本發(fā)明涉及坐墊科技技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種保護尾椎矯正坐姿快速消除疲勞促進健康的坐墊。

背景技術(shù)：

坐墊是生活中普通常見的熟悉物件，已經(jīng)有幾千年的存在歷史，從唐、漢以前古人席居古制的席地而坐的“席”，到今天辦公居家的各種各樣千奇百怪的坐墊隨處可見；千百年來人們對坐墊的認識仍然停留在如下基本兩點：

第一：認為坐墊的功能就是隔離，比如，嫌凳子臟放個坐墊，凳子涼放個坐墊，凳子硬放個坐墊，屁股疼放個坐墊，等等；

第二：認為坐墊越軟越好，因為軟的東西體感舒適，坐墊里面塞的東西從棉花、樹葉、谷殼、纖維、到如今最普遍的海綿，以上兩點也沒錯，對于普通坐墊而言基本特征就是隔離、柔軟，對于人們短時間間歇性的普通使用，比如坐一會就走走、坐一坐起一起，普通坐墊就足夠用了；現(xiàn)實中出于工作和生活的需要，每天不得不久坐的人群有很多，比如辦公室文員、學生、服裝廠工人、電子廠工人、公司門衛(wèi)、程序員、病人，電話營銷員、電腦美工、工程師、技術(shù)員、長途駕駛員等等，每天需要坐著工作六到十幾個小時，這些是典型的久坐族；對于久坐人員，傳統(tǒng)的普通坐墊已經(jīng)遠遠不能滿足其使用需要，但由于人們的思維還是停留在傳統(tǒng)普通坐墊的隔離和柔軟的層面上，并沒有認識到每天的久坐狀態(tài)正在導致身體健康變差，也沒有認識到需要怎樣的坐墊來緩解這種變差。如果久坐不能避免，那么就要盡量坐得健康，我們不只需要普通坐墊，因為價廉，更需要適合久坐的專業(yè)坐墊，為了健康。

下面將系統(tǒng)闡述久坐危害及如何緩解、座椅與坐墊的現(xiàn)狀、座椅軟硬度對人體的影響、保護尾椎的重要性、以及普通坐墊的現(xiàn)狀和缺陷，來說明我們發(fā)明和設(shè)計適合久坐的專業(yè)坐墊的重要性和必要性。

一.久坐危害及如何緩解：

凡是人都會有“坐”的行為，是人的本能，人們坐著吃飯、坐著休息、坐著工作、坐著娛樂。

1.坐的時間越長越好嗎？當然不是。每天坐六個小時以內(nèi)屬于正常，超出六個小時就算久坐了；小學高年級、中學生是典型的久坐族，教室里坐至少四個小時，放學寫作業(yè)又是至少四個小時，每天久坐時間超過八個小時。

2.久坐對身體有什么害處嗎？有很多現(xiàn)代醫(yī)學報告表明，長期久坐會導致嚴重健康隱患，很多健康問題都是久坐出來的，首先直接影響脊椎、骨盆、坐骨、尾椎，造成臀部扁平、弓腰駝背、腰酸背痛。

3.久坐跟哪些疾病有關(guān)聯(lián)？腰椎盤突出、腰肌勞損、肥胖、駝背、腰酸背痛、骨質(zhì)疏松、糖尿病、頸椎病、膽固醇過高、肌肉萎縮、心臟病，等等；例如，長期久坐會使供給胰島素的葡萄糖減少，導致患上糖尿病風險增加；長期久坐會使脂肪分子、壞膽固醇、胰島素的耐受性上升而導致肌肉不吸收脂肪，血糖濃度增加，大大增加肥胖風險；長期久坐還會使肌肉萎縮，體質(zhì)變差，稍微運動都變得困難；長期久坐也會導致骨質(zhì)疏松、膽固醇過高、體重增加，患癌患心臟病等幾率也大大增加。

4.久坐不能避免怎么辦？有兩個辦法，一是改善坐的質(zhì)量，采用專業(yè)坐墊，專業(yè)設(shè)計，符合人體坐姿力學分布，盡量降低久坐危害，坐得健康；二是養(yǎng)成良好正確的坐姿，減少人體杠桿效應，降低脊柱壓力，減小久坐危害。

5.不良坐姿會有哪些疼痛？尾椎受損、屁股墜痛、腰酸背痛、頸椎痛、頭痛、頭暈惡心、肩背疼痛麻木、耳鳴、視物不清，等；例如，久坐時由于被身體自重直接擠壓受力部位是坐骨、尾椎，屁股容易疼痛，尾骨容易變形受損；當我們上身繃直，在無靠背的凳子坐正，腰椎承受壓力約150公斤，如果身體前傾20°等不良坐姿時，杠桿效應嚴重，腰椎負荷將達200公斤，長期如此會腰椎變形，且腰部肌肉長期拉伸牽引，腰肌疲勞，腰酸背疼；且由于長期弓腰導致頸椎杠桿效應，壓迫頸部神經(jīng)導致頭痛、肩背疼痛麻木，嚴重的會使頸椎骨關(guān)節(jié)改變壓迫椎動脈，腦干供血不足導致頭暈、惡心、耳鳴、視物不清，等；由此可見，正確的坐姿多么重要，很多身體疾病是人們自己坐出來的，但因為是長期積勞成疾的結(jié)果，所以平時感覺不到，也不以為意不去重視。

6.正確坐姿是怎樣的？做到“三直三平”：腰背挺直，緊靠椅背，并與地面垂直；頭和腰椎重心連線跟地面垂直；小腿和腳自然垂直地面。大腿自然平放與地面平行；膝蓋基本與大腿自然同平(過低就在腳下墊高)；兩腳自然平放地面。正確的坐姿就是最廉價而有效的養(yǎng)生，與其得病之后花大價錢去養(yǎng)身，不如從糾正和培養(yǎng)正確坐姿，預防腰痛，從坐開始，挺胸抬頭端端正正，時刻注意矯正坐姿。

7.為什么正確的坐姿很累？因為已經(jīng)習慣了不良坐姿，矯正是主動克制壞習慣，知易行難?？思鹤月珊锰幎唷Ｊ褂脤I(yè)坐墊，輕松矯正坐姿，而且坐得舒適。

8.為什么矯正坐姿很重要？有健康才有未來，身材好就機會多。坐得健康，端莊大方，塑造身材，減少疾病，培養(yǎng)自律，行動積極，促進效率，提升學習。舉例，現(xiàn)在的小學高年級學生、中學生中，弓腰駝背的人數(shù)比例非常高，這跟平時長期不良坐姿有相當大關(guān)系，學生時期正當在身體成長黃金時期，也是矯正不良坐姿預防弓腰駝背的黃金時期。

二.座椅、坐墊的作用

1.常見的座椅和坐凳現(xiàn)狀

如圖1所示，大多數(shù)的座椅或凳子只是一個用來“坐”的平臺用具，設(shè)計并不科學，既不適應人體坐姿力學分布，也不能有效保護尾椎；生活中常見座椅狀態(tài)如下面示意圖所示，絕大多數(shù)的座椅和凳子都忽略了對人體尾椎部分的保護設(shè)計，而且改變固有的設(shè)計會增加制造成本：

①坐凳子上時，如圖1—a，臀部和部分大腿支撐著上身身體重量，背部、腰部、尾椎部分全部懸空，杠桿效應嚴重，脊柱壓力很大，腰部肌肉拉伸繃緊負擔重。

②坐凳子椅子上時，如圖1—b，臀部和部分大腿支撐身體上身重量，圖2的椅子做了背部支撐設(shè)計，減少了部分脊柱壓力，但腰部、尾椎部分懸空，杠桿效應集中到腰椎和尾椎，腰椎和尾椎壓力仍然很大，腰部肌肉拉伸繃緊負擔比較重，久坐腰酸屁股痛。

③坐凳子椅子上時，如圖1—c，臀部和部分大腿支撐身體上身重量，圖3的椅子做了腰部支撐設(shè)計，減少了腰部脊柱壓力，但背部、尾椎部分懸空，杠桿效應集中到胸背和尾椎，胸背和尾椎壓力增大，久坐背部難受屁股會痛。

④如圖1—d所示的椅子兼顧了背部和腰部支撐設(shè)計，減少了胸背和腰部脊柱壓力，但尾椎部分仍然懸空，杠桿效應集中尾椎，尾椎壓力增大，久坐屁股會痛而越坐越累。

人的體型個體差異很大，高矮胖瘦各有不同，最好的座椅是私人定制，買一把設(shè)計比較好點的座椅價格不菲，并不適用于大多數(shù)人，而采用坐墊可以彌補座椅的不足，既經(jīng)濟又方便。

