CN116982818A - 一种减少不良坐姿的坐具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及家具技术领域，公开了一种减少不良坐姿的坐具，包括座板、支撑腿、以及弧形腿。本坐具使用者在牺牲部分腿部及背部舒适度的前提下，通过人体坐姿状态下维持平衡与稳定的下意识肌肉发力，保证正确坐姿的实现，有效避免易导致驼背、脊柱侧弯、椎间盘突出等症状的不良坐姿(如跷腿、塌腰、身体前倾)的发生，尤其适用于需久坐学习且处于生长发育年龄阶段的儿童及青少年群体。另外，在使用本坐具的正常坐姿状态下，双腿与核心肌群的不自觉发力也可达到微量肌肉训练的效果，在使用者坐姿状态下通过主动肌肉发力摇动坐具前后摆动时，可提升肌肉训练强度，实现坐姿状态下腿部及核心肌群的舒缓运动，缓解久坐疲劳。

Description

一种减少不良坐姿的坐具

技术领域

本发明涉及家具技术领域，具体涉及一种减少不良坐姿的坐具。

背景技术

以凳、椅、沙发为主要代表的坐具，是一种在人们日常工作学习活动中起辅助作用的工具。它必须能够承受人体部分或全部的重量，为更好的承托重量，提升舒适度，在与人体接触平面上又做了大量的优化设计，用以降低压强。

久坐有碍身体健康已成为共识，主要原因是：①人体与坐具接触部位的压力导入体内，久坐会引发血液及经络等身体内循环不畅，进而引发健康问题；②在坐姿状态下，由坐具替代双腿的支撑功能，改变了人体的受力结构，同时又有桌面、扶手和靠背等部位进一步承托手臂、手肘及后背，导致身体上半部也处于相对松弛状态，久坐极易导致跷腿、驼背，脊柱侧弯等的发生。

针对以上缺点，开发出了多种新型坐具，如跪椅和双足椅等，跪椅将坐在椅子上变为跪在椅子上，令小腿、膝盖和臀部同时受力，分散了人体重量带来的压迫感，但令腿部处于大角度弯曲状态，会加重血液循环不畅，同时增加膝盖负担，有损伤膝盖的风险。双足椅是一种“不方便但可以忍受”的椅子，缺两脚的椅子要维持平衡，得靠双腿和和核心肌群来辅助，可令坐着的人保持脊椎直挺、并有意识地控制自己的肌肉。但双足椅有其明显的不足：①坐在其上的人的重心快速变化时易造成倾倒；②在椅上无人时，其自身无法处于稳定直立状态，需倚靠桌子/墙壁或放倒才能放置，存在倾倒砸伤人与物的风险。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种减少不良坐姿的坐具，有效避免易导致驼背、脊柱侧弯、椎间盘突出等症状的不良坐姿(如跷腿、塌腰、身体前倾)的发生，尤其适用于需久坐学习且处于生长发育年龄阶段的儿童及青少年群体。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种减少不良坐姿的坐具，其特征在于：包括座板、位于座板底部的支撑腿、以及设于支撑腿底部两端的弧形腿，弧形腿与地面接触，支撑腿连接在弧形腿和座板之间；弧形腿分为中间的弧形区和前后两端的直线区，直线区与弧形区相切；在坐具未坐人时，坐具的重心高度低于弧形的圆心高度，且坐具的重心位于弧形区的上方；测量使用者的小腿高度为H₁，设定坐具的座板距离地面的高度为H₂，需保证H₁≥H₂。

按上述技术方案，还包括连接横梁，连接横梁设在两侧弧形腿之间、支撑腿内部之间，或者弧形腿与支撑腿之间。

按上述技术方案，弧形腿采用自对称结构，弧形腿的前后侧的直线区之间相互对称；弧形区自对称，弧形区的圆心和坐具的重心均位于弧形腿的对称中心所在平面上。

按上述技术方案，支撑腿包括竖直段，竖直段的顶部固定在座板上，竖直段的底部固定在弧形腿的顶部；支撑腿的竖直段为X形、人字形、多根竖直平行杆、或者在同一个竖直平面的异形结构。

按上述技术方案，座板底部与所述的竖直段之间还连接有水平段，水平段固定在座板底部，竖直段位于水平段两侧，且竖直段的顶部固定在水平段上。

按上述技术方案，所述座板包括刚性板体，刚性板体上设有坐垫；坐垫的上表面形状采用平面、微弧面、或者依照人体工程学设计为非规则曲面。

按上述技术方案，所述坐垫包括内层和包裹层，其中内层的材质为海绵、乳胶，包裹层的材质为棉、麻、皮革、或纺织品。

按上述技术方案，还包括扶手、靠背、或者扶手和靠背；扶手、靠背、或者扶手和靠背，固定连接在支撑腿或座板上，或者与座板构成一体件；在使用者坐在本坐具上时，扶手与靠背的高度不超过使用者的腰部。

