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工作面是指作业时手的活动面。工作面的高度是决定人I作时的身体姿势的重要因素。不正确的工作面高度将影响工人的姿势,引起身体的弯曲,以致腰酸背痛。不论是坐着工作还是站立工作,都存在着一个最佳工作面高度的问题。这里需要强调,工作面高度不等于桌面高度,因为工作物件本身是有高度的。例如,打字机的键盘高度,一般有25~50mm。工作面可以是工作台的台面,也可以是主要作业区域。工作面的高度取决于作业时手的活动面的高度。例如绣花时,绣面的高度。不考虑具体的工作人员,一概采用固定的工作面高度,这不是一项好的设计。
有人对烫衣板高度与工作人员生理方面的关系做了试验研究。试验中使用了人的能量消耗(kW)、心跳次数、呼吸次数等指标。多数参加试验者选择烫衣板距肘下150m为宜。如果把烫衣板置于距肘下250mm,出现了受试验者呼吸情况稍有变化的现象。其他一些人的类似试验都一致指出,当搁架高度低于肘部时,随着搁架高度的下降,人的能量消耗增加较快。这是由于人体自身的重量所造成的。例如,一个58kg体重的女工,搬运0.5kg的罐头到高于肘部的搁架上,她必须举起05kg的罐头,1kg重的前臂,15kg重的上臂。为了搬动0.5kg的罐头到低于肘部的搁架上,除上述动作外,她还需要不同程度地移动身体,则能量消耗增加很快。
作业面的高度影响人的作业技能。一般认为,于在身前作业,肘部自然放下,手臂内收呈直角时,作业速度最快,即这个作业面高度最有利于技能作业。但另一个对食品包装的研究的结果与以上观点稍有不同(图1-4-45)。由图可见,当手臂在身体两侧,外展角度为8°~23°,前臂内收平放在工作台上时,食品包装的作业效能最高,即包装速度快,质量好,而且人体消耗的能量也随之减少。如果座椅太低,上臂外展角度达45°时,肩承受了身体的平衡重量,将导致肌肉疲劳,所以作业效能下降,人体能耗增加。
各种对座位的研究得出了以下这个结论:当一个人坐在椅子内时,他身体的重量并非全部在整个臀部上,而是在两块坐骨的小范围内。当人体的重量主要是由坐骨的结节支承时,人们通常就感到最舒适。从臀部的骨结构来看,似乎很适合这个支承重量的任务。图1-4-50、图1-4-51给出了座椅所受到的压力分布。每一根线代表相等的压力分布,从坐骨结节下的最大值90gm2至最外边的10gcm2。一把好的座椅可以适应姿势的改变。软的坐垫是需要的,因为它可以增加接触表面,从而减小压力分布的不均匀性。一般坐垫高度是25mm。太软太高的坐垫造成身体不易平衡稳定,反而不好。椅子表面的材料应采用纤维材料,既可透气,又可减少身体下滑。不要采用塑料面。塑料面不透气,表面太滑,使人坐着感到不舒服。
座椅的高度是很重要的。应该根据工作面高度决定座椅高度。常常出现的错误是从地面起量座椅的高度。决定座椅高度最重要的因素是,该高度应能造成人的肘部与工作面之间有一个合适的距离是275±25mm,在这个距离内,大腿的厚度占据了一定高度(图1-4-52)。当上半身有了好的位置后,再注意到下肢。舒服的坐姿是大腿近乎水平以及两脚被地面所支持。由于考虑到工作面的需要,可能椅子高度会导致人脚达不到地面,这田时应该使用脚垫。
为了避免大腿下有过高的压力(一般发生在座位的前部),座位前沿的高度不应大于坐着时从地板到大腿下面的距离(脚弯处和高度)。这个尺寸的选择一般应适合所有第5百分位以上的人。然而这个值对于固定座位的高度来说,可能会使较高的人的腰背部分成凸出而不是凹进去的姿势。因此将脚后跟最好比第5百分位的值略提高3~5cm(妇女要多一些)。在实践中非常普遍地采用43cm的座位高度。能调节的座位高度(38-48cm)可以适合各种高度的人的需要。
