张婉玉 焦铃娟

（四川师范大学服装与设计艺术学院，四川 成都 610100）

在适老家具产品设计方面，我国正处于理论研究和产品设计应用的探索时期[1-2]。为满足老年人在居家环境中对于座椅的多样化需求，在座椅设计时，应充分考虑老年人群的生理条件，使其更具有针对性。鉴于此，在以包容性设计为指导理念的基础上，从老年群体的生理特征出发，发掘该群体对于座椅的深层次需求，并以人机工程学和人体测量学为基本依据，进行座椅的尺寸数据设定，最终完成适老化座椅的设计。

1 基于居家需求的适老座椅分析

在居家环境中，坐具是必不可少的家具种类之一。在设计面向老年群体的坐具时，要遵循老人的生理特点，考虑老年群体的骨骼关节变化，从而开发出方便他们使用，且舒适的座椅。

1.1 居家生理需求

老年群体由于身体机能、社会地位等的变化带来了日常生活行为的变化，居家时间的延长也使老人对家具产品产生了不同的需求。针对身体机能的改变，在设计中要根据这些变化对产品进行造型和功能上的改善[3]。一般而言，人体的身体尺寸、肌肉力量及各项机能在45～64岁间开始出现变化。当达到65～72岁时，前期高龄者的身高体重开始下降，肌肉力量和平衡能力大幅降低，身体尺寸也在65岁之后进入相对平稳状态。当年龄超过75岁时，作为后期高龄者，他们的骨质开始出现明显疏松，移动能力也显著降低[4-5]。由于以上身体变化，导致老年人肌肉力量不如年轻人，在进行坐下和起身这两个动作时，需要通过借力来完成，因而座椅扶手需要提供给老人坐下和起身的支撑力。同时，这也能减轻对膝盖的压力。此外，脊柱退化后，老年人比年轻人更容易感到疲劳。因此在使用坐具时，其靠背需要符合人体脊柱曲线，从而较好地起到支撑作用，使脊柱得到放松。除此之外，由于老化导致身体尺寸的变化，老年人群体内的个体差异也会导致其对座深的需求也有所不同，而合适的座深可以起到放松腿部肌肉和支撑腰椎的作用。

1.2 居家安全需求

在居家环境中，老人对于座椅的使用时间较长，使用过程中，座椅应保持平稳状态。在结束使用离开座椅时，需完成起身这个动作。正确的起立姿势是双脚内收，放在下方，膝盖弯曲，保持腰椎和骨盆为一个整体，使用髋关节发力站起，除去手臂借力而产生的作用，整个起立过程中最为关键的便是关节和腿部肌肉发力。然而，由于老人身体机能的衰退，仅依靠腿部力量无法顺利完成整个起身动作，因此需要向座椅借力。此时，座椅更需保持稳定状态，避免出现侧翻现象[6]。老人的骨骼因为钙流失而导致骨质疏松，在日常生活中要避免出现磕碰、跌倒等情况，因此座椅的结构尺寸需不影响老人的行动。如表1所示[7]，骨密度也与平衡能力及握力存在内在的联系，老年人的握力和平衡能力显著下降，与青年的力量有明显差异。因此，当老年人对座椅进行操作时，应更加省力便捷，防止肌肉拉伤。另一方面，在产品材料的选择上还应考虑健康问题。老年人居家时间较多，室内空气的流通性相对于室外较差，因此应选择不会散发有害气体的材料。

表1 老年与青年群体的肌肉握力测试结果Tab.1 Muscle grip strength test results of aged and young adults

2 面向适老问题的包容性座椅设计原则

在包容性设计过程和结果中，极力降低用户对设计产生排斥的可能性，主张更为人性化的设计，使设计能在更为宽泛的群体和环境中产生应用价值[8]。由于老年群体在生理和心理状态、社会地位等方面对其他群体存在差异，因而针对老年人的家具设计更适合使用包容性设计方法[9]。在此基础上，将包容性设计原则与座椅设计融合，将座椅的造型、结构与生理层面上的使用需求相结合。因此，适老座椅的设计应遵循以下原则：