按上述技术方案，座板的中心高度不低于弧形区的圆心高度。

本发明具有以下有益效果：

本坐具使用者在牺牲部分腿部及背部舒适度的前提下，通过人体坐姿状态下维持平衡与稳定的下意识肌肉发力，保证正确坐姿的实现，有效避免易导致驼背、脊柱侧弯、椎间盘突出等症状的不良坐姿(如跷腿、塌腰、身体前倾)的发生，尤其适用于需久坐学习且处于生长发育年龄阶段的儿童及青少年群体。另外，在使用本坐具的正常坐姿状态下，双腿与核心肌群的不自觉发力也可达到微量肌肉训练的效果，在使用者坐姿状态下通过主动肌肉发力摇动坐具前后摆动时，可提升肌肉训练强度，实现坐姿状态下腿部及核心肌群的舒缓运动，缓解久坐疲劳。

附图说明

图1是本发明提供基础实施例的结构示意图；

图2是本发明提供实施例的弧形腿的结构示意图；

图3是本发明提供基础实施例的使用者正坐的结构示意图；

图4是本发明提供基础实施例的坐具前倾的结构示意图；

图5是本发明提供基础实施例的坐具后倾的结构示意图；

图6是本发明提供实施例的无人坐时坐具重心低于弧形腿圆心的示意图；

图7是本发明提供实施例的有人坐时坐具重心高于弧形腿圆心的示意图；

图8是本发明提供第一种支撑腿变换实施例的结构示意图；

图9是本发明提供第二种支撑腿变换实施例的结构示意图；

图10是本发明提供第三种支撑腿变换实施例的结构示意图；

图11是本发明提供第一种增加扶手和靠背实施例的结构示意图；

图12是本发明提供第二种增加扶手和靠背实施例的结构示意图；

图13是本发明提供基础实施例的人体与坐具坐标示意图；

图中，1、座板；2、支撑腿；3、弧形腿；3-1、前端直线区；3-2、弧形区；3-3、后端直线区；4、连接横梁；5、扶手和靠背。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图13所示，本发明提供的一种减少不良坐姿的坐具。

实施例1

如图1-7所示，包括刚性材料的座板1、位于座板底部的支撑腿2、以及设于支撑腿底部两端的弧形腿3，弧形腿与地面接触，支撑腿连接在弧形腿和座板之间；弧形腿分为中间的弧形区和前后两端的直线区，直线区与弧形区相切。在坐具未坐人时由弧形区或者直线区与地面接触，坐具的重心高度低于弧形的圆心高度，且坐具的重心位于弧形区或者直线区的上方。测量使用者的小腿高度为H₁，设定坐具的座板距离地面的高度为H₂，需保证H₁≥H₂。

在本实施例中，可在已知使用者的小腿长度的前提下，通过弧形腿、支撑腿和座板的尺寸(长度、厚度等)的设计及三者的固定连接实现H₁≥H₂(即保证座板与地面间的高度与坐具使用者的小腿长度相当，使得使用者坐在坐具上时，小腿自然下垂，脚底或鞋底完全接触地面，大腿与小腿之间呈最便于腿部发力的近90°角)，也可通过弧形腿、支撑腿和座板尺寸的可调整可固定结构实现，还可通过弧形腿、支撑腿和座板三者之间的连接位置可调整可固定的结构实现。

重心落在弧形腿弧形区上方，此结构类似不倒翁的结构。由于坐具的重心高度低于弧形的圆心高度、且坐具的重心位于弧形区的上方；在坐具无人坐时，坐具通过弧形腿与地面接触，弧形腿与地面接触为一条直线；并且坐具自身基于其近似不倒翁的结构，可维持自身稳定，不发生倾倒。

坐具的重心落在弧形腿直线区上方，此结构与常见座椅结构相同，是一种稳定结构，只需将弧形腿直线区与地面接触即可保证坐具的稳定。

在有人坐时，将坐具与使用者看作一个整体，坐具弧形腿的弧形区与地面接触，接触部位为一条线(对应于弧形腿的横截面为方形)或两个点(对应于弧形腿横截面为圆形或椭圆形)，坐姿下，使用者只有臀部接触坐具，腿部超出坐具的座板，小腿自然下垂，脚底接触地面，坐具连同使用者二者整体的重心偏出坐具自身的重心所在竖直的平面，且自然形成包括弧形腿和人腿共同构成的多点支撑的整体结构。此时使用者的脚部接触地面，腿部用力引入额外的辅助支撑，通过使用者双腿和核心肌群辅助实现平衡，方能使坐具与使用者整体的支撑稳固不倾倒确保坐稳。

