Criteriile ergonomice pentru proiectarea scaunelor de birou
Un scaun ar trebui să aibă o topografie neutră. Scaunul trebuie să se adapteze la fel de bine tuturor formelor corporale, dimensiunilor și contururilor, fără să aplice presiune care împiedică circulația sanguină. Chiar dacă persoanele de diferite greutăți și constituții își distribuie greutatea pe un scaun după aceleași șabloane, intensitatea presiunii pe care o exercită variază de la persoană la persoană. Provocarea este de a proiecta un scaun, astfel încât structura și materialele să ofere susținere dinamică. Astfel, distribuția presiunii este determinată de corpul utilizatorului, nu de structura scaunului.
Ce cunoaștem
Presiunea suprafeței poate provoca disconfort în poziție așezată. Persoanele cu greutăți și constituții diferite își distribuie greutatea pe un scaun după aceleași șabloane, însă intensitatea presiunii și zonele de distribuție variază de la persoană la persoană. O bună distribuție a presiunii pe scaun concentrează presiunea maximă sub oasele șezutului în posturi cu spatele drept sau în regiunile toracică și lombară în posturi rezemate / Vezi figura 1 /.
Distribuția corectă a presiunii este esențială pentru asigurarea confortului în poziție așezată (Grandjean et al., 1973). Un nivel ridicat de presiune poate comprima vasele sanguine din aceste țesuturi, împiedicând circulația sângelui. Astfel, se instalează starea de disconfort.
Deși pare o interferență minoră în distribuția presiunii, aceasta poate avea un efect profund. „De exemplu, statul pe un portofel poate părea inofensiv, însă există consecințe grave,” ne avertizează doctorul Gunnar Andersson, chirurg ortoped specializat în leziuni ale spatelui și ale coloanei vertebrale și șeful secției de ortopedie de la Rush Presbyterian/St. Luke’s Medical Center din Chicago. După cum precizează acesta, locul unde se află portofelul, în poziție așezată pe scaun, aplică presiune direct pe nervul sciatic. Din cauza poziției portofelului, utilizatorul va sta descentrat, cu o parte a corpului mai sus decât cealaltă, fiind forțat să-și curbeze coloana pentru a sta drept. Astfel, încheieturile sacro-iliace și partea inferioară a spatelui sunt supuse unor presiuni inegale. Pe scurt, doctorul Gunnar Andersson nu recomandă adoptarea poziției așezate cu portofelul în buzunarul din spate.
/ Figura 1 / Coloana vertebrală și pelvisul
Pentru a măsura aceste diferențe mici de distribuție a presiunii și impactul lor asupra confortului oferit de scaun, cercetătorii au folosit o serie de tehnologii. În testările cele mai recente, s-au folosit saltele subțiri, flexibile, cu senzori de presiune. Acestea au fost conectate la computer pentru a cartografia proprietățile de distribuție a presiunii la scaune de birou, de mașină și la cele pentru aplicații medicale. Aceste saltele cu senzori îmbracă întreaga suprafață a șezutului, precum și spătarul scaunului. Atunci când utilizatorul care le testează se așază pe scaun, nivelurile de presiune se afișează în diferite culori pe ecranul computerului, indicând zonele de presiune maximă determinate de utilizator (Reed și Grant, 1993).
Acest proces prin care se folosesc hărți de presiune pentru a evalua designul scaunului nu este simplu, deoarece persoane diferite care folosesc același scaun determină hărți de presiune cu configurații diferite, în funcție de greutate și constituție. De exemplu, persoanele cu greutate mai mare prezintă, în general, presiuni maxime mai ridicate decât persoanele mai ușoare. Cu toate acestea, o persoană cu constituție piriformă poate prezenta presiuni maxime mai scăzute decât o persoană mai ușoară cu țesut intermediar mai puțin în zona bazinului (Reed et al., 1994).
Datorită variației mari de șabloane de presiune care se înregistrează printre persoanele cu dimensiuni și proporții diferite, este dificil să se prescrie scaunul ideal și contururile de spătar sau nivelurile de flexibilitate care ar reduce punctele de presiune inconfortabile pentru toți utilizatorii. Totuși, știm că pielea și țesutul adipos de sub tuberozitățile ischiadice, sau oasele șezutului, sunt mai puțin sensibile la presiune decât țesutul muscular care le înconjoară. De aceea, pielea și țesutul adipos sunt mai potrivite pentru a prelua greutatea decât orice alt țesut din fese și coapse (Reed et al., 1994).
