1

Szanowni Państwo !

Produkcja krzeseł biurowych wraz z mechanizmami regulacyjnymi jest efektem prac badawczych przeprowadzanych w wielu instytutach naukowych. Chcąc Państwu przybliżyć zakres tych badań, ich cel oraz przekładalność w praktyce oferowanych produktów, udostępniamy Państwu niniejszy skrypt, oparty o materiały z badań wykonanych przez Klinikę Ortopedyczną Uniwersytetu w Ratyzbonie oraz raport końcowy projektu badawczego o nazwie „Antropotechniczne projektowanie mebli do leżenia i siedzenia” przeprowadzonego na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, w Katedrze Mebla na Wydziale Technologii Drewna. W opracowaniu niniejszego skryptu zastosowano wybór informacji oraz pewne elementy narracji służące celom popularyzacji badanych zagadnień.

Skrypt otwiera prezentacja koncepcja mechanizmu ruchomego we wszystkich płaszczyznach przestrzeni VM/VMS Orthopedic. W rozdziale opisano sposób działania mechanizmu i jego wpływ na wydajność psychofizyczną człowieka. Kolejny Dział to wyjaśnienie kluczowego pojęcia ergonomii tzw. układu antropotechnicznego. Człowiek stykający swoje ciało z jakimś urządzeniem tworzy właśnie taki układ stanowiący podstawę obliczeń i szukania optymalnych rozwiązań. Mówiąc najprościej, gdy ciało ludzkie wchodzi w kontakt z urządzeniem, zmieniają się współzależnie cechy ciała i owego urządzenia. Trzeba badać je w nierozłącznym układzie parametrów anatomicznych, fizjologicznych i materialno-fizykalnych. Model człowieka, jaki posłużył do badań ergonomicznych -podobnie jak w medycynie - nazywamy fantomem. W ostatnim rozdziale przedstawione zostały wyniki badań dotyczące różnic antropometrycznych mężczyzn i kobiet oraz informacje na temat wprowadzonego przez Bejot typoszeregu wymiarowego foteli Atria – SML (small, medium, large).

Pozwalamy sobie przybliżyć Państwu pewne dane zarówno z tego wątku badań jak i pozostałych, cytowanych w niniejszym skrypcie. Mając na uwadze tworzenie materiału pomocniczego dla zrozumienia idei powstania systemu Orthopedic, pominęliśmy tu skądinąd ciekawe i skomplikowane badania nad strukturą pianek wypełniających siedziska. Przy innej okazji powrócimy i do tego zagadnienia. Dziś jednak interesują nas powody, dla których powstało pojęcie siedzenie biodynamicznego. Jak się okazuje tak prosta czynność jak siedzenie na krześle posiada konkretny wpływ na pracę organów wewnętrznych, na układ krążenia i wiele innych funkcji organizmu. Badania, które postanowiliśmy Państwu przybliżyć prowadzą do wniosku, który pokrywa się z misją naszej firmy: dbałość o zdrowie człowieka jest najważniejszym wyzwaniem współczesnego projektowania mebli biurowych.

Zapraszamy do lektury.

2

Czas na zmiany. Siedzenie biodynamiczne i system Orthopedic

3

1. Czy grozi nam techno-inwalidztwo?

Wraz z rozwojem nowoczesnych technologii, stworzony do chodzenia w postawie wyprostowanej, człowiek stał się piecuchem, wybierającym pozornie wygodne, ale nie sprzyjające zdrowiu pozycje ciała. Upowszechnienie się komputerów w biurach i innych miejscach pracy, powoduje, że więcej czasu spędzamy w pozycji siedzącej. Spośród 24 godzin przeciętny człowiek porusza się dzisiaj na własnych nogach tylko przez 2 godziny. Według danych niemieckich 12 milionów ludzi przesiaduje całymi dniami w miejscu pracy w biurze, 12 milionów uczniów męczy się 35 godzin tygodniowo na mizernych krzesłach, a 9 milionów emerytów już tylko rzadko daje się namówić na opuszczenie swojego fotela. Skutki są następujące: 7 milionów dni przerw w pracy rocznie spowodowanych reumatyzmem mięśniowym, 5 milionów osób o zdolności do pracy zmniejszonej o 60%. Przez niewłaściwą postawę i brak ruchu powstają nie tylko uszkodzenia dysków, dolegliwości reumatyczne jak skurcze mięśni, bóle ramion, ischias, lumbago i wiele innych, lecz również takie zachorowania, które przez laika nie są kojarzone bezpośrednio z kręgosłupem. Należą do nich funkcjonalne zaburzenia organów wewnętrznych, szczególnie serca, zaburzenie oddychania, funkcji sercowo – krążeniowej, zaburzenie żylnego obiegu krwi i trawienia. Tak zwane kręgowe, a więc uwarunkowane kręgosłupem zaburzenia funkcjonowania organów mają różnorodny charakter i są bardzo rozpowszechnione.

Siedzenie staje się karą dla pleców. Badania medycyny pracy dowodzą tego, że w przypadku ludności aktywnej w trybie siedzącym 14% cierpi na dolegliwości w obrębie głowy, 24% na dolegliwości związane z ramionami i karkiem, 57% na dolegliwości związane z żebrami, 18% na dolegliwości pośladków, 13% na dolegliwości ud, 29% na dolegliwości kolan i stóp.

Ponad połowa Polaków używających w pracy komputerów spędza przy

nich ponad osiem godzin dziennie. Ponad 80% z nich skarży się na

bóle stawów i kręgosłupa.

Nikt nie liczy ludzi, którzy w wyniku siedzenia dostają bólu głowy, mają problemy z koncentracją, mają skłonności do depresji, czują się zestresowani, wracają do domu ze zmniejszoną sprawnością i wyczerpani a często objawy tego zmęczenie manifestują jeszcze w środowisku pracy.

Nędzne siedzenie będzie mieć negatywne skutki tak długo, jak długo higiena kręgosłupa pozostanie obcym słowem, a dyscyplina związana z postawą pleców będzie oznaczać uciążliwy przymus.

4

2. Kr ęgosłup – najpoważniejszy problem gatunku ludzkiego.

Jak do tego doszło ?

Na przestrzeni wieków warunki życia z pokolenia na pokolenie prawie się nie zmieniały. Ludzie byli myśliwymi i zbieraczami i prawie cały dzień byli w ruchu. Ich dzień powszedni naznaczony był ciągłą dynamiką. Poza fazą snu prawie ciągle byli w ruchu, tzn. stąpali jedną stopą, przenosili cały ciężar ciała na tę stopę, w związku z tym unosili miednicę po stronie przeciwnej i w końcu przenosili drugą stopę naprzód. Podczas tego powtarzającego się ciągle wzorca ruchu również miednica zawsze się poruszała, raz pochylała się na lewo, raz na prawo. Również odcinki lędźwiowe kręgosłupa poruszały się ruchem łukowatym raz w lewo, raz w prawo. Ruch kręgosłupa piersiowego i szyjnego następował w stosunku do tego w kierunku przeciwnym, głowa stabilizowała się zawsze w pionie.

Rys. 1.1 Stojąca fala

Podczas stania i chodzenia ma miejsce zachowanie odpowiedniej postawy ciała i odpowiednie ustawienie członków w stosunku do siebie. Zmysł równowagi przejmuje sterowanie i przekazuje informacje dalej. Środek ciała poruszany jest ciągle we wszystkich kierunkach, tzn. jest wyrównoważany. Odcinek miednicy i przejście lędźwiowo – krzyżowe są poruszane fizjologicznie poziomo i pionowo.

5

Poprzez ten niezmienny przez stulecia wzorzec ruchu aparat ruchu i układ mięśniowo – szkieletowy człowieka przekształciły się w system, w którym wszystkie procesy są do siebie dopasowane w perfekcyjny sposób. Wzorce ruchu i procesy reakcji w różnych odcinkach kręgosłupa mogą zostać w łatwy sposób zobrazowane na przykładzie koła zębatego.

Rys 1.2

Poprzez kościec, mięśnie i więzadła człowiek stał się układem mechanicznym. Siły rozdzielają się za pomocą modelu koła zębatego pomiędzy mięśnie i tkanki, które w związku z tym mniej lub bardziej się rozwijają, względnie rozwinęły się.

Tryb życia współczesnego człowieka ma z tym rozwijającym się przez tysiąclecia stanem niewiele wspólnego. Zwłaszcza ostatnie dziesięciolecia doprowadziły do dramatycznych zmian – w szczególności w miejscu pracy, które według Voigt / Mellerowicz naznaczone są przez:

• coraz mniej dynamiczną pracę dużych grup mięśni • przeważnie niewielką pod względem motorycznym pracę niewielkich grup mięśni, np.

statyczną pracę siedzącą i stojącą • długotrwałe napięcie nerwów i psychiki w przypadku sytuacji stresowych • zwiększone obciążenie organów zmysłu

• zintensyfikowanie pracy przy zredukowanym czasie pracy • tendencja do pracy w pomieszczeniach zamkniętych, brak zewnętrznych bodźców

klimatycznych • ciągła, często krótkofalowa restrukturyzacja kompleksowego życia zarobkowego

Podsumowując można stwierdzić, że dzień powszedni w pracy współczesnego człowieka naznaczony jest przez dopasowanie, niewielką ilość ruchu i konieczność przyjmowania określonych postaw przymusowych, względnie wykonywania wyuczonych i jednostronnych ruchów połowicznych.

6

Wielu ludzi w naszych czasach odczuwa na własnej skórze, że obecny tryb „nowoczesnego” życia nie uwzględnia fizjologicznych warunków ich organizmu. Cierpią oni na dolegliwości fizyczne i psychosomatyczne. W większości badań w tym temacie wymienia się następujące symptomy:

• napięcia całego ciała dolegliwości pleców i karku • problemy ze stawami i z ukrwieniem w nogach

• dolegliwości psychosomatyczne jak bóle głowy, problemy żołądkowe i trawienne • dolegliwości sercowo – krążeniowe • zaburzenia wzroku

Trudności i problemy, które występują w związku z tym, dotyczą nie tylko pojedynczych osób, lecz mają również duże znaczenie w ujęciu makroekonomicznym. Wypadki w pracy i choroby zawodowe prowadzą do zmniejszonych wpływów z podatków i obciążają kasy ubezpieczycieli społecznych.

Z danych statystycznych Komisji Europejskiej (Eurostat) wynika, że choroby układu mięśniowo-szkieletowego należą do jednych z najpoważniejszych problemów zdrowotnych związanych z pracą. Są one powszechnie zgłaszane przez ponad 30% europejskich pracowników. Każdego roku w Europie właśnie na skutek problemów zdrowotnych związanych z wykonywanym przez pracowników zawodem odnotowana jest strata 600 mln dni roboczych. 1

Częstotliwość dolegliwości pleców:

• Bóle pleców są najczęstszymi dolegliwościami Europejczyków i mieszkańców Ameryki Północnej (Wood, 1987; Weber 1989).

• 47 - 80% społeczeństwa cierpi na dolegliwości pleców (Hall, 1983; White, 1983; Basler, Rehfisch, 1990).

• Zapadalność (odsetek nowych zachorowań) kształtuje się na poziomie około 11 -18% społeczeństwa (Magora, 1974; Basler, Rehfisch, 1990).

• Badania dotyczące oddziaływania pracy przy monitorze na oczy, jak również układ mięśniowo -szkieletowy i ruchowy wykazują, że mniej niż jedna trzecia wszystkich ankietowanych nie odczuwa żadnych dolegliwości. Ponad 60% odczuwa bóle układu kostnego i ruchowego, 41,7% wskazało na dolegliwości oczu (Schwaninger m.in., 1991).

1 P. Paoli, Dane z europejskiej ekspertyzy nt. warunków pracy, Europejska Fundacja na rzecz Poprawy

Warunków Pracy, czerwiec 1997

7

3. Jak przeciwdziałać negatywnym skutkom siedzącego trybu pracy ?

Na przestrzeni lat, ciągle zmieniało się podejście do projektowania i produkowania foteli biurowych. Do wcześniejszych wyznaczników dobrego fotela, oprócz jakości i designu doszła ergonomia i bardzo szybko zajęła czołowe miejsce w procesie podejmowania decyzji o zakupie foteli biurowych. W Polsce świadomość ergonomiczna klientów wzrasta z każdym rokiem, dlatego tak ważne jest projektowanie „zdrowych” foteli i uświadamiania klientom ich możliwości, funkcji i zasad prawidłowego siedzenie.