1）以老年群体为中心。在座椅设计过程中，应考虑老年人的借力起坐需求，减轻对骨骼和关节的压力。针对安全性问题，应将座椅的设计尽量圆润化处理。从老年群体的心理层面出发，座椅的设计应避免呆板和繁复，保持简洁且柔和，从而满足老年群体在心理上的安全感，并在使用时获得良好的体验。2）充分考虑老年群体的多样性和个体差别。着眼于老人群体中存在的个体特征和差异，包容性地接受其多样化需求。例如，老年人的身高体型存在个体差异，因而会对座椅的尺寸有着不同的要求。因此，在设计时需统筹考虑座椅的设计方向，扩大设计的延展性，使座椅尽可能满足不同用户的使用需求。3）提供使用的灵活性。应充分考虑到座椅在不同情景中使用可能出现的情况。座椅的应用功能与使用操作必须是灵活的，座椅的可调节设计要考虑老人肌肉力量衰退，及其导致的握力下降问题，并以人机工程学验证尺寸设定的合理性，进而适应不同环境与用户的多样化要求。

3 座椅功能尺度设定

适老家具设计首先要在满足家具基本功能之上，充分展示其使用功能的合理性和舒适性，在对家具尺寸的把控上，其数据要与身体尺寸相贴合，这要求对家具的尺寸、比例、曲线等因素进行合理控制，使家具的使用更加人性化[10]。人体身高随着年龄的增长呈现出一定的规律，通常在28～30岁达到最高值，之后逐渐出现下降趋势，在70岁时身高降低约2.5%～3%。女性身高的缩减程度比男性更加明显，最大可达6%。根据身高的降低率进行老年人身体各部位平均尺寸的推算，从而建立老年人体尺度模型[11]。根据样本平均年龄为78.9岁的男性、79.6岁的女性的人体尺寸调研数据[4]绘制老年人体测量图（单位，mm），如图1所示。

图1 老年人体测量图Fig.1 Anthropometric map of elderly

3.1 座椅座高

合适的座高能使用户的大腿处于水平状态，双脚平放地面时小腿能保持垂直，因为大腿底部的肌肉并不能用来承担过度的压力，因此座椅更应该注意座高的设定。如果座椅过高，用户在使用时其双足便无法放于地面上，造成血管的压迫，血液循环受阻，造成腿麻、脚麻的现象，从而降低了产品的舒适性。反之座椅过低，腿长的用户会无法舒展，导致腰部曲线无法伸直，便会导致腰酸背痛[12]。作为用于休息的座椅，在设计时要充分考虑用户在使用时的腿部伸展问题，这个姿势能使腿部处于放松状态，且也利于身体的稳定。根据GB/T 10000—1988《中国成年人人体尺寸》中人体坐姿尺寸要求，通用座椅的座高为350～469 mm[13]。考虑到老年人的身体尺寸，将座高数值设定为430 mm。

3.2 座椅座深

合适的座深会让用户找到舒适的坐姿，来支撑自己的腰椎，以达到休息的目的。如果座深过深，超过用户的大腿长，在使用时则需要改变自己的腰部曲线以受到靠背的支撑，或者前移，这将造成骶椎和腰柱之间由于没有靠背的支持而产生错误的姿势。在人机工程学中，座深T=坐姿大腿水平长度过60 mm（间隙）。结合老人人体测量图的大腿长度，男性平均值为446 mm，女性平均值为453 mm，因此将椅座深范围设定为430～460 mm，将座面前端设计为可向前抽拿式，以满足不同腿长用户的使用需求。

