通用設計理念下的家用學生脊柱側(cè)彎康復椅設計研究

石文清 陳永航

（五邑大學藝術設計學院，江門 529020）

脊柱側(cè)彎也稱脊柱側(cè)凸，醫(yī)學上將X 光中人體上半身正面或背部的脊柱呈C 型或S 型病變彎曲稱作脊柱側(cè)彎。脊柱側(cè)彎并不是一種二維的形態(tài)彎曲，病變中脊柱關節(jié)通常帶有三維的旋轉(zhuǎn)[1]。中小學生脊柱側(cè)彎問題十分嚴峻[2]，目前我國脊柱側(cè)彎病人超過300 萬人，并以每年 30 萬人的速度遞增，其中超過半數(shù)為青少年。脊柱側(cè)彎已成為繼肥胖癥、近視之后我國兒童青少年健康的第三大“殺手”，防控形勢嚴峻。在《健康中國2030 規(guī)劃綱要》指引下，教育系統(tǒng)制定并開展了中小學“骨健康促進”行動，將脊柱側(cè)彎列為青少年重點篩查和監(jiān)測的疾病。在此背景下，為減緩兒童青少年脊柱側(cè)彎日益增長，文章基于通用設計理念對學生群體進行適應場景需求的康復椅設計研究。

1 通用設計理念

通用設計是對于產(chǎn)品的設計盡可能考慮到面向所有使用者的一種創(chuàng)造設計活動。通用設計又被命名為全民設計、全方位設計或是通用化設計，指無須改良或特別設計就能為所有人使用的產(chǎn)品、環(huán)境及通訊。它所傳達的意思是：如何能被失能者所使用，就更能被所有的人使用[3]。與通用設計理念相近的是無障礙設計，無障礙設計的目的是滿足弱勢群體人群使用需求[4]。與無障礙設計相比，通用設計的理念為讓所有人都可以使用，沒有使用者是正常人還是弱勢群體的心理暗示，因此通用設計所包含的人文關懷理念更加被廣泛推薦。

通用設計面向的群體主要分為障礙群體和隱形障礙群體。障礙群體主要是指由于心理、生理、人體結構上某種功能的喪失，而導致無法以正常的方式去進行某將活動的人群。隱性障礙群體主要是指存在著一些不具有明顯視覺表現(xiàn)的癥狀或缺陷，卻時刻被這些問題影響著的人。不能以是否有健全的外表、是否使用了某種殘障設備去衡量一個人在社會生活中是否存在著障礙[5]。

2 家用學生脊柱側(cè)彎康復產(chǎn)品現(xiàn)狀

在市場中調(diào)研可發(fā)現(xiàn)，購買可家用的脊柱健康產(chǎn)品主要分為三大類，包括醫(yī)用矯正器械，輔助鍛煉器械，維護輔助裝置。

醫(yī)用矯正器械非常專業(yè)，通常是脊柱問題十分嚴重的患者選擇使用，且想要達到預期效果需要醫(yī)生和康復師指導。醫(yī)用矯形器通常需要除洗澡時間以外全天佩戴，佩戴之后外形的特殊對患者日常生活造成心理和生理雙重負擔[6]。

輔助鍛練器械和維護輔助裝置通常是具有一些輕微癥狀的使用者自發(fā)購買。當使用者發(fā)現(xiàn)自身體態(tài)出現(xiàn)駝背、高低肩等脊柱相關問題后，以主動訓練的方式使用輔助鍛練器械。目的是尋求改善自身氣質(zhì)形象、改變矯正不良姿態(tài)以及改善局部疼痛問題。

維護輔助裝置與輔助矯正器械的區(qū)別是，維護輔助裝置往往是靜態(tài)的：維護輔助裝置對使用者有靜態(tài)約束力，使人維持正確姿勢養(yǎng)成肌肉記憶，達到維護健康的目的。如穿戴矯正背心，使用符合人體工學的座椅、護腰護墊等，都是在靜態(tài)過程中減少自身脊柱負擔，形成正確脊柱姿態(tài)。

3 通用設計理念下的脊柱側(cè)彎康復椅設計分析

3.1 脊柱側(cè)彎調(diào)研與需求分析

3.1.1 使用人群調(diào)研

通過觀察醫(yī)院內(nèi)脊柱側(cè)彎患者康復方式以及訪談脊柱側(cè)彎相關醫(yī)生，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院主要是針對中度以及重度患者進行治療，對輕型以及潛在誘發(fā)群體并無預防措施。治療方式主要是保守治療優(yōu)先，通過牽引以及肌肉神經(jīng)電刺激等物理療法、針灸和手法推拿為主的傳統(tǒng)治療學方式以及運動療法進行治療[7]。其中運動療法可操作性最強，康復師可以根據(jù)患者的不同情況指導不同的運動練習[8]。