Nadal wielu ludzi siedzi na najlepszych krzesłach w niewłaściwy

sposób! Naucz swojego klienta zasad prawidłowego siedzenia!

Wraz z postępem technicznym i przeprowadzanymi badaniami zmieniały się wymagania stawiane ergonomicznym fotelem. Przed niespełna 30 laty ze względów ergonomicznych zawody stojące czyniono w coraz większym stopniu zawodami siedzącymi. Jednak fotele nie posiadły żadnych funkcji ergonomicznych, umożliwiając jedynie siedzenia statyczne.

Dopiero w 1963r. zdołano przemóc się do podjęcia decyzji, że siedzenie nie powinno być statycznym, lecz dynamicznym procesem, a w roku 1980 osiągnięto taki techniczny postęp, że udało się tego dokonać. Statyczne siedzenie zdawało się zostać ostatecznie zastąpione przez siedzenie dynamiczne.

To wszystko nie zmieniło za wiele. To, co pozostało, to problemy zdrowotne osób siedzących, zmuszając do ulepszonej prewencji zgodnie z hasłem „Zapobiegaj, zamiast leczyć” i właśnie tutaj system Orthopedic może odegrać znaczącą rolę. Bowiem siedzisko musi uwzględniać całe spektrum ruchu człowieka i zapewnić ciału trójwymiarową platformę, na której możliwe jest niezakłócone przeprowadzanie wszystkich naturalnych, trójwymiarowych procesów ruchu. Taką możliwość gwarantuje system Orthopedic, wprowadzając możliwość siedzenia biodynamicznego

4. Co to jest siedzenie biodynamiczne?

Siedzenia statyczne siedzenie dynamiczne siedzenie biodynamiczne

8

Siedzenie na sztywnym i nieruchomym podłożu oznacza siedzenie statyczne czyli skoncentrowanie ciała lub poszczególnych części ciała na dłuższy czas w określonym położeniu przy trwałym napięciu mięśni i bez ruchów przeciwnych. Taka postawa siedząca prowadzi nieuchronnie do szkód na zdrowiu.

Siedzenie dynamiczne oznacza możliwość aktywności, możliwość ruchu. Opieranie i wspieranie, rytm zmienny mięśni napinanie i rozluźnianie. Przepływ krwi aktywnego dynamicznie mięśnia ma wartość dwudziestokrotnie większą aniżeli mięśnia, znajdującego się w spoczynku. Sprawność mięśni utrzymywana jest tylko przez ich aktywność.

Siedzenie biodynamiczne oznacza siedzenie na ruchomej powierzchni, zachowanie ruchu we wszystkich trzech wymiarach. Biodynamiczne siedzenie oznacza także zmniejszenie sterowanego z zewnątrz zaniku odruchów, zwiększenie bodźców odruchowych a tym samym uniknięcie stopniowego skrzywiania i ustania koniecznych do życia procesów odruchowych. Dla mięśni oznacza to zachowanie siły poprzez ciągłe ich używanie. Tak jak mięsień pod wpływem jego nieużywania zmniejsza się, tak samo zanika neurofizjologiczny program odruchów, który podtrzymuje funkcje konkretnego mięśnia. Siedzieć biodynamicznie oznacza siedzieć w sposób chroniący dyski. Wywierający wpływ na dyski nacisk rozdziela się w sposób wahadłowy na całą powierzchnię dysku. Poszczególne sektory dysku są w tym czasie na przemian obciążane i odciążane. Odżywianie dysku, które należy utrzymać, zostaje nie tylko zapewnione, lecz również dzięki temu mechanizmowi ulega zdecydowanemu polepszeniu.

W przypadku krzeseł statycznych powierzchnia siedziska nie dopuszcza żadnego przechylenia miednicy w bok tak, że z powodu braku tego przechylenia nie dochodzi do motoryki zwrotnej, a neurologiczny system regulacji nie zostaje aktywowany

Rys 1.3

W przypadku krzeseł statycznych powierzchnia siedziska nie dopuszcza żadnego przechylenia miednicy w bok. Z powodu braku tego przechylenia nie dochodzi do motoryki zwrotnej. System regulacji (zmysł równowagi, podświadomość, centralny układ nerwowy itd.) nie jest aktywowany.

9

Podczas statycznego siedzenia dysk zostaje znacząco obciążony. Duże siły oddziałują na niego najczęściej jednostronnie, a dysk najczęściej nie wytrzymuje zbyt długo wynikającego z tego nacisku.

Współczesny człowiek jest jedyną istotą żywą na świecie, która wierzy, że w takich statycznych warunkach można żyć bez większych komplikacji. Nikt inny na świecie nie wpadłby na pomysł, by przykuć się na wiele godzin dziennie do nieruchomego przedmiotu (krzesła). Zadaniem medycyny i innych dyscyplin naukowych jest badanie negatywnych oddziaływań statycznego siedzenia i użycie w tym celu zebranych rozpoznań, stworzenie środków pomocniczych, które umożliwiłyby użytkownikowi wykorzystanie wielu pozytywnych elementów jego wcześniejszego dynamicznego trybu życia i pozwoliłyby, by wszystkie procesu ruchu przebiegały przez (ujednolicony) środek ciała.

Nawet najbardziej wyrafinowane statyczne krzesła i systemy krzeseł nie przyniosły pożądanego przełomu. Nie udało się osiągnąć dynamiki siedzenia dopasowanej do procesów życiowych w trakcie biegania, chodzenia i stania w pożądanym wymiarze.

By umożliwi ć biodynamiczne siedzenie, nie wystarczy mianowicie, by powierzchnia siedzenia dała się przestawiać za pomocą dźwigni w możliwie różne pozycje lub by umożliwiono za pomocą mechanizmu wahacza dwuwymiarowe funkcje.

Siedzisko musi uwzględniać całe spektrum ruchu człowieka i

zapewnić ciału trójwymiarową platformę, na której możliwe jest

niezakłócone przeprowadzenie wszystkich naturalnych,

trójwymiarowych procesów ruchu.

Rozwiązanie problemu tkwi w uwalnianiu od skostniałych systemów i statycznego zachowania podczas siedzenia tak, że wspierany jest przy tym przede wszystkim układ mięśniowo – kostny. Najważniejszym celem musi być przy tym to, by górne części krzesła i podstawy krzesła uwolnić od sztywnych połączeń, a proces siedzenia zdynamizować nie tylko za pomocą części służących sterowaniu, lecz poprzez swego rodzaju odruchowe zdynamizowanie za pomocą naturalnych mechanizmów ludzkiego ciała. Błędne koło statycznego siedzenia na statycznych elementach siedziska musi zostać przełamane na korzyść człowieka. Siedzenie może być statyczne, ale tylko pozornie. Musi ono umożliwiać rzeczywiste ruchy we wszystkich pozycjach przestrzeni.

10

Rys. 1.4

Ruch jest najskuteczniejszym środkiem służącym likwidacji psychicznego stresu (musi on zostać niejako spalony przez ruch).

Siedzenie musi być siedzeniem dynamicznym. Warunkiem tego jest uwolnienie powierzchni siedziska od stałej podstawy dolnej w taki sposób, by bezstopniowy ruch we wszystkich kierunkach wypływał niejako sam z siebie. Tylko w ten sposób – mimo pozornego spokojnego siedzenia – zmysł równowagi – jak przywykł do tego od tysiącleci – może przejąć sterowanie postawą.

Rys. 1.5

Wszystkie procesy ruchu przebiegają przez środek ciała, miednica ustawia się w pozycji pochyłej i przesuwa się w poziomie.

11

Rys. 1.6

Podczas dynamicznego siedzenia osiągamy taką samą kinetykę jak podczas chodzenia lub stania. Mają tu miejsce odpowiednia postawa ciała i odpowiednie ustawienie kończyn w stosunku do siebie. Zmysł równowagi przejmuje sterowanie i kieruje informację w sposób dośrodkowy i odśrodkowy do najważniejszych miejsc, względnie ośrodków sterowania (środek ciała porusza się ciągle w różnych kierunkach, tzn. zostaje zrównoważony).

przesunięcie poziome pozycja pochyła powierzchni siedziska

Dynamiczne siedzenie prowadzi do rozbudowy i wzmocnienia mięśniowego aparatu podtrzymuj ącego. Dzięki niezauważalnym ciągłym ruchom wszystkich mięśni pleców i ich „rywali” w obrębie brzucha polepszona zostaje – inaczej niż ma to miejsce w przypadku statycznego siedzenia – postawa. Szansa, by przebyć zawodowy dnień powszedni bez bólu, zostaje poprzez to zwiększona.

5. Jak działa system Orthopedic?

System Orthopedic jest bezobsługową rewolucyjną konstrukcją,

która wywołuje wielowymiarowe procesy ruchowe w przypadku

powierzchni do siedzenia. Dzięki motoryce ciała powstają połączone

ruchy na przemian pionowe, strzałkowe i poziome.

W przypadku siedzenia statycznego mamy do czynienia z ciągłym naciskiem na jedną piątą powierzchni całkowitej dysku. Symptomami są bóle kręgosłupa w okolicy lędźwiowej, trudności przy pochylaniu się lub podnoszeniu, drętwienie nóg itd. Zaobserwowano już również dolegliwości oddechowe, występujące wskutek niewystarczającego zaopatrzenia w tlen. Z tego wynikają problemy psychiczne, które mogą mieć znaczny negatywny wpływ na siłę twórczą i kreatywność człowieka.

12

Mechanizm VM/ VMS umożliwia siedzenie biodynamiczne!

Używając mechanizmu VM/ VMS nacisk rozłożony jest ciągle prawie na połowę powierzchni całkowitej dysku ze zmiennym oddziaływaniem w ten sposób, że dyski zaopatrywane są w energię! Dzięki temu poprawia się całkowita postawa ciała, zagwarantowane jest optymalne zaopatrzenie w tlen. Również w przypadku pacjentów cierpiących na skoliozę zaleca się trójwymiarową metodę leczenia, tzw. system Schroth, który obejmuje trójwymiarowe procesy ruchu kręgosłupa

Rys. 1.7 Siedzisko statyczne

Rozłożenie nacisku tylko na jednej piątej powierzchni całkowitej

Rys. 1.8 Siedzisko ruchome w trzech płaszczyznach

Nacisk rozłożony jest stale prawie na połowę powierzchni całkowitej ze zmiennym oddziaływaniem w ten sposób, że dyski zaopatrywane są w energię.

13

Rys. 1.9 Jako że człowiek porusza się w trzech wymiarach, problemy te mogą zostać rozwiązane również tylko w trzech wymiarach. „Mechanizm VM/VMS” uwzględnia to, ponieważ sam porusza się w trzech wymiarach, współgrając z ludzkim ciałem, a nawet poprzez reakcję odwzajemniając ruchy (patrz Trójwymiarowe leczenie skoliozy, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart - New York, 1981).

Rys.1.10 W przypadku zastosowania „mechanizmu VM/VMS” lędźwiowy odcinek kręgosłupa utrzymywany jest w zgodzie z funkcją postawy tak, że poniżej garbu żebrowego w ogóle nie mogą występować żadne przewężenia. Ponieważ wyżej położone odcinki kręgosłupa wykonują tylko wyrównawcze drgania, znajdujące się powyżej łuku kręgu lędźwiowego partie ciała prostują się samodzielnie.

Oddech staje się nieskrępowany, obciążone części ciała są zaopatrywane w wystarczającą ilość tlenu.

Rys. 1.11 Przy przeniesieniu równowagi wyposażone w „mechanizm VM/VMS” krzesło przenosi naciski na kręgosłup do środka kręgosłupa i nie dochodzi wówczas do żadnego wartego wzmianki nacisku na skraju powierzchni. Ciąg i nacisk zmieniają się na przemian, dzięki ruchowi typu ciąg – nacisk dyski są ciągle zaopatrywane w energię.