3.3 座椅座宽

座宽的参数设定要以身材高大者为设计依据，根据其臀值进行参考，座宽的合理大小应以关节完全受到支撑而有余量为基础。就扶手椅而言，扶手内的宽度便为座宽。扶手椅的座宽尺寸一般根据人体平均肩阔大小加上适当的余量来确定。座宽的计算公式为扶手前沿内宽B=人体肩宽+冬衣厚度+活动余量[14]。按照GB/T 14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》的规定，座宽范围应在370～420 mm[15]。这些要求能够保证扶手椅的座位大小与人体尺度的匹配，从而达到更加合理、舒适的使用效果。在此基础上，本设计将两边扶手所占用的宽度纳入尺寸计算，因此将座椅的座宽设定为480 mm。

3.4 座椅座面角度和靠背角度

传统座椅为便于用户休息，会将座面向后倾斜，一是方便用户向后倚靠靠背，放松背部肌肉，二是为了防止久坐，臀部逐渐滑出座面。由于此产品面向老年群体，考虑到老人由于生理退化而导致的起坐困难问题，因此在设计研究时将座椅的座面角度保持水平，靠背角度的范围则根据人体坐姿关节角度测试得出，如图2所示[16]。

图2 坐姿关节舒适角度Fig.2 Comfortable angle of sitting joint

结合以上数据，将靠背角度范围设定为90°～110°，并采用可调节式设计，满足用户因身高差异和不同使用方法而产生的靠背角度变化需求。

3.5 座椅座面和靠背的曲面形态设定

在使用座椅时，最主要的两个接触面是座面和靠背。利用这两个面的压力分布结果，分析座椅座面与靠背曲面形态与身体曲线的关系。设计应考虑腰部曲线的尺度，能使用户的脊柱保持在自然平衡状态。腰椎曲度的变化决定了人体上半身的坐姿，并为其提供了支撑力，腰椎的支撑力对于坐姿的舒适性和合理性非常重要[17]。研究表明：座椅靠背横向内凹量在10 mm左右较好，座椅靠背纵向外凸量在15 mm左右能更好地支撑腰部，更符合人体背部曲线的要求，如图3所示[18]。基于此结论，与适老化座椅设计原则相结合，对座椅靠背曲面形态进行优化。

图3 尺寸优化后的座椅模型截面图Fig.3 Section of the seat model after size optimization

在如图4所示的三种不同下凹量的坐垫进行测试，第1种坐垫S1横截面较平坦，第2种S2中部下凹60 mm，第3种S3中间略微下凹30 mm。根据各项指标数据对比，得出结论：凹陷量适度的曲面坐垫舒适度较高，坐垫截面平坦会导致压力分布不均，且最大受压值最高，舒适性较低。根据坐骨结节构造，与坐垫整体舒适度评分相结合，对三种坐垫依次排序为S3＞S2＞S1[19]。据此结果，将坐垫的曲面形态依照S3进行设计。

图4 试验坐垫的3 种不同曲面造型Fig.4 Three different curved surfaces of the experimental cushion

4 设计实践

4.1 适老座椅设计构思

在进行适老座椅功能设计时，要根据老人的生理、心理以及行为三个方面的特征进行考量，挖掘老年群体对座椅功能的多样化需求，要在基于用户的生理需求和安全需求之上，考虑审美和功能需求。通过问卷调研，以50位老人为样本量，对座椅的使用行为和造型偏向喜好进行调研，结果如表3、4所示。在功能需求上，43%的老人会将座椅作为休息工具使用，37%的老人会在座椅上进行小憩，15%的老人会在座椅上进行阅读，5%的老人对座椅另有用途。因此，将座椅的主要功能集中于入座休息、小眠、阅读或公务等方面。在审美需求方面，84%的老人倾向于中式风格，9%的老人喜好现代，仅有4%的老人选择美式风格，3%的老人选择欧式风格。因此，在座椅整体风格上应以中式为主。

表3 老年群体座椅功能需求调研结果Tab.3 Results of research on functional needs of seats of elderly groups

表4 老年群体座椅风格需求调研结果Tab.4 Research results of seating style demand of elderly groups

