Движения

Для определения оптимальных габаритов мебели, пространственной организации рабочих мест и обеспечения наибольшей эффективности деятельности важное значение имеют характеристики движений человека.

Любое движение складывается из массы элементарных движений, объединяемых механизмом центральной регуляции в целостную структуру.

В каждом движении можно выделить следующие формы: механическую, физиологическую, психическую.

Механическая форма движений определяется такими параметрами: пространственными, характеризующимися амплитудой (длиной), траекторией (формой), направлением (поступательным, вращательным), степенью симметричности или асимметричности; временными, обусловленными скоростью, ускорением, темпом, ритмом, цикличностью; силовыми, характеризующимися величиной и направлением

усилий; точностными (во времени, пространстве, по силе и т. п.).

Физиологические движения обеспечиваются двумя формами мышечной активности: динамической и статической. Психические формы рабочих движений классифицируют так: по функциям в рабочем процессе — основные, поправочные, дополнительные, лишние; по решаемой в движении задаче — гностические, приспособительные, рабочие или исполнительные; по степени выраженности сознательного контроля за выполнением движений — автоматизированные, неавтоматизированные.

Для рациональной организации и оборудования рабочих мест важны данные о допустимых размерах движений, а также о рабочих зонах досягаемости рук в различных плоскостях ( рис. 8).

В зоне оптимальной досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости.

В зоне максимальной досягаемости точность и скорость движений снижается, утомление наступает быстрее.

При проектировании бытовой мебели следует ориентироваться на оптимальные рабочие движения тела, которые не связаны с достижением максимальных результатов, а производственной -— на максимальные усилия и затраты.

Для некоторых видов деятельности важное значение имеют силовые, а также точностные характеристики движений человека, т. е. возможности человека по различению (без участия зрительного контроля) направления, размаха,длительности и силы движения.

Положение тела человека

Положение тела человека в пространстве можно описать его местом,

ориентацией и позой.

Место тела — расположение человека В пространстве В банный момент Времени.

Ориентация тела поворот человека относительно неподвижной системы

координат.

Поза тела — взаимное расположение зВеньеВ тела относительно друг друга.

Наиболее распространены положения тела стоя, сидя, лежа.

Положение стоя — это естественное положение человека, выработавшееся в процессе длительного эволюционного развития. Это положение благоприятно для

зрительного обзора, перемещения и зрительно-моторных координации. Однако оно более утомительно по сравнению с другими положениями, требует значительного напряжения мышц.

Положение стоя уже само по себе является работой и постепенно может привести к опуханию нижних конечностей, ухудшению кровоснабжения мозга, деформаций суставов, а также к искривлению позвоночника, что в конечном итоге вызывает расстройство деятельности систем кровообращения и дыхания.

- Для анализа работы двигательного аппарата в положении тела стоя

имеет значение сила тяжести, действие которой увеличивается сверху вниз и

направлено на сжатие звеньев тела в их соединениях. Силовые линии тяжести проходят через позвоночник, тазовую кость и нижние конечности к стопам (рис. 9).

Вертикаль ОЦ1 тела располагается на одной вертикали с точками опоры позвоночника и сопряжения тазобедренных костей с тазом, обеспечивая телу равновесие. При этом на задний отдел стопы приходится 3/4 тяжести тела, а на передний — 1/4. Площадь опоры тела, включая площадь опорных поверхностей стоп и пространства между ними, при сомкнутых пятках (носки стоп находятся под углом 65... 70°) составляет 250...350 см2. Различают три вида положения стоя: антропометрическое, спокойное и напряженное. При антропометрическом положении тело несколько отклонено назад, и вертикаль От тела расположена в одной плоскости с центрами тяжести отдельных сегментов тела и центрами суставов. На площади опоры она проходит ближе к ее заднему краю. Спокойное положение, или удобное, приближается к осанке, т. е. к привычному для человека способу держать свое тело. Вертикаль ОЦТ тела проходит через середину- площа- ди опоры. Центры тяжести головы и туловища расположены несколько спереди от фронтальной плоскости, проведенной через ОЦТ тела. Напряжение мышц невелико, так как моменты силы тяжести отдельных частей тела небольшие.