2.為什么硬的座椅不合適？

硬座傷骨，久坐屁股生“繭”(坐骨結(jié)節(jié)性囊腫)，更不利正確坐姿；硬的座椅直接作用到人體的反作用力也強，久坐容易傷及坐骨、尾骨。

3.為什么軟的座椅不合適？

簡單講因為軟座傷腰：首先，軟座支撐面容易變形，屁股下陷，壓力分布失衡，肌肉僵硬墜痛，越坐越累；其次，軟座支撐面不穩(wěn)固，輕微受壓就浪蕩起伏，這加劇了人體杠桿效應，脊柱壓力增大，久坐腰酸背痛，長期坐容易導致弓腰駝背腰肌勞損。

4.什么硬度的座椅才合適？

我們認為在人體肌肉松弛和緊張繃緊狀態(tài)時的硬度范圍最佳(邵氏硬度，10c-75c)，此時富有彈性和支撐強度，柔而不軟，堅而不硬，坐起來體感舒適，而且在此硬度范圍能夠方便座椅坐墊充分利用人體坐姿力學，發(fā)揮最佳性能，而且太軟和太硬的支撐面都會引起人體體感排斥。

5.為什么要坐有靠背的椅子？

如果在無靠背的凳子坐正，上身繃直，腰椎承受壓力約150公斤；如果身體前傾20°，杠桿效應嚴重，腰椎負荷將達200公斤；如果是坐在有靠背的椅子上，屁股全部入位，腰背完全靠在椅背上，此時脊椎壓力減半，只有50多公斤。

三.保護尾椎的重要性

1.尾骨損傷，使人早衰；尾骨附有奇神經(jīng)節(jié)，會因尾骨損傷刺激，反射性引起內(nèi)臟功能紊亂而積勞成疾，還會表現(xiàn)出頭暈目眩、心煩胸悶、下腰部酸困、慢性泄瀉、眼睛干澀、眼袋突起、臉色蒼黃、中午昏昏欲睡而不能入睡、額部皺紋增多、臉上長黃褐斑；長期久坐的人，會因座椅的反作用力容易導致尾骨變形勞損、發(fā)炎疼痛；尾骨受損會刺激周圍神經(jīng)非常敏感，輕輕觸碰會刺痛難忍，痛苦甚至會延伸到腿部；上班族、學生族尾骨疼痛，一般都是久坐導致；

2.絕大多數(shù)的座椅和坐凳都沒有保護尾椎的設(shè)計，絕大多數(shù)坐墊也沒有保護尾椎的設(shè)計，久坐容易導致尾骨生理弧度變形受損；普通座椅的支撐面不是太硬就是太軟，太硬會使反作用力直接傳遞到尾骨，而太軟的支撐面容易受壓變形，加劇人體杠桿效應，不能有效保護尾椎，還會加重腰肌負擔。

3.有些尾椎受損的人會使用像救生圈形狀的圓圈坐墊，因為中空部分避開了尾骨部位，使得坐下時不直接刺激尾骨疼痛；這樣雖然暫時有效，但是長期長時間使用會帶來系列其他問題，由于圓圈坐墊內(nèi)芯是海綿或者是充氣，導致支撐面晃動不穩(wěn)定性，會加劇人體杠桿效應，為了平衡人體穩(wěn)定性，腰部肌肉長期處于拉伸牽引狀態(tài)導致腰肌勞損，而且尾骨不好的人容易采取前傾坐姿，脊柱由于長期弓腰承受巨大壓力，導致彎腰駝背，長期彎腰駝背又進而導致頸椎病、腰椎盤突出、骨質(zhì)增生等等；另外，導致糖尿病、肥胖、膽固醇過高、肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松等等的風險性大大增加；所以，尾骨保護不好，會帶來一連串的不利連鎖反應。

4.當尾椎部分受到有效力度的服帖保護的時候，人的腰背會自然伸展挺直，這是人體生理自然反應；腰背挺直減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應，減少脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處；要想良好保護尾椎，需要專業(yè)設(shè)計的座椅、坐凳、坐墊，考慮到成本、經(jīng)濟性、適用廣泛性，顯然選擇專業(yè)坐墊更方便、更經(jīng)濟、也更容易實現(xiàn)。

四.普通坐墊的現(xiàn)狀和缺陷；

在本論述中，我們把所有使用海綿來填充內(nèi)芯的坐墊都歸結(jié)為普通坐墊，普通坐墊本質(zhì)上就是把一個布兜里塞塊海綿，柔軟度好，但抗壓支撐強度差，只有3～15公斤，遠低于身體體重，更不能支撐體重運動動能。我們平常所見的坐墊幾乎都是普通坐墊，對于人們短時間間歇性的普通使用，比如坐一會就走走、坐一坐起一起，普通坐墊就足夠用了；對于每天不得不久坐人員，比如學生、辦公室文員、服裝廠工人、電子廠工人、公司門衛(wèi)、程序員、病人，電話營銷員、電腦美工、工程師、技術(shù)員、長途駕駛員等等，每天需要坐著工作六到十個小時，久坐已經(jīng)帶來嚴重健康隱患，傳統(tǒng)普通坐墊已經(jīng)遠遠不能滿足其使用需要，這是因為普通坐墊普遍存在很多自身無法彌補的先天缺陷，只能另外設(shè)計更加科學的專業(yè)坐墊。

普通坐墊的缺陷歸結(jié)起來主要有三個，理論缺陷、材料缺陷和造型缺陷，下面一一詳細闡述：

1.理論缺陷：

千百年來坐墊始終是用一塊布兜填充柔軟碎物的方法，填充的東西從以前的樹葉、干草、谷殼、碎布、棉花等等，到現(xiàn)在的纖維、海綿，雖然填充的東西不同，但本質(zhì)特性是相同的，都具有柔軟、疏松、多孔、易流動、易壓縮、易變形等特性，因此這樣的坐墊其形態(tài)不穩(wěn)固，支撐面穩(wěn)定性差，更沒有良好的支撐強度。

普通坐墊的優(yōu)點就是隔離和柔軟，并不需要帶有特別功能，因此普通坐墊并沒有發(fā)展出完善而有深度的應用理論。事實上，正是因為有需要特別功能的人們拿著普通坐墊來將就應付需求，趕鴨子上架，讓普通坐墊去做了專業(yè)的事情，結(jié)果力不從心，久而久之，由于思維和行為慣性，到今天人們還是停留在到處都普遍用著普通坐墊，普通人用之，久坐族用之，健康人用之，病人用之，老腰病的人用之，尾骨痛的人還是用之，根本沒有專業(yè)精分。由于人們思維普遍認為坐墊要柔軟再柔軟，一個不行就再加墊上一個，其實很多情況下，這樣更起了相反作用，更易導致人體疲勞加重腰背負擔，腰酸背疼屁股痛；即使這樣仍然不知道問題根源所在，為什么已經(jīng)多加了柔軟的墊子還是腰酸背痛，這也是普通坐墊并沒有發(fā)展出良好的應用理論。

2.材料缺陷：

目前市場上普通坐墊的內(nèi)芯填充物絕大部分是海綿，這里就以海綿為主來闡述；雖然有的坐墊是以藤條、竹條、植物纖維等材料制作的，名字也叫坐墊，但其材質(zhì)及作用性質(zhì)其實就是個坐凳，起到墊高隔離作用，這樣就可以歸結(jié)到前文闡述的座椅現(xiàn)狀內(nèi)容里去。

海綿、乳膠海綿，記憶棉等等，不論哪種海綿，都是疏松孔狀結(jié)構(gòu)材料，通常利用孔狀結(jié)構(gòu)的可壓縮性產(chǎn)生形變來吸收機械振動與沖擊的能量，達到緩沖減振目的。海綿在垂直方向上抗壓支撐強度很差，只有3～15公斤，遠低于身體體重，受力會輕易被壓扁，不能穩(wěn)定支撐體重。海綿在水平方向上穩(wěn)固性很差，受力容易產(chǎn)生空間位移晃動，導致人體杠桿效應，不能穩(wěn)固緩沖減振身體運動動作產(chǎn)生的動能。

如圖2所示，孔狀結(jié)構(gòu)可以從不同角度進行形變，因此海綿產(chǎn)品的形態(tài)難以穩(wěn)固，且當某一處受力就會輕易使整體或大部分面積產(chǎn)生位移起伏晃動，這種晃動就會不斷產(chǎn)生新的人體杠桿作用，背部、腰部、臀部相關(guān)肌肉群會一直處于拉伸繃緊狀態(tài)維持著身體的平衡，導致軀體疲勞腰酸背疼。

如圖3所示，孔狀結(jié)構(gòu)的孔壁在使用中多少會產(chǎn)生破裂受損，使用時間越久破損越重，孔狀結(jié)構(gòu)坍塌，而且無法彌補，導致壓力傳遞不平衡，抗壓性、回彈性變差，產(chǎn)生永久變形，大大降低了緩沖減振的效果，這些都大大加劇了人體杠桿作用，導致軀體疲勞。這也是為什么新坐墊用了一段時間后就變形了、沒有回彈力了，失去功能效果的原因。

