对枕头的人机工程分析

2020年10月15日发(作者：东丹甘)





对枕头的人机工程学
分析














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对枕头的人机工程学分析
摘要 枕头与我们的生活密切相关。作为我们的生活必需品之一，
枕头的设计、材料、形状等实 际上包含了许多人机工程学的原理，值
得我们研究，从而加深对枕头的认识，同时加深对人机工程学的认 识。
关键词 枕头 人机工程学
（一）概述
1、人体工程学的定义
人体工程学（human engineering 或ergonomics）又称人机工
程 学、人类工程学、人体工程学等，他是研究“人—机（物）—环境”
三个要素之间的关系，使其符合于人 体的生理、心理及解剖学特性，
从而改善工作与休闲环境，提高人的作业效能和舒适性，有利人的身心健康和安全的一门边缘学科。
在人、机、环境三个要素中，“人”是指作业者或使用者，人的< br>心理特征、生理特征以及人适应机器和环境的能力都是人体工程学重
要的研究课题。“机”是指机 器，仅较一般技术语的意义要广得包括
人操作和使用的一切产品和工程系统。怎样才能设计出满足人的要 求、
符合人的特点的产品，是人机工程学探讨的重要问题。“环境”是指
人们工作和生活的环境 ，噪声、照明、温度等环境因素对人的工作和
生活的影响是人体工程学研究的主要对象。
2、人体工程学在枕头功能设计中的作用
一般人认为，枕头就是人们为睡眠的舒适而采用的填 充物，而从
现代医学研究上认识，人体的脊柱是具有四个生理弯曲的曲线，为了
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保护颈部的正常生理弯曲，维持人们睡眠时正常的生理活动，人们睡
眠时必须采用枕 头。因此枕头对我们的生活非常重要，关系到我们的
健康。从人机学的角度枕头是很讲究的。一个好的枕 头应当适合人体
构造，给人以舒服的睡眠。
（二）枕头的组成部分
1、枕芯 枕芯需要填充材料，使枕头在使用时保持一定的高度，目前枕头
市场上填充材料多种多样，其中有中 药材如决明子、野菊花、蚕砂；
有谷物类如荞麦壳、谷糠、棉；还有将灯芯草、蒲绒、废茶叶等作为材料填充，另外利用现代技术加工制作的材料如多孔真空棉、慢回弹
海绵等都是在市场上普及率很高 的填充材料。中药材自古以来就被认
为是最佳的枕芯填充材料，传统中医认为：中药作为枕芯填充材料在
人们的长时间睡眠中可以缓缓发挥药力，发挥他们分别具有的不同功
效，由此枕头可以起到保健 甚至是治疗的作用。谷物以及其他植物材
料之所以一直被认为是传统的填充材料，主要是由于他们本身含 有相
当丰富的氨基酸成分，在人们的睡眠中经过皮肤摩擦和呼吸可以部分
为人体吸收，现代技术 制作的枕芯材料主要讲究枕头的舒适。
枕套有三种最基本的款式；普通的一片包型，牛津型（装有平边 ）
和缀边型。三种枕套都有一个固定枕头的内封品，这样便不用在两侧
实行一些加固措施了。棉 布、棉涤和人造纤维都可以用来缝制枕套，
但是最舒适的枕套材料是纯棉质地的材料，透气性和吸湿性好 ，并且
不刺激皮肤。
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枕头的作用在于睡眠时，保证人体颈 部的生理弧度不变形。因此，
符合人体颈椎生理曲度，而又软硬兼宜、舒适美观的枕头最合适。人
的颈椎位于脊柱的最上端，包在脖子里面，有7块椎骨组成，为了缓
冲和减轻行走、跳跃时的震荡，保 护大脑，人体颈椎的7块椎骨并非
仅仅垂直叠加而成，而是形成一个圆滑的、朝向前方的弧，这就是所< br>谓的颈椎生理曲度，如何保持正常的生理弧度，就要看看枕头的长短
高低软硬是不是真的合适。
（三）问卷调查及统计分析
柳园15号楼学生的枕头情况调查表
1、您枕芯的填充材料是
A.中药材 B.谷物类 C.蒲绒 D.多孔真空棉 E.慢回弹海绵
2、您是否知道枕芯的材料有如上多种，甚至更多种
A.是 B.否
3、您枕套的款式是
A.普通的一片包型 B.牛津型（装有平边） C.缀边型
4、您枕套的材质是
A.纯棉 B.棉涤 C.人造纤维
5、您枕套的颜色是＿＿＿＿。
6、您的枕头是否出现变形（凹陷）或变形的趋势
A.是 B.否
7、若有变形出现，是使用多久后开始出现变形的（6题选否 此题可
不作答）＿＿＿＿。
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8、您认为自己枕头的软硬程度是
A.非常软 B.较软 C.较硬
9、您枕头的高度是
A.10厘米以下 B.10—15厘米 C.15厘米以上
10、您习惯的睡姿是
A.仰卧 B.侧卧 C.俯卧
11、您枕头的宽度
A.比肩窄 B.与肩同宽 C.比肩宽
经过30份的问卷调查后，我对其进行了相关统计，并把统计结果做
如下分析。
调查问卷总汇
选
项
题