Напряженное положение — стойка «смирно» — создает наиболее благоприятные условия для выполнения движений и перемещений человека, формирования правильной осанки.

Голова в напряженном положении тела держится прямо, шейный лордоз и грудной кифоз уменьшены, поясничный лордоз увеличен, грудная клетка приподнята, туловище как бы вынесено вперед, и вертикаль ОЦТ тела проходит спереди поперечных осей суставов и находится ближе к переднему краю площади опоры в области головок плюсневых костей.

Осанку тела определяют: строение скелета, развитие мышц, положение внутренних органов, состояние нервной системы и другие факторы. Особое влияние на осанку оказывает состояние позвоночного столба, а именно, выраженность его изгибов (рис. 11— 13).

Изменение формы позвоночного столба взрослого человека при положении тела в стоячем положении показано на рис. 11 А.

Каждому человеку свойственна специфическая для него осанка или привычная поза. Ч детей до трех-четырех лет нередко встречается почти прямой позвоночник, к шести годам изгибы позвоночника все еще слабо выражены. В основном формирование осанки происходит в семь-восемь лет и к 18 годам она стабилизируется. По выраженности изгибов позвоночного столба различают пять типов осанки: нормальную, выпрямленную, сутуловатую, лордотическую и кифотическую. Движения человека, как и положения, в которых он может находиться, очень разнообразны. Особое значение отводится зависимости высоты

рабочей плоскости и роста работающего при выполнении работ 6 положении стоя. Высота рабочей плоскости при работе стоя находится в зависимости от высоты локтевого сустава и положения предплечья работающего. Для многих видов рабочих операций, производимых руками в положении стоя, высота рабочей плоскости должна находиться в пределах 90... 150 мм ниже локтевого сустава и при оптимальном угле наклона предплечья к горизонтальной плоскости 30°. Положение сидя - доминирующее рабочее положение для многих профессий, а также для различных видов отдыха ( беседа, чтение, просмотр те­лепередачи т.п.).

Различают такие рабочие позы: сидя без опоры и с опорой для спины с отклонением плоскости сиденья назад или наклоном вперед с обычным положением ног, с опущенными, полуопущенными или выпрямленными ногами, а также сидя или полусидя на голенях. Ч ряда народов поза сидя на голенях является позой отдыха. Различают позы сидя европейцев и восточных народов («поза лотоса» йога, по-турецки, по-японски). В положении сидя нагрузка от верхней части тела (туловище, голова, руки) передается через седалищные бугры и края больших ягодичных мышц на поверхность сиденья (рис. 14). Наибольшее давление на поверхность сиденья приходится на довольно ограниченную зону в окружности седалищных бугров (рис 15), которые поддерживают около 50 % массы тела. При этом сглаживаются изгибы позвоночного столба: лордоз почти исчезает, а кифоз либо уменьшается в выпрямленном положении, либо увеличивается в согнутом. Когда человек сидит выпрямившись без опоры о спинку, на таз и поясничную область действует вращающий момент силы (рис. 14, а). Удержание таза осуществляется напряжением мышц, противодействующих возникающему при этом силовому моменту.

При слегка наклоненном вперед положении тела позвоночный столб принимает форму сплошной дуги. Центр тяжести головы сдвигается несколько вперед, при этом напрягаются затылочные и шейные мышцы; мышцы же спины напряжены минимально. Таз отклоняется назад, происходит опускание грудной клетки, плеч и головы — тело как бы подвергается «усадке» (рис. 14, 5). В результате «усадки» сдавливаются легкие, сердце работает на ухудшенном кислородном режиме, снижается кровообращение и, как следствие, наступает быстрое утомление. При вертикальном или с незначительным наклоном назад положении тела с опорой о спинку и горизонтальное сиденье сила собственной массы в верхней части тела стремится наклонить его вперед, вызывая при этом значительное напряжение мышц спины. Вертикальная линия тяжести находится впереди точки опоры позвоночника, несущего эту тяжесть (рис. 14, в). Отодвигаясь же вперед по сиденью с опорой о прямую спинку (рис. 14, г), сидящий инстинктивно устраняет действие силового момента, и в плоскости сиденья проявляется сдвигающая сила. Такое положение тела неудобно — возникают все признаки «усадки» тела, поясничный изгиб почти исчезает, а грудной увеличивается. При длительном сидении прямая спинка способствует появлению болевых ощущений в пояснице.

