Criteriile ergonomice folosite în proiectarea scaunului Aeron®
Un scaun de birou ar trebui să mențină alinierea naturală a coloanei vertebrale, chiar și în postură cu spatele drept. Posturile rezemate contribuie la menținerea curburii naturale a coloanei vertebrale deschizând unghiul dintre cutia toracică și coapse pentru a obține alinierea pelvisului. Se poate obține același efect și în posturi cu spatele drept prin stabilizarea regiunii sacro-pelviene a spatelui pentru a susține bascularea în față a pelvisului care asigură curburi naturale ale coloanei vertebrale și echilibrul muscular.
Ce cunoaștem
În poziție așezată, utilizatorii au tendința să adopte mai degrabă posturi cu spatele drept sau aplecate decât posturi rezemate atunci când lucrează la computer.
Restabilirea curburilor naturale ale coloanei vertebrale în postură cu spatele drept nu este posibilă doar cu suportul lombar.
Pelvisul are rolul de centru de greutate al corpului și reprezintă punctul principal de fixare a mușchilor care pun în mișcare partea superioară și pe cea inferioară a corpului.
Atunci când pelvisul se rotește în spate, corpul lucrează pentru a restabili echilibrul cu costul disconfortului și al oboselii musculare.
În scopul studierii corpului uman în poziție așezată la serviciu, ergonomiștii au identificat trei posturi după locul centrului de greutate al corpului: rezemat, cu spatele drept și aplecat. / Vezi figura 1 /
/ Figura 1 / Posturile obișnuite în poziție așezată: rezemat, cu spatele drept și aplecat
Deoarece s-a constatat că postura rezemată este postura preferată de persoanele în poziție așezată la serviciu, chiar și în cazul utilizatorilor timpurii de terminale vizuale și computere personale, (Kroemer and Gradjean, 1997), designerii și-au concentrat eforturile asupra creării unor spătare care să ofere susținere localizată corespunzător și mecanisme de basculare care mențin susținerea atunci când utilizatorul își schimbă postura.
Totuși, un studiu recent asupra comportamentelor în poziție așezată, derulat de cercetătorii de la Herman Miller, sugerează că, pe măsură ce crește numărul de activități desfășurate la computer, persoanele petrec mai puțin timp în posturi rezemate. Aceste posturi sunt adoptate cu precădere pentru activități precum conversațiile telefonice, cititul pe hârtie, discuțiile față în față și chiar tastarea fără întrerupere. Studiul Office Seating Behaviors, care analizează comportamentele în poziție așezată la birou, a constatat că persoanele care desfășoară activități pe computer adoptă posturi cu spatele drept sau aplecate în aproape 75% din timpul petrecut stând la birou (Dowell, Green, and Yuan, 2001).
Această constatare are o importanță semnificativă, deoarece fiecare dintre cele trei posturi influențează diferit forma regiunii lombare a coloanei sau a părții inferioare a spatelui.
Coloana vertebrală a corpului uman / A se vedea figura 2 / este compusă din patru părți funcționale: regiunea cervicală (gâtul), regiunea toracică (cutia toracică), regiunea lombară (partea inferioară a spatelui) și regiunea sacrală (osul sacral). Deoarece pelvisul este atașat rigid de sacru și sacrul este fixat de regiunea lombară a coloanei vertebrale, rotațiile pelvisului influențează forma coloanei vertebrale în regiunea lombară (Chaffin and Andersson, 1991). Condițiile care produc schimbări la nivelul uneia dintre curburile coloanei vor determina modificări cu efect compensatoriu la nivelul celorlalte curburi pentru a menține echilibrul și pentru a economisi energie la nivelul mușchilor (Rosse and Gaddum-Rosse, 1997).
Pe lângă faptul că găzduiește centrul de greutate al corpului, pelvisul servește și ca punct de fixare pentru 20 de grupe musculare importante care au rolul de a iniția mișcarea corpului și de a contrabalansa forțele gravitaționale, în partea superioară și în cea inferioară a corpului (Rosse and Gaddum-Rosse, 1997).