În plus, scaunele cu spătare care prezintă presiuni maxime în zona lombară, în puncte mai distanțate de coloana vertebrală au fost considerate mai confortabile decât cele care prezintă niveluri de presiune scăzută în aceste zone (Kamijo et al., 1982), chiar dacă presiunile ce rezultă dintr-o susținere lombară foarte fermă pot provoca disconfort (Reed et al., 1991a, 1991b). Cercetările noastre au identificat o corelație puternică (r=.638; n=978) între confortul general în poziție așezată și percepția utilizatorului privind susținerea optimă a părții inferioare a spatelui.
La trecerea din postura cu spatele drept la cea rezemată, șabloanele de distribuție a presiunii se schimbă. Modul în care se schimbă aceste șabloane ține tot de cinematica scaunului: mecanica mișcărilor corpului în spațiu și tipul de posturi pe care le oferă scaunul.
Stânga: / Figura 2 / O bună distribuție a presiunii pe scaun concentrează presiunea maximă sub oasele șezutului
în posturi cu spatele drept sau în regiunile toracică și lombară în posturi rezemate.
Dreapta: / Figura 3 / În poziție așezată, un scaun cu șezut tip chingă pune presiune pe mușchii gluteali
în partea exterioară a feselor, precum și pe capetele oaselor femurale și pe nervii sciatici.
Cartografierea presiunii arată cum se distribuie presiunea în poziție așezată. Culoarea roșie indică zonele de presiune maximă;
culorile portocaliu, galben, verde, albastru și mov indică zone cu presiune mai scăzută.
Concluzii
Un scaun confortabil va determina distribuții de presiune pentru o gamă variată de utilizatori care prezintă presiuni maxime în zona tuberozităților ischiadice atunci când adoptă o postură cu spatele drept și în zone ale spatelui depărtate de coloana vertebrală atunci când adoptă o postură rezemată. / Vezi figura 2 /
Problema de design
Proiectarea unui scaun cu topografie neutră astfel încât zonele de presiune maximă să fie determinate de corpul utilizatorului, nu de structura șezutului sau a spătarului scaunului.
Designerii de scaune încearcă să reducă la minim presiunea care împiedică circulația sanguină folosind combinația potrivită de contur și umplutură, îndepărtând structura scaunului de zonele sensibile la presiune ale corpului și căptușind-o cu spumă. Este dificilă atingerea acestui rezultat pentru un design care trebuie să se adapteze unei populații diverse de utilizatori. Formele de scaun care funcționează bine pentru structura osoasă și lungimea piciorului unui bărbat înalt au toate șansele să deranjeze o femeie de statură mică. Spuma densă care oferă confort optim pentru femeile scunde și corpolente s-ar putea aplatiza sub greutatea mai mare a unui bărbat mai suplu.
Umplutura suplimentară nu rezolvă neapărat problema, deoarece un scaun prea moale poate pune presiune pe mușchii gluteali mari aflați pe lateralele feselor, precum și pe capetele oaselor femurale și pe nervii sciatici. Astfel, se instalează o stare de disconfort asemănătoare cu cea resimțită pe leagănele cu șezut tip chingă sau pe scaunele de regizor / Vezi figura 3 / (Zacharkow, 1988, Hertzberg, 1958).
Soluții de design
Proiectarea scaunului astfel încât structura și materialele să ofere susținere dinamică pentru utilizator și să se adapteze persoanelor de proporții variate.
În locul pernelor din spumă, care pot impune contururi necorespunzătoare, un scaun de lucru cu o suspensie cu topografie neutră se va adapta formei persoanei care se așază în el. Cu tehnologia de cartografiere a presiunii, am testat diferite presiuni aplicate spătarelor și scaunelor și am ajustat cu precizie scaunele noastre pentru a produce șabloanele de distribuție dorite: zone de presiune maximă sub regiunea ischiadică, cu o distribuție largă de valori scăzute de-a lungul coapselor și a spatelui, evitând coloana vertebrală și zona din spatele genunchilor.
Ne-a interesat, în special, să atingem o distribuție largă a presiunii de-a lungul spătarului. Deoarece, în mod normal, spătarul scaunului susține cea mai mare parte a greutății corporale, pe măsură ce utilizatorul se reazemă, se transferă tot mai multă greutate pe spătar. De asemenea, știm și că unghiul de basculare și cinematica – precum și gradul de imitare a punctelor de pivotare naturale și de transfer mai organic al greutății de la șezutul scaunului la spătar – vor încuraja sau vor descuraja adoptarea unei poziții rezemate. Așadar, spătarul ar putea susține un procentaj mai ridicat al greutății corpului utilizatorului. Pe durata dezvoltării scaunelor noastre de lucru, am efectuat teste cu ajutorul unor persoane de înălțimi, greutăți și dimensiuni corporale extrem de diferite folosind mai multe prototipuri de scaun și controlând înălțimea și unghiurile de basculare ale scaunului. Testând cu diferite niveluri de perforare și de tensiune a materialului de suspensie, am creat un șablon de distribuție a presiunii pentru o varietate de tipuri corporale de-a lungul spatelui utilizatorului, îndepărtând greutatea de coloana vertebrală.