3.造型缺陷：

普通坐墊既缺乏應用理論支持(缺乏理論根基)，內(nèi)芯材料又先天缺乏穩(wěn)固支撐強度(缺乏材料基礎(chǔ))，決定了普通坐墊在功能應用領(lǐng)域就不可能有突破性進展，實際上普通坐墊這么多年發(fā)展基本上只局限在外包布料的材料和花色上變化，即使造型有輕微的起伏變化目的也只是增加外觀視覺變化，主體造型本質(zhì)上仍然是大平板一塊(這是無型)。

由于海綿能被很小的力輕易壓縮，即使有特別造型也會被人體重量輕易壓扁，使其造型發(fā)揮不出設(shè)計的功能，這樣的造型有等于無；雖然有的坐墊是以藤條、竹條、植物纖維等材料制作的，名字也叫坐墊，但其材質(zhì)及作用性質(zhì)其實就是個坐凳，起到墊高隔離作用，這里無須深入探討；也有的坐墊采用硬質(zhì)塑料或金屬材料做支撐骨架，可以做成不同樣式的立體曲面形狀，再在外殼上包覆海綿，這種的坐墊比大平板坐墊效果要好，但因包覆的是海綿，本質(zhì)上仍然是海綿坐墊，同樣繼承了海綿坐墊所有的缺陷。

總結(jié)：一款好的適應久坐需要的坐墊，要能夠有效保護尾椎，分散臀部壓力，減少人體杠桿效應，改善胸背腰部及脊柱壓力，能夠穩(wěn)固身體，矯正坐姿，把久坐危害盡量降低，這樣的坐墊必然需要突破現(xiàn)有傳統(tǒng)坐墊的造型，而且這需要有新型的、有優(yōu)異緩沖減震性能的、有穩(wěn)固支撐強度的材料來實現(xiàn)，而這樣的材料又必然是基于對人體坐姿狀態(tài)的力學研究基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，設(shè)計出適于久坐的專業(yè)坐墊。

為了解決目前市場上所存在的缺點，急需改善坐墊的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的坐墊存在理論缺陷、材料缺陷和造型缺陷，無法對久坐族的身體進行有效保護的現(xiàn)狀，提供一種保護尾椎矯正坐姿快速消除疲勞促進健康的坐墊。坐墊內(nèi)芯原胚、坐墊臀部曲面和坐墊防滑丘具有有效保護尾椎，分散臀部壓力，減少人體杠桿效應，改善胸背腰部及脊柱壓力，能夠穩(wěn)固身體，矯正坐姿，把久坐危害盡量降低等特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種保護尾椎矯正坐姿快速消除疲勞促進健康的坐墊，包括坐墊內(nèi)芯原胚和坐墊本體，坐墊內(nèi)芯原胚與坐墊三角區(qū)一體成型，且坐墊內(nèi)芯原胚與坐墊防滑丘一體成型，同時坐墊防滑丘與坐墊三角區(qū)之間形成坐墊臀部曲面，坐墊內(nèi)芯原胚外側(cè)包裹有坐墊里層，且坐墊里層外側(cè)包裹有坐墊中間層，同時坐墊外套包裹在坐墊中間層的最外側(cè)；

坐墊本體由坐墊內(nèi)芯原胚、坐墊外套、坐墊中間層和坐墊里層四部分組成。

優(yōu)選的，坐墊內(nèi)芯原胚是由高分子吸能環(huán)保材料做成的波浪形“～”裝置，且高分子吸能環(huán)保材料(又叫點面積形變回復材料)是由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物通過特殊配方和工藝得到，同時坐墊內(nèi)芯原胚的拉伸伸長率為100％～1500％(可以根據(jù)實際需要調(diào)整配方得到)，吸能減振效果更強，具有強烈的自粘性，使材料具有強大的內(nèi)聚力，產(chǎn)品整體形狀有優(yōu)良的穩(wěn)定性，即使局部受力也不會產(chǎn)生整體或大部分位移的晃動，因而大大減小產(chǎn)生位移空間，大大減小杠桿效應，表面張力增強，表面回彈復原性良好，不易產(chǎn)生永久變形，能夠輕松托負身體體重，而且大大提高了使用壽命。

優(yōu)選的，坐墊內(nèi)芯原胚的垂直承壓強度大于200公斤，且坐墊內(nèi)芯原胚的硬度范圍在邵氏硬度10c-75c之間。

優(yōu)選的，坐墊內(nèi)芯原胚為熱塑性材質(zhì)，且坐墊內(nèi)芯原胚的熔點大于200℃，坐墊內(nèi)芯原胚的加工方式包括但不限于注塑、擠出、滴塑、流涎、噴涂、澆鑄等，局部點受力則局部點形變，消除外力后形變又回到初始狀態(tài)，使產(chǎn)品有優(yōu)良的形狀形態(tài)穩(wěn)定性，因而大大減小產(chǎn)生位移空間，大大減小杠桿效應，具有優(yōu)良的支撐強度，實際垂直承壓強度甚至達到200公斤以上，遠遠高于人體重量。

優(yōu)選的，坐墊外套、坐墊中間層和坐墊里層的尺寸與坐墊內(nèi)芯原胚的尺寸相適配，且坐墊中間層和坐墊里層和坐墊內(nèi)芯原胚組成完整內(nèi)芯。

優(yōu)選的，坐墊里層是由無紡布材質(zhì)做成的波浪形“～”裝置，且坐墊中間層是由純綿布料縫制而成的波浪形“～”裝置，同時坐墊外套是由聚酯滌綸布料縫制而成的波浪形“～”裝置，最外層通常采用多層復合的聚酯滌綸布料縫制，按內(nèi)芯外形輪廓尺寸裁剪布料，并拼接縫制，將內(nèi)芯裝入其中，再縫制封裝完畢，得到完整的成品，外套封口一般會裝上拉鏈，方便以后拆洗和更換，多層復合的聚酯滌綸的外套耐刮、耐磨、耐臟、易清洗、色彩漂亮，因為是多層復合，透氣性良好、手感舒適、坐上去臀部觸感舒服。

優(yōu)選的，坐墊由三角區(qū)、防滑丘和臀部曲面三部分組成，同時坐墊表面為波浪型“～”。為方便后續(xù)包覆，中間層通常采用純綿布料縫制，按造內(nèi)芯原胚外形輪廓尺寸裁剪布料，并拼接縫制，將無紡布包覆好的內(nèi)芯原胚裝入其中，再完全縫制封裝完畢，得到完整的內(nèi)芯，內(nèi)芯封口一般會采用熱熔膠帶熨燙封死，因此內(nèi)芯是一個整體，在以后的使用中是不需要拆卸的，如果需要清洗也是將整個內(nèi)芯手洗，平攤晾干后重復使用，內(nèi)芯的使用期限很長，可使用五年以上也沒問題。

上述坐墊有時候為方便顧客經(jīng)濟節(jié)約，節(jié)省成本，會取消內(nèi)芯中間層，把無紡布包覆好的內(nèi)芯原胚直接裝入外套，取消外套拉鏈，并采用熱熔膠帶將封口熨燙封死，這樣得到的坐墊成品就是一個整體，在以后的使用中是不需要拆卸的，清洗時也是將整個坐墊手洗，平攤晾干后重復使用。這樣做節(jié)約了成本，但使用功能完全不受影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在三個方面：

一.提出明確的新型久坐危害原因機理，并提出明確解決方法：

1.對久坐危害的原因機理有明確的認識：

(1)背部、腰部、臀部與外界物體直接接觸受到反作用力擠壓、懟傷。

(2)人體杠桿效應作用誘導了人體平衡危險本能的釋放，引導腰、背、臀部的肌肉群長時間處于繃緊狀態(tài)，大量消耗體能導致軀體疲勞。

第一條原因很好理解，比如在硬的座椅上久坐屁股會疼，久坐臀部與硬座長期摩擦導致坐骨發(fā)生結(jié)節(jié)性囊腫，俗稱生“繭”。長期久坐硬座還會使尾骨變形受損，發(fā)炎疼痛。尾骨附有奇神經(jīng)節(jié)，會因尾骨損傷刺激，反射性引起內(nèi)臟功能紊亂而積勞成疾，尾骨損傷，使人早衰。上班族、學生族尾骨疼痛，一般都是久坐導致。避免久坐生“繭”，使用普通坐墊就可以。保護尾椎，普通坐墊就效果不好，因為普通坐墊基本上就是一塊平板，就沒有保護尾椎的功能設(shè)計。