14

6. W jaki sposób stosowanie systemu Orthopedic wpływa na polepszenie wydajności psycho-fizycznej pracownika?

Medycyna prewencyjna, tzn. medycyna profilaktyczna postawiła sobie za cel, opierając się na obszernych seriach doświadczeń, odpowiednio wcześnie i w sposób planowy zwalczyć choroby, również tzw. choroby cywilizacyjne, spowodowane np. niewłaściwym odżywianiem i stylem życia, brakiem ruchu i zanieczyszczeniem środowiska. Człowiek został zaprogramowany już przed milionami lat. Nasi przodkowie byli myśliwymi i zbieraczami. Dlatego też człowiek stworzony jest przede wszystkim do ruchu. Jego największym organem jest muskulatura, która jest dziś zbyt mało wykorzystywana i trenowana. Na początku mięśnie były bezustannie używane do walki o przeżycie, ucieczki, obrony i zdobywania pożywienia. Współczesny człowiek nie jest już narażony na te mozoły, z którymi musieli poradzić sobie jego przodkowie. Tak samo jak według Carla Gustava Junga rozwój kolektywnej podświadomości nie dotrzymywał tempa wielkiemu przyrostowi wiedzy i zwiększeniu poznania, tak samo człowiek w odwrotny sposób zamykał się w swoim rozwoju przed naturalnymi bodźcami życiowymi.

Dzisiaj przy nadmiarze optycznych i akustycznych bodźców dostarczanych organizmowi brakuje odpowiednich kompensujących ten stan rzeczy procesów czynności mięśniowej. Podczas pracy przy komputerze harmonia pomiędzy ciałem, tzn. muskulaturą ciała, jak i umysłem oraz duszą jest niezwykle nadwyrężona. Dochodzi wtedy do negatywnego stresu, stresu dysfunkcjonalnego.

W tym momencie system Orthopedic jako pozytywny stymulator motoryki mięśni, a dzięki temu biodynamiki zyskuje szczególne znaczenie. Dzięki dynamicznemu siedzeniu stworzona zostaje możliwość trenowania współdziałania wielu grup mięśni i ich optymalnego użycia w sposób nieświadomy i bez wysiłku. Ponieważ na przebieg oddziaływania wpływ mają również mechanizmy regulacyjne centralnego układu nerwowego, tzn. poprzez drogi odruchu uruchamiane i aktywowane są również wyższe obszary centralnego układu nerwowego, dynamice systemu Orthopedic należy przypisać szczególne znaczenie.

Podczas używania systemu Orthopedic można najpierw stwierdzić pozytywne natychmiastowe oddziaływanie na organizm. Gdy siedzi się na krześle wyposażonym w mechanizm VM/VMS, występujące wówczas wielowymiarowe procesy ruchu są odczuwane jako bezgranicznie przyjemne. Efekt ten można wytłumaczyć tym, że odruchy wywołane podczas ruchu (odruchy propriocepcyjne) mają również pozytywny wpływ na ośrodki mózgowe.

Podczas ruchu wytwarzanego z pomocą systemu Orthopedic pośrednio, tzn. nieświadomie, pobudzana jest czynność układu mięśniowego. Podczas siedzenia oszukiwane przez ten mechanizm treningowy są np. mięśnie antagonistyczne. Dotyczy to grup mięśni, które gwarantują prostą postawę ciała, jak mięśnie karku, tułowia i mięśnie miednicy. Dzięki

15

mechanizmowi VM/VMS zwiększona zostaje również aktywność także innych partii mięśniowych, jak mięśni oddechowych i mięśni kończyn.

Poprzez zwiększone zapotrzebowanie na tlen ukrwienie wielu mięśni staje się bardziej intensywne, a tym samym zwiększa się przemiana materii w mięśniach a dzięki temu przemiana materii całego organizmu. Poza tym zmniejszone zostają niekorzystne skutki statycznej pracy mięśni podczas siedzenia, a kręgosłup wraz z dyskami i aparatami więzadłowymi zostaje odciążony. Dobre zaopatrzenie w tlen jest dlatego tak ważne, ponieważ według najnowszych odkryć w dziedzinie fizjologii w przypadku hipoksji (niedoboru tlenu) pompa wapniowa, która usuwa bezustannie napływający do komórek wapń, zawodzi. Podwyższony poziom wapnia w komórce oddziałuje toksycznie na różne funkcje komórek. Ze wspomnianą zintensyfikowaną aktywnością mięśni wiąże się również pozytywne wzajemne oddziaływanie na krążenie, przede wszystkim w kierunku wsparcia żylnego przepływu wstecznego, którego skutkiem jest odciążenie czynności serca.

System Orthopedic pozwala na nieświadomy i bezwysiłkowy trening, polegający na współdziałaniu wielu grup mięśni.

Zapewnia dwudziestokrotnie większe ukrwienie i zaopatrzenie w tlen.

Zwiększa elastyczność mięśni – steruje funkcją mięśniowego wsparcia dla kręgosłupa

Tak samo jak podkreślony musi zostać opisany efekt VM/VMS Orthopedic w odniesieniu do muskulatury, tak samo należy wspomnieć o wpływie ruchów VM/VMS Orthopedic na obwodowy i centralny układ nerwowy.

Podczas procesu VM/VMS Orthopedic zwiększona zostaje w sposób stały czynność odruchowa wspomnianych powyżej grup mięśni podczas harmonijnych procesów ruchu. Trenowane są więc odruchy na płaszczyznę rdzenia kręgowego, ale również ich centralna komunikacja.

Kilka słów na temat pojęcia odruchu. Odruch jest reakcją organizmu na różne bodźce pochodzące ze środowiska. Po przyjęciu bodźca przez specjalne receptory następuje poprzez drogi nerwowe przekierowanie do organu centralnego, jak rdzeń kręgowy i mózg, przy czym odpowiedź odruchowa następuje również przez tak zwane odśrodkowe drogi nerwowe.

Wyróżnia się odruchy własne, tzw. odruchy propriocepcyjne, przy czym organy percepcji znajdują się w mięśniach, w ścięgnach, torebkach stawowych i okostnej (również uderzenie w ścięgno powoduje naciągnięcie mięśnia). Odruchy obce natomiast, tzw. odruchy eksteroceptywne wywoływane są na skórze i śluzówce, również na rogówce oka i organach zmysłu.

Duża część naszych ruchów przebiega w sposób automatyczny i znajduje się poza sferą naszej świadomości. Aby kontrolować postawę i równowagę, uruchomione zostają poprzez

16

drogi łączące filogenetycznie starsze ośrodki koordynacji w pniu mózgowym, móżdżku, w śródmózgowiu i w jądrach podstawnych.

W ten sposób np. kora pnia mózgu, który stanowi ważny ośrodek koordynacji, reguluje poprzez receptory zawartości dwutlenku węgla i tlenu we krwi oddychanie a poprzez to mięśnie oddechowe. Na korę pnia mózgu można wywierać wpływ za pomocą połączeń prowadzących do systemu równowagi poprzez poruszanie i kołysanie.

Stwierdzono, że dzieci, które kładziono do snu do kołyski, oddychały lepiej. Jako że niemowlęta i starsi ludzie nie są w stanie wystarczająco oddychać, możliwe jest zatem wywieranie wpływu na takie zaburzenia snu również za pomocą ruchów kołyskowych. Rytmiczne procesy ruchu intensyfikują aktywność obu kopuł przepony, które są najważniejszymi mięśniami oddechowymi. Właśnie to wspieranie funkcjonalności poprzez system Orthopedic jest szczególnie godne podkreślenia.

Rytmiczne ruchy mięśni, które wywoływane są przez mechanizm VM/VMS, wpływają mianowicie na tzw. układ limbiczny. Mamy tu do czynienia z różnymi obszarami mózgu (fałdami mózgowymi), które otaczają określone obszary mózgu, jak ciało modzelowate, międzymózgowie i zwoje podstawne.

Układ limbiczny może być określony jako rodzaj obszaru przejściowego pomiędzy mózgiem a pniem mózgowym. Ten limbiczny obszar mózgu uważany jest za ośrodek wyrazu, afektów, nastrojów i popędów.

Liczne drogi połączeń przebiegają do najróżniejszych stacji centralnego układu nerwowego, takich jak mózg, podwzgórze, które stanowi nadrzędny ośrodek hipotezy i ośrodków wegetatywnych, do wzgórza, ośrodka koordynacji i ośrodka bólu, jak również do wspomnianej już kory pnia mózgu. Poznane procesy ruchowe systemu Orthopedic harmonizują ten układ limbiczny, któremu przyporządkowane są wszelkie duchowe i uczuciowe procesy zachodzące w człowieku, jak nienawiść, zazdrość, radość. Psychiczne pobudzenia mogą doprowadzić do zaburzeń wegetatywnych, jak również do szkód o podłożu somatycznym. System limbiczny jest centrum dowodzenia sfery psychosomatycznej. Poza tym należy wskazać na ścisłe połączenia pomiędzy formatio reticularis i międzymózgowiem, które mają znaczenie dla przebiegu snu.

Regulujące sen struktury mózgu znajdują się mianowicie w międzymózgowiu, w podwzgórzu i w przyśrodkowym wzgórzu.

Jeśli wspomniany powyżej ważny układ limbiczny zostanie pobudzony przez zharmonizowane procesy ruchowe, wówczas gwarantuje to wpływ na przysadkę mózgową. Wydzielanie przez nią hormonów sterowane jest przez komórki nerwowe układu limbicznego.

Podsumowując można stwierdzić, że poznane układy regulujące centralnego układu nerwowego mają skomplikowaną naturę i w harmonijny sposób zazębiają się.

17

Ważną rolę przejmują przy tym neuroprzekaźniki nerwowych centrów dowodzenia, tzw. neurotransmitery (noradrenalina, serotonina i poprzedniczka adrenaliny dopamina). Zmiany wrażliwości obszarów aktywności transmiterów mają odgrywać rolę w przypadku depresji. Acetylocholina i glicyna zdają się działać odwrotnie na stan nastroju.

Oddziaływanie systemu Orthopedic opiera się na pozytywnym wpływie

wywoływanym na procesy sterowania centralnego układu nerwowego

poprzez harmonijne sterowane odruchami procesy ruchowe. Ma to

istotny wpływ na zachowanie człowieka w środowisku pracy. Wspiera

jego aktywność i motywację w działaniu.

Dzięki temu można wyjaśnić również fenomen polegający na tym, że użytkownik systemu Orthopedic po dłuższym używaniu nie chce i nie może zrezygnować z tej mechaniki ruchu. Polega to na wpływie wywoływanym przez system Orthopedic na wegetatywne ośrodki w rozumieniu stałego efektu rezonansu i sprzężenia zwrotnego.

System Orthopedic współpracuje z ciałem człowieka wychodząc naprzeciw potrzebie ruchu.

Wykazuje pozytywne natychmiastowe oddziaływanie na organizm i ośrodki mózgowe.

Zwiększa koncentrację, motywację, kreatywność i wydajność.

Likwiduje stany psychicznego stresu.

Prowadzi do harmonii i równowagi w sferze psychicznej.

Możliwości zastosowania systemu mają charakter kompleksowy. Na podstawie przedstawionych procesów odruchowych symfoniczny centralny proces rezonansowy może również u zdrowych ludzi wywołać pozytywny wpływ i zlikwidować agresje oraz niestabilności nastroju. Poza tym zapobiega się nieprzyjemnym i szkodliwym oddziaływaniom długotrwałego i jednostronnego statycznego eksploatowania mięśni i związanej z tym utraty zdolności ruchu oraz jej skutkom. W przypadku zawodów związanych w przeważającej części z pracą siedzącą, jak praca osób w biurze lub robotników pracujących przy taśmie produkcyjnej, system Orthopedic wywoła znaczące odprężenie ciała. Za pomocą procesów ruchowych Orthopedic zredukowane zostaje w szczególności zmęczenie mięśni używanych podczas siedzenia.

W ten sam sposób system Orthopedic jest wstanie wywierać pozytywny wpływ w przypadku różnych chorób.

Odpowiednio do wcześniej opisanych związków pomiędzy rytmem ruchu a centralnym układem nerwowym dzięki systemowi Orthopedic można wpływać na wiele wywołanych przez czynniki psychogenne chorób. Zaburzenia snu, depresyjne zaburzenia zachowania,

18

jak brak motywacji, zahamowania i bojaźliwość ulegają polepszeniu tak samo, jak wegetatywne dysregulacje, które często idą w parze z zaburzeniami krążenia, zawrotami i bólami głowy.

U pacjentów, cierpiących na dolegliwości dysków i kręgosłupa wpływ systemu Orthopedic jest tak samo korzystny, jak w przypadku czynności nieprawidłowych refluksu krwi wskutek negatywnego wpływu na czynność serca lub czynności nieprawidłowych żylnej drogi przepływu (żylakowatość kończyn dolnych). Właśnie ci pacjenci z tego typu zachorowaniami aparatu ruchu reagują na niekorzystne obciążenia statyczne wzmożonym bólem.

