1、家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture应用技术弹簧床垫铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响潘祖贤，翁梦芸，朱芋锭*（浙江农林大学化学与材料工程学院，杭州 311300）摘要：为了研究不同弹簧床垫铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响，以普通海绵、记忆海绵、乳胶海绵3款不同铺垫料的五区弹簧床垫为研究对象，采用脊柱形态下陷量测试法和脊柱形态定位法测量人体侧卧姿势的床垫下陷量以及比较侧卧姿势的人体脊柱形态曲线斜率、肩胛角和骶骨角。研究结果表明：床垫铺垫材料的不同，人体侧卧时肩、臀和腰部的下陷量也不同，人体脊柱形态也会因肩、臀和腰部的下限量变化而变化。其中以记忆
2、海绵为铺垫料的床垫上的人体脊柱形态曲线的斜率小，人体侧卧在3款不同铺垫材料床垫时的肩胛角都比站姿时要大，而骶骨角都小于站姿时的骶骨角，从而对弹簧床垫的设计提供理论依据。关键词：五区弹簧床垫；下陷量；脊柱形态；侧卧中图分类号：TS664文献标志码：A文章编号：1000-4629（2023）02-0011-05DOI：10.16610/ki.jiaju.2023.02.003The Effect of Spring Mattress Bedding Materials on the Shape of theHuman Lateral SpinePAN Zuxian，WENG Mengyun，ZHU
3、 Yuding*（College of Chemistry and Materials Engineering，Zhejiang A&F University，Hangzhou 311300，China）Abstract：In order to study the influence of different spring mattress bedding materials on the morphologyof the human body when lying on the side，the three fivezone spring mattresses of ordinary spo
4、nges，memory foams and latex sponges with different bedding materials were selected as research objects.The spinalmorphological sagging test method and the spinal morphological positioning method were used to measurethe mattress subsidence of the human body in the lateral lying posture，the slope of t
5、he human spine morphological curve，the of the shoulder blade angle and the sacral angle compared with the lateral lyingposture.The research indicates that the amount of sagging of the shoulders，hips and waist are differentwhen lying on the side with a variety of the mattress cushion material，and the
6、 shape of the human spinewill also change due to the change of the lower limit of the shoulder，hip and waist.Among them,the slopeof the human spine morphological curve on the mattress with memory foam as the bedding material issmall.The shoulder blade angle when the human body lies on the side of th
7、e mattress with three different bedding materials is larger than that of the standing posture，while the sacral angle is smaller thanthe sacral angle when standing，which will provide a theoretical basis for the design of the spring mattress.Key words：fivezone spring mattress；decamped quantity；spine s
8、hape；lie on the side睡眠的好坏对人们的日常工作实践和社会交往有着重要的影响，床垫作为人们进行睡眠活动的重要承担载体，床垫的材料与结构对保持人体脊柱理想状态起着重要的作用。在国外的研究中，2016年Low等1通过让20名被试者以3种不同姿势躺在不同材料的床垫上 6基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划（2021R412010）；国家级大学生创新创业训练计划项目（202110341009）。作者简介：潘祖贤(1999），女，本科生，研究方向为人体工程学和家具设计。Email：。通信作者：朱芋锭(1983)，女，讲师，研究方向为人体工程学和家具设计。Email：。引