Un șezut și un spătar cu topografie neutră, atunci când sunt concepute pentru a susține o gamă variată de greutăți și de proporții, asigură utilizatorilor beneficiile unui scaun cu distribuție de presiune reglată cu precizie. Așezat confortabil pe un material de suspensie cu topografie neutră, corpul utilizatorului, nu structura scaunului, este cel care determină distribuția presiunii.
Tehnologiile de cartografiere a presiunii care permit măsurarea distribuției presiunii pe suprafața spătarului și șezutului scaunului s-au perfecționat de la prima utilizare cu ocazia conceperii scaunului Aeron®. În prezent, acestea oferă măsurători mult mai detaliate și mai precise ale nivelurilor de presiune determinate de utilizator.
Chiar dacă hărțile inițiale de distribuție a presiunii au fost întocmite cu utilizatori exclusiv în poziții rezemate, știm acum că schimbările minore în bascularea spătarului pot determina diferențe majore în distribuția presiunii pe spătarul scaunului (Aissaoui et al., 2001). Folosind tehnologie mai avansată, putem acum cartografia și compara șabloanele de distribuție a presiunii, atât pentru posturile cu spatele drept, cât și pentru cele rezemate.
Înțelegerea factorilor care asigură confortul și distribuția presiunii pentru utilizatori în posturi cu spatele drept a devenit și mai importantă pe fondul creșterii numărului de activități de birou în fața computerului. Cercetările privind comportamentul în poziție așezată, derulate de Herman Miller, arată că utilizatorii care folosesc computerul petrec mai mult timp în postură cu spatele drept decât rezemați (Dowell et al., 2001). Datele noastre privind șabloanele optime de distribuție pentru persoanele în postură cu spatele drept ne-au determinat să căutăm șabloane specifice de distribuție a presiunii în funcție de postura utilizatorului.
Studiile privind cartografierea presiunii determinate de utilizatori în postură cu spatele drept arată zone de compresie localizate la contactul spatelui cu suportul lombar al scaunului, însă presiunea este slab distribuită în celelalte regiuni ale spatelui. / Vezi figura 4 /. Aceste constatări contrazic în mare măsură hărțile de presiune ale utilizatorilor în postură rezemată. Hărțile indică o distribuție a presiunii în regiunea toracică, aproape de omoplați și departe de coloana vertebrală / Vezi figura 2 /.
Plecând de la ipoteza că susținerea îmbunătățită a spatelui pentru posturile cu spatele drept ar trebui să determine o distribuție a presiunii care se aseamănă cu cea pentru posturile rezemate, am efectuat studii de cartografiere a presiunii pe utilizatori așezați pe scaune cu suspensie cu topografie neutră și susținere posturală. Scaunele cu susținere sacro-pelviană, concepute pentru a stabiliza pelvisul, contribuie la menținerea curburilor naturale ale coloanei vertebrale, fără să aplice presiune în zona lombară.
Stânga: / Figura 4 / În postură cu spatele drept într-un scaun cu suport lombar, zonele de compresie sunt localizate
la contactul părții inferioare a spatelui cu suportul lombar.
Mijloc: / Figura 5 / În postură cu spatele drept într-un scaun cu susținere posturală,
presiunea este distribuită în regiunile toracică, lombară și sacro-pelviană.
Dreapta: / Figura 6 / În postură cu spatele drept într-un scaun fără susținere posturală,
presiunea este limitată la zonele toracică, lombară și sacro-pelviană.
Hărțile scaunelor cu susținere posturală arată că presiunea este distribuită pe o suprafață și mai mare a spătarului, inclusiv în zonele sacro-pelviană, toracică și lombară / Vezi figura 5 / spre deosebire de scaunele fără susținere posturală / Vezi figura 6 / sau de cele echipate doar cu suport lombar. Cercetările ulterioare au analizat posibilitatea realizării unui design care să echilibreze sarcina, atât pentru șezutul scaunului, cât și pentru spătar. Astfel, s-a născut sistemul Pixelated Support™. În acest sistem, fiecare parte componentă, sau pixel, se conformează natural greutății utilizatorului, distribuindu-i masa în mod egal pe suprafața șezutului și a spătarului scaunului. Prin urmare, utilizatorii au o senzație de plutire.