System Orthopedic naprzemienne odciąża kręgosłup i poszczególne sektory dysku.

Równomierne rozkłada naciski na dyski międzykręgowe

Eliminuje nacisk na krawędzie kręgosłupa

Zapewnia idealną równowaga ciała

Podsumowując, należy powiedzieć, że system Orthopedic jest w stanie wywołać pozytywne oddziaływanie w przypadku zaburzeń zdrowotnych różnego pochodzenia.

Używanie systemu Orthopedic należy postrzegać w przypadku ludzi, wykonujących stereotypowe, jednostronne prace, jako narzędzie prewencyjne. Mechanizm VM/VMS zyskuje znaczenie jako środek terapeutyczny dzięki kompleksowemu, trenującemu układ nerwowy i mięśniowy, procesowi odruchowemu i rezonansowemu.

System Orthopedic jako przyrząd prewencyjny przeznaczony jest dla

ludzi, wykonujących typowe, prace biurowe.

19

20

7. A dowód? Jakie badania zostały przeprowadzone ?

Badania medyczne dowiodły: Gdy osoby testowane siedziały na biurowym krześle ruchomym w trzech wymiarach, wówczas ich problemy z plecami znacząco się zmniejszały. Przedsiębiorstwom opłaca się zatem zainwestować w takie ergonomiczne krzesło dla swoich współpracowników.

Podczas trzymiesięcznego badania przetestowana została skuteczność i dynamika siedzenia krzesła biurowego z ruchomą w trzech wymiarach powierzchnią siedziska (krzesło Verum) w odniesieniu do bólu i wpływu na funkcjonowanie w obrębie kręgosłupa w porównaniu z takim samym pod względem budowy, jednak nieruchomym na boki krzesłem (krzesło Placebo).

Badania przeprowadzone zostały w okresie trzech miesięcy w Klinice

Ortopedycznej Uniwersytetu w Ratyzbonie.

W związku z tym 74 uczestników badania w wieku od 20 do 64 lat zostało podzielonych na dwie grupy.

Za kryteria włączenia uznano wykonywanie pracy siedzącej od co najmniej sześciu godzin, pięć dni w tygodniu, jak również występujące od co najmniej sześciu miesięcy bóle w obrębie kręgosłupa lędźwiowego.

W ciągu dwóch poprzedzających badania tygodni uczestnikom nie wolno było stosować żadnej terapii. Nie wolno było też zażywać regularnie środków przeciwbólowych. Po zebraniu wywiadów lekarskich w celu wykrycia przyczyn bólu kręgosłupa, jak i zachorowań towarzyszących przeprowadzono badanie kliniczne na początku badań, jak i po upływie trzech miesięcy.

Dodatkowo dokonano porównawczego pomiaru rozkładu nacisku w odniesieniu do symetrii i dynamiki siedzenia za pomocą folii do pomiaru siły nacisku i pomiaru aktywności muskulatury w obrębie kręgosłupa lędźwiowego za pomocą elektromiografii. Na początku i na końcu badań, jak również trzy tygodnie po ich rozpoczęciu wszystkie osoby testowane odpowiedziały na pytania znajdujące się w kwestionariuszu.

Zawierał on wizualną skalę analogową (VAS), kwestionariusz dotyczący stanu zdrowia SF-36, wskaźnik Oswestry Disability (niesprawności) – opracowany podczas badań kręgosłupa i uznany w tej dziedzinie kwestionariusz.

Czwartą i w ostatnią w kolejności częścią był końcowy kwestionariusz, za pomocą którego zbadano subiektywną ocenę osób testowanych.

21

W przypadku wizualnej skali analogowej mamy do czynienia z długą na dziesięć centymetrów linią, służącą do określenia bólu od 0, co odpowiada brakowi bólu, do 10, co odpowiada największemu bólowi, jaki można sobie wyobrazić.

Osoba testowana musiała zastosować oznaczenie zgodnie z ostatnio odczuwanym przez siebie bólem.

Po tym dokonywano pomiaru skali w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku. W grupie Verum, która testowała krzesło z dynamicznym systemem siedzenia, wartość wizualnej skali analogowej mogła zostać zredukowana w ciągu trzech miesięcy o 2,53 punktu z 3,83 na 1,30 punktu.

Również w grupie Placebo średnia wartość VAS spadła, a konkretnie z 3,95 na 2,64 tj. o 1,31

W obu grupach ujawnił się statycznie istotny spadek subiektywnego odczuwania bólu, jednak w grupie siedzącej dynamicznie spadek bardziej statycznie istotny aniżeli w grupie kontrolnej.

SF-36 jest jednym z najczęściej używanych na świecie kwestionariuszy, służących do zebrania informacji na temat ogólnego stanu zdrowia. Składa się on z 36 pytań i umożliwia podział na osiem skal.

W grupie Verum wartości skali polepszyły się we wszystkich ośmiu podkategoriach, w grupie Placebo natomiast w siedmiu.

W skalach „Bóle fizyczne”, „Ogólna ocena stanu zdrowia”, „Fizyczna zdolność funkcjonowania” i „Funkcje fizyczne” w grupie Verum pojawiło się bardziej widoczne statycznie istotne zwiększenie wartości w porównaniu z grupą Placebo.

Ponadto wyniki można było podzielić na „Fizyczną skalę sumaryczną” i „Psychiczną skalę sumaryczną”. „Fizyczna skala sumaryczna” wzrosła w dynamicznie siedzącej grupie z 43,88 na 51,77, a w grupie kontrolnej z 45,43 na 48,44.

Wartość grupy Verum znajdowała się początkowo poniżej wartości populacji porównawczej, u której występują bóle pleców, a na końcu powyżej wartości zdrowej populacji normalnej. Średnia wartość „Psychicznej skali sumarycznej” prawie się nie zmieniła i wynosiła przed badaniami w grupie Verum 54,46 a w grupie Placebo 52,36, po zakończeniu 55,06 i 53,34, przy czym wartości wyjściowe były wyższe aniżeli średnie wartości populacji normalnej.

Wskaźnik Oswestry Disability (ODI) służy ustaleniu funkcjonalnych ograniczeń wywołanych przez bóle pleców, uwzględnia dziesięć obszarów życia codziennego: nasilenie bólu, samodzielność, podnoszenie przedmiotów, chodzenie, siedzenie, stanie, spanie, życie towarzyskie, podróżowanie i aktywność zawodową.

Podczas analizy ODI w przypadku grupy Verum widoczne było

polepszenie o 9,7 punktów procentowych z 18,9 procent na 9,2 procent.

22

W grupie Placebo natomiast udało się osiągnąć jedynie redukcję o sześć punktów procentowych z 17,9 procent na 11,9 procent.

Kolejne pytania dotyczyły koniecznej fazy przyzwyczajenia do krzesła, jak i gotowości zmiany dotychczasowego modelu na testowane krzesło. Ponadto badano subiektywną ocenę wpływu użycia krzesła biurowego i innych czynników na bóle w obrębie kręgosłupa lędźwiowego.

71 procent grupy Verum uznało swoje testowane krzesło za bardzo

wygodne a 83,9 procent zamieniłoby na nie chętnie swoje dotychczasowe

krzesło.

W grupie kontrolnej było natomiast tylko 53,6, względnie 64,3 procent osób testowanych, które określiły krzesło jako bardzo wygodne, względnie chciały dokonać zamiany.

Ponadto więcej użytkowników grupy Verum – dokładnie mówiąc 80,6

procent – było przekonanych o tym, że używanie testowanego krzesła

doprowadziło do uśmierzenia ich bólu pleców.

W grupie Placebo wypowiedziało się tak tylko 71,4 procent uczestników.

Największa różnica polegała zgodnie z oczekiwaniami na pytaniu o aktywne dynamiczne siedzenie:

93,5 procent osób testowanych z grupy Verum miało uczucie bardziej

aktywnego” siedzenia, przy czym tylko 46,5 procent osób testowanych w

grupie kontrolnej wyraziło taką opinię.

Osoby testowane z obu grup okazały się być w dużej mierze zadowolone z wygody i funkcjonalności krzeseł.

Na początku i na końcu badań dokonano w przypadku 37 osób testowanych pomiaru rozłożenia nacisku na krześle Verum i Placebo za pomocą folii do pomiaru siły nacisku. Rozłożenie nacisku zapisywane było podczas wykonywania różnych codziennych prac biurowych.

Odnośnie symetrii wykazano w przypadku wszystkich pomiarów

nacisku na siedzisko w grupie Verum z odchyleniami bocznymi od

7,62 do 10,26 procent mniejsze różnice boczne aniżeli w grupie

Placebo.

23

Dlatego też można wyjść z założenia, że trójwymiarowo ruchome krzesło Verum nie prowadzi do zwiększonego jednostronnego obciążenia i wadliwej postawy, a tym samym do negatywnego wpływu na zachowanie podczas siedzenia.

Odnośnie dynamiki średnia amplituda – a więc odchylenie krzywej rozłożenia nacisku wyznaczone za pomocą folii do pomiaru nacisku – bocznych zmian obciążenia w grupie Verum była istotnie mniejsza aniżeli w grupie kontrolnej. Dopuszcza to wniosek, że dochodzi do mniejszych zmian nacisku w rozumieniu kształtowania propriocepcji.

Innymi słowy: Średnie amplitudy w grupie Verum, która siedziała na krzesłach dynamicznych, są istotnie mniejsze i wykazują jakościowo mniej zmian nacisku aniżeli w przypadku grupy, siedzącej na krzesłach Placebo. Równolegle do pomiaru rozłożenia nacisku dokonywano badania elektromiograficznego w celu dokonania pomiaru elektrycznej aktywności mięśni.

Nie wykazano tutaj jednak w żadnej z obu grup statycznie istotnych zmian.

Również badane zmiany w różnicy bocznej znajdowały się w przedziale ufności (prawdopodobieństwo).

Zarówno testowane dynamiczne krzesło, jak również takie samo pod względem budowy prócz ruchliwości powierzchni siedziska krzesło biurowe, doprowadziły do wyraźnego zmniejszenia bóli w obrębie kręgosłupa lędźwiowego.

Krzesło dynamiczne okazało się przewyższać krzesło Placebo, jednak ono również spełniało wysokie ergonomiczne wymogi i również gwarantowało uśmierzenie bólu.

24

8. Do jakich produktów można użyć mechanizmów VM/VMS ?

W skład systemu Orthopedic wchodzą dwa rodzaje mechanizmów umożliwiające ruch we wszystkich płaszczyznach VM i VMS - Orthopedic, który dodatkowo posiada funkcje synchro czyli niezależnego odchylania oparcia i siedziska.

Mechanizm VMS - Orthopedic stosowany jest w fotelach obrotowych z kolekcji: In Access, Partner, String i Atria. Dodatkowo modele te mogą być wyposażone w regulacje podparcia lędźwiowego BLS oraz regulację głębokości siedziska SLIDE

ATRIA PARTNER STRING IN ACCESS

Mechanizm VM - Orthopedic w fotelu obrotowym Clubin.

CLUBIN

25

Fotele BEJOT.

Naukowe podparcie nowych technologii

26

1. Co to jest „układ antropometryczny” ?

Człowiek użytkując wyroby meblowe staje się częścią pewnego systemu, zwanego układem

antropotechnicznym. Elementami tego układu jest część tzw. ożywiona -

a więc ciało ludzkie, oraz nieożywiona - środek techniczny (Winkler 2005). Układ

antropotechniczny powstaje zawsze w wyniku celowego oddziaływania człowieka na środek

techniczny. A zatem żywe ciało człowieka i krzesło, na którym zasiada tworzą układ

antropotechniczny, inicjowany w celach badań naukowych.

Przypomnijmy, iż pojęcie „fantom” oznacza model części ciała, zwykle naturalnej wielkości,

używany do analiz i demonstracji w medycynie lub ergonomii.

W badaniach ergonomicznych przyjmuje się jednostki zwane centylami. Określają one

proporcje ciała ludzkiego w poszczególnych parametrach , wskazując na standardowe lub

szczególne cechy anatomii.

Fantom podstawowy zbudowano w oparciu o 50 centyl budowy ciała kobiety (rys.2.1). Wiąże

on cechy geometryczne, informacje o masie ciała i jej rozmieszczeniu

a także położeniu środków ciężkości.

a) b)

Rys.2.1. Schemat wymiarowy 50 centyla ciała kobiety: a – wymiary wysokości charakterystycznych punktów pomiarowych, b – wymiary szerokości charakterystycznych punktów pomiarowych (Gedliczka 2001).