号
1

5
2
14
7
2
13
13



3
11
3
9


4
14
9
2


5
-
-
-
-
-
6
16
10



7
-
-
-
-
-
8
1
23
2


9
9
17



10
13
13



11
1
3
22


A
B
C
D
E



统计图如下：
5


25
20
A
15
10
5
0< br>
B
C
D
E


调查的项目
枕芯的填充材料
反应的多数情况
多孔真空棉47%
是否知道枕芯的材料有如上多种是否各50%
甚至更多种
枕套的款式
枕套的材质
枕套的颜色
枕头是否出现变形（凹陷）或变形的趋势
普通一片包型38%
纯棉48%
颜色较杂
是55%
3到6个月40%
较软79%
10—15厘米58.6%
仰卧和侧卧各50%
比肩宽76%
使用多久后开始出现变形的
认为自己枕头的软硬程度
枕头的高度
习惯的睡姿
枕头的宽度
从问卷中可以看出：
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1.大多数人还是选择了市面上卖的最常见的多孔真空棉为枕芯填充
料的枕头；
2. 有一半的学生不知道枕芯的填充材料可以是中药材或谷物之类的
多种材料，这可能是导致大多人学生选择 多孔真空棉的原因之一；
3.多数人选择了材质柔软，透气性好，吸湿性好的纯棉质地的枕套； 4.数据显示一半学生的枕头会出现变形，枕头的变形在人机学中对人
身体健康会产生影响，值得关 注；
5.大多数学生喜欢比肩宽，较软的枕头。
针对以上反应情况对枕头在人机工程学中作如下分析:
1、枕头的要求
1）高度
睡觉时维持颈椎的正常生理状态，才能使颈项部皮肤、肌肉、韧
带、椎间关节及穿过颈部的气管 、食道和神经等组织与整个人体一起
放松、休息。正常人睡高枕，无论是仰卧还是侧卧，都会使颈椎生理
状态改变，使颈部某些局部肌肉过度紧张。久而久之，颈部肌肉就会
发生劳损、挛缩，促使颈椎 位置发生微笑变化，引起颈部神经根和血
管受激或压迫，出现反射性痉挛，甚至造成脑部供血不足，产生 颈、
肩、背、臂麻痛或头晕、头痛、视力下降、耳鸣、恶心、听力减退等
症状。高枕是引起落枕 、颈椎病的常见原因之一。此外，高枕会增大
颈部和胸部角度，使气管通气受阻，易导致咽干、咽痛和鼻 鼾。高枕
还能使使胸背肌肉长期紧张，胸部受压，妨碍正常呼吸，长此下去必
定给身体带来不良 影响。正常人去枕、长期睡眠低枕，同样也会改变
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颈椎生理状态。因 头部的静脉无瓣膜，重力可使脑内静脉回流变慢，
动脉供血和动脉粥样硬化病人尤其有不良影响。 一般来说，患有高血压、心脏病、哮喘的人需要睡高枕；患低血
压、贫血的人则需要睡低枕。枕头过 高或过低都对人体健康不利。那
么对正常人而言，枕头的高度究竟多高才合适呢？一般的认识是：习惯仰卧的人枕高一拳，习惯侧睡的人枕高一拳半较为合适。但最近据
医学调查，健康人在8小时睡眠 中，姿势变换约20—45次，而且有
一般的姿势在不到5分钟就变换一次，其中60%是仰卧，35% 是侧卧，
5%是俯卧，所以虽然说人们所需要的枕高度往往因人而异，与每个人
高矮、胖瘦、肩 宽窄、头围、脖子的长短、颈部弧度有关，并无姿势
时间一定的标准，但是人睡眠由于使用仰卧时间较多 ，一般医生会建