對義務教育階段的家長調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段家長對孩子坐姿情況關心程度不夠，并且不了解學生健康座椅相關信息。只有較少家長注重孩子身體健康，會為孩子配置一個專用的學習座椅。更多此前對健康座椅不了解的家長表示，如果座椅確實對孩子健康有助且價格合理，愿意為孩子購買使用。

3.1.2 使用人群需求分析

根據(jù)通用設計理念，將障礙群體的治療方式轉(zhuǎn)化為隱形障礙群體的預防手段，也就是將增強核心力量有助于改善青少年脊柱側(cè)彎患者癥狀的理念，用于更廣泛的普通青少年群體。由此，可以將學生群體分為已確診脊柱側(cè)彎的學生群體以及有潛在相關隱患的學生群體。

已確診脊柱側(cè)彎的學生群體通常已去醫(yī)院做過檢查，并已進行醫(yī)用康復活動。這種康復活動需在醫(yī)院或康復機構這樣的固定環(huán)境中，由醫(yī)師或康復師陪同進行康復訓練。而脊柱改善是長期的過程，通常居家環(huán)境中，患者只能自主進行動作訓練，或者有意識自發(fā)進行正確坐姿、睡姿。

潛在相關隱患的學生群體通常很難保持正確的脊柱形態(tài)，而后發(fā)性脊柱側(cè)彎很大程度上是由于錯誤的習慣和姿勢導致。多項研究對脊柱側(cè)彎的相關行為進行了調(diào)查分析[9]，發(fā)現(xiàn)學生日常生活中有很多行為對脊柱側(cè)彎的形成有關，如：（1）教室椅子高度不合適；（2）學生課業(yè)壓力繁重，學習壓力、書包重量等因素導致經(jīng)常站姿和坐姿不標準；（3）學生日常的體育課程和課外活動時間減少，導致學生無論上下課長期坐在教室里，因此缺乏體育鍛煉，身體長期保持一個姿勢，無法緩解肌肉疲勞；（4）在家中經(jīng)常蜷縮睡姿；（5）食物中維生素 D 缺乏，挑食、偏食、營養(yǎng)不良等。以上因素均與后發(fā)性脊柱側(cè)彎的發(fā)生相關[10]。

青少年時期正是一個人骨骼、肌肉發(fā)育的快速時期，身體不斷成長，骨骼開始定型。這個時期需要保證身體骨骼健康發(fā)育，需要加強鍛煉、加強營養(yǎng)，而脊柱側(cè)彎主要的生理表現(xiàn)為身體的不適以及外部體型的異常。此時期青少年的心理上也會出現(xiàn)自我意識不斷強化，開始注重自身形象，自尊心要強，逐步形成自身審美觀，而脊柱側(cè)彎所帶來的身體外觀異樣會對青少年造成極大心理壓力。不做糾正時自身出現(xiàn)的駝背、高低肩、長短腿等問題影響個人儀態(tài)氣質(zhì)；做糾正后佩戴治具會造成明顯的外觀異樣，會為患者造成嚴重的心理負擔。在此時期及時糾正不良體態(tài)會對學生的生理和心理帶來極大的幫助[11]，減少外觀焦慮，增強自身自信，從而患者改善自身體態(tài)意愿也會愈發(fā)強烈。

3.2 康復椅設計的基本原則

3.2.1 安全性原則

使用預防脊柱側(cè)彎座椅首先應保證使用者的安全。借助瑞士球、懸吊運動的康復理念，也就是使人體處于不穩(wěn)定的狀態(tài)中增強核心力量。因此預防座椅相比普通座椅來說，座面會是不平衡的，使用者要運用自身力量控制自身的穩(wěn)定性[12]。因此結構設計中要控制不平衡的度，座面偏移的角度不能超過使用者控制的范圍，最大偏移量也要在人體重心可控范圍內(nèi)。

3.2.2 易用性原則

座椅應當避免復雜的操作，使用者使用時應立即理解座椅的使用方式。因青少年群體在快速發(fā)育中，座椅的需適應不同用戶的需求，因此座椅還需要一定的調(diào)節(jié)機構，調(diào)節(jié)機構設置也需操作簡單，盡量使用戶看到調(diào)節(jié)裝置即可理解調(diào)節(jié)用途。

