曹萍，劉洋

隨著科技發(fā)展和信息時代的來臨，電腦的使用越來越廣泛。與此同時，電腦對人體健康的危害也接踵而來。鑒于電腦對人體產(chǎn)生的危害，本研究擬針對使用電腦過程中存在的姿勢問題，從降低電腦輻射、預(yù)防及改善頸肩疾病等出發(fā)，使用"USERfit"框架設(shè)計制作可調(diào)式電腦坐姿輔助支架。

1 電腦引起的問題

1.1 電腦輻射的危害 電腦屏幕發(fā)出的低頻輻射與磁場，會導(dǎo)致7～19種病癥，包括眼睛癢、頸背痛、短暫失去記憶、暴躁及抑郁等[1]。眼睛處于長期干燥的狀態(tài)，會引起角膜上皮細(xì)胞的脫落，造成器質(zhì)性的損傷，嚴(yán)重影響視力。

1.2 長期伏案引起的頸腰部癥狀 長期低頭伏案看電腦，頸椎始終維持在前屈位，頸后肌群長時間處于緊張狀態(tài)，極易引發(fā)頸椎小關(guān)節(jié)紊亂、頸項(xiàng)肌勞損、落枕、項(xiàng)背肌筋膜炎甚至頸椎病[2]。常出現(xiàn)頸背部肌肉酸痛不適，頸椎活動明顯受限，有的表現(xiàn)為上肢劇烈的放射性疼痛、上肢麻木，還可出現(xiàn)心慌、失眠、頭痛、頭暈、惡心、嘔吐等，病情嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)走路不穩(wěn)。頸部肌肉、軟組織長時間緊張或者損傷造成的"頸背綜合癥"，如果不及時治療，會發(fā)展為頸椎病。

1.3 不良坐姿對身體的影響 以不正確的坐姿使用電腦，例如含胸塌背，容易導(dǎo)致身體疲勞，慢慢肌肉緊張，引發(fā)肩部疼痛。肩部癥狀通常與頸部癥狀共存，稱為肩頸綜合征。

2 USERfit框架分析案例

2.1 USERfit框架 USERfit框架是以使用者為中心的輔具設(shè)計流程框架[3-5]，為輔助技術(shù)提供了一種設(shè)計途徑和規(guī)范性的操作方法。該架構(gòu)包括問題定義、功能規(guī)格、制作、測試4個階段，9個工作項(xiàng)目，每個項(xiàng)目包含數(shù)個表格，包括使用者分析、活動分析、產(chǎn)品分析、使用環(huán)境等相關(guān)要素。它作為一種工具，以表格的形式提供了一個具體的操作流程，使用這些表格進(jìn)行信息的收集、評估和分析處理，形成包含所有要素的使用者數(shù)據(jù)庫。這種策略能夠幫助設(shè)計者選擇某一群體的產(chǎn)品設(shè)計方案，提供所需要的要素信息以便設(shè)計出適用的產(chǎn)品。其它的構(gòu)成包括需求和設(shè)計總結(jié)，最后的環(huán)節(jié)是適用性評估。USERfit是一個十分有用的方法，目前已經(jīng)開發(fā)出一些工具，以便于推廣該方法，并促進(jìn)信息的共享。

2.2 案例分析 長期伏案工作的人群在使用電腦時，由于電腦桌椅的設(shè)計問題，以及身體的疲勞，不能長時間保持上半身的直立姿勢，很難維持標(biāo)準(zhǔn)坐姿。另外，當(dāng)專注使用電腦時，由于長時間盯著電腦屏幕，眼睛出現(xiàn)疲勞干澀不舒服，視力逐漸模糊。此時，頭頸部會向前伸，頸部后側(cè)肌肉及軟組織處于緊張狀態(tài)，長時間對頸椎造成負(fù)擔(dān)和損害。據(jù)報道[5]，頸腰部慢性疾病多因長時間坐姿不良或過度疲勞等因素引發(fā)，甚至導(dǎo)致脊柱變形或相關(guān)椎間關(guān)節(jié)錯位，損及肌肉、血管和神經(jīng)。長期低頭伏案工作，使頸椎長時間處于屈曲位或某一固定體位，使得頸椎間盤內(nèi)的壓力增大，頸部肌肉處于非協(xié)調(diào)受力狀態(tài)，頸后部肌肉和韌帶收到牽拉勞損，椎體前緣壓迫磨損、增生，若同時存在扭轉(zhuǎn)、側(cè)屈過度等情況，將導(dǎo)致進(jìn)一步損傷[6]。尤其是處于生長發(fā)育期的兒童、青少年，容易引起近視眼，出現(xiàn)代償性胸椎后凸即駝背，影響身體發(fā)育。正確的電腦前坐姿是保持眼睛離電腦屏幕50cm以上，雙眼平視或輕度向下注視電腦屏幕，使頸部肌肉放松，并使眼球暴露在空氣中的面積減小到最低[7]。據(jù)調(diào)查，電腦使用引發(fā)的健康問題普遍出現(xiàn)在電腦使用者身上，如果適當(dāng)減少電腦的使用時間，會有效的減少該問題的出現(xiàn)。但由于電腦已融入到很多人的生活和工作中，成為重要的日常使用工具，使用時間無法有效控制。因此，可考慮設(shè)計一個外部輔助設(shè)備，輔助人體維持正確的姿勢，來預(yù)防或減少使用電腦產(chǎn)生的健康危害。

