目前，人們的辦公狀態(tài)都是長期久坐，久坐會對人體健康產(chǎn)生不良影響，也會影響工作效率。而引起人們不適的其中一個重要原因就是辦公家具尺寸的不合理設(shè)計(jì)，因此，現(xiàn)代辦公家具不僅要提高尺寸的合理性以及舒服度還要考慮其對工作效率的影響。這就需要綜合考慮人的坐姿行為、座椅的物理幾何特性、人-椅的交互關(guān)系等，對人體坐姿進(jìn)行調(diào)節(jié)和矯正，大限度的降低對人體健康的不良影響，滿足“人”的生理需求。很多研究以提高座椅舒服度來達(dá)到提高工作效率的目的，但是舒服度的提高不一定就能提高工作效率。因此，本文就從不同的坐姿角度出發(fā)，用兩種坐姿測試，探索辦公家具尺寸與工作效率間的關(guān)系。

       1 前言

坐姿分三種，一種是軀干前傾、一種是軀干挺直、后一種是軀干后仰。這三種姿勢中，軀干挺直坐是辦公作業(yè)時普遍要求的“理想坐姿”和“健康坐姿”。但根據(jù)加拿大阿爾法伯塔大學(xué)研究者W assem Am ir Bashir 采用核磁共振(MRD)掃描方法研究顯示，如果坐的挺直，脊柱及其周圍的肌肉和韌帶會被拉的很緊，時間長了就會引起慢性疼痛，人們經(jīng)常需要調(diào)整姿勢和動作，以消除脊柱部位的不正常壓力，尋求穩(wěn)定和舒服的姿勢。因此，本文就選取軀干挺直與軀干后仰這兩種坐姿來進(jìn)行測試，探究辦公家具與工作效率之間的關(guān)系。

2 方法

2.2 被試

選取20名被試，男女比例1:1，年齡范圍為21-32歲，平均年齡25.2歲。有固定職業(yè)且在室內(nèi)辦公的從業(yè)人員，工作方式是電腦操作，身體狀況良好，無脊柱病史。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)是單因素兩水平組內(nèi)設(shè)計(jì)，每位測試者都要用兩種固定坐姿來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)需要首先選擇一款合適的辦公椅，考慮到測試對象的身高、體重不同，因此選擇的是一款可調(diào)節(jié)高度以及靠背角度的辦公椅。其次確定坐姿，實(shí)驗(yàn)取軀干挺直和軀干后仰兩種坐姿，再者是設(shè)定工作任務(wù)，分別是打字、閱讀、和計(jì)算。打字任務(wù)，因每人能力不同，為盡量使打字任務(wù)難度對每位測試者是一樣的，采用了毫無語句聯(lián)系的一段文字來作為測試內(nèi)容；閱讀，是一篇文章讓測試者出聲閱讀，防止被試者少讀；計(jì)算任務(wù)，采用常用的符號來設(shè)計(jì)一道計(jì)算題，避免不常用符號，減弱因測試內(nèi)容的難易度造成被試者操作時間差異。因存在先后兩遍不同坐姿的測試，為抵消熟練程度帶來的時間差異，將被試者隨機(jī)進(jìn)行分組，一半測試者先做后仰坐姿測試另一半先做后仰坐姿測試；測試者需要分別保持一種坐姿來進(jìn)行操作，測試結(jié)束后對被試者進(jìn)行主觀評價(jià)，認(rèn)為哪種坐姿更舒服，并測得坐姿相對應(yīng)的體壓分布，整理實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測試環(huán)境

實(shí)驗(yàn)部分需要用到面部表情分析系統(tǒng)、體壓分布測試，和被試者主觀評價(jià)兩部分，現(xiàn)分別介紹如下：

(1)面部表情分析系統(tǒng)。面部表情為人際溝通提供了大量信息，是直接的交流方法之一。面部表情分析系統(tǒng)可以將面部表情可視化為條形圖，餅圖以及連續(xù)曲線信號，同時顯示情緒是積極的還是消極的，實(shí)時了解用戶的情緒狀況[3]。

(2)利用tekscan設(shè)備測量體壓分布，測量人們在座椅不同高度下的體壓分布狀態(tài)。tekscan壓力分布測量系統(tǒng)使用獨(dú)特的柔性薄膜網(wǎng)格狀觸覺壓力傳感器，可對任何接觸面的壓力分布進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)測量，為測量人體表面與接觸面之間各點(diǎn)的壓力值創(chuàng)造了良好條件。

2.4 實(shí)驗(yàn)流程

2.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)研究人員調(diào)試兩個攝像頭，其中一個正對被試者面部，對準(zhǔn)鼻端部位，以此采集被試者表情；另一個對準(zhǔn)被試者的坐姿以及操作過程，驗(yàn)證試驗(yàn)可行性與準(zhǔn)確性，對將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試。

(2)當(dāng)測試對象到達(dá)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，休息2 min后，實(shí)驗(yàn)人員開始講解本實(shí)驗(yàn)的目的、方法和各種實(shí)驗(yàn)要求，使測試對象了解整個實(shí)驗(yàn)步驟的流程，使其在操作時按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行。

