張婉玉 焦鈴娟

（四川師范大學服裝與設計藝術學院，四川 成都 610100）

在適老家具產品設計方面，我國正處于理論研究和產品設計應用的探索時期[1-2]。為滿足老年人在居家環(huán)境中對于座椅的多樣化需求，在座椅設計時，應充分考慮老年人群的生理條件，使其更具有針對性。鑒于此，在以包容性設計為指導理念的基礎上，從老年群體的生理特征出發(fā)，發(fā)掘該群體對于座椅的深層次需求，并以人機工程學和人體測量學為基本依據(jù)，進行座椅的尺寸數(shù)據(jù)設定，最終完成適老化座椅的設計。

1 基于居家需求的適老座椅分析

在居家環(huán)境中，坐具是必不可少的家具種類之一。在設計面向老年群體的坐具時，要遵循老人的生理特點，考慮老年群體的骨骼關節(jié)變化，從而開發(fā)出方便他們使用，且舒適的座椅。

1.1 居家生理需求

老年群體由于身體機能、社會地位等的變化帶來了日常生活行為的變化，居家時間的延長也使老人對家具產品產生了不同的需求。針對身體機能的改變，在設計中要根據(jù)這些變化對產品進行造型和功能上的改善[3]。一般而言，人體的身體尺寸、肌肉力量及各項機能在45～64歲間開始出現(xiàn)變化。當達到65～72歲時，前期高齡者的身高體重開始下降，肌肉力量和平衡能力大幅降低，身體尺寸也在65歲之后進入相對平穩(wěn)狀態(tài)。當年齡超過75歲時，作為后期高齡者，他們的骨質開始出現(xiàn)明顯疏松，移動能力也顯著降低[4-5]。由于以上身體變化，導致老年人肌肉力量不如年輕人，在進行坐下和起身這兩個動作時，需要通過借力來完成，因而座椅扶手需要提供給老人坐下和起身的支撐力。同時，這也能減輕對膝蓋的壓力。此外，脊柱退化后，老年人比年輕人更容易感到疲勞。因此在使用坐具時，其靠背需要符合人體脊柱曲線，從而較好地起到支撐作用，使脊柱得到放松。除此之外，由于老化導致身體尺寸的變化，老年人群體內的個體差異也會導致其對座深的需求也有所不同，而合適的座深可以起到放松腿部肌肉和支撐腰椎的作用。

1.2 居家安全需求

在居家環(huán)境中，老人對于座椅的使用時間較長，使用過程中，座椅應保持平穩(wěn)狀態(tài)。在結束使用離開座椅時，需完成起身這個動作。正確的起立姿勢是雙腳內收，放在下方，膝蓋彎曲，保持腰椎和骨盆為一個整體，使用髖關節(jié)發(fā)力站起，除去手臂借力而產生的作用，整個起立過程中最為關鍵的便是關節(jié)和腿部肌肉發(fā)力。然而，由于老人身體機能的衰退，僅依靠腿部力量無法順利完成整個起身動作，因此需要向座椅借力。此時，座椅更需保持穩(wěn)定狀態(tài)，避免出現(xiàn)側翻現(xiàn)象[6]。老人的骨骼因為鈣流失而導致骨質疏松，在日常生活中要避免出現(xiàn)磕碰、跌倒等情況，因此座椅的結構尺寸需不影響老人的行動。如表1所示[7]，骨密度也與平衡能力及握力存在內在的聯(lián)系，老年人的握力和平衡能力顯著下降，與青年的力量有明顯差異。因此，當老年人對座椅進行操作時，應更加省力便捷，防止肌肉拉傷。另一方面，在產品材料的選擇上還應考慮健康問題。老年人居家時間較多，室內空氣的流通性相對于室外較差，因此應選擇不會散發(fā)有害氣體的材料。

表1 老年與青年群體的肌肉握力測試結果Tab.1 Muscle grip strength test results of aged and young adults

2 面向適老問題的包容性座椅設計原則

在包容性設計過程和結果中，極力降低用戶對設計產生排斥的可能性，主張更為人性化的設計，使設計能在更為寬泛的群體和環(huán)境中產生應用價值[8]。由于老年群體在生理和心理狀態(tài)、社會地位等方面對其他群體存在差異，因而針對老年人的家具設計更適合使用包容性設計方法[9]。在此基礎上，將包容性設計原則與座椅設計融合，將座椅的造型、結構與生理層面上的使用需求相結合。因此，適老座椅的設計應遵循以下原則：