27

Przedstawiony na rysunku 2.1 schemat wymiarowy posłużył do wyznaczenia 26 punktów pomiarowych (rys.2.2), z których następnie dokonano odczytu wymiarów liniowych odcinków ludzkiego ciała.

Rys.2.2. Miejsca odczytu wymiarów charakteryzujących budowę ciała kobiety

W oparciu o tak pozyskane dane antropometryczne, wykorzystując program wspomagający projektowanie Inventor® firmy Autodesk wykonano trójwymiarowe szkice poszczególnych części ciała, co przedstawiono na rysunku 2.3. W ten sposób powstały szkice kończyn: nóg, rąk i dłoni, szkice korpusu (tułowia) oraz głowy. przedstawiono na model ciała kobiety.

Rys.2.3. Przykład trójwymiarowych szkiców wykonanych przy pomocy programu Inventor®: a – szkic kończyny dolnej (nogi), b – szkic tułowia c- szkic ciała kobiety o budowie 50 centyla

a) b) c)

Fantom podstawowy można skalować do wymiarów odpowiadających 5- oraz 95 centylowi budowy ciała kobiety (rys. 2.5).

28

a) b) c)

Rys.2.5. Przykład skalowania fantomu podstawowego (b) do wymiaru: a – 5 centyla, c – 95 centyla budowy ciała kobiety

Modele biomechaniczne niosą ze sobą wiele informacji dotyczących parametrów fizycznych ciała. Jednak w celu poprawnego ich zdefiniowania, a w szczególności prawidłowego przygotowania modeli numerycznych konieczne jest odwołanie do właściwości fizycznych poszczególnych części ciała, z podziałem na tkanki miękkie oraz twarde.

2. Jak bada się siedzisko krzesła w układzie antropotechnicznym ?

Procedura projektowania inżynieryjno-technicznego stanowi strukturalną podstawę do projektowania ergonomicznego. Wzajemne powiązanie projektowania technicznego i ergonomicznego opiera się na zasadzie, wynikającej z charakterystycznego dla ergonomii antropocentrycznej, uznawania priorytetu cech i potrzeb człowieka w kształtowaniu struktury technicznej (Łapaczewska 2003). Strukturą techniczną mogą być meble, a najbardziej wymagającą pod tym względem jest grupa mebli użytkowanych bezpośredniego czyli te, które podczas użytkowania stykają się bezpośrednio z ciałem człowieka jak np. krzesła biurowe, konferencyjne itd.

Przy tworzeniu warunków techniczno-użytkowych oraz założeń projektowych mebla z funkcją do siedzenia niezbędne staje się określenie jego przeznaczenia. Ze względu na przeznaczenie można wyróżnić meble: mieszkaniowe, szkolne, biurowe, kinowe, stołówkowe, ogrodowe (Dzięgielewski, Smardzewski 1995). Każda grupa prezentuje meble do siedzenia, lecz inne będą stawiane wymagania użytkowe, co ma znaczny wpływ na konstrukcję.

29

Do osiągnięcia poprawności technicznej siedziska niezbędne staje się spełnienie następujących czynników zależnych od ciała człowieka:

- wymiary gabarytowe siedziska, - wymiary kątowe siedziska, - miękkość układu tapicerowanego, - wytrzymałość konstrukcji, Wszystkie powyższe punkty są uzależnione od cech ciała ludzkiego.

3. Jak opracowano czynnik ciała ludzkiego?

Najbardziej charakterystyczne cechy ciała ludzkiego takie jak cechy parametrów wymiarowych jego kształt i zakres ruchów poszczególnych jego części zostały określone w normie PN – EN ISO 7250 „Podstawowe pomiary ciała ludzkiego do projektowania technicznego”. Norma ta jest tłumaczeniem (bez jakichkolwiek zmian) normy międzynarodowej ISO 7250:1996, która wyróżnia cztery grupy pomiarów podstawowych:

- pomiary wykonywane na osobie badanej w pozycji stojącej (12 cech), - pomiary wykonywane na osobie badanej w pozycji siedzącej (17 cech), - pomiary poszczególnych części ciała (14 cech), - pomiary funkcjonalne (13 cech).

Rys.2.6. Wymiary części ciała i oznaczenie ich środków ciężkości (Gedliczka 2001)

Do wyznaczenia antropotechnicznych układów człowiek-siedzisko niezbędne stają się cechy antropometryczne i biomechaniczne takie jak:

- masa ciała, - wysokość ciała, - masa poszczególnych części ciała,

30

- rozmiary poszczególnych części ciała, - rozmieszczenie środków ciężkości poszczególnych części ciała (rys.2.6), - wysokość siedzeniowa – odległość od siedziska do wierzchołka głowy ustawionej

w płaszczyźnie frankfurckiej w pozycji siedzącej, - wysokość kifozy piersiowej – odległość od siedziska do największej wypukłości pleców

w pozycji siedzącej, - wysokość lordozy lędźwiowej – odległość od siedziska do największej wklęsłości

kręgosłupa w odcinku lędźwiowym w pozycji siedzącej, - wysokość podkolanowa od podstawy – odległość od podstawy do powierzchni

podkolanowej przy zgięciu podudzia pod katem prostym w pozycji siedzącej, - szerokość biodrowa – odległość między bocznymi powierzchniami bioder

w najszerszej dolnej części tułowia w pozycji siedzącej, - szerokość barkowa – odległość między punktami na bocznej powierzchni ramion na

wysokości osi stawu barkowego.

Podstawowe cechy antropometryczne w pozycji siedzącej niezbędne do określenia modelu antropotechnicznego człowiek-siedzisko, zilustrowano na rysunku 2.7. Wartości liczbowe dla mężczyzn populacji polskiej centyla C5 C50 i C95 określono na podstawie zbioru cech antropometrycznych jako prognozę na rok 2000 opublikowanych w Atlasie miar człowieka – Dane do projektowania i oceny ergonomicznej (Gedliczka 2001) oraz zestawiono w tabeli 1.3.

Rys.2.7. Cechy antropometryczne pozycji siedzącej

Badania przedstawione przez Nachemsona (1976r.) określają wpływ parametrów geometrycznych siedziska, tzn. zmianę kąta odchylenia i wysokości podparcia pleców, na występujące ciśnienie w krążku międzykręgowym oraz na aktywność mięśni. Wykazano, iż najmniejsze napięcie i ciśnienie w krążku występuje wtedy, gdy kąt odchylenia wynosi 120o oraz podparcie lędźwi znajduje się na wysokości około 20 cm. Najwyższe ciśnienie występowało wtedy, gdy kąt odchylenia wynosił 90o (rys.2.8). Oczywiście wartości te są silnie uzależnione od cech osobniczych tak jak i od indywidualnych odczuć komfortu.

31

Tabela 1.3. Dane antropometryczne mężczyzn populacji polskiej (Gedliczka 2001)

Polska - mężczyźni

L.p. cechy antropometryczne C5 C50 C95

1. wysokość podkolanowa od podstawy

397 438 481

2. długość siedzeniowa 420 472 523

3. szerokość biodrowa 319 353 392

4. wysokość lordozy lędźwiowej 186 239 301

5. wysokość kyfozy piersiowej 432 485 552

6. szerokość barkowa 414 453 487

7. wysokość siedzeniowa 849 909 970

8. wzrost (w poz. stojącej) 1643 1748 1854

9. waga [kg] 60 78 99

Rys.2.8. Wpływ zmian pochylenia i wysokości podnoszenia pleców podczas siedzenia na zmiany ciśnienia w krążku międzykręgowym (Nachemson 1976)

32

Tabela 1.4. Zależności kątowe dla foteli oraz kanap przy czynnościach nieprodukcyjnych (Slavikova 1988)

Rodzaj odchylenia

Parametry kątowe dla foteli i kanap [stopnie]

do sal wykładowych dla

widzów dla

wypoczynku dla

podróżnych

Odchylenie siedziska

40 – 80 70 – 110 100 – 150 150 – 200

Odchylenie oparcia względem siedziska

1050 1100 1150 1270

Człowiek czuje się wygodnie w pozycji siedzącej, jeśli są spełnione dwa podstawowe warunki:

- kiedy ciężar ciała jest odpowiednio rozłożony pomiędzy siedzenie a oparcie, - kiedy napięcie mięśni konieczne dla utrzymania pozycji siedzącej jest możliwie

najmniejsze (McCormick 1957).

4. W jaki sposób niewygodne siedzenie przekłada się na przeciążenie mięśni ?

Indywidualna ocena niewygody, spowodowana ograniczeniem lub odchyleniem od położenia naturalnej pozycji ciała może powodować przeciążenia mięśni, układu krwionośnego, wiązadeł i ścięgien. Optymalną, najmniej obciążającą pozycją ciała jest pozycja naturalna, czyli pozycja stojąca z wyprostowanym kręgosłupem i kończynami górnymi opuszczonymi wzdłuż ciała (Roman-Liu D. 2003). Pozycję stojącą przyjęto jako wzorcową i określono obciążenia kręgosłupa na poziomie lędźwiowym dla różnych pozycji ciała a także różnych czynności (Nachemson 1976). Wyniki badań autor przedstawił w postaci procentowych zależności zmian ciśnienia, występującego w krążku międzykręgowym między trzecim a czwartym kręgiem lędźwiowym od pozycji ciała, gdzie jako 100% przyjął pozycję naturalną-stojącą (rys.2.9). Największy ucisk na badany krążek międzykręgowy wywołały czynności podnoszenia przedmiotów w pozycji siedzącej przy pochylonym w przód tułowiu, zaś najmniejsze gdzie następuje relaksacja naprężeń międzykręgowych podczas zajmowania pozycji leżącej na plecach przy prawidłowo dopasowanym podłożu.

33

Rys.2.9. Zmiany ciśnienia w lędźwiowym krążku międzykręgowym L3-L4 w zależności od pozycji ciała in vivo (Nachemson 1976)

Analizując ciało ludzkie pod kątem oddziaływania pozycji siedzącej stwierdzić można, iż siły uciskowe powodowane utrzymywaniem tej pozycji nie mogą powodować ograniczenia obiegu w powierzchniowym układzie krwionośnym. Uśredniając ciśnienie w układzie tętniczym otrzymuje się wartość ok. 100 mmHg, w naczyniach włosowatych ok. 25 mmHg, a w końcowej części układu żylnego wynosi ono przeciętnie około 10 mmHg (Guzik P. 2001). Wg Krutula (2004) w miejscach, gdzie kości mocniej naciskają na tkanki, wzmaga się ucisk i zmniejsza światło naczyń krwionośnych, co prowadzi do uszkodzenia tkanki skóry. Naciski powierzchni zewnętrznej są 3-5 razy mniejsze niż powstałe w jego efekcie siły wewnętrzne. Dlatego wartość graniczna ucisku wynosząca 32 mmHg (zamykająca światło włośniczek) musi zostać odpowiednio zredukowana i wynosić od 6,4 do 10,6 mmHg.

Każdy ucisk większy od tych wartości, może spowodować zamknięcie światła żył, a następnie tętnic co spowalnia przepływ krwi lub zatrzymuje jej obieg powodując miejscowe niedokrwienie. W przypadku długotrwałego utrzymywania pozycji siedzącej może być to przyczyną tzw. „mrowienia” kończyn dolnych. Innym negatywnym skutkiem doboru niewłaściwego siedziska może być kompresja mięśnia grzbietu i mięśnia pośladkowego przez krąg krzyżowy i kość kulszową, co powoduje wzrost sztywności mięśni na styku kości z mięśniem. Badania Gefen i inni (2005) wykazały, iż zesztywnienie tkanki mięśniowej występuje w żywym ustroju mięśni, które zostały narażone na nacisk 35 kPa przez 35 min lub dłużej oraz w samych mięśniach, które zostały narażone na nacisk 70 kPa przez 15 min i dłużej. Po przez symulowanie za pomocą metody MES bezruchu w pozycji siedzącej na twardym podłożu stwierdzono, iż po czterech godzinach utrzymywanie tej pozycji, wywołuje w 50% - 60% przekroju mięśnia naprężenie ściskające na poziomie 35 kPa lub więcej. Wykazano również ze intensyfikacja niszczącego komórki urazu, rozwija się w ciągu pierwszych 30 min bezruchowego siedzenia, co jest przyczyną tworzenia się bólu uciskowego.