第二條機理是本發(fā)明產(chǎn)品的設(shè)計基礎(chǔ)和精髓，也是本發(fā)明坐墊區(qū)別于其他坐墊產(chǎn)品的關(guān)鍵，本發(fā)明坐墊的后續(xù)設(shè)計工作都是圍繞著這條機理進行的，比如，設(shè)計減少人體杠桿效應，利用人體平衡危險的本能，使肌肉群放松，減少體能消耗，等等。根據(jù)本機理，可以發(fā)展變化出多種多樣的產(chǎn)品。這一條機理涉及到的知識點比較多，前文已經(jīng)作了詳細闡述，這里不再贅述。

我們常見的腰酸背痛、腰肌勞損、屁股墜痛等，其實是軀體疲勞的不同表現(xiàn)，軀體疲勞得不到緩解，繼續(xù)加重就真的積勞成疾了，患上腰椎盤突出、頸椎病、骨質(zhì)增生等等風險大大增加。

2.減少久坐危害的方法

如果久坐不能避免，那么就要盡量坐得健康，解決方法是通過改善支撐面，來減小杠桿效應，以減小位移晃動，進而減少人體平衡危險本能的發(fā)生，繼而減少肌肉群繃緊狀態(tài)，達到消除或緩解軀體疲勞。由于改善支撐面，能夠斷絕或減少導致人體杠桿效應的誘因，因此能夠同步消除或緩解疲勞發(fā)生，不用額外強加作用給軀體，是物理性的，安全，環(huán)保，且對人體無害，而且是屬于事前主動預防方法，而按摩之類的屬于事后彌補方法。

改善支撐面最好的工具就是專業(yè)坐墊，最簡單、最直接、有效而且經(jīng)濟，而坐墊的內(nèi)芯填充材料就是專業(yè)坐墊的核心，所有力學性能要求和緩沖減振功能集于一身。

二.采用高分子吸能環(huán)保材料制作坐墊內(nèi)芯

摒棄使用海綿，海綿的缺陷前文已經(jīng)闡述，這里不在贅述。針對海綿的缺陷，反其道而行，本發(fā)明采用了高分子吸能環(huán)保材料(也叫點面積形變回復材料)來制作內(nèi)芯原胚，這種材料由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物通過特殊配方和工藝得到，緩沖吸能減振效果更強，具有強烈的自粘性，使材料具有強大的內(nèi)聚力，產(chǎn)品整體形狀有優(yōu)良的穩(wěn)定性，即使局部受力也不會產(chǎn)生整體或大部分位移的晃動，因而大大減小產(chǎn)生位移空間，大大減小杠桿效應，表面張力增強，表面回彈復原性良好，不易產(chǎn)生永久變形，能夠輕松托負身體體重，而且大大提高了使用壽命。這種材料的特性在下文“實施例一：三.選擇能夠消除或緩解軀體疲勞的坐墊材料”中有詳述，這里不贅述。

三.采用波浪形“～”曲面造型結(jié)構(gòu)，

1.明確提出波浪形“～”型曲面造型結(jié)構(gòu)，如圖12-13所示，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)及取值范圍如下文中表1“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表)所示。“～”型曲面造型結(jié)構(gòu)直觀表現(xiàn)就是由坐墊的中心剖面曲線構(gòu)成，由三角區(qū)、臀部弧線曲面、防滑丘共同組成，三者之間的曲面自然圓滑過渡。這是本發(fā)明坐墊造型的核心結(jié)構(gòu)，既是坐墊外觀，也是一個力學結(jié)構(gòu)，坐墊其他部分都是在這個框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行變化得到的。

2.三角區(qū)既阻止身體后仰，同時也直接貼身保護尾椎。本發(fā)明坐墊特別重視對尾椎的保護，絕大多數(shù)的座椅、坐凳及坐墊都沒有直接保護尾椎的設(shè)計。當尾椎部分受到有效力度的貼身保護時，由于人體生理自然反應，腰背會自然伸展挺直，減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應，減少脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處。

3.防滑丘除了阻止身體前移下滑，穩(wěn)固身體作用，還在于配合三角區(qū)形成完美的臀部曲面，如同馬鞍對騎手的作用，減小并均衡分散臀部壓力，使得臀部壓力不會過度局部集中。同時，防滑丘設(shè)計時的高低和大小變化使得坐墊更具有針對性和專業(yè)性。例如，針對學生使用的坐墊，需要有意提高防滑丘(hc＝47.9028mm)，使得端正入坐就會覺得非常舒服自在，久坐不累，如果翹腿搭腿等不良坐姿，大腿根部就會覺得膈應，舒適性降低，這就迫使學生不知不覺的端正坐姿，從而達到矯正坐姿、塑造身型、減輕脊柱壓力、緩解軀體疲勞、消除腰酸背痛屁股疼的負擔。

總結(jié)：本發(fā)明坐墊融合了久坐危害原因機理、人體坐姿狀態(tài)的力學研究、采用了點面積形變回復特性的高分子吸能材料、以及科學合理的波浪形“～”曲面造型結(jié)構(gòu)，缺一不可，缺少任何一個環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的性能都會大大削弱，也會成為預期實用價值的產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為常見座椅、坐凳示意圖；

圖2為海綿使用中變形示意圖；

圖3為海綿孔狀結(jié)構(gòu)破壞示意圖；

圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊內(nèi)芯原胚實物圖；

圖5為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊內(nèi)芯原胚線條圖；

圖6為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊內(nèi)芯原胚左視實物圖

圖7為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊內(nèi)芯原胚左視線條圖；

圖8為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊成型左視圖剖面；

圖9為本發(fā)明結(jié)構(gòu)波浪形“～”曲面的坐墊在坐入前的狀態(tài)示意圖；

圖10為本發(fā)明結(jié)構(gòu)波浪形“～”曲面的坐墊在中姿態(tài)坐入后狀態(tài)示意圖；

圖11為本發(fā)明結(jié)構(gòu)波浪形“～”曲面的坐墊在低姿態(tài)坐入后狀態(tài)示意圖；

圖12為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊的中心剖面曲線示意圖；

圖13為本發(fā)明結(jié)構(gòu)坐墊的中心剖面波浪形“～”曲面框架示意圖；

圖14為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊三角區(qū)框架曲線設(shè)計左側(cè)面示意圖；

圖15為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊拉伸三角區(qū)曲線得到三角區(qū)實體示意圖；

圖16為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊拉伸三角區(qū)曲線得到三角區(qū)線條示意圖；

圖17為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的三角區(qū)在y軸方向上的分布變化示意圖；

圖18為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的三角區(qū)在y軸方向上的分布變化示意圖；

圖19為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的防滑丘基礎(chǔ)曲線設(shè)計左斜視示意圖；

圖20為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的防滑丘基礎(chǔ)曲線設(shè)計俯視示意圖；

圖21為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的基礎(chǔ)曲線拉伸得到防滑丘基本塊示意圖；

圖22為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的基礎(chǔ)曲線拉伸得到防滑丘基本塊左視示意圖；

圖23為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊防滑丘基本塊的k、q兩個面拔模傾斜左斜視圖；

圖24為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊防滑丘基本塊的k、q兩個面拔模傾斜左側(cè)視圖；

圖25為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的防滑丘基本塊進行邊倒圓修飾示意圖；

圖26為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊防滑丘基本塊邊倒圓完成后的左側(cè)示意圖；

圖27為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊防滑丘邊倒圓完成后的頂點c自然形成主視圖；

圖28為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊沿y軸方向通過防滑丘頂點c的剖面曲線斜視圖；

圖29為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊防滑丘在y軸方向上分布變化的前視示意圖；

圖30為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊的臀部最低部分進行邊倒圓過渡示意圖；

圖31為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊沿y軸方向通過臀部曲面最低點b的剖面曲線；

圖32為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊最低臀部曲面在y軸方向上變化的前視示意圖；

圖33為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割學生坐墊雛形用的輔助線條的仰視圖；

圖34為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割學生坐墊雛形用的輔助線條的斜視圖；

圖35為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中對輔助線條拔模拉伸修剪，得到學生坐墊雛形示意圖；

圖36為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中對坐墊雛形做邊倒圓修飾，得到原形學生坐墊示意圖；

圖37為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中最后縮放調(diào)整完畢，得到完全實用的學生坐墊示意圖；

圖38為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品的中心剖面曲線示意圖；

圖39為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品的中心剖面波浪形“～”型曲面框架示意圖；

圖40為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示左前斜視圖；

圖41為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示左后斜視圖；

圖42為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示前視圖；

圖43為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示后視圖；

圖44為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示左視圖；

圖45為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示仰視圖；

圖46為本發(fā)明結(jié)構(gòu)學生坐墊成品展示俯視圖；

圖47為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊三角區(qū)框架曲線設(shè)計左側(cè)面示意圖；

圖48為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊拉伸三角區(qū)曲線得到三角區(qū)實體示意圖；

圖49為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊的防滑丘基礎(chǔ)曲線設(shè)計左斜視示意圖；

