通用设计理念下的家用学生脊柱侧弯康复椅设计研究

石文清 陈永航

（五邑大学艺术设计学院，江门 529020）

脊柱侧弯也称脊柱侧凸，医学上将X 光中人体上半身正面或背部的脊柱呈C 型或S 型病变弯曲称作脊柱侧弯。脊柱侧弯并不是一种二维的形态弯曲，病变中脊柱关节通常带有三维的旋转[1]。中小学生脊柱侧弯问题十分严峻[2]，目前我国脊柱侧弯病人超过300 万人，并以每年 30 万人的速度递增，其中超过半数为青少年。脊柱侧弯已成为继肥胖症、近视之后我国儿童青少年健康的第三大“杀手”，防控形势严峻。在《健康中国2030 规划纲要》指引下，教育系统制定并开展了中小学“骨健康促进”行动，将脊柱侧弯列为青少年重点筛查和监测的疾病。在此背景下，为减缓儿童青少年脊柱侧弯日益增长，文章基于通用设计理念对学生群体进行适应场景需求的康复椅设计研究。

1 通用设计理念

通用设计是对于产品的设计尽可能考虑到面向所有使用者的一种创造设计活动。通用设计又被命名为全民设计、全方位设计或是通用化设计，指无须改良或特别设计就能为所有人使用的产品、环境及通讯。它所传达的意思是：如何能被失能者所使用，就更能被所有的人使用[3]。与通用设计理念相近的是无障碍设计，无障碍设计的目的是满足弱势群体人群使用需求[4]。与无障碍设计相比，通用设计的理念为让所有人都可以使用，没有使用者是正常人还是弱势群体的心理暗示，因此通用设计所包含的人文关怀理念更加被广泛推荐。

通用设计面向的群体主要分为障碍群体和隐形障碍群体。障碍群体主要是指由于心理、生理、人体结构上某种功能的丧失，而导致无法以正常的方式去进行某将活动的人群。隐性障碍群体主要是指存在着一些不具有明显视觉表现的症状或缺陷，却时刻被这些问题影响着的人。不能以是否有健全的外表、是否使用了某种残障设备去衡量一个人在社会生活中是否存在着障碍[5]。

2 家用学生脊柱侧弯康复产品现状

在市场中调研可发现，购买可家用的脊柱健康产品主要分为三大类，包括医用矫正器械，辅助锻炼器械，维护辅助装置。

医用矫正器械非常专业，通常是脊柱问题十分严重的患者选择使用，且想要达到预期效果需要医生和康复师指导。医用矫形器通常需要除洗澡时间以外全天佩戴，佩戴之后外形的特殊对患者日常生活造成心理和生理双重负担[6]。

辅助锻练器械和维护辅助装置通常是具有一些轻微症状的使用者自发购买。当使用者发现自身体态出现驼背、高低肩等脊柱相关问题后，以主动训练的方式使用辅助锻练器械。目的是寻求改善自身气质形象、改变矫正不良姿态以及改善局部疼痛问题。

维护辅助装置与辅助矫正器械的区别是，维护辅助装置往往是静态的：维护辅助装置对使用者有静态约束力，使人维持正确姿势养成肌肉记忆，达到维护健康的目的。如穿戴矫正背心，使用符合人体工学的座椅、护腰护垫等，都是在静态过程中减少自身脊柱负担，形成正确脊柱姿态。

3 通用设计理念下的脊柱侧弯康复椅设计分析

3.1 脊柱侧弯调研与需求分析

3.1.1 使用人群调研

通过观察医院内脊柱侧弯患者康复方式以及访谈脊柱侧弯相关医生，发现医院主要是针对中度以及重度患者进行治疗，对轻型以及潜在诱发群体并无预防措施。治疗方式主要是保守治疗优先，通过牵引以及肌肉神经电刺激等物理疗法、针灸和手法推拿为主的传统治疗学方式以及运动疗法进行治疗[7]。其中运动疗法可操作性最强，康复师可以根据患者的不同情况指导不同的运动练习[8]。