Pentru a testa sinergia dintre sistemul Pixelated Support și cinematica folosită de scaunul Embody®, am comandat un studiu de la laboratorul de ergonomie al unei universități renumite. Utilizatorii s-au așezat pe un scaun Embody și pe alte patru scaune cu diferite spătare și au efectuat patru sarcini în ordine aleatorie. Pe durata testelor, distribuția dinamică și intensitatea presiunii au fost înregistrate cu saltele cu senzori de presiune așezate pe spătarele scaunelor.
Pe măsură ce unghiul de înclinare a cutiei toracice a utilizatorului devine mai mare, centrul de presiune se deplasează vertical, indiferent de tipul de scaun. Scaunul Embody a înregistrat cea mai mare creștere a zonei medii de contact, din postura cu spatele drept în fața tastaturii la postura rezemată pentru vizualizarea videoclipurilor. Acest aspect sugerează că, în postură rezemată, spătarul Embody oferă susținere mai mare pentru partea superioară a spatelui utilizatorului în comparație cu alte scaune. (University of California Berkeley, 2008).
Schimbarea centrului de presiune care variază de la persoană la persoană este, cu siguranță, unul dintre aspectele de luat în considerare în proiectarea unui scaun. O altă provocare o reprezintă proiectarea unui scaun cu topografie neutră. Un astfel de scaun se adaptează la fel de bine la toate contururile, dimensiunile și proporțiile corporale. Și, în același timp, nu aplică nicăieri presiune care inhibă circulația sanguină. Pentru a atinge acest obiectiv, este nevoie de îmbunătățiri succesive ale structurii și materialelor care oferă susținere dinamică. Pe măsură ce sunt introduse în circuitul comercial, aceste îmbunătățiri ne aduc mai aproape de idealul nostru: distribuția presiunii trebuie să fie dictată de corpul utilizatorului, nu de scaun.
Referințe bibliografice
Aissaoui et al. (2001), “Analysis of Sliding and Pressure Distribution during a Repositioning of Persons in a Simulator Chair,” IEEE Transactions on Neural Systems & Rehabilitation Engineering 9(2): June.
Dowell et al. (2001), “Office Seating Behaviors: An Investigation of Posture, Task, and Job Type,” Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 45th Annual Meeting.
Grandjean et al. (1973), “An Ergonomic Investigation of Multipurpose Chairs,” Human Factors.
Hertzberg (1958), “Seat Comfort,” Annotated Bibliography of Applied Physical Anthropology in Human Engineering.
Kamijo et al. (1982), “Evaluation of Seating Comfort,” Society of Automotive Engineers Technical Paper 820761.
Reed and Grant (1993), “Development of a Measurement Protocol and Analysis Techniques for Assessment of Body Pressure Distributions on Office Chairs,” technical report, University of Michigan Center for Ergonomics.
Reed et al. (1991a), “An Investigation of Driver Discomfort and Related Seat Design Factors in Extended-Duration Driving,” Society of Automotive Engineers Technical Paper 910117.
Reed et al. (1991b), “An Investigation of Automotive Seating Discomfort and Seat Design Factors,” final report, University of Michigan Transportation Research Institute.
Reed et al. (1994), “Survey of Auto Seat Design Recommendations for Improved Comfort,” technical report, University of Michigan Transportation Research Institute.
University of California Berkeley (2008). “Back Load and Postural Response to Five Chairs,” Ergonomics Program, UC-Berkeley.
Zacharkow (1988), Posture: Sitting, Standing, Chair Design, and Exercise.
Mulțumiri
Yves Béhar este fondatorul fuseproject, o agenție de design din San Francisco. El a descoperit lumea designului în anii copilăriei sale din Elveția. Béhar aduce o abordare umană activității sale cu scopul de a crea proiecte care răspund nevoilor unui viitor sustenabil, sunt conectate la emoțiile umane și încurajează expresia creativității individuale. Familia de scaune SAYL®, concepută pentru Herman Miller, reprezintă prima sa incursiune în proiectarea scaunelor.
Jerome Caruso este designerul scaunului Celle®. Proiectele lui Caruso nu se limitează doar la scaune și la spații de lucru. Ca membru al echipei Sub-Zero de peste 20 de ani, Caruso a avut un rol decisiv în conturarea aspectului și funcționalității produselor și aparaturii de bucătărie. Mintea inovatoare a lui Caruso și experiența sa în design sunt ilustrate de cele peste 75 de brevete pe care le deține. Jerome și fiul său, Steven, au conceput scaunul Reaction pentru Herman Miller în 1998.