圖50為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊的基礎(chǔ)曲線拉伸得到防滑丘基本塊左視圖；

圖51為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊防滑丘基本塊的k、q兩個面拔模傾斜左斜視圖；

圖52為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊防滑丘基本塊的k、q兩個面拔模傾斜的左視圖；

圖53為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊的防滑丘基本塊進行邊倒圓修飾示意圖；

圖54為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊的臀部最低部分進行邊倒圓過渡示意圖；

圖55為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割辦公坐墊雛形用的輔助線條的仰視圖；

圖56為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割辦公坐墊雛形用的輔助線條的斜視圖；

圖57為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中對輔助線條拔模拉伸修剪并邊倒圓，得到原形辦公坐墊；

圖58為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中最后縮放調(diào)整完畢，得到完全實用的辦公坐墊示意圖；

圖59為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品的中心剖面曲線示意圖；

圖60為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品的中心剖面波浪形“～”型曲面框架示意圖；

圖61為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示左前斜視圖；

圖62為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示左后斜視圖；

圖63為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示前視圖；

圖64為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示后視圖；

圖65為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示左視圖；

圖66為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示仰視圖；

圖67為本發(fā)明結(jié)構(gòu)辦公坐墊成品展示俯視圖；

圖68為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割垂釣坐墊雛形用的輔助線條的仰視圖；

圖69為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中繪制切割垂釣坐墊雛形用的輔助線條的斜視圖；

圖70為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中對輔助線條拔模拉伸修剪并邊倒圓，得到原形垂釣坐墊；

圖71為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中最后縮放調(diào)整完畢，得到完全實用的垂釣坐墊示意圖；

圖72為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品的中心剖面曲線示意圖；

圖73為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品的中心剖面波浪形“～”型曲面框架示意圖；

圖74為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示左前斜視圖；

圖75為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示左后斜視圖；

圖76為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示前視圖；

圖77為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示后視圖；

圖78為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示左視圖；

圖79為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示仰視圖；

圖80為本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂釣坐墊成品展示俯視圖；

圖81為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的人體杠桿效應作用機理示意圖。

圖中標號：

1、坐墊內(nèi)芯原胚，2、坐墊三角區(qū)，3、坐墊臀部曲面，4、坐墊防滑丘，5、坐墊外套，6、坐墊中間層，7、坐墊里層，8、坐墊本體。

9、學生坐墊，10、學生坐墊三角區(qū)，11、學生坐墊防滑丘，12、學生坐墊臀部曲面。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一：

請參閱圖1-13、表1(“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表)和圖81所示，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種保護尾椎矯正坐姿快速消除疲勞促進健康的坐墊，包括坐墊內(nèi)芯原胚1和坐墊本體8，坐墊內(nèi)芯原胚1與坐墊三角區(qū)2一體成型，且坐墊內(nèi)芯原胚1與坐墊防滑丘4一體成型，同時坐墊防滑丘4與坐墊三角區(qū)2之間形成坐墊臀部曲面3。

坐墊內(nèi)芯原胚1是由高分子吸能環(huán)保材料做成的波浪形“～”裝置，且高分子吸能環(huán)保材料(又叫點面積形變回復材料)，是由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物通過特殊配方和工藝得到，同時坐墊內(nèi)芯原胚1的拉伸伸長率為100％～1500％(可以根據(jù)實際需要調(diào)整配方得到)，坐墊內(nèi)芯原胚1的垂直承壓強度大于200公斤，且坐墊內(nèi)芯原胚1的硬度范圍在邵氏硬度10c-75c之間。

坐墊內(nèi)芯原胚1外側(cè)包裹有坐墊里層7，且坐墊里層7外側(cè)包裹有坐墊中間層6，同時坐墊外套5包裹在坐墊中間層6的最外側(cè)，坐墊外套5、坐墊中間層6和坐墊里層7的尺寸與坐墊內(nèi)芯原胚1的尺寸相適配，且坐墊中間層6和坐墊里層7和坐墊內(nèi)芯原胚1組成完整內(nèi)芯。

坐墊內(nèi)芯原胚1為熱塑性材質(zhì)，且坐墊內(nèi)芯原胚1的熔點大于200℃，坐墊內(nèi)芯原胚1的加工方式包括但不限于注塑、擠出、滴塑、流涎、噴涂、澆鑄等。

坐墊本體8由坐墊內(nèi)芯原胚1、坐墊外套5、坐墊中間層6和坐墊里層7四部分組成。

本發(fā)明是要設(shè)計出適于久坐的專業(yè)坐墊，將遵循如下步驟推進闡述：

先把久坐危害的原因機理找出來；并建立新的解決方法和解決機理；再選擇能夠消除或緩解軀體疲勞的坐墊材料；并給出坐墊加工成型的方法；最后給出如何設(shè)計出符合人體坐姿力學分布的坐墊造型原理和具體方法。這樣把機理原因、材料、加工工藝、以及造型設(shè)計完美融合，打造出理想的產(chǎn)品。

一.產(chǎn)生久坐危害的機理原因：

1.久坐危害分類

第一類危害主要是由于物理行為和條件引起的，比如長期坐姿不良、座椅不合適、坐墊不合適等，這類危害是可以通過改變物理條件和環(huán)境來避免和減輕緩解的，比如矯正坐姿、養(yǎng)成良好作息習慣、選擇合適的座椅、使用專業(yè)坐墊等。

第二類危害主要是生理危害，是由人的生物存在狀態(tài)根本決定的，是必然會發(fā)生的，是無法避免的；比如久坐狀態(tài)是一種生物存在狀態(tài)，只要是久坐，就一定會卡路里燃燒減弱，供給胰島素的葡萄糖大大減少，增加患糖尿病風險；比如長期久坐就一定會使肌肉活力減弱，肌肉開始萎縮，膽固醇增加，血糖濃度增加，大大增加肥胖風險；這類危害是不能夠通過改變物理條件環(huán)境來改善的，只能通過改變?nèi)说纳锎嬖跔顟B(tài)來改善，比如更換工作不再久坐，并增加身體鍛煉提升體質(zhì)。

相比較，第二類的生理危害影響更大，對身體的害處甚至不可逆轉(zhuǎn)，比如糖尿病就很難根治。通過避免和改善第一類的物理危害，客觀上能夠改善和減輕第二類生理危害，但不能根本消除。現(xiàn)實中由于工作和生活需要，很多人仍然不得不從事著需要久坐的工作，比如流水線工人、中學生等。久坐危害時刻都在，對于不得不久坐的人，可以使用本發(fā)明專業(yè)坐墊來避免和減輕第一類危害，進而盡可能減輕第二類危害。

本發(fā)明設(shè)計機理主要針對第一類物理危害，下面繼續(xù)深入闡述第一類危害，而第二類的生理危害下文不再闡述。

2.第一類的久坐危害產(chǎn)生原因

第1條原因很好理解，比如在硬的座椅上久坐屁股會疼，長期久坐還會生“繭”，這是臀部與硬座長期摩擦導致坐骨發(fā)生結(jié)節(jié)性囊腫。長期久坐硬的座椅還會容易使尾骨變形受損，發(fā)炎疼痛，痛苦甚至會延伸到腿部。尾骨附有奇神經(jīng)節(jié)，會因尾骨損傷刺激，反射性引起內(nèi)臟功能紊亂而積勞成疾，尾骨損傷，使人早衰。上班族、學生族尾骨疼痛，一般都是久坐導致。服裝廠、電子廠的工人久坐導致尾骨受損的很常見。

避免久坐生“繭”，使用普通坐墊就可以；保護尾椎，普通坐墊就力不從心效果不好，因為普通坐墊基本上就是一塊平板，就沒有保護尾椎的功能設(shè)計。

傳統(tǒng)上尾椎受損的人會使用像救生圈形狀的圓圈坐墊，因為中空部分避開了尾骨部位，使得坐下時不直接刺激尾骨疼痛。這樣雖然暫時有效，但由于圓圈坐墊內(nèi)芯是海綿的或者是充氣的，導致支撐面晃動不穩(wěn)定性，空間位移會加劇人體杠桿效應，為了平衡人體穩(wěn)定性，腰部肌肉長期處于拉伸牽引狀態(tài)導致腰肌勞損，而且尾骨不好的人容易采取前傾坐姿，脊柱由于長期弓腰承受巨大壓力，導致彎腰駝背，長期彎腰駝背又進而導致頸椎病、腰椎盤突出、骨質(zhì)增生等等。另外，導致糖尿病、肥胖、膽固醇過高、肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松等等的風險性大大增加。尾骨保護不好，會帶來一連串的不利連鎖反應。所以，保護尾椎，需要專業(yè)坐墊。