Повышение удобства мебели для сидения требует увеличения площади опоры тела

с обеспечением естественного положения позвоночника. Наиболее благоприятно выпрямленное положение, при котором позвоночник и таз сохраняют такое естественное взаиморасположение, как и в положении стоя. Это достигается профилированием поверхностей сиденья и спинки в соответствии с формой человеческого тела. Однако получаемый таким образом профиль изделий — слепков человека — при изменении позы и динамических актах может оказаться неудобным.

Удобное положение тела обеспечивается наклоном туловища с опорой о спинку

кресла на угол, при котором центр тяжести верхней части тела располагается на одной вертикали с точкой опоры позвоночника— первого поясничного позвонка (рис. 14 , д), т. е. положении нулевого момента.

При отдыхе сидя люди предпочитают положение тела с вытянутыми вперед ногами, кресла с незначительным уклоном сиденья и большим углом между сиденьем

и спинкой. Чем ближе поза человека (независимо от возраста) к естественно вытянутому положению тела, т. е. чем больше угол между бедром и туловищем сидящего человека, тем меньше напряжение и биоэлектрическая активность в мышцах спины и лучше условия для расслабления мышц.

С ростом наклона спинки до 45° при горизонтальном или с незначительным уклоном сиденья в ее плоскости увеличивается сдвигающая сила. Вследствие большой нагрузки на мышцы, держащие голову, появляются боли в мышцах задней части шеи. Однако равновесие человека практически не нарушается благодаря силам трения, возникающим на поверхности спинки и сиденья с одеждой. Для мягкой мебели уклон сиденья компенсируется в какой-то мере прогибом мягкой поверхности сиденья. При большом наклоне спинки, удобном при отдыхе, связанном с чтением или просмотром телепередач, подъем передней части сиденья препятствует скольжению тела: собственная масса нижних конечностей обеспечивает в плоскости сиденья появление противодействующей силы, направленной в сторону, противоположную скольжению. Вместе с силами трения она уменьшает действие сдвигающей силы, а при определенном уклоне сиденья нейтрализует ее, обеспечивая сидящему равновесие. Смягчение передней части сиденья предупреждает резкое давление на кровеносные сосуды и задние мышцы бедра. Для опоры головы в креслах с высокой спинкой на уровне первого шейного позвонка предусматривается подголовник. При уклоне сиденья свыше 16° появляются трудности при вставании. Заслуживает внимания положение сидя или полусидя на коленях (рис. 17). Оно удобно для всех видов работ, требующих свободы движения рук и туловища. В этой позе большая часть нагрузки приходится на колени; при этом позвоночник сохраняет

естественное положение.

Для детей дошкольного возраста сидение с удержанием вертикального положения корпуса - активный процесс, связанный с напряжением мускулатуры, необходимой

для удержания позы при проектировании рабочих мест для обеспечения наибольшей эффективности работы и наименьшей утомляемости важное значение имеет

взаиморасположение рабочей плоскости и сидения — соотношение рабочей поверхности и элементов сидения при выполнении работ в положении сидя.

Для человека, работающего на счетной или пишущей машинке с клавиатурой,

наиболее удобно положение, при котором кисть руки находится выше уровня локтя.

Высота рабочей плоскости для письма, черчения и чтения в положении сидя

зависит от размеров тела человека опосредованно, через высоту рабочего сиденья. При этом необходимо обращать внимание на дифференцию, дистанцию спинки и сиденья.

Дифференция — разница в высоте между рабочей плоскостью и наивысшей точкой поверхности передней части сиденья. Она определяется высотой локтя над сиденьем плюс 20... 150 мм в зависимости от характера выполняемой работы.