/ Figura 2 / Coloana vertebrală și pelvisul
Atunci când o persoană trece de la statul în picioare la statul pe scaun, pelvisul tinde să se rotească în spate și, astfel, să determine aplatizarea regiunii lombare a coloanei vertebrale din forma sa lordotică naturală (curbură spre interior) sau chiar adoptarea unei curburi spre exterior ori cifotică, / Vezi figura 3 /. Această schimbare de postură determină creșterea presiunii asupra discurilor intervertebrale (Andersson, 1974), precum și intensificarea activității musculare, deoarece corpul încearcă să-și găsească echilibrul (Rosse and Gaddum-Rosse, 1997). Consecințele sunt oboseala sporită și disconfortul în timpul de programului de lucru.
Cercetările au arătat că, dacă se adaugă suport lombar în posturi rezemate și se mărește unghiul dintre șezutul și spătarul unui scaun, pelvisul se poate roti natural în față, fapt care reduce presiunea intradiscală și activitatea musculară în partea inferioară a spatelui (Andersson and Ortengren, 1974). Totuși, efectul suportului lombar este mult mai redus atunci când utilizatorul adoptă o postură cu spatele drept sau aplecată (Andersson, 1974).
/ Figura 3 / Poziția pelvisului determină forma regiunii lombare.
Concluzii
Un scaun de birou bun promovează alinierea naturală a coloanei vertebrale fără să o forțeze și susține echilibrul muscular, chiar și atunci când utilizatorul nu adoptă o postură rezemată.
Problema de design
Proiectarea unui suport pentru spate care menține confortabil bascularea naturală în față a pelvisului în posturi cu spatele drept.
Stânga: / Figura 4 / Cercetările anterioare au inclus experimente folosind suportul pentru pelvis sub scaun (Wu et al., 2001).
Dreapta: / Figura 5 / Golul: scaunele obișnuite nu oferă susținere pentru baza coloanei vertebrale.
Timp de mulți ani, experții în design, ergonomie și medicină au recunoscut importanța designului scaunelor care determină bascularea în spate a pelvisului. Cercetările recente au arătat că, dacă se adaugă un ic pentru pelvis chiar după regiunea iliacă, / Vezi figura 4 /, se împiedică bascularea în spate a pelvisului în posturi cu spatele drept, precum și aplatizarea nenaturală a curburii cifotice a regiunii lombare a coloanei vertebrale. Totuși, în urma testelor cu icuri la diferite unghiuri de înclinare, s-a constatat că icurile care puteau controla rotația pelvisului (cu unghi de înclinare între 20 și 30 de grade) au contribuit la instalarea disconfortului și a durerilor musculare dacă acestea erau amplasate pe scaun chiar în spatele ischionurilor (Wu et al., 1998).
În plus, curbura lordotică naturală este diferită de la o persoană la alta, ceea ce înseamnă că intensitatea susținerii pelviene necesare pentru a menține alinierea coloanei vertebrale variază. În lipsa unei susțineri suficiente, pelvisul se va roti în spate și va aplatiza regiunea lombară a coloanei. Dacă intensitatea susținerii este prea mare, pelvisul ar putea fi forțat să se basculeze prea mult în față și să creeze lordoză lombară excesivă. Astfel, regiunile toracică și cervicală a coloanei vor compensa lordoza excesivă prin alte curburi excesive pentru a menține echilibrul (Rosse and Gaddum-Rosse, 1997). Consecințele unei astfel de posturi forțate sunt activitatea musculară sporită și presiunea intradiscală, ambele ducând la apariția oboselii și a disconfortului (Andersson, 1974).
Numeroase modele de scaune de birou și-au propus să controleze bascularea pelviană în spate reducând suportul lombar la nivelul pelvisului sau oferind susținere pentru oasele iliace ale pelvisului. Din păcate, aceste soluții lasă un gol între spătar și partea inferioară a spatelui utilizatorului. / Vezi figura 5 / Această incapacitate de a oferi susținere distribuită în mod egal pe toată suprafața conturată a regiunii sacro-pelviene lasă fără susținere baza coloanei vertebrale.