第2條原因涉及到的知識點比較多，下面專門闡述。

二.第2條機理原因：人體杠桿效應誘導了人體平衡危險本能的釋放，引導腰、背、臀部的肌肉群長時間處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，大量消耗體能導致軀體疲勞。這條機理是本發(fā)明坐墊創(chuàng)造性提出來的，其中的相關(guān)知識點比較多也比較密集，但每一個知識點都是以物理學、現(xiàn)代生物學、現(xiàn)代生理學為依據(jù)的。

需要說明的是，腰酸背痛、腰肌勞損、屁股墜痛等，其實是軀體疲勞的不同表現(xiàn)，軀體疲勞得不到緩解，繼續(xù)加重就真的積勞成疾了，患上腰椎盤突出、頸椎病、骨質(zhì)增生等等風險大大增加。

1.人體杠桿和杠桿效應：

(1)人體杠桿的形成：

人體是個曲面，肌肉有軟有硬，身體有厚有薄，骨骼長短粗細及分布也不同一，總之是個不規(guī)則體，這就決定了人體無論是什么樣的姿勢，支撐其重量的接觸面都不可能在每個點上均勻統(tǒng)一，于是在支撐面上會產(chǎn)生杠桿支點，人體局部的或全部的重量自然產(chǎn)生重力，接觸面的每個點受力及受力方向也不可能相同，必然產(chǎn)生力矩，這樣物理學上的杠桿作用就形成了，人體被自身撬動；這種杠桿作用是由支撐面誘導引起的,可稱為支撐面誘導人體杠桿。

不是由于支撐面誘導引起的人體杠桿，我們歸類為非支撐面誘導杠桿；這類杠桿主要以骨骼關(guān)節(jié)鉸鏈為支點，或者以骨骼之間相接觸部分為支點，以肌肉收縮和自身重力提供力矩；

(2)人體杠桿效應構(gòu)成：

人體杠桿宏觀上看可分為靜態(tài)杠桿和動態(tài)杠桿兩種，這兩種杠桿共同構(gòu)成人體杠桿效應；比如，人體安靜的坐著，不要有任何動作，就是安靜的坐著，這時候的杠桿就是由腳面、臀部、背部、手部、臂部為支撐面誘導引起的靜態(tài)人體杠桿；人體坐久了，自身重力作用，加上椅子的椅面輕微變形，或者沙發(fā)繼續(xù)凹陷、晃動，或者坐著的人伸直了一下腰，甚至是呼吸起伏動作，等等，這些因素都會產(chǎn)生空間位移變化，作用力度也會發(fā)生變化，導致人體杠桿發(fā)生或大或小或多或少的變化，這時候就是動態(tài)人體杠桿；事實上，靜態(tài)的人體杠桿是很少的(比如熟睡狀態(tài)下)，絕大多數(shù)情況下還是處在動態(tài)杠桿作用下，人體無論是什么樣的姿勢，無論何時何地，時時刻刻都處在自身的杠桿效應作用下，而且杠桿可以同時有很多處，杠桿可大可小可長可短并且不停變化復雜多端，使得人體實事上在不停位移晃動；如果不制止這樣的晃動，人體連站起來都困難，根本無法工作和生活，事實上我們活得好好的，這是因為人體平衡危險的本能在起作用，在抵消掉杠桿效應的影響。

2.人體平衡危險的本能

(1)人體平衡危險的本能，是一種自我保護應急反應機制，是一種屬于安全需要的本能；人的本能，是人類進化得到與生俱來的、不需要教導和訓練的、天賦的能力或行為；馬斯洛理論認為，人有五個層次的本能需要，分別是生理上的需要、安全上的需要、感情上的需要、尊重的需要、自我實現(xiàn)的需要；安全上的需要就是人的一種本能，整個有機體是一個追求安全的機制，人的感受器官、效應器官、智能和其他能量主要是尋求安全的工具，甚至可以把科學和人生觀都看成是滿足安全需要的一部分；人在面臨危險時，本能上是要采取應對的辦法來抵消危險以達到安全目的，這就是平衡危險的本能；反映在生理上，人體平衡危險的本能是由感官系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、大腦、肌肉運動來協(xié)同完成的，在生理上，平衡危險的本能是由感官系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、大腦、肌肉運動來協(xié)同完成的。

平衡是在跟隨危險危機之后而隨即產(chǎn)生的，追求的是達到對等的力量抵消危險，但往往達不到對等。人體面臨的危險多種多樣，比如汽車、野獸、機器、刀具等等，而人體平衡危險是本能的進行，籌碼只有人體本身，并且遵循最直接、最經(jīng)濟、距離最短、時間最短的原則，因此平衡辦法只能控制自身的肌肉做出奔跑、跳躍、躲閃、緊張、肌肉繃緊、出汗等等動作。我們生活中隨時隨地都在下意識地用到平衡危險的本能，例如，我們看到汽車突然迎面過來會本能的躲閃到一邊，大腦下意識判斷認為汽車迎面過來危險，平衡危險的辦法就是指揮身體躲閃；跑步的時候會本能的甩開雙臂而不是把手揣進褲兜，大腦下意識判斷把手揣進褲兜跑步容易摔跤危險，平衡危險的辦法就是本能的甩開雙臂；坐在陌生的椅子上不會滿坐甚至放心的往后靠，而是虛坐雙腳踏地身體往前傾，因為大腦下意識判斷椅子不安全，平衡危險的辦法就是本能的保持虛坐雙腳踏地身體往前傾的姿勢以便隨時可以蹦起來；很多人都有恐高，高樓臨空時會往后退幾步，因為大腦判斷高空危險，平衡危險的辦法就是本能的往后退，等等。

(2)在生理上，平衡危險的本能是由感官系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、大腦、肌肉運動來協(xié)同完成的。分別介紹如下：

①感官，是感受外界事物刺激的器官，感官負責接受外界信號，不同感官負責的接受功能不同，比如眼負責接受光信號，耳朵負責接受聲音信號；目前的現(xiàn)代生物學研究結(jié)果，人體的感官有二十多種，除了傳統(tǒng)的眼、耳、鼻、舌、身五種感官外，還有平衡感、本體感、熱覺感、疼痛感、內(nèi)部感、空間感、情感、時間感、辣味感等等；所有感官綜合一起構(gòu)成非常敏銳非常靈敏的感官系統(tǒng)，感官系統(tǒng)時時刻刻都在接受著外界信號；

②神經(jīng)系統(tǒng)的基本要素是神經(jīng)細胞，神經(jīng)細胞(神經(jīng)元)由細胞體(神經(jīng)細胞)和突起(神經(jīng)纖維)構(gòu)成，神經(jīng)纖維縱橫交錯構(gòu)成神經(jīng)(神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò))；神經(jīng)纖維具有非常靈敏的信息采集和傳輸功能，神經(jīng)細胞具有基本的信息存儲和處理功能，經(jīng)過處理的信息經(jīng)過神經(jīng)纖維逐次傳遞到腦神經(jīng)，大腦進行最后判斷處理，將處理結(jié)果信息傳回神經(jīng)元，再由神經(jīng)元上的反應器執(zhí)行，支配相關(guān)的肌肉進行伸縮活動，產(chǎn)生生理反應。

所有神經(jīng)結(jié)合在一起構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)，人體神經(jīng)系統(tǒng)由自主神經(jīng)系統(tǒng)和非自主神經(jīng)系統(tǒng)兩大部分組成，它們彼此相互協(xié)作又相互制衡。非自主神經(jīng)系統(tǒng)由大腦和脊髓組成，許多成對的神經(jīng)從中伸出并連接至肌肉，指揮四肢、頭和軀干的運動，我們或多或少可以用自己的意志來控制它。自主神經(jīng)系統(tǒng)控制內(nèi)臟和血管平滑肌、心肌和腺體的活動，這部分神經(jīng)系統(tǒng)受大腦支配會對情緒做出反應，但有較多的獨立性，特別是具有不受意志支配的自主活動。平時我們感受不到自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動，但當我們過度緊張、分泌腎上腺素的神經(jīng)受到極大刺激時，我們就會感到心跳加快、手心冒汗、口干舌燥、頭暈目眩等。例如，我們看到汽車開過來，大腦會先判斷汽車的方向速度有多大的危險，然后做出反應指揮四肢軀干運動，是迅速跳開還是慢步走開以及離開多遠距離，是先邁左腳還是先邁右腳還是雙腳一起跳，這些都是我們意志在控制，我們自己能感受到這種意志支配的活動，這過程就是非自主神經(jīng)系統(tǒng)在支配。如果當汽車開過來時我們并沒有事先發(fā)現(xiàn)，汽車經(jīng)過身邊時突然猛按喇叭，突然的巨響會讓我們嚇一跳，身體會下意識把當前狀態(tài)視為危險狀態(tài)，瞬間呼吸急促心跳加快手心冒汗瞳孔張大，這個過程就是自主神經(jīng)在支配，是無意識的反應，我們無法阻止，但可以改變自己情緒讓自己平靜下來。

