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《辦公家具》雜志|“三軸”設計 辦公椅的創新
發布時間:2022-06-17    202瀏覽 辦公桌椅

原創李傳軍 來源:辦公家具號外

 

李傳軍

獨立設計師

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設計師簡介

李傳軍

獨立設計師。自2002年進入辦公椅行業,至今已經有20個年頭??芍^是“一入椅業誤終身”。身為設計師,立志做一把“椅人合一”的椅子?;?/span>12年時間,歷經6次迭代,在研究摸索的路上,逐漸總結出了一套關于椅子結構的新理論:椅子的結構即將進入“三軸”時代。這種結構的改變將帶來諸多功能的出現,讓“椅人合一”成為一種可能。

坐、臥、立、行是人類身體活動的四大基本狀態。信息時代,人類的大部分工作以“坐”姿進行,尤其是辦公室里的白領們,保持“坐姿”的時間遠超其他三種姿勢。長期保持坐姿引起了多種脊椎骨病癥的日益高發。人們把病因歸結于坐的時間長和坐姿不正確、缺少鍛煉,但很少有人研究是不是坐具有問題以及如何改善坐具對人體健康的影響。

坐具的研究要從人體的骨骼基本結構開始,而不僅僅是肌肉和外觀的研究。(注:坐具泛指提供坐功能的器具,本篇以辦公椅這一品類來代指坐具)。

尋找脊椎運動的三軸線

脊椎是人體背部的核心所在。從力學的角度來講,坐具如果能夠直接支撐脊椎才是最理想的。目前市場上所有的椅子,都是以支撐脊溝兩側的肌肉群組為目標,而不是以支撐脊椎骨為目標。

人體坐姿狀態下,脊椎并不是一條直線(實際上任何姿勢下,人體脊椎都不是一條直線),它是一條S”形的曲線,且形狀是不斷變化的。人體在坐姿下,腰、背、頸三個部位經常改變相對位置。所以,任何將椅背設計為一個固定形狀的椅子,不管它是不是最好的材料、最好的工藝、最美的曲線,都不符合人體工學。

人體脊椎可以按照功能劃分為四段,每一段對應一大生理彎曲:頸椎——頸曲、胸椎——胸曲、腰椎——腰曲、骶椎——骶曲(當人體坐下后,骶曲基本不參與人體上半部分的活動)。這四段是緊密相連的,而且之間有聯動關系,某一段發生位置改變,另外相連的兩部分都會有不同程度的改變。

脊椎作為“大梁”,支柱作用僅僅是其基本的功能,而脊椎的四大生理彎曲才是人體能夠活動自如的核心功能。結合四大生理彎曲運動仔細分析,會發現坐姿下,人體前后移動有如下規律:

頸曲:其運動軌跡是沿著胸椎與頸椎結合的椎點轉動,其轉動的軸線是穿過該點與身體平面平行的水平直線。

胸曲:其運動軌跡是沿著胸椎與腰椎分界點運動,其轉動的軸線是穿過該點并與身體平面平行的水平直線。

腰曲:其運動軌跡是沿著坐骨與椅座接觸點運動。(這與上面的兩大彎曲有很大不同,是因為腰椎和尾椎及坐骨間復雜的結構關系決定的)其運動軸線是坐骨與椅座平面的水平直線。

如果沿著以上三個位置,橫向與人體平行劃出三條軸線,就會發現脊椎在功能上雖分為四段,但在坐姿狀態下,只有三大彎曲功能在運動,在空間結構上是沿著三條軸線在變化。

這三條軸線在人體生理上并不存在,但在真實的人體運動中是存在的,它們的存在使人體脊椎完成了各種前后移動。這些移動,可以是某一段沿某一軸運動,也可以是某兩段同時沿一軸同步運動,甚至三段同時沿一軸運動。

當認識到人體背部的活動其實由脊椎分三大功能區控制的,并找到了三條軸線后,也并不能設計出一張完美的辦公椅。因為在三軸分四曲的過程中,未考慮這三軸之間的準確關系。僅僅知道它們會聯動,但如何聯動的?是向一個方向同步還是相反方向運動呢?

人們研究發現,人體脊椎像一條軟管,總長是不變的,只有形狀會變化;人體是個非常平衡的系統,特別是重力的平衡系統非常發達。也就是說,某一身體部位向前,必定有另一部分向后,以維持身體的平衡;人體的重心點在腰腹之間,人體主要的重量就集中在這個位置,所以這個位置是保持人體平衡最重要的部位。通常情況下腰腹部位向后傾,胸部和頭部就會本能地向前傾,如果前傾的重量和腰腹后傾的重量找不到平衡點,人就會摔倒。

由此基本可以判斷,腰椎的運動方向和胸椎及頸椎的運動方向通常是相反的。

傳統椅子設計的不足

認識到腰曲運動與胸曲運動、頸曲運動的反向關系,可以使人們認識到,當前幾乎所有的坐具對人體背部運動的理解和支撐不足。當腰部傾仰時,它是以坐骨軸線為旋轉軸的,它的旋轉半徑為35厘米左右。由于脊椎骨相連,胸椎頸椎連帶著一起旋轉,同時胸椎頸椎離坐骨更遠,所以它們的旋轉半徑更大。腰椎旋轉相同的角度,發生的位移絕對值要小于同等角度下胸椎發生的位移。而頸椎發生的位移就更遠。

傳統的椅子,在起始位置和人體貼合似乎很好,一旦向后傾仰,就會感覺椅背比人體要長。實際上是因為一體化的椅背傾仰時,頸部位移太大,沒有回調補償,并且人體旋轉時的軸線和椅背旋轉時的軸線不重合。