Недостаточная или излишняя дифференция ведет к асимметричному положению тела, заставляет человека наклоняться, приводит к плоскогрудию, сутулости и к близорукости, поэтому она должна быть такой, чтобы человек свободно располагал на столе предплечья, не наклоняя корггуса и не приподнимая плечевого пояса. Фактически дифференция равна разности высоты сиденья и локтя опущенной руки плюс 2 - 2,5 см. Высота стола равна высоте сиденья стула плюс дифференция. Отклонения дифференции на ±2 см допустимы и не влекут за собой нарушений в организме. Дистанция спинки — расстояние по горизонтали от задней кромки рабочей поверхности до спинки (при прямой спинке) или до касательной к поясничному выступу спинки (при профилированной спинке) сиденья. Она определяется антропометрическим признаком: спинка сиденья — передняя поверхность туловища плюс 20...30 мм на одежду. При большой дистанции увеличивается расстояние глаз до рассматриваемого объекта, что приводит к наклону туловища Небольшая дистанция стесняет движения, давит на грудную клетку.

Дистанция сиденья — расстояние от задней кромки рабочей поверхности до передней кромки сиденья. Дистанция сиденья бывает отрицательной, нулевой и положительной. При большой дистанции увеличивается расстояние глаз до рассматриваемого объекта, что приводит к наклону туловища Небольшая дистанция стесняет движения, давит на грудную клетку. Для приготовления уроков рекомендуется отрицательная дистанция сиденья. При вставании человека с рабочего места и его выходе необходима положительная дистанция. Превращение отрицательной дистанции в положительную, например в школьных партах, обеспечивается откидыванием сиденья или части рабочей плоскости. Определение высоты сиденья и рабочей плоскости стола в зависимости от роста человека, а также оценку этих параметров можно производить по диаграмме, представленной на рис. 18.

Удобная поза при сидении обеспечивается как статической, так и динамической работой мышц. Удержание тела в определенной позе происходит в основном благодаря статической работе мышц. Однако в процессе сидения человек больше всего устает от недостатка движения. В этом отношении положение сидя йогов, по-турецки, по-японски, препятствующее искривлению позвоночника, более благоприятно для тела И в выпрямленном, и в слегка наклоненном вперед положении, и при опоре тела при сидении есть свои преимущества и недостатки. Задача проектировщика — создать условия для работы и отдыха, при которых корпус выпрямлен, взаиморасположение позвоночного столба и таза естественное, движения конечностей и положение основных частей тела — в пределах оптимальных суставных углов и мышечных усилий, возможность смены позы обеспечена. Положение тела лежа характерно для продолжительного отдыха и в исключительных случаях допускается для работы.

Положение тела лежа обеспечивает более устойчивое равновесие тела, так как создается наибольшая площадь опоры и общий центр тяжести располагается очень низко (рис. 19). Она сопровождается незначительной мышечной активностью позных мышц и более выраженной активностью мышц, непосредственно соприкасающихся с опорной поверхностью.

При слишком мягком и жестком основании позвоночник искривлен, тело неестественно вытянуто, что способствует расстройству нервной системы. Подвесные опорные поверхносги в виде гамака являются источником сглаживания лордозною изгиба позвоночного столба, ведущего к выдавливанию межпозвоночных дисков, ущемлению нервных окончаний.

Удобная поза лежа обусловливается положением физиологического покоя для позвоночного столба, таза и мышечной системы и обеспечивается опорной поверхностью за счет деформации мягких элементов. Опорная поверхность должна позволять человеку легко менять положение тела, не затрачивая больших мышечных усилий, обеспечивать в положении тела лежа на боку горизонтальное положение позвоночника. Для удержания головы в положении тела лежа удобны подкладки под голову в виде самостоятельной подушки или подвижного подголовника. Однако для детей их применение приводит к нежелательным искривлениям позвоночника

Выполнение рабочих операций лежа сопровождается напряжением шейных мышц и

плечевого пояса при удержании головы и рук, поэтому следует предусматривать

специальные приспособления — опоры, позволяющие уменьшить статические

напряжения.

Рациональное положение тела при отдыхе, выполнении рабочих операций лежа, моделирование продольного и поперечного профиля опорной поверхности, установление функциональных параметров проводят на специальных стендах и установках.

Удобно положение тела лежа на спине или боку с согнутыми ногами. При вытянутых ногах растягиваются сгибатели бедра и голени и тело до некоторой степени утомляется. В положении лежа на спине положением физиологического покоя для углом 35° в тазобедренном суставе и отведенное на 35° бедро и согнутое под углом 145° колено.