34

Występuje konieczność podjęcia optymalizacji parametrów gabarytowych i kątowych oraz doboru sztywności materiałów wchodzących w skład układów tapicerskich zgodnie z zasadą modelu antropotechnicznego człowiek-siedzisko.

Normy

PN-EN ISO 7250 (2005): Podstawowe pomiary ciała ludzkiego do projektowania technicznego

5. Co to jest antropometryczne wymiarowanie mebli do siedzenia ?

Współczesne środowisko pracy, a zwłaszcza pracy biurowej zdominowane zostało przez stanowiska charakteryzujące się wykorzystaniem pozycji siedzącej. W pozycji tej człowiek nie tylko pracuje, ale także uczy się i odpoczywa. Każde z rodzajów siedzisk spełnia podobną funkcję, lecz z uwagi na użytkowanie w różnych warunkach, powinno wykazywać inne właściwości pod względem komfortu, ergonomii i konstrukcji. Ze względu na większe rozluźnienie fizyczne jak i psychiczne osoby siedzącej meble do wypoczynku nie będą dostatecznie poprawnie służyły na stanowisku pracy w biurze czy do nauki w szkole.

Jednym z podstawowych parametrów mebli do siedzenia jest wysokość siedziska. Wymiar ten powinien być mniejszy od odległości zawartej pomiędzy zgięciem podkolanowym a podstawą wspierającą osobę siedzącą, niezależnie od przyjętej pozycji podczas: nauki, pracy czy wypoczynku. W pozycji siedzącej wysokość siedziska mebla powinna znajdować się 3 - 5 cm poniżej zgięcia podkolanowego. Zbyt wysokie usytuowanie siedziska (rys.2.10a) może powodować ucisk tętnicy i tym samym obciążenie układu krwionośnego. Natomiast zbyt niskie siedzisko (rys.2.10b) wywołuje podkurczenie nóg, co niesie za sobą ucisk na narządy wewnętrzne oraz zwiększony nacisk na guzy kulszowe. Inny negatywny wpływ na użytkownika, jak), obciążenie kr ęgosłupa w części lędźwiowej, może wywoływać siedzisko zbyt wysunięte do przodu (rys.2.10c) co wiąże się z brakiem podparcia całej powierzchni pleców. Dlatego też zaleca się dopasowanie głębokości by z przodu poza siedziskiem wystawała 1/3 długości uda (Kapica 1991, Nowak 1993). Nie przestrzeganie powyższych zaleceń powoduje nieprawidłowości produkowanych mebli do siedzenia i wypoczynku.

35

Rys.2.10. Błędy dopasowania układu człowiek-siedzisko: a) siedzisko zbyt wysokie, b) siedzisko zbyt niskie, c) siedzisko zbyt głębokie (Nowak 1993)

Dla potrzeb projektowania podaje się progowe dane antropometryczne centyla dolnego (C5), centyla górnego (C95) i wartość średnią (C50). Wartości progowe określają, jaka liczba danej populacji znajduje się w określanym przedziale. Stąd najniższy wymiar określany przez centyl C5 nie osiąga jedynie 5% populacji, zaś poniżej centyla C95 znajduję się 95% populacji. Centyl C50 (średni) dzieli symetrycznie populację użytkowników na osiągających konkretny wymiar oraz na takich, którzy tego wymiaru nie osiągają (Batogowska, Malinowski 1997). Wspieranie się podczas projektowania wartościami centylowymi umożliwia określenie zakresu regulacji, czy nawet usytuowanie na określonej wysokości samego siedziska. Wymiar ten ma największy wpływ na kształtowanie pozycji człowieka podczas nauki, wykonywania pracy lub odpoczynku.

Określając dopuszczalne wymagania wymiarowe dla siedziska, na podstawie PN-EN 1335-1 (2004), dla modelu fantomu przyjęto wzorcową postawę siedzącą (rys.2.11), która stanowi, że:

- podeszwa stopy jest umieszczona na podłodze, - stopa z podudziem tworzy w przybliżeniu kąt 900, - podudzie jest w przybliżeniu w pionie, - podudzie z udem tworzy w przybliżeniu kąt 900, - udo jest prawie w poziomie, - udo z tułowiem tworzy w przybliżeniu kąt 900, - tułów jest wyprostowany.

Tak opracowany model antropometryczny nie przedstawia optymalnej oraz idealnej ergonomicznie postawy siedzącej, lecz umożliwił w sposób prosty przyrównanie go do różnego rodzaju siedzisk i ocenę poprawności wymiarowej.

Wybierając miary antropometryczne reprezentatywnych grup populacji ludności Europy, wskazano na trzy podstawowe środowiska użytkowania mebli z funkcją siedzenia:

- nauka – średni wiek szkolny 11 – 12 lat, - praca – wiek czynności zawodowej 20 – 60 lat (kobiety), 20 – 65 lat (mężczyźni), - wypoczynek – wiek emerytalny powyżej 60 lat.

a) b) c)

36

Zgodnie z powyższym podziałem w tabeli 1.7 przedstawiono zasadnicze wymiary ciała ludzkiego w pozycji siedzącej.

Tabela 1.7.

Wartości antropometryczne charakterystyczne dla poszczególnych przedziałów wiekowych kobiet i mężczyzn w pozycji siedzącej: K - kobieta, M - mężczyzna (Gedliczka 2001)

Cechy antropometryczne

[mm] [kg]

wysokość podkolanowa

od podstawy

długość siedzeniowa

szerokość biodrowa

wzrost

(w poz. stojącej)

waga

symbol Lpu Lu Lb Lc M

K (11-12lat) C50

428 439 402 1510 41

M (11-12lat) C50

424 429 388 1509 40

K (20-60lat) C5

363 421 325 1524 50

M (20-65lat) C5

397 420 319 1643 60

K (20-60lat) C95

431 508 410 1707 88

M (20-65lat) C95

481 523 392 1854 99

K ( < 60 lat) C50

428 492 289 1605 69,6

M ( < 60 lat) C50

473 499 282 1729 78,3

37

Rys.2.12. Cechy antropometryczne pozycji siedzącej: Lpu – wysokość podkolanowa od podstawy, Lu – długość siedzeniowa, Lb – szerokość biodrowa

Wymiary charakterystycznych cech antropometrycznych dla pozycji siedzącej (rys.2.12) zilustrowano na rysunkach 2.13, 2.14, 2.15. Przedstawiono na nich wartości w poszczególnych przedziałach wiekowych, gdzie wiek szkolny 11-12 lat oraz wiek emerytalny powyżej 60 roku życia prezentowane są jako wartości centyla C50 wybranej populacji europejskiej (http:/www.tudelft.nl), natomiast wiek największej aktywności zawodowej 20-60 lat (65 lat w przypadku mężczyzn) zobrazowany jest jako najniższe wartości – centyl C5 oraz najwyższe – centyl C95 (Gedliczka 2001).

428424

481 473

363428 431

397

0

100

200

300

400

500

600

11-12 lat / C50 20-60/65 lat / C5 20-60/65 lat / C95 ponad 60 lat / C50

populacja

Lpu

[m

m]

kobiery mężczyźni

Rys. 2.13. Wymiar wysokości podkolanowej mężczyzn i kobiet w różnych przedziałach wiekowych

38

421

508 492

420

523499

439 429

0

100

200

300

400

500

600

11-12 lat / C50 20-60/65 lat / C5 20-60/65 lat / C95 ponad 60 lat / C50

populacja

Lu

[mm

]

kobiety mężczyźni

Rys.2.14. Wymiar długości siedzeniowej mężczyzn i kobiet w różnych przedziałach wiekowych

289

392

282

325

410402

319

388

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

11-12 lat / C50 20-60/65 lat / C5 20-60/65 lat / C95 ponad 60 lat / C50

populacja

Lb

[mm

]

kobiety mężczyźni

Rys. 2.15. Wymiar szerokości biodrowej mężczyzn i kobiet w różnych przedziałach wiekowych

Założenia projektowe określają dopasowanie wysokości siedziska w zakresie regulacji równym różnicy centyla C95 mężczyzny i centyla C5 kobiety danej populacji co zapewnia możliwość dopasowania do 90% użytkowników (Jarosz 2003). Wspierając się założeniem C95M – C5K oraz przedstawionymi danymi antropometrycznymi stwierdzono, iż najniższe usytuowanie wysokości siedziska powinno wynosić 360 mm, a regulacja wysokości powinna wynosić ok. 120 mm . Następną cechą antropometryczną mającą duży wpływ na kształtowanie powierzchni siedziska jest długość siedzeniowa do której powinna być dopasowana głębokość siedziska. Aby wymiar ten odpowiadał większości populacji powinien znajdować się w przedziale od 400 mm lecz nie powinien przekraczać wartości 500 mm z uwagi na osoby o niższym wzroście, które mogłyby mieć problemy z zajęciem jak najbardziej komfortowej pozycji. Na podstawie zestawionych danych dotyczących szerokości biodrowej człowieka z różnych przedziałów wiekowych stwierdzono również, iż minimalna szerokość powierzchni użytkowej siedziska, zapewniająca wygodę większości

39

użytkowników mebli szkolnych, biurowych a nawet wypoczynkowych powinna wynosić nie mniej niż 400 mm .

Tabela 1.9.

Wymiary cech krzeseł biurowych do pracy (PN-EN 1335-1+AC:2002)

wysokość siedziska

[mm]

głębokość siedziska

[mm]

szerokość siedziska

[mm]

odchylenie siedziska [mm]

krzesła biurowe

400-510 380-440 400 między 2° a 7°

Pewne różnice dotyczące danych zawartych w tabeli 1.9 dotyczących wymiarów krzeseł biurowych do pracy, dostrzeżono w normach duńskich i holenderskich. Mianowicie w normie niemieckiej DIN 4551 określono zakres szerokość siedziska od 400 do 480 mm, a wysokość siedziska od 420 do 530 mm . Natomiast wymiary krzeseł biurowych w Holandii wg normy NEN 1812 odbiegają od europejskich przy parametrach: głębokość siedziska 400 – 440 mm i szerokość siedziska 360 – 510 mm .

Tabela 1.10.

Podstawowe wymiary funkcjonalne mebli do siedzenia (PN – F – 06027 – 03: 1991)

wysokość siedziska

[mm]

głębokość siedziska [mm]

szerokość siedziska [mm]

odchylenie siedziska

[mm]

krzesła bez

poręczy 420-480 360-450 360-400 max 50°

krzesła

z poręczami

420-480 400-500 400-450 max 50°

fotele 350-450 450-600 500-550

sofy 350-500 450-600 500-550

40

Modele mebli do siedzenia i wypoczynku opracowano w programie AutoCAD® na podstawie zdjęć przedstawicieli analizowanych grup przeznaczeniowych.

6. Na czym polega mechaniczny model oddziaływania układu człowiek – siedzisko?

Z punktu widzenia fizjologii człowieka, utrzymanie przez kilka godzin pozycji siedzącej nie jest korzystne dla układu nerwowego oraz mięśniowo - szkieletowego. Pomimo, że utrzymanie tej pozycji jest mniej meczące fizycznie w porównaniu z pozycją stojącą, to jednak przy niepoprawnym ułożeniu ciała może powodować znacznie większe (o ok. 40%) obciążenie części lędźwiowej kręgosłupa. Dodatkowo zły rozkład ciężaru ciała na siedzisku może powodować punktowe obciążenia układu krwionośnego. W konsekwencji długotrwałe ułożenie ciała w niewłaściwej pozycji, na źle dopasowanym podłożu, często powoduje dolegliwości bólowe, zmiany zwyrodnieniowe stawów, zakrzepy, a także zapalenia powierzchniowe układu żylnego kończyn dolnych. (Kamińska 2001).

Każdego dnia zaobserwować można, iż pozycja siedząca zdominowała współczesny styl życia człowieka. Nawet pasywny wypoczynek odbywa się z reguły na meblach do siedzenia i wypoczynku, które najczęściej powodują odprężenie użytkownika tylko od strony psychicznej a nie od strony fizjologicznej. Spowodowane jest to złym rozkładem nacisków na całej powierzchni kontaktu ciała użytkownika z warstwą elastyczną mebla. Pierwszym krokiem do rozwiązania tego problemu może być analiza układu człowiek -siedzisko.