9、文格式：潘祖贤，翁梦芸，朱芋锭.弹簧床垫铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响J.家具，2023，44（2）：11-15.011Furniture家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2应用技术min来研究床垫材料对不同睡眠姿势下人体压力分布的影响，从而分析被试者的身体接触压力曲线。2017年Califano等2通过对29名被试者进行舒适性测试，分析了温度与身体不同部位舒适度之间的相关性。2018年Shintaro等3将高回弹床垫与低回弹床垫对年轻和成年男性的睡眠质量影响进行了比较，评估了床垫回弹性能对睡眠及其相关生理学的影响。在国内的研究中，姜婷婷等4通过研究床垫的
10、铺垫层结构和材料对床垫组合的综合刚度的影响。2013年朱芋锭5以分区袋装弹簧研究了分区数量和铺垫层材料组合方式对人体卧姿脊椎形态和卧姿舒适性的影响。2016年郑萱等6通过研究床垫弹簧层对7 11岁青少年卧姿脊柱形态的影响，发现硬度不适的床垫会使侧卧脊柱的曲线呈弯曲的状态。2018年方菲通过对侧卧姿势下肩关节生物力学的影响的研究，发现床垫对肩部不同肌肉部位的肌力大小的影响，从生物力学角度表明人体在睡眠过程中睡姿调整的内在原因7。以上大多数研究以普通床垫材料以及铺垫层的材料为研究对象，探究床垫的软硬程度对人体脊椎和睡姿舒适性的影响，但尚未研究不同铺垫材料的五区弹簧床垫对脊柱的影响。研究以不同的海绵
11、材料为试验对象，以此来探究分区弹簧床垫的不同铺垫料对人体侧卧脊柱形态的影响，为分区弹簧床垫的铺垫料设计提供理论依据。1材料与方法1.1试验对象1.1.1试验材料床垫的构成一般由支撑层、铺垫层和面料层组成，由于床垫原料和结构不同会具有不同的软硬度和综合刚度8。试验选取的床垫为 3 款尺寸为1 950 mm 975 mm床垫弹簧芯五区的弹簧床垫，分区床垫能利于维持正常的人体生理曲度，影响站卧脊柱形态差异性和人体就卧舒适性的主要原因是脊柱形态的个体特征9-10。其中铺垫材料分别为30 mm 厚的普通海绵、30 mm 厚的乳胶海绵和 30mm厚的记忆海绵，弹簧类型分别为（f=1.22）、（f=1.68
12、）、（f=1.92）、（f=2.17）、（f=2.71）。3款床垫除铺垫材料作为唯一变量外，床垫其他结构层都相同，其中每款床垫的铺垫材料上方铺有同样复合面料层。如图1所示为不同铺垫料的五区试验床垫，3种海绵的物理性能如表1所示。a.普通海绵图1 不同铺垫材的五区试验床垫Fig.1 Fivezone experimental mattresses with different bedding materialsb.乳胶海绵c.记忆海绵表1 3种海绵的物理性能Table 1 Physical properties of three types of sponges序号123海绵种类普通海绵乳胶海绵
13、记忆海绵密度/kgm-3256535回弹率/%3566025%压陷硬度/N17.113.514.440%压陷硬度/N31.425.727.765%压陷硬度/N56.365.360.31.1.2被试者试验被试者共有5名年龄为20 30岁且身体各方面指标正常的健康受试者，包括3名女性和2名男性，其中男性受试者的体质量范围平均体质量为61.0 kg（SD1.4），平均身高171 cm（SD1.4）。女性受试者的平均体质量为52 kg（SD8.0），平均身高为160.3 cm（SD6.1)。为了保证试验的准确性，在正式试验前进行预试验，让受试者提前熟悉试验目的、程序步骤和测试内容。同时，为减少试验其他
14、因素干扰，要求受试者穿着宽松舒适，不系皮带，无纽扣等类似装饰品。1.2试验方法及指标1.2.1试验方法（1）脊柱形态下陷量测试法以标杆、床垫和床架等结构组成的床垫下陷量测试系统为试验方法，床垫的上标杆以一定的间距012家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture应用技术固定在床垫长度方向，在床垫上方无压力时对应着标尺会呈一条直线排列着，根据人仰卧在床垫上时出现一定的变形，测出相应变化的下陷量表示人体脊柱形态。（2）脊柱形态定位法当人在侧卧在床垫时，脊柱的形态呈现出一条直线时身体的肌肉可以达到比较放松的状态，以颈部的最高突起的脊柱刺突即第七脊椎点为
15、第1个定位点，同时在肩部的左右肩胛骨处突起部位、脊柱和髋部的左右髂后上棘点这几个点定位，受试者按照要求在后背上贴上定位标记，侧躺在试验床垫上，用数码相机拍摄3次被试者的后背。更换被试者对象、更换床垫进行相同的拍摄，直至拍摄完全部的被试对象后，通过对图像反应标记点进行处理，绘出人体仰卧的脊柱形态，如图2所示。图2 脊柱形态定位标记Fig.2 Spinal morphological positioning markers1.2.2试验指标（1）脊柱形态下陷量设初始的伸出量为h，标杆伸出量为h，测试者的脊椎部分对应的床垫下陷量就是（hh），可分别测量得到肩、腰臀部的下陷量，测出代表肩背部最低点与腰
16、部最高点的水平距离l、代表腰部最高点与臀部最低点的水平距离l，可通过公式计算出腰背高点到肩背和臀部低点的切线的垂直距离即腰背间隙S，从而得到该试验的脊柱形态指标，反映人体卧姿状态下脊柱形态。通过测量出人体仰卧躺在床垫时背部的最大下陷量B、臀部的最大下陷量H以及腰部的最大下限量W，可计算出胸臀部的最大下陷比X=B/H，腰臀的最大下陷比Y=W/H，X和Y可便于定量分类卧位的床垫下沉分布，如图3所示。图3 背部、腰部、臀部下陷量示意图Fig.3 Diagram showing the subsidence amount of back，waist and hip（2）脊柱倾斜率将第七脊椎点为顶点同时与左右肩胛骨点（肩胛骨的中期脊柱区域）形成的角度即肩胛角定义为；从第七颈椎点起，相隔65 mm等距离取点到骶骨的上方，以这点为顶点并与左右骶骨点形成的角度定义为骶骨角，如图4所示，将主要脊柱定位点连成脊柱曲线，其斜率k为侧卧脊柱倾斜率。图4 肩胛角和骶骨角Fig.4 Scapular angle and sacral angle 2结果与分析2.1比较侧卧姿势的床垫下陷量将5名被试者以侧卧姿势躺在