(3)測試者了解實(shí)驗(yàn)流程后，對每一位測試者隨機(jī)安排先以軀干挺直或是軀干后的坐姿仰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始前，被試者準(zhǔn)備好后告知操作者(負(fù)責(zé)錄制被測試者的視頻)，操作者說開始后，被試者開始按照任務(wù)牌的順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(4)測試者完成一個姿勢操作后報(bào)告操作者，中間休息3 min后，以相同步驟完成二個姿勢的測試，重復(fù)上述流程，直至20個被試者全部完成。

(5)體壓測試，實(shí)驗(yàn)坐姿是軀干挺直與軀干后仰兩種狀態(tài)，測試者分別保持實(shí)驗(yàn)時的兩種坐姿狀態(tài)，利用體壓分布測試系統(tǒng)獲得這兩種坐姿的體壓分布圖，可以了解到在這兩種坐姿下，座椅的體壓分布狀態(tài)，以此來判斷座椅的舒服度。

3 結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)采集了大量的實(shí)驗(yàn)視頻以及數(shù)據(jù)，其中，利用tekscan設(shè)備測量體壓分布，利用面部表情分析系統(tǒng)(Face ReaderTM)[4]軟件對獲得的視頻進(jìn)行處理，獲得相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.1 體壓分布測試

本實(shí)驗(yàn)選中一款高度可調(diào)的辦公椅進(jìn)行不同高度的體壓分布測試，對座椅三種高度的體壓分布狀態(tài)進(jìn)行了精細(xì)體壓分布的測試，高度分別是37.6cm、40.8cm、43.4cm如圖1所示。

通過圖片可以看到三種不同高度坐姿的壓強(qiáng)高值分別是200、180、180，可以清晰直觀的看到擁有大強(qiáng)值的點(diǎn)的情況?？梢酝ㄟ^觀察不同顏色壓強(qiáng)分布，分析坐骨骨節(jié)處壓強(qiáng)大，各部位壓強(qiáng)分布情況，座椅壓強(qiáng)越小說明舒服度越高，三種座椅高度的三種體壓分布圖可以看到，座椅高度是影響座面壓力分布和舒服度的主要因素[5]。

3.2 任務(wù)完成用時統(tǒng)計(jì)

因?qū)嶒?yàn)時每位被試者做的是兩遍操作，將其隨機(jī)分為兩部分，每10人一組，一組是先做仰姿的，另一組是先做正姿的，統(tǒng)計(jì)被試者兩遍坐姿實(shí)驗(yàn)的用時。(正姿即軀干挺直坐姿、仰姿即軀干后仰坐姿)

3.3 各任務(wù)用時分析

因?qū)嶒?yàn)是單因素兩水平的組內(nèi)設(shè)計(jì)，因此對兩種坐姿一遍測試和二遍測試的用時進(jìn)行比較，二遍同上，由此比較兩種坐姿三種任務(wù)之間的任務(wù)用時長短。

可以看到，無論是正姿還是仰姿，仰姿一遍三個任務(wù)的操作用時都少于正姿一遍操作用時，說明仰姿效率高于正姿；而同上二遍操作用時，唯有仰姿的打字時間快于正姿，而閱讀和計(jì)算任務(wù)卻是正姿快于仰姿。通過分析發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有以下幾點(diǎn)，打字任務(wù)，因仰姿時，軀干后仰，眼睛視點(diǎn)高度降低，且視距較正姿變遠(yuǎn)，整個視野范圍擴(kuò)大，且手臂彎曲角度變大，增加了手臂的活動范圍，操作更加靈活；而正姿時，視點(diǎn)較高，視距近，手臂彎曲角度小，操作受一定限制，因此，仰姿打字速度優(yōu)于正姿。而進(jìn)行“閱讀和計(jì)算任務(wù)”實(shí)驗(yàn)中，二遍正姿用時短是因?yàn)槠淙蝿?wù)本身的工作狀態(tài)決定的，閱讀需要一定的合適距離，而仰姿與正姿相比，其眼睛視距遠(yuǎn)些，影響閱讀速度，從而影響工作效率，而通過兩種坐姿的三個任務(wù)平均值也可看出。

可得：仰坐姿勢下，打字和計(jì)算任務(wù)完成時間短于正坐姿勢，說明仰坐姿勢下，完成任務(wù)效率更高，閱讀任務(wù)完成時間略長于正坐姿勢。出現(xiàn)這種情況的原因由任務(wù)的操作特性決定的，仰坐閱讀用時長于正姿，是因?yàn)?，坐姿引起的視距變遠(yuǎn)，使其在閱讀狀態(tài)下閱讀視距較遠(yuǎn)，影響閱讀速度，造成仰坐閱讀時間多于正坐[7]。

3.4 描述統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)

通過面部表情分析系統(tǒng)(Face ReaderTM)對實(shí)驗(yàn)的120個操作視頻進(jìn)行面部表情識別，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，分別是正坐和仰坐姿勢下，三種任務(wù)的7中情緒的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，得出結(jié)果。

