHEN L i2 m ing , GUO Yong
1
1
( 11 School of Forestry and Landscape A rchitechture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036; 21 School of Furniture and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037 )
Gv =
常数 。
PRL ( yi ) =
1
NP
NP
∑P ( x , y )Δl
i i i =1
j
( 4)
式中 : PRL ( yi ) 为横向压力分布曲线 ; N P 第 j列测点 数 ; P ( xi , yi ) 为第 j列第 i个测点的压力 ;Δlj 为该测 点所代表的线长度 , 对于等间隔分布的测点 ,Δlj 为 常数 。 对各项压力分布指标进行统计计算 , 求其与主 观评价结果的相关关系 , 确定压力分布指标的有效 性及使用范围 。统计分析使用 Excel和 SPSS软件 。
Figure 3 The transverse p ressure distribution curves on the seat surfaces with different heights
212 主观评价结果
( 4 )随着座凳高度增大 ,臀部舒适度先增大后降
将主观评价的数据利用“ 模糊理论 ” 进行统计 [ 62 8] 处理 ,结果列于表 1。 由表 1 可知 ,在使用座凳时 : ( 1 )随着座凳高度的增大 , 主观感觉上臀部接 触面积增大 。 ( 2 ) 当座凳高度级差 ΔH 为 - 20 mm 和 0 mm 时 ,大腿前端的舒适度较好 。 ( 3 )随着座凳高度的增大 , 大腿后端的舒适度 降低 。
安徽农业大学学报 , 2010, 37 ( 1 ) : 174 2 178
Journal of Anhui Agricultural University
软凳座面高度对坐姿舒适性的影响
陈玉霞
1, 2
①
,申利明
23
,郭 勇
1
(11 安徽农业大学林学与园林学院 ,合肥 230036; 21 南京林业大学家具与工业设计学院 ,南京 210037)
Abstract: B y using body p ressure measure system and subjective evaluation, the paper analyzed and evaluated the effects of seated heights on the sitting com fort, and p rovided a theoretical basis for reasonably op ti m izing sofa seat interface design from ergonom ically perspective. Experim ental results showed that seated height has significant i m pact on sitting comfort . The seated height should be different w ith the hardness of the seat interface. Key words: sofa; seated height; sitting comfort; body p ressure distribution
图 2 5 种不同座面高度下 ,座面纵向压力分布曲线
Figure 2 The lengthways p ressure distribution curves on the seat surfaces w ith different heights
图 3 5 种不同座面高度下 ,座面横向压力分布曲线
摘 要 : 利用体压分布测量系统 ,采用主观评价与客观测试相结合的方法分析软凳座面高度与坐姿舒适性之 间的关系 ,为从人体工程学的角度优化软凳设计提供了理论依据 。试验研究表明 , 软凳座面高度对坐姿舒适性有 着重要的影响 ,可通过座面形状和硬度的改变进行座面的优化设计 。 关键词 : 软凳 ; 座面高度 ; 坐姿舒适性 ; 体压分布测试 中图分类号 : TS66414 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 2 352X ( 2010 ) 01 2 0174 2 05
收稿日期 : 2009 2 04 2 07 基金项目 : 安徽省木材科学与技术重点实验项目 (200407)和安徽农业大学校长青年科学基金 ( [ 2008 ]3 号 )共同资助 。 作者简介 : 陈玉霞 ,女 ,博士研究生 ,讲师 。 E 2 mail: sheherose@1631 com 3 通讯作者 : 申利明 ,男 ,博士 ,教授 。 E2 mail: shenlim ingda@ hotm ail . com
随着坐姿健康问题的增多 , 座椅设计越来越引 起人们的关注 。舒适合理的座椅设计是综合考虑人 的生理与心理 、 座椅的物理几何特性 、 人 - 椅匹配关 系等 ,并对其进行科学处理的过程 ,需要人体工程学 [ 12 3] 的相关研究为基础和设计依据 。 1998 年 Dennis
Zacharkow 等指出 ,臀部是影响坐姿舒适度最重要的
37 卷 1 期
陈玉霞等 软凳座面高度对坐姿舒适性的影响
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ΔH = H1 - h 其中 H1 为座凳高度 , h 为受试者膝腘窝高度 (即小腿加足高加鞋高 ) 。 本试验中 ΔH分别取 - 40、- 20、 0、 20、 40 5个等 级 , 测试坐姿状态下 , 座面压力分布 。其中座面硬 度适中 (坐垫下陷硬度 8819 N ) ,要求受试者上身自 然坐直 ,眼睛平视前方 , 左右大腿大致平行 , 膝部弯 曲大致呈 90 ° , 足平放于地面 , 双肩放松 , 双手轻轻 置于大腿之上 。 主观评价采用语义微分法 ,使用七级量表 ,评价 包括总体舒适度评价 、 身体部位舒适度评价和座椅 特征描述 3 项内容 。 113 BPD 数据的采集 作者采用美国 Tekscan 公司所提供的体压分布 测量系统 (B PM S, body p ressure measure system )测试 人 - 座面压力分布数据 。测试时 , 首先将压力传感 垫置于人与沙发座面之间 , 待压力分布相对稳定后 - 1 进行记录 ,记录时间为 5 m in,采样率为 8 f・ s 。 114 试验程序 试验前告知受试者试验的目的 、 试验的内容和 测试的方式 , 并帮助其熟悉主观舒适度评价量表 。 实验过程中 ,受试者不得多讲话 ,向实验人员报告舒 适状况时避免大声或激动 。一种坐姿状态测试完 毕 ,休息 30 m in 后进行下一坐姿状态的测试 。 115 统计分析 从实验过程中存取的压力分布记录文件 (文件 ) ,可以转换成一般电脑可以读取的压力 名为“fsx” 矩阵 ASC II纯文本文档 ,将此 ASC II文档导入 Office Excel 2003,作为计算及统计分析的基础 。由 B PM S 直接读取靠背面总压力 、 平均压力 、 最大压力和接触 面积等压力分布指标 , 并通过压力分布矩阵推算平 均压力梯度 、 最大压力梯度 、 纵向压力分布曲线 、 横 [ 52 7] 向压力分布曲线 ,推算公式分别为 :