3 可調(diào)式坐姿輔助支架的制作與改良

根據(jù)Userfit架構(gòu)分析，設(shè)計電腦坐姿支架，主要分為下頜、頸部、胸骨承托和金屬連接支架兩部分。

3.1 下頜、頸部與胸骨的承托部分 ①初期制作：以模塑式頸胸矯形器為設(shè)計基礎(chǔ)，采用石膏繃帶取型塑料板材熱塑成型的方法。制作材料使用高溫?zé)崴馨宀臒崴艹尚停叻肿硬牧暇哂杏捕冗m中、強(qiáng)度好、彈性優(yōu)良、價格便宜的特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)模塑成型矯形器的結(jié)構(gòu)，分為前后兩片，上端支撐于枕骨和下頜骨，下端包裹、支撐于胸廓上部。整體包裹面積較大，對頸椎前屈后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的固定性較好；效果，形狀準(zhǔn)確，服帖性好，固定性能強(qiáng)。但是，通過使用者試穿發(fā)現(xiàn)，支架過多的限制了頸椎活動。穿戴較長時間后，產(chǎn)生頸部的僵硬和酸疼，引起不良的結(jié)果，舒適度不能達(dá)到要求。②改良制作：材料改為低溫?zé)崴馨宀目焖俪尚拖骂M至胸骨部位(頸部不受力，同時也可以對頸部開口增加透氣性)，低溫?zé)崴馨宀木哂型笟庑院谩?qiáng)度適中、成型速度快、修改方便等優(yōu)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)，一片式下頜頸胸支撐片，上端支撐于下頜骨，下端支撐于胸廓上部的胸骨段。下頜部分小巧，僅僅起到承托下頜骨的作用，胸骨段支撐面積較頸部略大，起到支持作用，同時可避免應(yīng)力集中引起不適；其他附件，支撐片與身體接觸部位可添加帶孔內(nèi)襯板，防止壓痛；下頜部分可增加一層軟性海綿墊，增加穿戴舒適感；后背可增加兩條交叉的彈性背帶，對支撐片起到固定的作用，同時增強(qiáng)對身體姿勢的控制；效果，在不過度限制頸椎運(yùn)動的同時，控制了頸椎在矢狀面上的前傾運(yùn)動；一定程度上限制了額狀面上的側(cè)向傾斜運(yùn)動。

3.2 金屬支架部分 ①材料：使用鋁合金支條制作支撐托與電腦桌之間的連接架。鋁合金支條具有較好的可塑性和支撐強(qiáng)度，能夠承擔(dān)人體軀干的部分重量，并且具有質(zhì)量輕、不生銹、耐腐蝕的特點(diǎn)。②結(jié)構(gòu)：采用高度長度雙向可調(diào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。頸胸連接端的支條上下高度可調(diào)，桌面支撐端的支條前后長度可調(diào)。金屬支條使用套膠皮軟套保護(hù)，防止不安全操作時金屬支條磕碰到使用者；電腦桌連接段使用夾持的方式，通過調(diào)整螺絲夾的松緊將支架固定在不同厚度的桌子上。③效果：能夠自由的進(jìn)行肢體活動，當(dāng)疲勞時還可以進(jìn)行眼保健操、上肢運(yùn)動、頸部環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動來減輕疲勞，達(dá)到有益健康的效果。電腦坐姿支架，通過對胸廓和下頜的支撐，對人體有支持的作用，能夠預(yù)防、矯正坐姿的不正確，避免坐姿不良導(dǎo)致的疾病和危害；在設(shè)計上著重減少支具對身體活動的限制，增加舒適性。經(jīng)過使用者反復(fù)試穿體驗(yàn)，設(shè)計者不斷調(diào)整修改，完成了該支架的設(shè)計制作，基本達(dá)到了最初目的。

4 拓展設(shè)計

除以上設(shè)計外，綜合考慮使用者需求做了一些假設(shè)性設(shè)計：電腦危害最大的是輻射，可以使用防輻射透明材料制作一層防輻射電腦外套，電腦屏幕使用防輻射保護(hù)屏，減少電腦的輻射。另外，可使用防輻射服與電腦輔助支架結(jié)合使用，也能夠減去大多數(shù)輻射。高純度的鈦同樣能起到防輻射作用，電腦輔助支架可以部分使用鈦金屬結(jié)構(gòu)，減少輻射。另外，對于已經(jīng)存在頸椎病或頸肩綜合癥的人群，甚至頸椎損傷的患者，可以將電腦坐姿輔助支架的頭頸胸支撐部分換為矯形支具，在保護(hù)疾病或受傷部位的前提下，一定程度上完成短時間的電腦操作任務(wù)。

5 思索與總結(jié)

輔具設(shè)計作為一門交叉學(xué)科，涉及的知識領(lǐng)域廣。輔助器具是針對特定使用者的特殊需求設(shè)計制作或改造而成的產(chǎn)品，個性化強(qiáng)，技術(shù)要求高。要設(shè)計出真正適合使用者需求的產(chǎn)品，需要以使用者為中心，深入了解使用者真實(shí)情況，深度分析使用需求，從機(jī)械設(shè)計和工程原理出發(fā)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)工結(jié)合。使用者除了參與設(shè)計過程，還需要在產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)生產(chǎn)過程中全過程參與，不斷地提出問題和要求，進(jìn)而使產(chǎn)品得到不斷地改進(jìn)，更加貼合使用者的需要。只有堅持以人為本的設(shè)計理念，才能讓設(shè)計富有生命力，讓科技不斷的進(jìn)步。

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[2] 甄佳,陳立輝. 辦公室電腦操作者的職業(yè)危害研究[J]. 中國個體防護(hù)裝備,2013,3(1): 47-50.

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