計(jì)算任務(wù)中，正坐和仰坐的積極情緒成分“Surprised”均高于“打字”和“閱讀”打字任務(wù)和計(jì)算任務(wù)則隨后；而“happy”與sad 值，計(jì)算任務(wù)則低于打字與閱讀任務(wù)的。但其它項(xiàng)則則與閱讀與打字不相上下，甚至高于這兩項(xiàng)。

可知：三個任務(wù)中，仰坐姿勢的情緒喚起值更大，這表明仰坐姿勢比正坐姿勢給人更積極的情緒體驗(yàn)。仰坐時，正常的腰部是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線形狀，脊椎間的間距正常，椎間盤上的壓力輕微而均勻，椎間盤對韌帶幾乎沒有推力作用，人感舒服，放松。因?yàn)槿松眢w各部位需要的支撐不同，對整體舒服度有不同程度的影響，例如，DE looze提出靠背和腰部上有足夠的支撐是非常重要的[8]，因此，仰姿的狀態(tài)下，積極情緒全部高于正姿積極情緒[9]。

4 討論

本實(shí)驗(yàn)研究分析了座椅的不同高度與不同坐姿下對人們舒服度以及工作效率的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，圖1中，三張圖的體壓分布，三種座椅高度，分別是三種體壓分布狀態(tài)，因高度不同而產(chǎn)生的變化，座椅越低，腿部壓力較小，但是坐骨周圍壓力較大，且200壓力值范圍較大，人們久坐后，坐骨周圍壓強(qiáng)較大，產(chǎn)生不適，；座椅越高，腿部壓力越大，相對的，坐骨周圍的壓力會小些，可以分散坐骨周圍壓力；座椅高度適中可以看到坐骨以及腿部壓力分布較均勻，人們在長時間坐姿下保證腿部、坐骨以及腰部的受壓力均勻，可以提高舒服度；而座椅體壓分布圖的變化，證明了座椅高度是影響壓強(qiáng)值的主要因素，同樣的還有其它的影響因素，例如人的身高、體重，這點(diǎn)已有文獻(xiàn)中也提到過，只要座椅高度符合人體尺寸，人體與座椅的接觸面積達(dá)到佳接觸面積，壓強(qiáng)值變小，可以得知，座椅高度影響體壓分布且影響舒服度。

從計(jì)算、閱讀、打字三者任務(wù)的完成時間可以看出，仰坐姿勢下，打字和計(jì)算任務(wù)完成的時間短與正坐姿勢，而閱讀任務(wù)卻是正姿時間短，這些差異產(chǎn)生的原因可以歸結(jié)于任務(wù)的操作特性，仰姿狀態(tài)下，有靠背支撐，分擔(dān)坐骨與腰部壓力，使壓力點(diǎn)分散；仰坐姿勢下，身體與桌面距離拉長，手臂伸展空間增大，手臂彎曲角度變小，手臂在這種狀態(tài)下更舒服；而閱讀需要眼睛集中于屏幕，而正姿更能使人集中注意力，因此坐姿與工作效率有一定的關(guān)系。

計(jì)算任務(wù)中，由可知,正坐和仰坐的積極情緒成分“Surprised”均高于“打字”和“閱讀”；說明工作內(nèi)容的不同會引起情緒上的撥動，工作枯燥、單純的重復(fù)性工作會降低人們工作積極性，而有挑戰(zhàn)性的工作則更能引起人們情緒的變化，從而調(diào)動人們工作的積極性。計(jì)算任務(wù)中，正坐和仰坐的積極情緒效價(jià)均大于打字和閱讀任務(wù)，表明計(jì)算任務(wù)給人更積極的情緒體驗(yàn)。然而計(jì)算剛開始的積極情緒效價(jià)確實(shí)低于另外兩項(xiàng)，可解釋為，有困難的工作剛開始會壓抑人們工作情緒，但是一旦接近完成時，其情緒的積極性會急速增高，給人們帶來愉悅感。

5 結(jié)論

(1)本文從坐姿、辦公座椅高度、不同工作內(nèi)容下的工作效率三個角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了辦公人員在不同座椅高度以及不同坐姿下與工作效率之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。

(2)通過實(shí)驗(yàn)可得出，影響工作效率的因素有很多，不僅僅是辦公家具的尺寸還有工作內(nèi)容、工作熟練程度以及工作內(nèi)容的操作特點(diǎn)，根據(jù)得出的相關(guān)數(shù)據(jù)及因素為后期辦公家具設(shè)計(jì)提供幫助，尤其是座椅尺寸可調(diào)范圍，使其適合不同身高的人們。

(3)兩種坐姿的比較可知，10 min以內(nèi)，仰坐姿勢更能調(diào)動人們的積極性，且有利于以手臂操作為主的工作內(nèi)容。而10 min以上，仰姿的優(yōu)勢限于以手臂操作為主的工作內(nèi)容，而其它兩項(xiàng)任務(wù)則正姿效率高些，這說明可能長時間的操作下，對視距有要求的工作內(nèi)容更適合選擇正姿，也從側(cè)面說明了辦公家具的尺寸影響辦公效率。