议使用一拳多一点的高度为宜，不宜达到一拳半的高度。
2）枕头的硬度 < br>一般来讲，较硬些的枕头有益于人体的健康，但过硬的枕头使头
部与枕头接触过少，局部压力过大 ，使人感到不舒服，而且这样很可
能造成对局部神经压迫过大，在第二天早上产生头、颈、肩、臂、手< br>等处的麻木或者疼痛等症状；过软的枕头难以保持枕头的高度，因为
过于松软对头皮压迫面积大， 不利于血液循环，同时也存在透气性
能差的问题，不能保证睡眠是充分的呼吸，也可能存在安全隐患。
3）枕头的透气性和弹性
枕头的透气性和弹性主要对于软体枕芯材料的枕头而言，因其他填充材料如决明子、蚕砂、谷物等大都可以保证枕头的透气性良好，
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没有弹性也不会塌陷，但是软体材料如真空棉、棉花、海绵等一般就
可能存在透气性差、弹性差的问 题。依据医学调查，仰卧姿势在每人
的睡眠过程中都占有一定的比例，透气性能不好的枕头会使睡眠中的
人们呼吸不畅，从而严重影响到人的身体健康甚至可能会造成安全问
题，目前市场上的枕头商家 多数已经考虑到这一问题，多采用多孔纤
维来解决这一问题。弹性好主要是指软体枕芯材料可以避免枕头 的塌
陷，保证枕头长时间的舒适使用，增加对颈部弯曲的承托力，但是弹
性好的枕头也存在睡眠 姿势不稳定的缺点。最好的枕头需要弹性适中，
承托力适中。
2、枕头的设计
枕头的设计应充分考虑到高度、宽度以及硬度和透气性，这样才
能够设计处最舒服的枕头。
1）枕头的宽度：单人枕的宽度以超过自己肩宽15厘米为宜，而
婴儿则与肩部同宽为宜。 < br>2）枕头的高度：根据高度的要求，枕头最好能保证无论仰睡、
侧睡都能保持颈部正常生理弧度。 成人一般以6—8厘米为宜，或等
于人体一侧肩宽的尺寸。
3）枕头的硬度：如果枕头太硬， 头部与枕头接触面太少，压力
太大，会使头部肌肉紧张，严重影响全身肌肉的放松。如果枕头太软，则难以保持枕头的高度，易因过于松软导致头部与枕头接触面积太大，
造成压迫，影响血液循环导致 颈部呈后伸状态，颈部过度牵拉，造成
喉部肌肉紧张，容易加重打鼾。
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因此，枕头必须选择可以为头部和颈部提供合适拖力，能紧贴到
头颈部弧度。 4）枕芯：枕头的内容物也很重要，睡眠时，口鼻和皮肤呼吸所
排泄出来的污浊气体会渗入枕芯，头 皮分泌的汗渍、油垢也会污染枕
芯。如果所选用的填充物不好，枕芯还会吸潮，甚至导致细菌、病毒的滋生和繁殖严重的话，会导致使用者不适，甚至感染疾病，尤其是
呼吸道、消化道疾病，和一些具 有传染性的皮肤病。因此，应选择质
地柔软、轻便、透气、吸湿性好的枕芯，荞麦皮、羽毛和羽绒和混合
材料、木棉等等，都是较好的用料，棉和草药也可以。
（四）总结
随着安全人机工 程学的发展，人机匹配的思想不断深入到人们的
日常生活中。本文利用人机工程学的原理对枕头的高度、 宽度、硬度
以及透气性等参数进行了分析，并从中认识到小小的枕头却有这么多
的人机工程学的 知识。同时，这也体现了人机工程学的重要性，它深
深影响我们的生活。学好它，并熟练掌握它对我们今 后的工作和生活
十分重要。
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