对义务教育阶段的家长调研发现，现阶段家长对孩子坐姿情况关心程度不够，并且不了解学生健康座椅相关信息。只有较少家长注重孩子身体健康，会为孩子配置一个专用的学习座椅。更多此前对健康座椅不了解的家长表示，如果座椅确实对孩子健康有助且价格合理，愿意为孩子购买使用。

3.1.2 使用人群需求分析

根据通用设计理念，将障碍群体的治疗方式转化为隐形障碍群体的预防手段，也就是将增强核心力量有助于改善青少年脊柱侧弯患者症状的理念，用于更广泛的普通青少年群体。由此，可以将学生群体分为已确诊脊柱侧弯的学生群体以及有潜在相关隐患的学生群体。

已确诊脊柱侧弯的学生群体通常已去医院做过检查，并已进行医用康复活动。这种康复活动需在医院或康复机构这样的固定环境中，由医师或康复师陪同进行康复训练。而脊柱改善是长期的过程，通常居家环境中，患者只能自主进行动作训练，或者有意识自发进行正确坐姿、睡姿。

潜在相关隐患的学生群体通常很难保持正确的脊柱形态，而后发性脊柱侧弯很大程度上是由于错误的习惯和姿势导致。多项研究对脊柱侧弯的相关行为进行了调查分析[9]，发现学生日常生活中有很多行为对脊柱侧弯的形成有关，如：（1）教室椅子高度不合适；（2）学生课业压力繁重，学习压力、书包重量等因素导致经常站姿和坐姿不标准；（3）学生日常的体育课程和课外活动时间减少，导致学生无论上下课长期坐在教室里，因此缺乏体育锻炼，身体长期保持一个姿势，无法缓解肌肉疲劳；（4）在家中经常蜷缩睡姿；（5）食物中维生素 D 缺乏，挑食、偏食、营养不良等。以上因素均与后发性脊柱侧弯的发生相关[10]。

青少年时期正是一个人骨骼、肌肉发育的快速时期，身体不断成长，骨骼开始定型。这个时期需要保证身体骨骼健康发育，需要加强锻炼、加强营养，而脊柱侧弯主要的生理表现为身体的不适以及外部体型的异常。此时期青少年的心理上也会出现自我意识不断强化，开始注重自身形象，自尊心要强，逐步形成自身审美观，而脊柱侧弯所带来的身体外观异样会对青少年造成极大心理压力。不做纠正时自身出现的驼背、高低肩、长短腿等问题影响个人仪态气质；做纠正后佩戴治具会造成明显的外观异样，会为患者造成严重的心理负担。在此时期及时纠正不良体态会对学生的生理和心理带来极大的帮助[11]，减少外观焦虑，增强自身自信，从而患者改善自身体态意愿也会愈发强烈。

3.2 康复椅设计的基本原则

3.2.1 安全性原则

使用预防脊柱侧弯座椅首先应保证使用者的安全。借助瑞士球、悬吊运动的康复理念，也就是使人体处于不稳定的状态中增强核心力量。因此预防座椅相比普通座椅来说，座面会是不平衡的，使用者要运用自身力量控制自身的稳定性[12]。因此结构设计中要控制不平衡的度，座面偏移的角度不能超过使用者控制的范围，最大偏移量也要在人体重心可控范围内。

3.2.2 易用性原则

座椅应当避免复杂的操作，使用者使用时应立即理解座椅的使用方式。因青少年群体在快速发育中，座椅的需适应不同用户的需求，因此座椅还需要一定的调节机构，调节机构设置也需操作简单，尽量使用户看到调节装置即可理解调节用途。