1）以老年群體為中心。在座椅設計過程中，應考慮老年人的借力起坐需求，減輕對骨骼和關節(jié)的壓力。針對安全性問題，應將座椅的設計盡量圓潤化處理。從老年群體的心理層面出發(fā)，座椅的設計應避免呆板和繁復，保持簡潔且柔和，從而滿足老年群體在心理上的安全感，并在使用時獲得良好的體驗。2）充分考慮老年群體的多樣性和個體差別。著眼于老人群體中存在的個體特征和差異，包容性地接受其多樣化需求。例如，老年人的身高體型存在個體差異，因而會對座椅的尺寸有著不同的要求。因此，在設計時需統(tǒng)籌考慮座椅的設計方向，擴大設計的延展性，使座椅盡可能滿足不同用戶的使用需求。3）提供使用的靈活性。應充分考慮到座椅在不同情景中使用可能出現(xiàn)的情況。座椅的應用功能與使用操作必須是靈活的，座椅的可調節(jié)設計要考慮老人肌肉力量衰退，及其導致的握力下降問題，并以人機工程學驗證尺寸設定的合理性，進而適應不同環(huán)境與用戶的多樣化要求。

3 座椅功能尺度設定

適老家具設計首先要在滿足家具基本功能之上，充分展示其使用功能的合理性和舒適性，在對家具尺寸的把控上，其數(shù)據(jù)要與身體尺寸相貼合，這要求對家具的尺寸、比例、曲線等因素進行合理控制，使家具的使用更加人性化[10]。人體身高隨著年齡的增長呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，通常在28～30歲達到最高值，之后逐漸出現(xiàn)下降趨勢，在70歲時身高降低約2.5%～3%。女性身高的縮減程度比男性更加明顯，最大可達6%。根據(jù)身高的降低率進行老年人身體各部位平均尺寸的推算，從而建立老年人體尺度模型[11]。根據(jù)樣本平均年齡為78.9歲的男性、79.6歲的女性的人體尺寸調研數(shù)據(jù)[4]繪制老年人體測量圖（單位，mm），如圖1所示。

圖1 老年人體測量圖Fig.1 Anthropometric map of elderly

3.1 座椅座高

合適的座高能使用戶的大腿處于水平狀態(tài)，雙腳平放地面時小腿能保持垂直，因為大腿底部的肌肉并不能用來承擔過度的壓力，因此座椅更應該注意座高的設定。如果座椅過高，用戶在使用時其雙足便無法放于地面上，造成血管的壓迫，血液循環(huán)受阻，造成腿麻、腳麻的現(xiàn)象，從而降低了產品的舒適性。反之座椅過低，腿長的用戶會無法舒展，導致腰部曲線無法伸直，便會導致腰酸背痛[12]。作為用于休息的座椅，在設計時要充分考慮用戶在使用時的腿部伸展問題，這個姿勢能使腿部處于放松狀態(tài)，且也利于身體的穩(wěn)定。根據(jù)GB/T 10000—1988《中國成年人人體尺寸》中人體坐姿尺寸要求，通用座椅的座高為350～469 mm[13]。考慮到老年人的身體尺寸，將座高數(shù)值設定為430 mm。

3.2 座椅座深

合適的座深會讓用戶找到舒適的坐姿，來支撐自己的腰椎，以達到休息的目的。如果座深過深，超過用戶的大腿長，在使用時則需要改變自己的腰部曲線以受到靠背的支撐，或者前移，這將造成骶椎和腰柱之間由于沒有靠背的支持而產生錯誤的姿勢。在人機工程學中，座深T=坐姿大腿水平長度過60 mm（間隙）。結合老人人體測量圖的大腿長度，男性平均值為446 mm，女性平均值為453 mm，因此將椅座深范圍設定為430～460 mm，將座面前端設計為可向前抽拿式，以滿足不同腿長用戶的使用需求。

3.3 座椅座寬

座寬的參數(shù)設定要以身材高大者為設計依據(jù)，根據(jù)其臀值進行參考，座寬的合理大小應以關節(jié)完全受到支撐而有余量為基礎。就扶手椅而言，扶手內的寬度便為座寬。扶手椅的座寬尺寸一般根據(jù)人體平均肩闊大小加上適當?shù)挠嗔縼泶_定。座寬的計算公式為扶手前沿內寬B=人體肩寬+冬衣厚度+活動余量[14]。按照GB/T 14774—1993《工作座椅一般人類工效學要求》的規(guī)定，座寬范圍應在370～420 mm[15]。這些要求能夠保證扶手椅的座位大小與人體尺度的匹配，從而達到更加合理、舒適的使用效果。在此基礎上，本設計將兩邊扶手所占用的寬度納入尺寸計算，因此將座椅的座寬設定為480 mm。