Soluția de design
Adaptare și susținere conturate și ajustabile pentru regiunea sacro-pelviană care să permită o basculare în față a pelvisului într-un mod controlat pentru a restabili confortabil și natural curburile coloanei și echilibrul muscular.
Concepută ca o componentă suplimentară pentru scaunul Aeron, tehnologia PostureFit® a fost dezvoltată pentru a oferi susținere sacro-pelviană împreună cu țesuturile, structurile și contururile interdependente ale corpului uman.
Designul se bazează pe cercetările și pe experiența doctorului chiropractician Brock Walker, specialist în afecțiuni musculo-scheletale, care a fost consultant pentru industriile aerospațială, de automobile și de automobilism sportiv, pentru designul de scaune cu aplicații medicale.
Chiar dacă localizarea regiunii lombare a coloanei variază considerabil de la o persoană la alta, până la 10 centimetri sau +/- 5 centimetri (Dowell, 1995), variația în înălțime și lățime a regiunii sacro-pelviene este destul de restrânsă (+/- 13/20 de centimetri) în rândul populației adulte (Reynolds et al., 1982), / Vezi figura 6 / . În baza acestor constatări, Walker a conceput un suport pentru spate de mărime universală, cu forme adaptate contururilor regiunii sacro-pelviene, iar acesta a fost adăugat la spătarul scaunului Aeron.
/ Figura 6 / Anatomia sacro-pelviană cunoaște variații minime de înălțime și lățime.
PostureFit se ajustează pentru a elimina golul existent între contururile sacro-pelviene și spătar. Suportul și contactul îmbunătățite ajută la susținerea basculării în față a pelvisului și la restabilirea curburilor naturale ale coloanei. Astfel, se ameliorează postura și echilibrul muscular, se reduce oboseala și se mărește rezistența.
Dacă se oferă susținere pentru sacru și pentru oasele iliace în același timp, se îmbunătățește distribuția greutății în partea inferioară a spatelui și, astfel, utilizatorul beneficiază de susținere confortabilă și conturată. Cu o singură ajustare, utilizatorul își poate regla scaunul după contururile sale anatomice, redistribuind presiunea sarcinii între regiunea sacro-pelviană și tapițeria perforată Pellicle® a scaunului. / Vezi figura 7/
/ Figura 7 / PostureFit este conceput pentru a facilita distribuția greutății pe suprafața părții inferioare a spatelui, precum și pentru a oferi susținere confortabilă și conturată.
Codesigneri ai scaunului Aeron, Stumpf Weber + Associates și Walker au colaborat pentru a da formă suportului, astfel încât să corespundă cutiei toracice și contururilor spătarului scaunului.
Prototipurile cu această tehnologie au fost evaluate în diferite etape ale dezvoltării de către experți în ergonomie, cu scopul de a valida eficiența conceptului. De asemenea, s-au derulat o serie de teste de laborator pentru a măsura efectul pe care-l are suportul PostureFit asupra rotației pelviene și flexiunii lombare.
/ Figura 8 / PostureFit susține baza coloanei vertebrale.
S-a folosit un dispozitiv de măsurat pe bază de coordonate pentru a găsi și măsura distanța dintre 15 repere ale corpului utilizatorilor așezați pe scaune echipate cu tehnologia PostureFit. Măsurătorile individuale efectuate asupra unui singur utilizator au indicat că un dispozitiv PostureFit acționat total menține pelvisul la un unghi cu 7,2 grade mai în față comparativ cu poziția pe un scaun fără PostureFit ori suport lombar și cu 4,2 grade mai în față comparativ cu poziția pe un scaun echipat doar cu suport lombar.