3.2.3 舒適性原則

座椅的人機合理性十分重要，不舒適的座椅易使人患腰椎疾病，對人的健康有極大的危害，因此在設計腰靠部分時應該符合人機設計原理[13]。結構設計應當符合醫(yī)學原理，使座椅滿足最重要的預防脊柱側(cè)彎作用，且座面的不穩(wěn)定感也不能影響使用者的正常使用，避免造成使用者的反感而厭惡使用。而不穩(wěn)定感與普通座椅相比勢必會影響舒適性，適當?shù)牟皇孢m可以避免使用者的久坐，減少久坐也有助于學生群體的身體發(fā)育和身心健康。使用者與座椅接觸的部分盡量使用軟硬適中的材質(zhì)，材質(zhì)過軟無法對使用者起到支撐作用，材質(zhì)過硬會導致使用者血液流通不暢，會造成使用者在不正確坐姿中不停轉(zhuǎn)換。

3.2.4 情感性原則

產(chǎn)品還應滿足用戶更高的情感需求。首先產(chǎn)品的外觀應該盡量設計成為用戶喜愛的樣式，使用戶對座椅產(chǎn)生好感，不必向使用者過分強調(diào)和解釋座椅的原理，避免使用者產(chǎn)生過多心理負擔。且座椅中可以設計康復游戲，學生通常對游戲產(chǎn)生極大的興趣，減少了座椅原先只能坐著學習的枯燥感，增加了更多的趣味性，且游戲是有益于身體健康的，設計中還要避免游戲本身的成癮性。

4 家用學生脊柱側(cè)彎康復椅設計思路

4.1 康復椅設計定位

4.1.1 人群定位

學生群體范圍極廣，從小學生到大學生都屬于學生群體，本文中主要研究的是義務教育階段的學生群體。在此階段學生生長發(fā)育快速，并且通常采用走讀方式，符合家用座椅的應用條件。

4.1.2 功能定位

康復運動的主要原理是刺激核心肌群的深層小肌肉群，使其進行低負荷的等長收縮，使長久失活的核心肌群逐步增強功能。核心力量訓練能夠有效緩解學生脊柱側(cè)彎患者的癥狀，減少脊柱側(cè)彎程度，是防治青少年脊柱側(cè)彎的有效手段。根據(jù)人體處于不穩(wěn)定的狀態(tài)中增強核心力量的原理，結構的原理參考康復用具中具有相同原理的瑞士球和平衡板，將座椅的功能模擬坐在瑞士球上的狀態(tài)，平衡過程中需要將全身的肌肉參與進來，尤其是核心力量，核心力量的鍛煉包含背部豎脊肌的力量增強，因此就可達到預防脊柱側(cè)彎的目的。

4.2 康復椅外觀設計

通過文獻研究和調(diào)查問卷的方式，對購買座椅的色彩、材質(zhì)、外觀樣式三個方面進行研究。問卷調(diào)研的人群主要分為“未成年人”、“未婚或已婚未育的成人”以及“有小孩的家長”三個人群，分別占比19.36%、57.33%、23.31%，根據(jù)人群的不同，問卷問題設置也有一些差異。成人問卷的差異主要在于是否有孩子，兩個群體共同設置的問題為“為孩子購買學習椅是否會征求孩子的意見”，其中85%的成年人表示會征求孩子的意見，分別看兩個成人群體也并無太大差異，因此研究未成年人喜歡的座椅樣式也是有必要的。其中調(diào)研中未婚或已婚未育的成年人也占據(jù)相當大的比重，這類人群是將來為孩子購買座椅的主力軍，調(diào)研他們會為孩子選擇什么樣式的座椅是十分重要的。

4.2.1 色彩設計

色彩研究主要從色彩的明度、色彩的冷暖度以及對座椅的色彩搭配三個方面進行研究。對明度的研究主要將全彩色飽和度最高的色塊分為飽和度最高、明度值高（偏白）、明度值偏低（偏黑）三項，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)在飽和度相同的條件下三個人群中都偏向選擇明度高的色彩，分別為69.9%、80%、60%。色系的選擇中，54.55%的成年人偏向為孩子選擇暖色系的物品，而未成年人對色彩的喜愛各有不同，冷色系、暖色系、中性色系、黑白灰分別占比45.63%、38.83%、24.48%、14.22%。對座椅的色彩搭配中，未成年人對 “黑白灰”、“彩色+淺色”具有近乎相同喜愛程度，約占58.25%和55.34%；成年人選擇“彩色+淺色”、“黑白灰”色彩搭配占據(jù)一定比重，分別為53.61%和37.53%。因此配色方案中“彩色+淺色”是大眾的首選項，占總?cè)藬?shù)的一半以上。