無論是自主神經(jīng)系統(tǒng)，還是非自主神經(jīng)系統(tǒng)，應對危險的平衡辦法雖然不同，但態(tài)度和方向都是一致的，都是盡量抵消危險達到安全。

③大腦，所有神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，接收神經(jīng)系統(tǒng)傳來的信息并做出是否危險的最終判斷，發(fā)出處理指令，由神經(jīng)系統(tǒng)傳出。

④肌肉組織，大腦指令的最終動作執(zhí)行者，接受神經(jīng)系統(tǒng)的支配，做出伸縮動作。不同的肌肉組織構(gòu)成肌肉群，肌肉群的運動支配軀體活動。

(3)人體平衡危險本能的工作原理:

如圖81所示，感官系統(tǒng)首先接受外界信號，神經(jīng)系統(tǒng)存儲并處理信息再把處理好的信息傳遞給大腦，大腦做出危險評估并做最后判斷，判斷結(jié)果的信息再由神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到肌肉執(zhí)行，不同的肌肉群協(xié)同伸縮動作，完成平衡危險的任務；人體平衡危險的本能每時每刻隨時隨地都在發(fā)生作用，因此身體中總有相當多的肌肉群處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，維持著身體的平衡來抵消大腦判斷的危險。

3.人體杠桿效應與人體平衡危險本能的作用機理及導致軀體疲勞產(chǎn)生(1)作用機理：如圖81所示，人體杠桿效應產(chǎn)生的空間位移和力度變化信號能夠時時刻刻被感官系統(tǒng)接收到，神經(jīng)系統(tǒng)不停的把這些信號簡單存儲和處理，然后把信息傳遞給大腦，由于平衡危險的本能作用，大腦會確認這是危險信號并且需要抵消平衡掉危險，大腦不停的把處理危險指令通過神經(jīng)系統(tǒng)傳遞到相關(guān)神經(jīng)元上的反應器，由反應器支配著肌肉群做伸縮動作，完成平衡危險的任務。

(2)導致軀體疲勞產(chǎn)生：如圖81所示，人體時時刻刻不停位移晃動，人體平衡危險的本能也時時刻刻都在發(fā)生作用，因此身體中總有相當多的肌肉群處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，維持著身體的平衡；這種本能使維持肌肉群長時間處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，會消耗大量能量，使體內(nèi)供氧不足及營養(yǎng)物質(zhì)、機體能量缺失，代謝廢物乳酸等增多，使體內(nèi)機體大量乳酸積累，細胞膜的氫鉀交換作用中鉀離子大量外流，由于鉀離子是細胞代謝必須的元素，肌細胞功能受到影響，肌纖維收縮力下降，肌收縮乏力，這就是軀體疲勞；所以說人體平衡危險的本能使人能夠正常工作和生活，但也導致了軀體疲勞；長期軀體疲勞會產(chǎn)生永久損傷，積勞成疾導致病變，比如腰肌勞損，腰椎盤突出、肩周炎，等等；例如，即使什么活都不干坐久了會腰酸背疼，是因為腰部、背部的肌肉群已經(jīng)疲勞。

人體杠桿和杠桿變化共同構(gòu)成了人體杠桿效應，人體杠桿效應誘導人體平衡危險本能的釋放，引導背、腰、臀部肌肉群長時間處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，大量消耗體能導致軀體疲勞。人體杠桿效應作用機理示意圖如圖81所示。

通過前文的鋪墊，現(xiàn)在我們就能很好的理解為什么海綿坐墊、以及類似的柔軟坐墊，只能用于普通場合使用，隨機坐坐短暫休息沒什么問題，而如果用于久坐工作狀態(tài)下長期使用，就會因為海綿的形態(tài)不穩(wěn)定性，受力輕易變形，容易起伏晃蕩，產(chǎn)生空間位移，增加人體杠桿效應，反而加重身體脊柱壓力，增加背部、腰部、臀部的肌肉群負擔，肌肉勞損，疲勞松弛無力，這就產(chǎn)生了第一類久坐物理性的傷害，長此以往會引發(fā)連鎖反應，可能患上肥胖、糖尿病等，產(chǎn)生第二類久坐生理性的傷害；就此可見，設(shè)計專業(yè)坐墊是具有實際意義的，也是重要的和必要的；久坐傷害雖然不應該忽視，但由于這些久坐傷害并非一朝一夕產(chǎn)生，而是長期積累積勞成疾，也因此，人們平時容易習以為常，而忽略了預防。

三.選擇能夠消除或緩解軀體疲勞的坐墊材料

1.本發(fā)明坐墊通過改善支撐面來緩解軀體疲勞

通過改善人體與座椅之間的支撐面，來減小杠桿效應，減小位移晃動，進而減少人體平衡危險本能的發(fā)生，繼而減少肌肉群繃緊狀態(tài)，達到消除或緩解軀體疲勞。因此能夠同步消除或緩解疲勞發(fā)生，能夠切斷或阻礙導致人體疲勞發(fā)生的誘因，不用強加其他額外作用給軀體，是物理性的，安全，環(huán)保，且對人體無害，是屬于事前主動預防方法，而按摩之類的屬于事后彌補方法。

改善支撐面最好的工具就是專業(yè)坐墊，最簡單、最直接、有效而且經(jīng)濟，而坐墊的內(nèi)芯填充材料就是坐墊的核心，所有力學性能要求和緩沖減振功能集于一身。

經(jīng)過前文的闡述，我們就會知道傳統(tǒng)類的材料全部都不適合：海綿類的疏松孔狀結(jié)構(gòu)物不行(因為輕易會變形)，太硬的不行(因為第一類危害)，太軟的不行(因為杠桿效應)，容易流動的不行(因為杠桿效應)，形狀難以穩(wěn)固的不行(因為杠桿效應)，受力輕易變形的不行(還是杠桿效應)，彈性太好的不行(因為彈性好反作用力也明顯)，沒有彈性的不行(因為容易變形導致杠桿效應)，支撐強度小的不行(因為容易壓扁)，沒有形變能力的不行(因為不能緩沖減振)，形變能力太好的不行(因為容易移動產(chǎn)生空間位移)，某一處受力就會牽連整體或大部分面積位移的也不行(因為杠桿效應)，強度太差的不行(因為不耐用)，還必須是環(huán)保材料。

2.本發(fā)明坐墊采用高分子吸能環(huán)保材料填充內(nèi)芯

(1)在使用該保護尾椎矯正坐姿快速消除疲勞促進健康的坐墊時，坐墊內(nèi)芯原胚1是由高分子吸能環(huán)保材料制成的，這里的高分子吸能環(huán)保材料，是一種用點面積形變回復機理緩解人體疲勞的材料，這種材料由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物，通過特殊配方和工藝得到。作用是承擔機械振動與沖擊，緩沖減振，消除和減少人體杠桿效應，緩解軀體疲勞；整個內(nèi)芯原胚是實心的，整體全部采用高分子吸能環(huán)保材料制成，這種材料由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物得到，沒有金屬、塑料等骨架，采用整體成型，沒有拼接，完全是一個整體，這種高分子吸能環(huán)保材料具有如下特性：

第一，大分子鏈能夠緩慢伸展與回彈，宏觀的拉伸伸長率輕松達到100％～1500％(可以根據(jù)實際需要調(diào)整配方得到)，吸能減振效果更強。

第二，強烈的自粘性，使材料具有強大的內(nèi)聚力，產(chǎn)品整體形狀有優(yōu)良的穩(wěn)定性，即使局部受力也不會產(chǎn)生整體或大部分位移的晃動，因而大大減小產(chǎn)生位移空間，大大減小杠桿效應，表面張力增強，表面回彈復原性良好，不易產(chǎn)生永久變形，能夠輕松托負身體體重，而且大大提高了使用壽命。

第三，點面積形變回復性，局部點受力則局部點形變，消除外力后形變又回到初始狀態(tài)，使產(chǎn)品有優(yōu)良的形狀形態(tài)穩(wěn)定性，因而大大減小產(chǎn)生位移空間，大大減小杠桿效應，具有優(yōu)良的支撐強度，實際垂直承壓強度甚至達到200公斤以上，遠遠高于人體重量。

第四，瞬間響應形變，當產(chǎn)品受外力作用沖擊時，材料瞬間立即產(chǎn)生初始形變吸納沖擊，隨著沖擊力量深入，表面張力、內(nèi)聚力、強烈自粘性、緩慢伸展與回彈、點面積形變回復等等機理隨即共同作用，消化沖擊力量，輕松消除身體動能。

第五，硬度范圍在邵氏硬度10c-75c，這個硬度范圍是人體肌肉松弛和緊張繃緊狀態(tài)時的硬度，此時富有彈性和支撐強度，柔而不軟，堅而不硬，坐起來體感舒適，而且在此硬度范圍能夠方便座椅坐墊充分利用人體坐姿力學，發(fā)揮最佳性能，而且太軟和太硬的支撐面都會引起人體體感排斥。