3.4 座椅座面角度和靠背角度

傳統(tǒng)座椅為便于用戶休息，會將座面向后傾斜，一是方便用戶向后倚靠靠背，放松背部肌肉，二是為了防止久坐，臀部逐漸滑出座面。由于此產品面向老年群體，考慮到老人由于生理退化而導致的起坐困難問題，因此在設計研究時將座椅的座面角度保持水平，靠背角度的范圍則根據(jù)人體坐姿關節(jié)角度測試得出，如圖2所示[16]。

圖2 坐姿關節(jié)舒適角度Fig.2 Comfortable angle of sitting joint

結合以上數(shù)據(jù)，將靠背角度范圍設定為90°～110°，并采用可調節(jié)式設計，滿足用戶因身高差異和不同使用方法而產生的靠背角度變化需求。

3.5 座椅座面和靠背的曲面形態(tài)設定

在使用座椅時，最主要的兩個接觸面是座面和靠背。利用這兩個面的壓力分布結果，分析座椅座面與靠背曲面形態(tài)與身體曲線的關系。設計應考慮腰部曲線的尺度，能使用戶的脊柱保持在自然平衡狀態(tài)。腰椎曲度的變化決定了人體上半身的坐姿，并為其提供了支撐力，腰椎的支撐力對于坐姿的舒適性和合理性非常重要[17]。研究表明：座椅靠背橫向內凹量在10 mm左右較好，座椅靠背縱向外凸量在15 mm左右能更好地支撐腰部，更符合人體背部曲線的要求，如圖3所示[18]。基于此結論，與適老化座椅設計原則相結合，對座椅靠背曲面形態(tài)進行優(yōu)化。

圖3 尺寸優(yōu)化后的座椅模型截面圖Fig.3 Section of the seat model after size optimization

在如圖4所示的三種不同下凹量的坐墊進行測試，第1種坐墊S1橫截面較平坦，第2種S2中部下凹60 mm，第3種S3中間略微下凹30 mm。根據(jù)各項指標數(shù)據(jù)對比，得出結論：凹陷量適度的曲面坐墊舒適度較高，坐墊截面平坦會導致壓力分布不均，且最大受壓值最高，舒適性較低。根據(jù)坐骨結節(jié)構造，與坐墊整體舒適度評分相結合，對三種坐墊依次排序為S3＞S2＞S1[19]。據(jù)此結果，將坐墊的曲面形態(tài)依照S3進行設計。

圖4 試驗坐墊的3 種不同曲面造型Fig.4 Three different curved surfaces of the experimental cushion

4 設計實踐

4.1 適老座椅設計構思

在進行適老座椅功能設計時，要根據(jù)老人的生理、心理以及行為三個方面的特征進行考量，挖掘老年群體對座椅功能的多樣化需求，要在基于用戶的生理需求和安全需求之上，考慮審美和功能需求。通過問卷調研，以50位老人為樣本量，對座椅的使用行為和造型偏向喜好進行調研，結果如表3、4所示。在功能需求上，43%的老人會將座椅作為休息工具使用，37%的老人會在座椅上進行小憩，15%的老人會在座椅上進行閱讀，5%的老人對座椅另有用途。因此，將座椅的主要功能集中于入座休息、小眠、閱讀或公務等方面。在審美需求方面，84%的老人傾向于中式風格，9%的老人喜好現(xiàn)代，僅有4%的老人選擇美式風格，3%的老人選擇歐式風格。因此，在座椅整體風格上應以中式為主。

表3 老年群體座椅功能需求調研結果Tab.3 Results of research on functional needs of seats of elderly groups

表4 老年群體座椅風格需求調研結果Tab.4 Research results of seating style demand of elderly groups