另外，在坐具前倾或后倾到一定角度时(无论有无使用者坐在其上)，弧形腿的直线区接触地面，坐具与地面的接触部位为一个面(对应于弧形腿横截面为方形)或两条平行线(对应于弧形腿横截面为圆形或椭圆形)，从而可以构成稳定支撑，有效阻滞使用者坐姿状态下前后摇晃座椅造成的过度前倾或后倾的趋势，进而预防使用者倾倒；利用弧形腿的直线区作为制动结构设计，可自动防倾倒，保障使用者的人身安全。

基于以上措施，本坐具使用者在牺牲部分腿部及背部舒适度的前提下，通过人体坐姿状态下维持平衡与稳定的下意识肌肉发力，保证正确坐姿的实现，有效避免易导致驼背、脊柱侧弯、椎间盘突出等症状的不良坐姿(如跷腿、塌腰、身体前倾)的发生，尤其适用于需久坐学习且处于生长发育年龄阶段的儿童及青少年群体。另外，在使用本坐具的正常坐姿状态下，双腿与核心肌群的不自觉发力也可达到微量肌肉训练的效果，在使用者坐姿状态下通过主动肌肉发力摇动坐具前后摆动时，可提升肌肉训练强度，实现坐姿状态下腿部及核心肌群的舒缓运动，缓解久坐疲劳。

由于通过部件的尺寸、材料和形状调整部件的重心位置属于现有技术的公知常识；因此，在本实施例中，通过各组件的材质、尺寸、弧形腿的半径共同决定的坐具的重心的位置是现有技术，但是本发明重心布设在哪个区域，本发明的形制及在与使用者交互过程中形成的特定效果的实现，这不属于现有技术。

在图6所展示的实施例中，座椅的弧形腿、支撑腿选用30mm×30mm空心铝型材制作，座板选用ABS+PC材料制作，对应的坐具重心距地面高度h₁约为320mm，低于弧形腿弧形区对应圆心的高度h₂为495mm，坐具的重心和支撑点在一条重垂线上，坐具处于稳态；在坐具前倾或后倾时，坐具与地面的支撑点发生变动，重心升高，坐具的重心和支撑点不再处于一条重垂线上，在无重力以外其他外力作用情况下，重力的作用会将重心拉低，致使坐具的姿态向倾斜相反的方向改变，最终将坐具拉回到正立于地平面的稳态。

在图7中，使用者坐姿坐在坐具上且双脚离地时，坐具和使用者整体的重心高度h₃约为652mm，且重心点位置偏离坐具弧形腿的圆心与坐具重心所在竖直平面。整体重心的位置决定了坐具和使用者整体向使用者正前方倾倒，在坐具与地面接触点移动不超出弧形区时，脚底即接触地面，坐具和使用者整体随即引入了新的支撑——腿部支撑。脚底与坐具与地面的接触点共同构成的支撑点总数量超过三个且不在一条直线上，构成稳定支撑结构，坐具和使用者整体终止前倾，恢复稳定状态。以上是基于使用者是坐姿状态下的刚性物体做出的近似分析，真实情况是使用者的双脚自始至终不离开地面，在臀部接触坐具座板时，即由身体通过自适应调节完成坐具与使用者整体的稳定支撑结构的搭建。

实施例2

实施例2的结构和原理与实施例1的结构和原理接近，其不同之处在于：为了提高坐具的结构强度，还包括连接横梁4，连接横梁设在两侧弧形腿之间、支撑腿内部之间，或者弧形腿与支撑腿之间，从而达到增强坐具的刚度、防止坐具变形的目的。

实施例3

实施例2的结构和原理与实施例1的结构和原理接近，其不同之处在于：优选的，弧形腿采用自对称结构，弧形腿的前后侧的直线区之间相互对称；弧形区自对称，弧形区的圆心和坐具的重心均位于弧形腿的对称中心所在平面上。

实施例4

如图8-10所示，实施例4的结构和原理与实施例1-2的结构和原理接近，其不同之处在于：给出了一种优选的支撑腿的结构形式。支撑腿包括底部竖直段，竖直段的顶部固定在座板上，竖直段的底部固定在弧形腿的顶部；如图中实施例所示，支撑腿的竖直段选用X形、人字形、多根竖直平行杆、或者在同一个平面的异形结构。