座位的深度和宽度应取决于座位的类型(不论是多用途的椅子或是打字员用的椅子甚至躺椅等)。然而一般讲,这个规定的深度应适合小个子(为小腿提供余隙,并且减少大腿压力)。座椅的深度要恰当。如果座椅太深,坐者不能靠背。通常的深度是375400mm为宜。座位面的宽度不能小于40cm。这样一个座位宽度对于单只座位来讲,可达到预期的目的;但如果是排成一行的,或者座位是一个靠着一个的,还必须考虑肘与肘的宽度,而规定的宽度应适合大个子。即使采用第95百分位的值也会产生一定的拥挤。在任何情况下这些数字是带靠手的椅子的最小值。座椅的宽度是从宽为好。宽的座椅允许坐者姿势变化。最小的椅子宽度是400mm再加上50mm的衣服和口袋装物的距离。对于有靠手的座椅,两靠手之间的距离最小是475mm。会妨碍手臂的运动。如果需要手臂支撑,可以把手臂放在桌子上,手臂下面还可以放小的垫子。对于有靠手的座椅,靠手高度应在椅面以上200mm为宜。靠手太高是错误的设计(图1-4-53)
身体的稳定性大部分是由设计决定的,设讠计应使得身体主要的重量由闱绕坐骨结节的面积来承受。对于这一点,座位的角度和靠背的角度起着重要的作用,座位靠背的曲线)。然而这些方面又与座位的功能缠绕在起。例如,就办公室座位来讲,推荐的座位角度为3°,而靠背的角度(靠背和座位之间的夹角)为100°。然而,对于休息和阅读来讲,大多数人喜欢较大的角度。身体的稳定性也可以靠于来帮助,甚至将手臂先靠在桌子或工作面上,但是这些也应在能使手臂自然垂下的高度,从而使肘部能在一种自然的位置上休息(图1-4-55、图1-4-56)。
为了了解坐的姿势中存在的问题,我们必须研究当一个人从站立的姿势改变为坐的姿势时,所发生的解剖学上的变化。当一个人从站立的娑势改变成坐得笔直的姿势时,大多数人想象为,是臀部关节转动了90°,然而实际上这个动作是比较复杂的,因为这个弯曲中只有60°°是来自于臀部关节的,而另外的30。是来自于腰椎曲线)。曾有一项研究显示,人在坐下时艘椎曲线°,这样的腰椎弯曲几乎都发生第四和第五个腰椎问盘上。恰好这两个盘是发生脱盘最多之处。因此尽可能地减少这个部位的过度弯曲很重要。即使在一般放松休息的姿势时,那里也有相当的荷载。慢性的腰背痛常常就发生在下腰部范围内,并且患者的特征是,他们不能以笔直的姿势坐随便怎样长的时间。即使是一个健康的背,30°的弯曲似乎也已是背部能容忍较长时间的最大负担。
坐姿的最严重问题是对腰椎和腰部肌肉的有害影响。不正确的坐姿不但不能减轻腰的负荷,反而加重了这一负荷。60%的人都有过腰痛的体验,其中最常见的痛因就是椎间盘的问题。椎间盘由纤维环构成,由于某种原因,椎间盘也可能退化,从而丧失强度。这时椎间盘变得扁平,严重时黏液还会被挤出脊柱的机能因此受到损害,造成一些组织和神经受挤压,引起各种骨盆部位的病症以及腰部风湿甚至下肢瘫痪。不正确的作业姿势和坐姿可能加速椎间盘退化,引起上述种种病痛。
许多人建议人应直腰坐着,以保持脊柱的自然S形。在人直腰坐着时。椎间盘内压力比弯腰坐时小,但是,在坐着时适当放松,稍微弯曲身体,可以解除背部肌肉的负荷,使整个身体感觉舒服。由肌电图可以很容易地证明这一点。如图图1-4-60所示,当直腰坐时肌电图波形变化大,而放松坐时机电图波形平稳。这说明,身体稍微前倾的放松坐姿,有利于整个身体的平衡。事实上,多数人的坐姿是放松的。细心的读者一定已经发现,肌肉和椎间盘对坐姿的要求是矛盾的。直腰坐有利于降低椎间盘内压力,但肌肉负荷增大;弯腰坐有利于肌肉放松却增加了椎间盘的内压力。靠背倾角和靠背的形状都可影响椎间盘和背部肌肉。靠背倾角是指靠背与坐面的夹角。图1-4-61是不同靠背倾角下的肌电图和椎间盘内压力。图中椎间盘的内压力以靠背倾角为90°时的压力值为零点,其绝对压力为0.5MPa,所以,图中为相对压力。