Cel badań

Celem pracy była analiza mechaniczna układu człowiek-siedzisko w zakresie reakcji zachodzących na płaszczyźnie kontaktu ciała ludzkiego z siedziskiem oraz wyodrębnienie najbardziej narażonych na obciążenia stref ciała ludzkiego podczas użytkowania mebli do siedzenia i wypoczynku.

Materiały i metody

Spośród różnego rodzaju mebli do siedzenia na potrzeby badań wytypowano mebel służący do wypoczynku, składający się z oparcia siedziska i podnóżka. Zajmowana w nim pozycja ciała powinna zapewnić użytkownikowi odczucie jak najwyższego komfortu. Analiza układu człowiek-siedzisko pozwoli na ocenę prawidłowości ułożenia ciała człowieka na wybranym meblu do siedzenia.

41

Do poniższej analizy oddziaływania siedziska na ciało ludzkie niezbędne stają się dane antropometryczne oraz biomechaniczne jak lokalizacja środków ciężkości poszczególnych części ciała człowieka (rys.2.16) jak i ich wartości masowe. Dane dotyczące masy ciała i jego poszczególnych części zestawiono w tabeli 3.2. Do obliczeń zsumowano masę ramion, przedramion, dłoni wraz z masą tułowia. Przy określaniu środków ciężkości i masy ciała opierano się na danych antropometrycznych opublikowanych w atlasie miar człowieka (Gedliczka 2001).

Tabela 3.2. Zestawienie mas części ciała mężczyzny z centyla C95 (Gedliczka 2001)

Masy części ciała [kg]

głowa z szyją 9,5

tułów 45,3

ramię 3,25

przedramię 1,625

ręka 0,65

udo 10,4

podudzie 4,45

stopa 1,45

Rys.2.16. Położenie środków ciężkości poszczególnych części ciała (Gedliczka 2001)

42

Poznanie wartości sił reakcji oddziałujących w kontakcie ciała ludzkiego z przedmiotem technicznym wymagało sprowadzenia ciała ludzkiego do schematu belki wieloprzegubowej, gdzie każdy element belki między przegubami odzwierciedlał określoną część ciała. (rys.2.17). Określono więc miejsca środków ciężkości poszczególnych części jak głowa, tułów analizowany wraz z kończynami górnymi, uda, podudzia i stopy. Pomiędzy tymi częściami zlokalizowano przeguby odzwierciedlające możliwość ruchu.

Miejsca lokalizacji reakcji wyznaczono na podstawie badań rozkładu nacisków za pomocą maty sensorowej (rys.2.18). Badania te przeprowadzono na modelu fotela o odpowiedniej geometrii zapewniającej jak najmniejsze oddziaływanie sił masowych na ciało użytkownika.

Przeprowadzane badania optymalnej geometrii układu człowiek-siedzisko na modelu uwzględniającym wyłącznie oparcie i siedzisko wykazały, iż mebel do siedzenia wywołujący równomierne rozłożenie sił masowych na powierzchnie kontaktu ciała człowieka i mebla do siedzenia powinien charakteryzować się pochyleniem:

- siedziska względem płaszczyzny poziomej pod kątem 100 – 110, - oparcia względem siedziska pod kątem 200 (Smardzewski, Wiaderek 2006).

Rys.2.17. Układu człowiek-siedzisko jako model belki przegubowej: a) środek ciężkości poszczególnej części ciała, b) przegub belki

43

Rys.2.18. Mapa rozkładu nacisków powierzchniowych

Wyniki i ich analiza

Wielopunktowe podparcie ciała korzystnie wpływa na redukcję momentów zginających. Zatem w odniesieniu do układu człowiek-siedzisko, im ciało użytkownika jest podparte w większej liczbie punktów, czyli posiada większą powierzchnię kontaktu z meblem do siedzenia, tym siły występujące wewnątrz ciała są mniejsze. Ograniczenie sił działających na ciało użytkownika podczas siedzenia wpływa pozytywnie na jego układ mięśniowo– szkieletowy, co wiąże się z komfortem siedzenia.

Podsumowanie

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń oraz analizy sformułować można następujące wnioski:

1. wartości reakcji podporowych wywołanych siłami masowymi ciała ludzkiego wzrastają proporcjonalnie do masy ciała,

2. procentowe wartości reakcji podpór działających na belkę w wybranym przęśle nie zależą od typu antropometrycznego,

3. na ciało użytkownika podparte w większej liczbie punktów działają mniejsze siły reakcji,

44

7. Jakie wymagania techniczne stawiane są konstrukcjom siedzisk?

Przy tworzeniu warunków techniczno-użytkowych oraz założeń projektowych mebla z funkcja do siedzenia niezbędne staje się określenie jego przeznaczenia. Ze względu na przeznaczenie można wyróżnić meble: mieszkaniowe, szkolne, biurowe, kinowe, stołówkowe, ogrodowe (Dzięgielewski, Smardzewski 1995). Każda grupa prezentuje meble do siedzenia, lecz inne będą stawiane wymagania użytkowe, co ma znaczny wpływ na ich konstrukcję. Biorąc pod uwagę warunki użytkowania oraz osiągniecie jak największego komfortu siedzenia, konstrukcja części tapicerowanej (siedzisko, oparcie) powinna być rozpatrywana w odniesieniu od całej konstrukcji wyrobu z uwzględnieniem dopasowania jej do psychofizycznych właściwości i potrzeb człowieka.

Odczucie komfortu siedzenia jest oceną subiektywną i zależącą od indywidualnej fizjologii użytkownika, to jednak wszystkie typy siedzisk niezależnie od wzornictwa muszą być zaprojektowane zgodnie z fizjonomią człowieka. Według McCormicka (1957) człowiek czuje się wygodnie w pozycji siedzącej, jeśli są spełnione dwa podstawowe warunki, kiedy:

- ciało jest odpowiednio rozłożone pomiędzy siedzenie a oparcie, - napięcie mięśni konieczne dla utrzymania pozycji siedzącej jest możliwie

najmniejsze.

Rozwijając powyższe warunki, do określenia wymagań technicznych mebli do siedzenia i wypoczynku niezbędna jest wiedza pozwalająca ustalić:

- cechy ciała ludzkiego a w tym: o wymiary i masę ciała oraz jego poszczególnych części (antropometria), o rozmieszczenie środków ciężkości oraz zakres ruchów części ciała ludzkiego

(biomechanika), o budowę ciała, rozmieszczenia różnych typów tkanek i ich właściwości (anatomia), o psychofizyczne reakcje pod wpływem oddziaływania czynników zewnętrznych na

układ krwionośny, nerwowy i kostny (fizjologia), - parametry konstrukcyjne oraz technologię wykonania mebli do siedzenia a w tym:

o geometrię i proporcje wymiarowe konstrukcji siedziska, o właściwości układów tapicerskich i zastosowanych materiałów (sztywność, trwałość,

termoizolacja, cyrkulacja powietrza itp.).

Jak zatem widać, siedzisko jako przedmiot bezpośrednio oddziaływujący na ciało ludzkie, wymaga aby w procesie jego projektowania uczestniczyło wiele osób o różnych kwalifikacjach, tworząc interdyscyplinarny zespół rozwoju produktu.

45

8. Na czym polega komfort siedzenia?

Czynnikami najistotniej wpływaj ącymi na komfort siedzenia są:

- wielkość naprężeń kontaktowych pomiędzy siedziskiem, a ciałem użytkownika oraz naprężenia wewnątrz tkanek miękkich,

- czas siedzenia, - budowa ciała a w tym masa, rozmiary i płeć, - temperatura ciała i siedziska, a także skłonność do wydalania potu, - sposób siedzenia.

Wysoka wartość ucisku w krótkim okresie czasu może prowadzić do głębokiego uszkodzenia tkanki mięśniowej. Niższa wartość ciśnienia uciskowego trwającego przez dłuższy czas może wniknąć w skórę uszkadzając tkanki miękkie będące pod działaniem ucisku (Stinson 2003). Sytuacja taka ma miejsce w przypadku długotrwałego utrzymywania pozycji siedzącej. Skutkiem tego może być kompresja mięśnia grzbietu i mięśnia pośladkowego przez krąg krzyżowy i kość kulszową, co powoduje wzrost sztywności mięśni na styku kości z mięśniem. Objawia się to bólami uciskowymi na wysokości kości kulszowych lub tzw. „mrowieniem” kończyn dolnych spowodowanych ich niedokrwieniem. Badania (Gefen i inni 2005) wykazały, iż zesztywnienie tkanki mięśniowej występuje w żywym ustroju mięśni, które zostały narażone na nacisk 35 kPa (262,5 mmHg) przez 35 min lub dłużej oraz w samych mięśniach, które zostały narażone na nacisk 70 kPa (525 mmHg) przez 15 min i dłużej. Poprzez symulowanie za pomocą metody MES bezruchu w pozycji siedzącej na twardym podłożu stwierdzono, iż po czterech godzinach utrzymywanie tej pozycji, wywołuje w 50%-60% przekroju mięśnia naprężenie ściskające na poziomie 35 kPa lub więcej. Wykazano również, że intensyfikacja niszczącego komórki urazu, rozwija się w ciągu pierwszych 30 min bezruchowego siedzenia, co jest przyczyną tworzenia się bólu uciskowego.

Wzrost temperatury tkanki ludzkiej o 1oC zwiększa jej metaboliczne tempo o około 10% (Kokate i inni 1995). W ten sposób wzrasta zapotrzebowanie tlenu, a przy trwającym ucisku powiększa się wrażliwość na degradację tkanek. Badania laboratoryjne przeprowadzone przez Kokate (1995) na żywej tkance zwierzęcej wykazały, iż temperatura występująca na powierzchni ciała w miejscach ucisku zewnętrznego ma wpływ na stopień degradacji tkanek. Na powierzchni ciała przy ucisku 100mmHg w okresie 5 godzin, w zależności od temperatury, występują następujące zmiany struktury tkanek:

- 25oC – wszystkie warstwy tkanki w normie, - 35oC – umiarkowane uszkodzenia tkanki mięśniowej, - 40oC – częściowy proces martwienia tkanki mięśniowej, - 45oC – zaawansowany proces martwicy tkanki mięśniowej, uszkodzenie tkanki skórnej.

46

Skłonność ciała do wydalania potu ma wpływ na gromadzenie się wilgoci na powierzchni ciała i w warstwach przyległych do niego. Może spowodować to mięknienie naskórka i skóry co potęguje skutki nadmiernego działania sił uciskowych (Carison i inni 1995).

Ciało ludzkie to dynamiczny organ poddawany ciągłym zmianom. Wszystkie zmiany-bodźce odbierane są przez zmysły, które posiadają właściwości natychmiastowego reagowania organizmu. Na człowieka działają bodźce zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Wszystkie ruchy bezpośrednie jak i pośrednie wpływają w odpowiednim stopniu na inne części organizmu. I tak w pozycji siedzącej poprawną sylwetkę ciała kształtuje kręgosłup. Dopasowuje się on do warunków zewnętrznych jak na przykład do powierzchni siedziska oraz oparcia lub do warunków wewnętrznych jak napięcie odpowiednich mięśni i ukształtowanie sylwetki ciała. Z uwagi na pewną elastyczność ciała ludzkiego istnieje wiele możliwości zajmowania pozycji siedzącej przez człowieka uwarunkowanymi odczuciem wygody lub pewnych indywidualnych przyzwyczajeń. Począwszy od pozycji wyprostowanej sylwetki podczas siedzenia (rys.2.19a,b) wymuszoną prostą konstrukcją siedziska, która jest mało komfortowa z punktu widzenia odczucia użytkownika. Z uwagi na zwiększenie komfortu, zmianie podlega kąt pochylenia oparcia (rys.2.19a, 2.19a), a następnie dodatkowe podpieranie kończyn dolnych przez różnego rodzaju przedmioty pełniące funkcję podnóżka (rys.2.20b, 2.20b). Długie przebywanie w danej pozycji siedzącej może powodować zmiany pochylenia bocznego tułowia (rys.2.19c) w każdym wariancie geometrii siedziska, a nawet obsuwanie tułowia po oparciu (rys.2.20c).