实施例5

实施例5的结构和原理与实施例4的结构和原理接近，其不同之处在于：给出了另一种优选的支撑腿的结构形式。座板底部与所述的竖直段之间还连接有水平段，水平段固定在座板底部，竖直段位于水平段两侧，且竖直段的顶部固定在水平段上。

实施例6

实施例6的结构和原理与实施例1-3的结构和原理接近，其不同之处在于：所述座板包括刚性板体，刚性板体上设有坐垫；坐垫的上表面形状采用平面、微弧面、或者依照人体工程学设计为非规则曲面。

所述坐垫包括内层和包裹层，其中内层的材质为海绵、乳胶，利用此类硬适中的材质增加使用者的舒适感；包裹层的材质为棉、麻、皮革、或纺织品，利用此类摩擦力大的材质，降低使用者从坐垫上滑移的可能。

实施例7

如图11-12所示，实施例7的结构和原理与实施例1-5的结构和原理接近，其不同之处在于：在本结构基础上扩展出其他构型，还包括扶手、靠背、或者扶手和靠背5；扶手、靠背、或者扶手和靠背，固定连接在支撑腿或座板上(焊接或者螺栓连接等可拆卸或者不可拆卸的固定连接方式均可)，或者与座板构成一体件；在使用者坐在本坐具上时，扶手与靠背的高度不超过使用者的腰部。

在本实施例中，由座板、扶手和靠背组成的结构体，可更好的包裹使用者的臀、股部位，令坐具受力更分散，提升舒适度，也可有效防止使用者在使用过程中臀、股部位与坐具表面的滑移。使用者坐到坐具上或从坐具上站起时，扶手和靠背的存在也更便于通过双手的支撑辅助，平稳安全的完成坐下和站起动作。另外，扶手和靠背的高度不超过使用者腰部的要求，是为了确保使用者背部无支撑，在双腿和核心肌群辅助实现平衡时，背部肌肉会自然发力保持脊椎挺直，从而实现坐姿的矫正及防止不良坐姿的发生。扶手和靠背的加入不破坏坐具整体的质量分布特性为原则，即确保“无人坐时(坐具未被使用时)，坐具重心低于弧形腿弧形区对应圆心的高度”这一功能的实现。

本发明的工作原理，如图13所示：

1、将人体和坐具作为两个单独的单元，在同一坐标系中，分别获取各自重心坐标，依据重心坐标公式，计算最终人体+坐具整体的重心坐标。以正立状态下坐具弧形腿对应弧形的圆心坐标作为坐标原点，以与地面平行的方向为X轴，与地面垂直的方向为Y轴建立平面直角坐标系。则弧形腿对应弧形的圆心坐标为(0,0)。

2、正立状态下，坐具上表面中心点的坐标定义为(Fx，Fy)，其中Fx＝0，Fy＞0或Fy≤0，图中Fy＜0。

3、人体在坐姿下，身体作为一个整体，人体重心(Rx，Ry)落在臀部附近。Ry＞Fy。

4、坐具在空载状态下，其自身重心坐标(Zx，Zy)落在弧形腿对应弧形的圆心坐标正下方。即Zx＝0，Zy＜0。

5、弧形腿上，弧形区和直线区连接点的坐标分别为(Ax，Ay)和(Bx，By)，其中Ax＜Bx，Ay＝By。

6、假定人体的重量为M，坐具的重量为N，人体+坐具整体的重心坐标(Gx，Gy)的计算方法为Gx＝(M×Rx+N×Zx)/(M+N)，Gy＝(M×Ry+N×Zy)/(M+N)

7、坐姿状态下是否稳定的评价标准：

①(Gx，Gy)与坐标(Ax，Ay)和(Bx，By)的相对位置关系；

②(Gx，Gy)与圆心坐标(0，0)之间相对位置关系。

当Gx＜Ax或Gx＞Bx时，整体重心超出弧形区，引发坐具向前或向后倾倒，至弧形腿直线区接触地面实现止动。

当Ax≤Gx≤Bx时，整体重心落在弧形区上方，若Gy＞0，则人体+坐具的整体处于非稳定状态，需辅助的腰腿部发力支撑地面维持稳定，若Gy≤0，则人体+坐具的整体处于稳定状态(此处以人体为刚性体为前提)。