所以在設計中,要充分考慮椅背與人背在旋轉時的同軸問題,應該以坐骨底端為軸線,讓椅背的轉動和人體轉動處于同一軸線上。

傳統的椅子設計通常有兩種傾仰方式:椅座傾仰——整個椅座傾仰,導致坐高變化,人體雙腳被“吊起”;底盤傾仰——底盤后部傾仰,從椅座下發生,傾仰半徑大于人體傾仰半徑,傾仰之后,頭枕常?!皰炷X勺”。

仔細研究發現,這兩種傾仰方式的轉動軸都與人體傾仰的轉動軸不重合。兩個轉動軸不重合的物體,在轉動相同的角度后必然出現不重合現象。傳統的椅子,在初始位置總是和人體的特殊角度貼合很好,一旦傾仰,頭枕總是從脖子部位升到了后腦勺部位。

BIFMA標準(《美國BIFMA辦公家具國家標準之普通辦公椅類測試標準》)里,明確要求椅背在自然狀態下與椅座平面呈大于90度的夾角。根據人體工程學,這個角度通常是105度至113度間。

人類的頸椎病產生的一個重要原因就是:背部向后靠,大于豎直的90度,導致頸部要向前伸才能夠保持身體的平衡和舒適的目光平視角度。這種頭部前伸的作法,給頸椎增加了負重,久面久之,頸椎磨損引起頸椎病。

傳統坐具一直存在椅背與人背實質分離的現象:工作狀態時(豎直90度時),人背與椅背間是空的,只有放松時,人背去找椅背,在固定的角度才會得到有力的支撐。這就是為什么有很多人在椅背上加腰靠的原因。

理想的坐具應隨人的角度和形狀而改變。在豎直狀態下,椅背可以提供到支撐。人們需要的是在工作狀態下及時有效地獲得支撐,而不是放松狀態下才能夠得到這種支撐。這對于辦公椅非常重要。

只有提供了豎直狀態下任意角度支撐的坐具,才是真正的以人為本的坐具。

人體工學椅的三軸創新設計

通過分析,我們知道傳統椅子設計有五個缺陷,分別是:1.椅背不能夠提供90度豎直支撐;2.椅背不能任意角度傾仰并“懸?!?;3.椅背在人體傾仰時不能夠同步升降;4.椅背不能夠提供直接支撐脊椎;5.椅背對頸椎的支撐極為有限或者根本沒有。

正是基于以上對坐具和人體結構的重新理解,我以“三軸”為理論基礎,設計出一系列以保護人體脊椎為對象的、更符合人體結構,并能夠從90度開始提供支撐且形態隨人體變化而變化的坐具——椅力特。這是未來坐具保護人類脊椎健康的新嘗試。

“椅力特”椅具有六大創新功能,分別是:90度豎直支撐;椅背任意角度(自90度開始)彈性傾仰;椅背任意角度(自90度開始)“懸?!?/span>;“龍脊”直接支撐脊椎;椅背隨人體同步傾仰升降;椅背任意角度“托舉”人體背部(尤其是頸椎)。

其中,第二到第五項功能為獨創的“跟背技術”。

椅背任意角度彈性傾仰:人體在保持坐姿并工作的狀態下,背部需要小幅度調整角度。這些角度不固定,在一定角度范圍內調整是任意的,彈性傾仰正好滿足此需求。其次彈性傾仰是軟接觸,避免背部傾仰時硬接觸。彈性傾仰提供一個緩沖,讓背部更柔和地獲得支撐。

椅背任意角度“懸?!保骸耙瘟μ亍暗摹皯彝!痹O計讓人體可在任意角度保持一個動態的力的平衡,“懸?!痹谌魏我粋€角度。如同直升機,它停在空中任意一個位置,并不是上面或下面有實物支撐,而是上升力和重力相等達到了一個平衡。

“龍脊”直接支撐人體脊椎:獨特的“龍脊”設計,可以讓使用者的脊椎直接被“龍脊”支撐,猶如直接頂住一棵大樹的主干。這就避免了人體在坐姿狀態下,脊椎長期保持高負重狀態,而導致腰椎和頸椎這兩處位置發生病變。

椅背與人背傾仰時同步升降:“椅力特”獨特的同步升降設計,讓人體在傾仰時和椅背不同軸轉動導致的錯位現象得到很好的解決。人體向后傾仰時,椅背會同步自動下降;而人體逐漸豎直時,椅背又會同步自動上升,任何時候都緊貼著人背。同步自動升降,而不是手動升降,是“椅力特”升降技術的最大特點,方便簡潔。

“椅力特”獨創的“托舉”功能設計,可以讓人體在任意角度(自90度開始)下獲得一個斜向前方的“托舉”的力量,分擔脊椎特別是腰椎和頸椎的負荷,更好地保護這兩處脊椎最脆弱的位置。

在筆者看來,椅子的發展到了現在,各種功能都已經被發掘得比較完善了,唯有最難的背部,其功能需求尚未被全面解讀。任何一種產品的進化都沿著功能、工藝、材料、外觀的方向,而功能永遠是第一位的。功能的變化才是革命性的變化,所以椅背功能的設計創新,將是椅子的下一個革命性變化焦點。

“念念不忘,必有回響”。

經過12年的研究,自我迭代6次,獲取了8項新專利,以“三軸”為理論基礎而設計的“椅力特”椅,將是坐具保護人類脊椎健康有意義的創新嘗試。


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