4.2.2 材質(zhì)設計

材質(zhì)影響座椅的使用感受。不同人群選擇與身體接觸的座面與靠背首選透氣網(wǎng)布、其次是布料與皮革。而塑料、金屬、木材中，木材是最受歡迎的。對座椅軟硬度調(diào)查中，成年人絕大多數(shù)選擇軟硬適中的座椅，而未成年人更加偏向選擇極其柔軟的座椅。究其原因，未成年人因大部分時間在學校，而學校通常為硬質(zhì)座椅，坐久了覺得不適硌屁股，因此希望居家的座椅盡量柔軟。而成人考慮更多方面，過軟或過硬的座椅對孩子生長發(fā)育不利，學習也難以集中精力，所以更多會選擇軟硬適中的座椅，坐起來更加舒適，也起到支撐身體的作用。因此人們軟性材質(zhì)更多選擇透氣網(wǎng)布和布料，透氣網(wǎng)布現(xiàn)更多用在電腦椅中，布料內(nèi)部需要填充相應支撐物。而硬質(zhì)材料首選木材。

4.2.3 外觀設計風格

外觀設計影響人們對座椅的第一印象。在問卷調(diào)查中設置多種座椅設計風格進行調(diào)研，未成年人選擇“居家舒適風格”和“自然風”占據(jù)主要比重，分別占比39.16%、36.6%；有小孩的家長選擇設計風格比例接近，同比來看選擇“居家舒適風格”、“可愛風”、“校園風格”和“自然風”設計風格的家長更多，分別占比28.23%、26.61%、26.61%、20.97%；未育成年人中選擇“自然風”、“居家舒適風格”的人數(shù)最多，分別占比46.56%、40%。未成年人中選擇“校園風格”、“普通電腦椅風格”和“辦公室會議風格”的人最少。未育成年人中選擇“卡通圖案”和“電競游戲風格”的人數(shù)最少，而選擇“普通電腦椅風格”和“辦公室會議風格”的人較少。從以上調(diào)研可得出一些結論，“居家舒適風格”和“自然風”是受所有群體最為歡迎的外觀設計風格，而每個群體對不喜愛的設計風格各有不同，但總體來講選擇“普通電腦椅”風格和“辦公室會議風格”的人較少。究其原因，對于家庭使用場景中，人們普遍認為辦公環(huán)境使用的椅子不適合居家給孩子使用，應當選擇使用更加舒適、更加符合家庭環(huán)境的椅子。在問卷調(diào)查中設置座椅風格如圖1 所示。

圖1 問卷調(diào)查外觀風格所用圖片

4.3 康復椅人機設計

座椅的人機工程設計的合理性程度影響著使用者的健康，不符合人機工程學的椅子甚至對健康有害。人機工程學研究的基本對象是人、機、環(huán)境系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)相互配合，最終能夠達到安全、高效、可靠的目的。設計中要充分考慮到人體的各種尺寸，這樣才能使人在使用的過程中處在一個合適的環(huán)境和舒適的狀態(tài)中。為學生人群設計座椅應當符合人體尺寸國家標準，以《中國未成年人人體尺寸》（GBT26158-2010）中數(shù)據(jù)為準，座椅設計中需要參考很多指標。座面的深淺需要參考未成年人“臀—腘距”，座面的高度需要參考“小腿加足高（腘高）”，座面的寬度需大于“最大體寬”，座椅扶手高度需要參考“肘高”等。因為未成年人體型差異較大，國標中也將未成年人按性別分為男性、女性，按年齡分為4—6 歲、7—10 歲、11—12 歲、13—15 歲、16—18歲的不同計量區(qū)間，因此設計座椅可按照年齡分為大小號，或設計可調(diào)節(jié)尺寸的座椅，滿足不同人群的需求。座椅設計尺寸如表1 所示，設計方案如圖2 所示。

表1 座椅設計尺寸探究

圖2 座椅設計方案

5 結語

現(xiàn)階段學生人群脊柱側(cè)彎病癥發(fā)病率日漸上升，根據(jù)市場調(diào)研，現(xiàn)階段預防脊柱側(cè)彎的產(chǎn)品幾乎沒有，與脊柱健康相關的產(chǎn)品也較少。根據(jù)用戶調(diào)研以及訪談得出，增強核心力量的鍛煉有助于改善和預防脊柱側(cè)彎疾病，且義務教育階段的學生正處于快速的身體發(fā)育階段，在此階段預防會有明顯的效果。在產(chǎn)品設計方面，從功能設計、外觀設計以及人機設計三方面給出設計座椅的設計參考方向，以此設計增強學生群體的脊柱健康，起到預防疾病的作用。