Flexiunea lombară, o măsură pentru lordoza lombară, a arătat o îmbunătățire de 5,5 grade atunci când utilizatorul a stat pe un scaun echipat cu PostureFit, față de un scaun cu suport lombar. Doctorul Matthew Reed, un expert în ergonomie de la University of Michigan, a analizat datele acestui studiu. Acesta constată că flexiunea regiunii lombare a coloanei este posibilă prin controlarea rotației pelvisului. Mai mult, în pofida faptului că efectele posturale ale suportului lombar sau pelvian variază de la o persoană la alta, chiar și reducerile mici de flexiune a regiunii lombare a coloanei pot fi importante pentru confort și sănătate, constantă în încheiere doctorul Matthew Reed (Reed, 2002).
Pentru a determina dacă stabilizarea pelviană îmbunătățită contribuie în realitate la sporirea confortului, cercetătorii Herman Miller au derulat două teste de utilizare amănunțite folosind dispozitivul PostureFit. În primul studiu, 87 de persoane care lucrează în mod obișnuit stând pe scaune Aeron cu suport lombar ajustabil au folosit scaune Aeron echipate cu PostureFit timp de două zile. Participanții la test au apreciat mai mult scaunul echipat cu PostureFit decât pe cel cu suport lombar ajustabil din punctul de vedere al capacității de a susține partea inferioară a spatelui. De asemenea, utilizatorii au raportat o postură mai sănătoasă pe scaunul echipat cu PostureFit (Herman Miller Product Research Group, 2002).
Un al doilea studiu, pe un eșantion de 52 de utilizatori care au folosit timp de o lună scaunele Aeron echipate cu PostureFit, a confirmat rezultatele primului studiu. Scaunul cu PostureFit a fost mult mai apreciat decât cel cu suport lombar din punctul de vedere al susținerii părții inferioare a spatelui și al facilitării unei posturi sănătoase. În ambele teste, atunci când au fost întrebați direct care este scaunul pe care-l preferă, peste 80% dintre participanți au ales scaunul echipat cu PostureFit (Herman Miller Product Research Group, 2002).
Referințe bibliografice
Andersson (1974), “On Myoelectric Back Muscle Activity and Lumbar Disc Pressure in Sitting Postures,” doctoral dissertation.
Andersson and Ortengren (1974), “Lumbar Disc Pressure and Myoelecctric Back Muscle Activity During Sitting,” Scandinavian Journal of Rehabilitative Medicine.
Chaffin and Andersson (1991), Occupational Biomechanics.
Dowell (1995), “An Estimation of Lumbar Height and Depth for the Design of Seating,” Proceedings of the Human Factors and Ergonomic Society 39th Annual Meeting.
Dowell, Green, and Yuan (2001), “Office Seating Behaviors: An Investigation of Posture, Task, and Job Type,” Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 45th Annual Meeting.
Herman Miller Product Research Group (2002), “Aspen User Research Project Report,” internal report.
Kroemer and Grandjean (1997), Fitting the Task to the Human, Fifth Edition.
Reed (2002), “Comparison of the Postural Effects of PostureFit and Lumbar Support,” internal report.
Reynolds et al. (1982), Spatial Geometry of the Human Pelvis, Memorandum Report Acc-119-81-5, Federal Aviation Administration, Civil Aeromedical Institute.
Rosse and Gaddum-Rosse (1997), Hollinshead’s Textbook of Anatomy, Fifth Edition.
Wu et al. (1998), “Research on Pelvic Angle Variation when using a Pelvic Support,” Ergonomics.
Mulțumiri
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.
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.
Brock M. Walker, doctor chiropractician, este specializat în afecțiuni musculo-scheletale și în design pentru aplicații medicale. Acesta a fost consultant pentru companii Fortune 100, pentru forțele armate americane și ale altor țări, precum și pentru industrii cum ar fi cea maritimă, aerospațială, de divertisment și de automobilism sportiv, pentru a îmbunătăți scaunele pentru acasă, serviciu, transporturi și instituții medicale. Walker deține o serie de brevete în domeniul biomecanicii și al ergonomiei.