3.2.3 舒适性原则

座椅的人机合理性十分重要，不舒适的座椅易使人患腰椎疾病，对人的健康有极大的危害，因此在设计腰靠部分时应该符合人机设计原理[13]。结构设计应当符合医学原理，使座椅满足最重要的预防脊柱侧弯作用，且座面的不稳定感也不能影响使用者的正常使用，避免造成使用者的反感而厌恶使用。而不稳定感与普通座椅相比势必会影响舒适性，适当的不舒适可以避免使用者的久坐，减少久坐也有助于学生群体的身体发育和身心健康。使用者与座椅接触的部分尽量使用软硬适中的材质，材质过软无法对使用者起到支撑作用，材质过硬会导致使用者血液流通不畅，会造成使用者在不正确坐姿中不停转换。

3.2.4 情感性原则

产品还应满足用户更高的情感需求。首先产品的外观应该尽量设计成为用户喜爱的样式，使用户对座椅产生好感，不必向使用者过分强调和解释座椅的原理，避免使用者产生过多心理负担。且座椅中可以设计康复游戏，学生通常对游戏产生极大的兴趣，减少了座椅原先只能坐着学习的枯燥感，增加了更多的趣味性，且游戏是有益于身体健康的，设计中还要避免游戏本身的成瘾性。

4 家用学生脊柱侧弯康复椅设计思路

4.1 康复椅设计定位

4.1.1 人群定位

学生群体范围极广，从小学生到大学生都属于学生群体，本文中主要研究的是义务教育阶段的学生群体。在此阶段学生生长发育快速，并且通常采用走读方式，符合家用座椅的应用条件。

4.1.2 功能定位

康复运动的主要原理是刺激核心肌群的深层小肌肉群，使其进行低负荷的等长收缩，使长久失活的核心肌群逐步增强功能。核心力量训练能够有效缓解学生脊柱侧弯患者的症状，减少脊柱侧弯程度，是防治青少年脊柱侧弯的有效手段。根据人体处于不稳定的状态中增强核心力量的原理，结构的原理参考康复用具中具有相同原理的瑞士球和平衡板，将座椅的功能模拟坐在瑞士球上的状态，平衡过程中需要将全身的肌肉参与进来，尤其是核心力量，核心力量的锻炼包含背部竖脊肌的力量增强，因此就可达到预防脊柱侧弯的目的。

4.2 康复椅外观设计

通过文献研究和调查问卷的方式，对购买座椅的色彩、材质、外观样式三个方面进行研究。问卷调研的人群主要分为“未成年人”、“未婚或已婚未育的成人”以及“有小孩的家长”三个人群，分别占比19.36%、57.33%、23.31%，根据人群的不同，问卷问题设置也有一些差异。成人问卷的差异主要在于是否有孩子，两个群体共同设置的问题为“为孩子购买学习椅是否会征求孩子的意见”，其中85%的成年人表示会征求孩子的意见，分别看两个成人群体也并无太大差异，因此研究未成年人喜欢的座椅样式也是有必要的。其中调研中未婚或已婚未育的成年人也占据相当大的比重，这类人群是将来为孩子购买座椅的主力军，调研他们会为孩子选择什么样式的座椅是十分重要的。

4.2.1 色彩设计

色彩研究主要从色彩的明度、色彩的冷暖度以及对座椅的色彩搭配三个方面进行研究。对明度的研究主要将全彩色饱和度最高的色块分为饱和度最高、明度值高（偏白）、明度值偏低（偏黑）三项，通过调研发现在饱和度相同的条件下三个人群中都偏向选择明度高的色彩，分别为69.9%、80%、60%。色系的选择中，54.55%的成年人偏向为孩子选择暖色系的物品，而未成年人对色彩的喜爱各有不同，冷色系、暖色系、中性色系、黑白灰分别占比45.63%、38.83%、24.48%、14.22%。对座椅的色彩搭配中，未成年人对 “黑白灰”、“彩色+浅色”具有近乎相同喜爱程度，约占58.25%和55.34%；成年人选择“彩色+浅色”、“黑白灰”色彩搭配占据一定比重，分别为53.61%和37.53%。因此配色方案中“彩色+浅色”是大众的首选项，占总人数的一半以上。