Rys.2.19. Pozycja siedząca kształtująca kąt prosty sylwetki ciała: a) na krześle, b) na fotelu, c) na fotelu z przemieszczeniem bocznym tułowia (Defloor, Grypdonck 1999)

47

Rys.2.20. Przykłady pozycji siedzących na fotelu z odchylonym oparciem: a) ze stopami spoczywającymi na podłodze, b) z kończynami dolnymi podpartymi na podnóżku, c) z suniętym tułowiem tworzącym z płaszczyzną siedziska kąt 450 (Defloor, Grypdonck 1999)

Rys.2.21. Przykłady pozycji siedzących na fotelu z odchyloną płaszczyzną siedziska: a) ze stopami spoczywającymi na podłodze, b) z kończynami dolnymi podpartymi na podnóżku (Defloor, Grypdonck 1999)

Każda z wymienionych pozycji ciała człowieka inaczej oddziałuje na organizm, obciążając w różnym stopniu układ mięśniowy, układ kostny, układ nerwowy, układ krwionośny itd. poprzez zmianę intensywności bodźców zewnętrznych oraz wewnętrznych jak napięcie mięśni niezbędnych do utrzymania ciała. W ujęciu postawy siedzącej, czynnik zewnętrzny jak ciśnienie kontaktu jest znacznie wyższy niż w pozycji leżącej. Odczuwając dyskomfort użytkownik zmienia swą pozycję siedzącą tak, aby zmienić miejsca występowania maksymalnych ucisków. Jak wykazały badania (Defloor, Grypdonck 1999) wartości ucisków powierzchniowych zależą również od pozycji ciała podczas siedzenia. Najniekorzystniejszym wariantem jest obsunięcie się ciała z siedziska o 200 mm w stosunku do pozycji wyprostowanej, gdy linia tułowia z linią płaszczyzny siedziska tworzy kąt 45o (rys.2.19a). Umiarkowaną lecz tworzącą duże wartości ciśnienia kontaktowego jest pozycja zajmowana na krzesłach ze stopami na ziemi bez możliwości podparcia ramion (rys.2.19b). Najkorzystniejszą pod tym względem jest pozycja zajmowana na siedzisku pochylonym

48

pod kątem, z podparciem nóg na podnóżku (rys.2.21b). w tym ostatnim przypadku wartość sił masowych rozłożona jest na największej powierzchni (Defloor, Grypdonck 1999).

9. Jak należy podejść do projektowanie siedzisk ?

Projektowane meble do siedzenia i wypoczynku powinny być dopasowane do jak największej liczby użytkowników w określonych przedziałach wiekowych. Dla potrzeb projektowania podaje się progowe dane antropometryczne centyla dolnego (C5), centyla górnego (C95) i wartość średnią (C50). Wartości progowe określają, jaka liczba danej populacji znajduje się w określanym przedziale. Stąd najniższy wymiar określany przez centyl C5 nie osiąga jedynie 5% populacji, zaś poniżej centyla C95 znajduję się 95% populacji. Centyl C50 (średni) dzieli symetrycznie populację użytkowników na osiągających konkretny wymiar oraz na takich, którzy tego wymiaru nie osiągają (Batogowska, Malinowski 1997). Wspieranie się modelami antropotechnicznymi podczas projektowania umożliwia między innymi określenie zakresu regulacji, czy nawet usytuowanie na określonej wysokości samego siedziska. Wymiar ten ma największy wpływ na kształtowanie pozycji człowieka podczas nauki, wykonywania pracy lub odpoczynku. Lecz nie tylko wymiary funkcjonalne są istotnym czynnikiem wpływającym na komfort siedzenia. Jak wspomniano uprzednio, ważne jest również by sztywność układu tapicerowanego była odpowiednio dopasowana jak i jakość stosownych materiałów, które zapewnią odprowadzenie nadmiaru ciepła z powierzchni kontaktu ciała z siedziskiem i oparciem przy odpowiedniej cyrkulacji powierza. Przestrzeganie wszystkich czynników wpływających na człowieka podczas siedzenia, wpływa znacząco na poprawę jakości projektowanych mebli do siedzenia i wypoczynku.

Badania

W pracy zaprezentowano dwa podejścia do wyznaczenia modułu sprężystości postaciowej tkanek miękkich w pozycji użytkownika siedzącego poprzez:

a) transformację modułu wyznaczonego podczas kontaktu do modułu odkształceń postaciowych,

b) test identyfikacji z podatnością.

49

W przypadku „a” do określenia naprężeń pomiędzy ciałem użytkownika a poziomą sztywną płytą siedziska, wykorzystano metodę wyświetlenia nacisków kontaktowych (Contact Pressure Display) (Brosh i Arcan 1994, Arcan 1990). Wyniki tych badań wykorzystano o określenia modułu sprężystości podczas kontaktu. Zjawisko kontaktu ciała użytkownika z siedziskiem charakteryzował pas nacisków powstający w trakcie obciążenia, włączając strefy skoncentrowanych nacisków wywołanych guzami kulszowymi. Użytkownik ubrany w spodnie z oznaczonymi punktami wzdłuż siedziska, zmieniał kilkakrotnie pozycję od stojącej do siedzącej. Za pomocą dwóch kamer i systemu CPD mierzono w płaszczyźnie bocznej krzesła, przemieszczenia oznaczonych punktów dokonując zapisu wideo. Pierwsza kamera rejestrowała kinematykę ciała użytkownika podczas etapu siadania oraz podczas etapu wstawania. Druga kamera rejestrowała dla obu etapów wzór odkształcenia widziany poprzez płytę CPD. Po przeprowadzeniu cyfrowej analizy obrazu odkształconej powierzchni opracowano model 2D powierzchni kontaktu ciała ludzkiego z siedziskiem. Analizując przemieszczenia poszczególnych punktów wykazano, że ciało użytkownika ulega ściśnięciu o 14 mm od momentu pierwszego kontaktu ciała z siedziskiem do momentu całkowitego spoczynku użytkownika na powierzchni siedziska. Odkształcenia jednostkowe obliczono natomiast poprzez zastosowanie współczynnika przemieszczeń pionowych. Odkształcenia te odniesiono do średnich wartości naprężeń kontaktowych oznaczonych w procesie obciążania siedziska przez ciało użytkownika. W ten sposób wykreślono zależność naprężenie- odkształcenie. Krzywa charakteryzowała się dwoma pochyłościami, pierwsza odpowiadała modułowi podczas kontaktu, zaś druga zawierała punkt Macauley opisany równaniem:

( ) ( )*1

*11 εεεεεσ −+−−= kCCC ,

gdzie:

C1=31,0 kPa, kC1=C2=87,3 kPa, z współrzędnymi ε*=0,17, σ*=5,5 kPa.

Kontaktowy moduł Younga poddano transformacji do postaci modułu odkształceń postaciowych wykorzystując równanie:

( )ν+=

12

EG .

Stosując podstawienia Ei=Ci oraz ν=0,5. otrzymano G1=10,6 kPa, oraz G2=29,1 kPa.

W przypadku „b” zastosowano zależność:

( ) RPG

R21

832/3 =δ ,

gdzie:

50

δ - przemieszczenie,

G - moduł sprężystości postaciowej,

R - promień sfery,

P - obciążenie całkowite.

Środek obciążenia stanowiła gładka sztywna kula usytuowana w środkowej części tkanki miękkiej pośladka. Obciążając kulę wymuszono naciski tkanki miękkiej na siedzisko. Obserwowane przemieszczenia mierzono za pomocą systemu LVDT (Linear Variable Differential Transducter). Podstawiając kolejne wartości obciążenia i przemieszczenia (P, δ) otrzymano wykres przedstawiający zachowanie się tkanki miękkiej podczas kompresji. Stąd obliczono G1=11,7 kPa, oraz G2=33,8 kPa.

Zbudowano dwuwymiarowy osiowo-symetryczny model numeryczny układu człowiek-siedzisko, złożony z kości udowej (E=20GPa, ν=0,3) oraz tkanki miękkiej wykorzystując obliczone powyżej wartości modułów G. Siedzisko zdefiniowano jako płaską płytę o grubości 30 mm. Dla siedziska twardego przyjęto E=10GPa oraz ν=0,3, dla siedziska półsztywnego E=20MPa oraz ν=0,2, zaś dla siedziska miękkiego E=3MPa oraz ν=0,1. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że zmiana twardości siedziska z twardego na półsztywne i dalej na miękkie powoduje redukcję naprężeń kontaktowych odpowiednio o 54% i 80%.

Na podstawie badań wykazano, że tkanki miękkie są materiałem bi-modularnym i przyjmują mniejsze wartości modułu odkształceń postaciowych, gdy naprężenia kontaktowe są niewielkie oraz około trzykrotnie większe przy relatywnie większym wzroście naprężeń kontaktowych. Na tej podstawie można poszukiwać nowych dróg do optymalnego projektowania antropotechnicznych układów człowiek-siedzisko i do ergonomicznego modelowania siedzisk.

51

SML – Różnice tworzą wybór

52

1. Jakie ciało – taki fotel, czyli jak zapewniamy ergonomiczne dopasowanie foteli do cech antropotechnicznych użytkowników?

Ze względu na coraz większe wymagania związane z komfortem pracy i zdrowotnością osób korzystających z foteli, BEJOT proponuje Państwu zestaw foteli biurowych Atria w trzech wielkościach S-M-L . Prezentowane tutaj fotele są efektem wspólnej pracy pracowników firmy BEJOT i Katedry Meblarstwa Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. W jej trakcie uwzględniono najnowsze badania odnośnie cech antropometrycznych użytkowników w Polsce i krajach Europejskich. Różnice cech antropometrycznych nie pozwalają już dzisiaj zapewnić pełnego komfortu grupom przy stosowaniu tego samego krzesła. Aby zapewnić naszym użytkownikom pełen komfort i pełnię zdrowia stworzyliśmy typoszereg wymiarowy, krzesła biurowego który pozwoli na ich pełne indywidualne dopasowanie dla zdecydowanej większości pracowników biur. Meble biurowe są przeznaczone do użytkowania przez osoby w przedziale wiekowym 20-65 lat. Między kobietami a mężczyznami występują różnice antropometryczne , które pokazaliśmy w przedstawionych tabelach. Nasz typoszereg pozwala na dostosowanie ich dla centyla 5 czyli 95% populacji w wieku 20-65 lat.

Fotele obrotowe z kolekcji Atria SML pozwalają na indywidualne dostosowanie do każdej osoby:

- głębokości siedziska (system SLIDE)

- wysokości siedziska,

- wysokości oparcia lędźwiowego (system BLS)

- zastosowanie odpowiedniego kąta siedziska i oparcia (mechanizm SYNCHRO)

- odpowiednią szerokość siedziska (różne wymiary siedzisk)

- regulację szerokości podłokietników,

- regulację wysokości podłokietnika,

- wysokość oparcia,

- dostosowane oporu sprężyny mechanizmu do indywidualnych cech użytkownika.

Człowiek z natury rzeczy jest istotą pracowitą, ale również często poprzez tę pracę stale narażona na dyskomfort. Nasza oferta „rozmiarówki” foteli biurowych zapewnia, że miejsce pracy zostanie dopasowane do człowieka (a nie odwrotnie), co stało się wyzwaniem XXI wieku.

53

54

Dane literaturowe wykorzystane w opracowaniu:

1. Jarosz E. (2003): Dane antropometryczne populacji osób dorosłych wybranych krajów Unii

Europejskiej i Polski dla potrzeb projektowania. Instytut Wzornictwa Przemysłowego,

Warszawa.

2. Smardzewski j. (2008): Projektowanie mebli. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne,

Poznan.

3. PN-EN 1335-1:2002 Meble biurowe. Krzesło biurowe do pracy. Część 1: Wymiary –

oznaczanie wymiarów.

4. PN-EN 1335-2:2000 Meble biurowe. Krzesło biurowe do pracy. Cześć 2: Wymagania

bezpieczeństwa.

5. PN-EN 1335-3:2000 Meble biurowe. Krzesło biurowe do pracy. Część 3: Metody badania

bezpieczeństwa.

6. PN-EN 1376-1:2002 Meble biurowe. Krzesła dla gości.

7. PN-EN 1728:2004 Meble. Krzesła i taborety. Określanie wytrzymałości i trwałości.

8. PN-EN 1729-1:2006 Meble. Krzesła i stoły dla instytucji edukacyjnych. Część 1: Wymiary

funkcjonalne.

9. PN-EN 1729-2:2006 Meble. Krzesła i stoły dla instytucji edukacyjnych. Część 2: Wymagania

bezpieczeństwa i metody badan.

10. PN-EN ISO 7250:2005. Podstawowe pomiary ciała ludzkiego do projektowania technicznego.