座椅的外觀造型設計以審美需求的調研結果為基礎。中式家具多采用木材，紅木家具極具代表性，且能夠滿足老人高級需求中的尊重需求，體現(xiàn)老年人的社會地位與歷經歲月歷練的品味與優(yōu)越感[20-21]，因此在選材上選用紅木作為座椅的框架結構，并將木質材料處理成天然生物性抗菌木材，使其具有較高的安全系數(shù)和環(huán)保性。座椅的表面材料作為與人體直接接觸的材料，其安全問題不容忽視。除此之外，還要具備可拆卸的功能，便于用戶進行更換和清洗。因此，本設計選擇織物作為座椅的表面材料，尤其是抗菌織物，更符合老年群體的生活需要，并能夠提升生活品質和安全性[22]。選用密度較大的天然乳膠作為座椅的填充材料，充分發(fā)揮其回彈性高、透氣性強、不易變形等優(yōu)勢[23]。

從生理層面出發(fā)，以人機工程學為依據(jù)，座椅的尺寸設計需要適配老年人的身體數(shù)據(jù)。老年人由于身體尺寸的個體差異，為了盡可能滿足更多用戶在使用座椅時的舒適性需求，在座椅座面處增加延伸板，用戶可根據(jù)自己的需要對座深進行430～460 mm范圍內的調節(jié)，延伸后30 mm的空隙不會對腿部觸感產生影響，但能提高大腿長度偏長用戶在使用時的舒適性，延伸效果圖見圖5所示。

圖5 座椅座深調整對比圖Fig.5 Comparison of seat depth adjustment

老年群體由于肌肉力量較弱，在完成起坐這兩個動作時，需要借力，故在座椅扶手的設計上采用圓柱體并包裹柔軟防護層。圓柱利于抓握，用戶將手臂擱置扶手上時，防護層可有效降低扶手硬度，有助于手臂肌肉的放松。對扶手上拐角處進行圓潤處理，降低用戶在進行起坐動作借力時手部的不適感。為了緩解脊柱的疲勞，在座椅靠背上增加了靠枕。由于身體尺寸的差異，用戶對于靠枕的高度需求也不同，因此在靠枕的背面以及椅背的部分區(qū)域增加魔術貼，用戶可根據(jù)自己的需要對靠枕位置進行調整，提高舒適度。

從安全需求出發(fā)，老年群體由于皮下脂肪層流失導致皮膚變薄，摩擦和拉扯都有可能使皮膚開裂，因此在座椅的造型和工藝上應以圓滑為主，降低磕碰和刮傷風險[24]?？紤]到用戶起坐需從座椅借力，為防止座椅側翻，將后腿外擴，加強其穩(wěn)定性。

4.2 產品細節(jié)展示

在功能需求調研結果的基礎上，為座椅靠背增加可調節(jié)的功能，共設置5種角度模式，用戶可根據(jù)自己的需求在90°～110°范圍內調整，如圖6所示。身體機能的變化使老年群體的肌肉力量衰退，力量上與青年人有著明顯的差距，因而座椅的所有調節(jié)功能都應將省力作為出發(fā)點。在本設計中，靠背角度的調節(jié)采用棘輪機構裝置，活動盤、棘輪與座面連接，固定不動；擋點與座面連接，固定不動；棘爪與靠背本體連接，繞軸轉動?？勘诚蚯稗D動時，驅動棘爪便插入棘輪的齒槽中，靠背角度便調節(jié)完成。

圖6 座椅靠背角度調節(jié)對比圖與棘輪機構工作原理Fig.6 Comparison of seat back angle adjustment and working principle of ratchet mechanism

在色彩設計時，也要將老人的主觀因素納入考慮。老人的主觀因素是指老年人隨著生理和心理各方面的變化，逐漸對顏色產生了特殊要求。在主觀層面，老年群體性格逐漸趨向于平和、沉著和穩(wěn)重，對顏色的喜好會傾向于暖色系，青睞于素凈的顏色搭配，因此在色彩設計環(huán)節(jié)，應降低顏色的純度與明度[25-26]，且避免因選用過于暗沉的顏色而帶來的心理層面上的壓抑感。因此，本設計將抗菌織物的顏色選為暖色系的米白色。座椅整體效果如圖7所示。

圖7 座椅場景圖Fig.7 Seat scene

5 結語

在人機工程學中的坐姿理論和老年人體尺寸數(shù)據(jù)的基礎上，使用包容性設計方法對老年人的座椅進行改良設計，在滿足用戶基本生理需求和安全需求的基礎上，充分考慮用戶的功能需求差異和審美特征，并結合已有數(shù)據(jù)，設計出了符合適老化原則的老年座椅。在未來的研究中，還可進一步擴大調研的樣本量，針對脊椎曲線及座椅的操作便捷性進行優(yōu)化。