4.2.2 材质设计

材质影响座椅的使用感受。不同人群选择与身体接触的座面与靠背首选透气网布、其次是布料与皮革。而塑料、金属、木材中，木材是最受欢迎的。对座椅软硬度调查中，成年人绝大多数选择软硬适中的座椅，而未成年人更加偏向选择极其柔软的座椅。究其原因，未成年人因大部分时间在学校，而学校通常为硬质座椅，坐久了觉得不适硌屁股，因此希望居家的座椅尽量柔软。而成人考虑更多方面，过软或过硬的座椅对孩子生长发育不利，学习也难以集中精力，所以更多会选择软硬适中的座椅，坐起来更加舒适，也起到支撑身体的作用。因此人们软性材质更多选择透气网布和布料，透气网布现更多用在电脑椅中，布料内部需要填充相应支撑物。而硬质材料首选木材。

4.2.3 外观设计风格

外观设计影响人们对座椅的第一印象。在问卷调查中设置多种座椅设计风格进行调研，未成年人选择“居家舒适风格”和“自然风”占据主要比重，分别占比39.16%、36.6%；有小孩的家长选择设计风格比例接近，同比来看选择“居家舒适风格”、“可爱风”、“校园风格”和“自然风”设计风格的家长更多，分别占比28.23%、26.61%、26.61%、20.97%；未育成年人中选择“自然风”、“居家舒适风格”的人数最多，分别占比46.56%、40%。未成年人中选择“校园风格”、“普通电脑椅风格”和“办公室会议风格”的人最少。未育成年人中选择“卡通图案”和“电竞游戏风格”的人数最少，而选择“普通电脑椅风格”和“办公室会议风格”的人较少。从以上调研可得出一些结论，“居家舒适风格”和“自然风”是受所有群体最为欢迎的外观设计风格，而每个群体对不喜爱的设计风格各有不同，但总体来讲选择“普通电脑椅”风格和“办公室会议风格”的人较少。究其原因，对于家庭使用场景中，人们普遍认为办公环境使用的椅子不适合居家给孩子使用，应当选择使用更加舒适、更加符合家庭环境的椅子。在问卷调查中设置座椅风格如图1 所示。

图1 问卷调查外观风格所用图片

4.3 康复椅人机设计

座椅的人机工程设计的合理性程度影响着使用者的健康，不符合人机工程学的椅子甚至对健康有害。人机工程学研究的基本对象是人、机、环境系统，使整个系统相互配合，最终能够达到安全、高效、可靠的目的。设计中要充分考虑到人体的各种尺寸，这样才能使人在使用的过程中处在一个合适的环境和舒适的状态中。为学生人群设计座椅应当符合人体尺寸国家标准，以《中国未成年人人体尺寸》（GBT26158-2010）中数据为准，座椅设计中需要参考很多指标。座面的深浅需要参考未成年人“臀—腘距”，座面的高度需要参考“小腿加足高（腘高）”，座面的宽度需大于“最大体宽”，座椅扶手高度需要参考“肘高”等。因为未成年人体型差异较大，国标中也将未成年人按性别分为男性、女性，按年龄分为4—6 岁、7—10 岁、11—12 岁、13—15 岁、16—18岁的不同计量区间，因此设计座椅可按照年龄分为大小号，或设计可调节尺寸的座椅，满足不同人群的需求。座椅设计尺寸如表1 所示，设计方案如图2 所示。

表1 座椅设计尺寸探究

图2 座椅设计方案

5 结语

现阶段学生人群脊柱侧弯病症发病率日渐上升，根据市场调研，现阶段预防脊柱侧弯的产品几乎没有，与脊柱健康相关的产品也较少。根据用户调研以及访谈得出，增强核心力量的锻炼有助于改善和预防脊柱侧弯疾病，且义务教育阶段的学生正处于快速的身体发育阶段，在此阶段预防会有明显的效果。在产品设计方面，从功能设计、外观设计以及人机设计三方面给出设计座椅的设计参考方向，以此设计增强学生群体的脊柱健康，起到预防疾病的作用。