在考虑真实情况下的人体+坐具的整体的平衡状态：

(1)人体无论站姿或坐姿，都是处于时刻不停的运动状态下的，身体的各个部位都存在细微的运动，因而人体重心位置点也是一直在变化的，变化的幅度、频次、方向由人体各个部位的运动共同决定。

(2)人体不是一个物理上的刚性体，人体各个部位之间的连接是柔性的，人体作为一个整体与坐具之间的连接状态也是柔性的。

因此，若Gy≤0，在考虑到①坐具上人的脚部接触地面的情况，②人体上半部分小幅度前后或左右晃动，③人体和坐具非刚性连接，则Gx和Gy都处于快速变化的过程中，在未通过坐具的前后摆动令人体+坐具的整体再次实现平衡之前，人体已经通过下意识的腰部和腿部的发力实现了快速的自调整。

(3)为提高本坐具对人体坐姿矫正的效果，在上述坐标系中，Fy＜0，为提升坐姿下人体+坐具整体的不稳定性，可将坐具的座板所在平面位置抬高，即令Fy趋近于0，甚至令Fy＞0。则人体自身重心坐标Ry也会变大，人体+坐具的整体重心坐标Gy也会相应变大。在坐具形制尺寸固定的的前提下，Gy越大，坐姿下人体+坐具整体的不稳定性越严重，对人体通过下意识发力实现平衡的负担就越大。

以上设计的前提是座板的位置变化不影响坐具不坐人情况下的自平衡。坐具在不坐人的情况下自身的平衡是由各组件的材质、尺寸、弧形腿的半径共同决定的，判定标准是Zy＜0，Ax＜Zx＜Bx。即，坐具的重心位置的高度不高于弧形区圆心的高度，且坐具的重心位于弧形区域的正上方。

本发明的核心是利用了人体自发驱使自身维持平衡状态的特性，当坐在传统的稳定坐具(如四足椅)上时，人只需通过微小的发力平衡人体自身的细微运动，即可令身体处于相对平衡稳定的状态，由于坐的过于稳固和舒适，会引发不良坐姿的产生；坐在本发明所描述的非稳定坐具上，人体需要通过肢体的发力，来平衡人体自身的细微运动以及非稳态坐具二者共同造成的不平衡量，人体坐姿下的舒适度下降，会依靠自身下意识的调节避免不良坐姿的产生，同时也能达到局部肢体的适度锻炼目的。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种减少不良坐姿的坐具，其特征在于：包括座板、位于座板底部的支撑腿、以及设于支撑腿底部两端的弧形腿，弧形腿与地面接触，支撑腿连接在弧形腿和座板之间；弧形腿分为中间的弧形区和前后两端的直线区，直线区与弧形区相切；在坐具未坐人时，坐具的重心高度低于弧形的圆心高度，且坐具的重心位于弧形区的上方；测量使用者的小腿高度为H₁，设定坐具的座板距离地面的高度为H₂，需保证H₁≥H₂。

2.根据权利要求1所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：还包括连接横梁，连接横梁设在两侧弧形腿之间、支撑腿内部之间，或者弧形腿与支撑腿之间。

3.根据权利要求1所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：弧形腿采用自对称结构，弧形腿的前后侧的直线区之间相互对称；弧形区自对称，弧形区的圆心和坐具的重心均位于弧形腿的对称中心所在平面上。

4.根据权利要求1-2任一所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：支撑腿包括竖直段，竖直段的顶部固定在座板上，竖直段的底部固定在弧形腿的顶部；支撑腿的竖直段为X形、人字形、多根竖直平行杆、或者在同一个竖直平面的异形结构。

5.根据权利要求4所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：座板底部与所述的竖直段之间还连接有水平段，水平段固定在座板底部，竖直段位于水平段两侧，且竖直段的顶部固定在水平段上。

6.根据权利要求1-3任一所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：所述座板包括刚性板体，刚性板体上设有坐垫；坐垫的上表面形状采用平面、微弧面、或者依照人体工程学设计为非规则曲面。

7.根据权利要求6所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：所述坐垫包括内层和包裹层，其中内层的材质为海绵、乳胶，包裹层的材质为棉、麻、皮革、或纺织品。

8.根据权利要求1-3任一所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：还包括扶手、靠背、或者扶手和靠背；扶手、靠背、或者扶手和靠背，固定连接在支撑腿或座板上，或者与座板构成一体件；在使用者坐在本坐具上时，扶手与靠背的高度不超过使用者的腰部。

9.根据权利要求1-3任一所述的减少不良坐姿的坐具，其特征在于：座板的中心高度不低于弧形区的圆心高度。