座椅的外观造型设计以审美需求的调研结果为基础。中式家具多采用木材，红木家具极具代表性，且能够满足老人高级需求中的尊重需求，体现老年人的社会地位与历经岁月历练的品味与优越感[20-21]，因此在选材上选用红木作为座椅的框架结构，并将木质材料处理成天然生物性抗菌木材，使其具有较高的安全系数和环保性。座椅的表面材料作为与人体直接接触的材料，其安全问题不容忽视。除此之外，还要具备可拆卸的功能，便于用户进行更换和清洗。因此，本设计选择织物作为座椅的表面材料，尤其是抗菌织物，更符合老年群体的生活需要，并能够提升生活品质和安全性[22]。选用密度较大的天然乳胶作为座椅的填充材料，充分发挥其回弹性高、透气性强、不易变形等优势[23]。

从生理层面出发，以人机工程学为依据，座椅的尺寸设计需要适配老年人的身体数据。老年人由于身体尺寸的个体差异，为了尽可能满足更多用户在使用座椅时的舒适性需求，在座椅座面处增加延伸板，用户可根据自己的需要对座深进行430～460 mm范围内的调节，延伸后30 mm的空隙不会对腿部触感产生影响，但能提高大腿长度偏长用户在使用时的舒适性，延伸效果图见图5所示。

图5 座椅座深调整对比图Fig.5 Comparison of seat depth adjustment

老年群体由于肌肉力量较弱，在完成起坐这两个动作时，需要借力，故在座椅扶手的设计上采用圆柱体并包裹柔软防护层。圆柱利于抓握，用户将手臂搁置扶手上时，防护层可有效降低扶手硬度，有助于手臂肌肉的放松。对扶手上拐角处进行圆润处理，降低用户在进行起坐动作借力时手部的不适感。为了缓解脊柱的疲劳，在座椅靠背上增加了靠枕。由于身体尺寸的差异，用户对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区域增加魔术贴，用户可根据自己的需要对靠枕位置进行调整，提高舒适度。

从安全需求出发，老年群体由于皮下脂肪层流失导致皮肤变薄，摩擦和拉扯都有可能使皮肤开裂，因此在座椅的造型和工艺上应以圆滑为主，降低磕碰和刮伤风险[24]。考虑到用户起坐需从座椅借力，为防止座椅侧翻，将后腿外扩，加强其稳定性。

4.2 产品细节展示

在功能需求调研结果的基础上，为座椅靠背增加可调节的功能，共设置5种角度模式，用户可根据自己的需求在90°～110°范围内调整，如图6所示。身体机能的变化使老年群体的肌肉力量衰退，力量上与青年人有着明显的差距，因而座椅的所有调节功能都应将省力作为出发点。在本设计中，靠背角度的调节采用棘轮机构装置，活动盘、棘轮与座面连接，固定不动；挡点与座面连接，固定不动；棘爪与靠背本体连接，绕轴转动。靠背向前转动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，靠背角度便调节完成。

图6 座椅靠背角度调节对比图与棘轮机构工作原理Fig.6 Comparison of seat back angle adjustment and working principle of ratchet mechanism

在色彩设计时，也要将老人的主观因素纳入考虑。老人的主观因素是指老年人随着生理和心理各方面的变化，逐渐对颜色产生了特殊要求。在主观层面，老年群体性格逐渐趋向于平和、沉着和稳重，对颜色的喜好会倾向于暖色系，青睐于素净的颜色搭配，因此在色彩设计环节，应降低颜色的纯度与明度[25-26]，且避免因选用过于暗沉的颜色而带来的心理层面上的压抑感。因此，本设计将抗菌织物的颜色选为暖色系的米白色。座椅整体效果如图7所示。

图7 座椅场景图Fig.7 Seat scene

5 结语

在人机工程学中的坐姿理论和老年人体尺寸数据的基础上，使用包容性设计方法对老年人的座椅进行改良设计，在满足用户基本生理需求和安全需求的基础上，充分考虑用户的功能需求差异和审美特征，并结合已有数据，设计出了符合适老化原则的老年座椅。在未来的研究中，还可进一步扩大调研的样本量，针对脊椎曲线及座椅的操作便捷性进行优化。