Don Chadwick a conceput, împreună cu Bill Stumpf, scaunele ergonomice revoluționare Equa® și Aeron pentru Herman Miller. A avut un rol-cheie în testarea și adoptarea de noi materiale și metode de producție de către producătorii de scaune de birou.
Bill Dowell era ergonomistul acreditat al companiei Herman Miller, la moartea sa, în 2012. Pe durata carierei sale de 28 de ani în cadrul companiei Herman Miller, Bill a jucat un rol-cheie în conducerea cercetărilor privind studiul ergonomiei și aplicarea principiilor de design ergonomic optim în produsele Herman Miller. În 1991, Bill a avut un rol decisiv atunci când compania Herman Miller a devenit membru fondator al Comitetului pentru cercetări de ergonomie în spațiile de birouri (Office Ergonomic Research Committee). Bill a fost un membru-cheie al subcomitetului de ergonomie al asociației BIFMA, care a creat ghidul inițial BIFMA intitulat „Ergonomic Guideline for VTD Furniture”. De asemenea, a fost membru al comitetului care a revizuit standardul „BSR/HFES 100 Standard for Human Factors Engineering of Computer Workstations”. El făcut parte din echipa studiului antropometric CAESAR 3-D, precum și din asociația Human Factors and Ergonomics Society, reprezentând compania Herman Miller în ambele organizații. Bill a publicat numeroase studii privind comportamentul utilizatorilor în poziție așezată, antropometria corpurilor în poziție așezată, efectele utilizării computerului în poziție așezată, componentele confortului subiectiv și metode pentru cartografierea presiunii.
Pionier în cercetare și creativitate în fazele incipiente ale dezvoltării de produs în cadrul companiei Herman Miller, Gretchen Gscheidle conduce echipa care analizează nevoile încă neabordate ale clienților și răspunde întrebărilor strategice identificate de lideri ai diferitor organizații. Ca cercetător de legătură pentru toate lansările de scaune ale companiei, începând cu scaunul Aeron în 1994, Gretchen a participat și a contribuit în mod semnificativ la dezvoltarea de produse în cadrul companiei Herman Miller. Ea este membru al asociației Human Factors and Ergonomics Society și reprezintă compania Herman Miller în comitetul Office Ergonomics Research Committee. Activitatea sa de cercetare a fost publicată în jurnale recenzate de experți. Gretchen și-a luat licența în Arte cu specializare în design industrial la University of Illinois din Urbana-Champaign. A urmat apoi un masterat în design și dezvoltare de produs la McCormick School în cadrul Northwestern University.
Studio 7.5, amplasat în Berlin, Germania, a proiectat scaunul Mirra, scaunul Setu® și, cel mai recent, scaunul Mirra 2, o reproiectare integrală a scaunului inițial. Designerii Burkhard Schmitz, Claudia Plikat, Carola Zwick și inginerul Roland Zwick au condus activitățile firmei de proiectare, fondată în 1992. Activi și în educație, designerii predau design industrial și design de produs la universități din Germania. Interesul pentru instrumentele care definesc modul de lucru al oamenilor a determinat echipa Studio 7.5 să conceapă interfețe pentru aplicații, scaune pentru birouri și echipament medical. Studio 7.5 colaborează cu Herman Miller de peste 20 de ani.
Bill Stumpf a studiat aspectele comportamentale și fiziologice ale statului pe scaun la birou, timp de peste 30 de ani. Specialist în proiectarea scaunelor ergonomice, printre proiectele sale se numără scaunul Ergon®, lansat de Herman Miller în 1976. Alături de Don Chadwick, a proiectat scaunele Equa și Aeron, la fel de inovatoare. A contribuit semnificativ la designul scaunului Embody®, înainte de moartea sa, în 2006. În același an, a primit post-mortem premiul National Design Award in Product Design, decernat de Muzeul Național de Design Cooper-Hewitt din cadrul Smithsonian.
Jeff Weber spune că pasiunea pentru designul obiectelor de mobilier se datorează colaborării sale cu Bill Stumpf, care a proiectat pentru Herman Miller timp de 30 de ani. Weber și-a început colaborarea cu firma lui Stumpf din Minneapolis în 1989. Apoi, a ajuns să se asocieze cu Herman Miller. Weber a lucrat împreună cu Stumpf la scaunul Embody. După moartea lui Stumpf în 2006, Weber a îmbunătățit designul acestui scaun în studioul său din Minneapolis, Studio Weber + Associates. Pe lângă scaunul Embody, printre proiectele lui Weber pentru Herman Miller se numără și portofoliul Intersect®, scaunul Caper® și colecția de mese Avive®.