第六.該材料是熱塑性的，常溫下使用時是凝膠狀態(tài)，加熱到200℃以上變成高溫流體，可以進行加工成型，注入到特定模型中自然冷卻，冷卻后的物料成凝膠狀態(tài)，大小和形狀根據(jù)模型，可以是塊狀、條狀、片狀等各種形狀。

第七.該材料在高溫120℃靜態(tài)放置48小時，不變形不熔化；在低溫-25℃靜態(tài)放置48小時，硬度大約增加10a，但保持優(yōu)良柔韌性，不脆不裂。

第八.使用該材料用作坐墊內(nèi)芯填充物，使用時立即響應發(fā)揮作用，與使用過程同步即可消除或緩解軀體疲勞，而不是像按摩等等在事后彌補修復身體疲勞。

以上特性共同作用，該材料具有精細緩沖減振的作用，同時能夠有效消除和減少人體杠桿效應的作用，彌補了傳統(tǒng)材料的不足。

(2)這種高分子吸能環(huán)保材料，作用機理如下：

坐墊內(nèi)芯原胚1當受到外力作用時(比如當人體坐入坐墊時，坐墊內(nèi)芯由該材料制成)，該材料會在作用點順著外力方向產(chǎn)生形變，形變由受阻的大分子滑移產(chǎn)生，這種形變比通常比不受阻的形變要慢，所需消耗的外力也要多，因此吸能減振效果更強；當外力消除后，形變回彈復位也是滯后緩慢的；雖然有增粘樹脂分子阻礙大分子的運動，但因為基料是彈性體，可以通過配方設(shè)計選擇分子量適合的長鏈高分子，其自身的伸縮力量很大，保證了大分子鏈當受外力作用時伸展和回彈的滑移運動不得不發(fā)生且一定會立即迅速發(fā)生，而增粘樹脂的引入相當于在大分子鏈中加入了大量的半固化結(jié)點，大分子鏈不再隨便輕易能夠滑移，其伸展和回彈一定要進行但是進行得滯后遲緩，這就是緩慢回彈與伸展，宏觀上肉眼就能觀察到這種滯緩的現(xiàn)象。

緩慢回彈與伸展的發(fā)生先是要產(chǎn)生形變，然后形變要力圖緩慢回復到初始狀態(tài)；能夠產(chǎn)生良好吸能減振的材料，要求物體表面受到外力作用時瞬間響應形變吸納外力，使得外力做的功或是動能轉(zhuǎn)變成形變勢能；隨著外力沖擊力量的深入，形變因為大分子半固化結(jié)點的羈絆以及表面張力隨形變增加而增強，形變從最初的立即瞬間產(chǎn)生很快變成緩慢形變，這樣的形變過程需要施加更多額外的力量，會消耗大量外力做的功和動能；通過大分子伸展吸收外力動能產(chǎn)生形變勢能，勢能在大分子的回彈收縮過程中變成熱量釋放；由于大分子收縮是緩慢回彈進行的，需要克服半固化結(jié)點的羈絆以及材料強烈自粘性的力學阻礙，回彈過程需要消耗大量勢能，因此通過這樣緩慢伸展和回彈過程最終轉(zhuǎn)化成熱能部分并不多，而且熱量本身也在消散，對于實際應用環(huán)境下的外力作用頻率和作用強度來講，這種緩慢回彈機制足以能夠?qū)崟r響應，因此不論是靜態(tài)還是動態(tài)條件下，都能起到吸能減振作用，所產(chǎn)生的熱量也難以累積，甚至感受不到明顯的溫度上升；上述機理，不只是對材料整體適用，對材料很小面積的局部也適用，因此也叫點面積形變回復機理；這使得材料具有強大的內(nèi)聚力，產(chǎn)品整體形狀有優(yōu)良的穩(wěn)定性，即使局部受力也不會產(chǎn)生整體或大部分位移的晃動，因而極大減小產(chǎn)生位移空間，極大減小杠桿效應。

四.坐墊加工成型方法

1.坐墊內(nèi)芯原胚1成型方法：

采用高分子吸能材料制作內(nèi)芯，這種材料采用了苯乙烯嵌段共聚物的熱塑性彈性體作為主體基料，因此繼承了彈性體材料的熱塑加工特性；常溫下使用時是凝膠狀態(tài)，加熱到200℃以上變成高溫流體，可以采用加工塑料的機器設(shè)備進行后續(xù)加工，可以注塑、擠出、滴塑、流涎、噴涂、澆鑄等加工工藝，制成各種緩沖減振產(chǎn)品；這里制作坐墊內(nèi)心原胚可以澆注，也可以注塑。

澆鑄工藝：將凝膠狀態(tài)的材料，投入到熱熔機，加熱到200℃以上變成高溫流體，注入到特定形狀模型中自然冷卻，冷卻后變成凝膠狀態(tài)，大小和形狀根據(jù)模型來確定，可以是塊狀、條狀、片狀等各種形狀。注入時可以利用物料自身重力注入模型，也可以采用壓縮空氣或惰性氣體推動注入。

注塑工藝：將凝膠狀態(tài)的材料，投入到注塑機，采用特定模具，調(diào)整注塑參數(shù)，溫度190-210℃，壓力50-75mpa，模具溫度50℃，注塑出來的產(chǎn)品就是坐墊內(nèi)心原胚。

2.坐墊成品成型方法：

直接在坐墊內(nèi)芯原胚1外面包覆一層或多層織物布料，縫制完整即可成為坐墊成品，包覆的織物布料通常為三層：

內(nèi)芯原胚包覆：坐墊里層7通常用無紡布包覆，作用是保護內(nèi)芯，方便后續(xù)包覆。

坐墊中間層6通常采用純綿布料縫制，按坐墊內(nèi)芯原胚1外形輪廓尺寸裁剪布料，并拼接縫制，將無紡布包覆好的坐墊內(nèi)芯原胚1裝入其中，再完全縫制封裝完畢，得到完整的內(nèi)芯，內(nèi)芯封口一般會采用熱熔膠帶熨燙封死，因此內(nèi)芯是一個整體，在以后的使用中是不需要拆卸的，如果需要清洗也是將整個內(nèi)芯手洗，平攤晾干后重復使用，內(nèi)芯的使用期限很長，可使用五年以上也沒問題。

坐墊外套5最外層通常采用多層復合的聚酯滌綸布料縫制，按造內(nèi)芯外形輪廓尺寸裁剪布料，并拼接縫制，將內(nèi)芯裝入其中，再縫制封裝完畢，得到完整的成品，外套封口一般會裝上拉鏈，方便以后拆洗和更換，多層復合的聚酯滌綸的外套耐刮、耐磨、耐臟、易清洗、色彩漂亮，因為是多層復合，透氣性良好、手感舒適、坐上去臀部觸感舒服。

有時候為方便顧客經(jīng)濟節(jié)約，節(jié)省成本，通常會取消內(nèi)芯中間層，把無紡布包覆好的內(nèi)芯原胚直接裝入外套，取消外套拉鏈，并采用熱熔膠帶將封口熨燙封死，這樣得到的坐墊成品就是一個整體，在以后的使用中是不需要拆卸的，清洗時也是將整個坐墊手洗，平攤晾干后重復使用。這樣做節(jié)約了成本，但使用功能完全不受影響。

五.坐墊造型的設(shè)計原理

1.造型設(shè)計的原則：

要符合人體坐姿狀態(tài)下的力學分布；本發(fā)明坐墊特別重視對尾椎的直接服帖保護，絕大多數(shù)的座椅和坐凳都沒有保護尾椎的設(shè)計，絕大多數(shù)坐墊也沒有保護尾椎的設(shè)計，久坐容易導致尾骨生理弧度變形受損；造型設(shè)計首先是針對內(nèi)芯原胚的設(shè)計，但同時也是坐墊成品的造型設(shè)計，因為坐墊內(nèi)芯外面直接包覆柔性的織物布料后，經(jīng)縫制后得到的成品也幾乎完全維持了內(nèi)芯原胚的形狀結(jié)構(gòu)；造型使坐墊產(chǎn)品適應面盡量廣泛，可以搭配椅子、凳子、臺子上使用，也可以放在地上單獨使用，辦公室、車間、學校教室、居家地板、飄窗、地板、座椅，臺階、草地等等；適用人員包括，辦公人員、車間工人、學生、工程師、程序員、老人、小孩、病人、駕駛員、老腰不好的人、屁股尾骨經(jīng)常痛的人等等；造型還要做到美觀大方，經(jīng)濟實用，惠及大眾。

2.波浪形“～”曲面造型及其結(jié)構(gòu)

(1)本發(fā)明坐墊結(jié)構(gòu)明確：由三角區(qū)、臀部弧線曲面、防滑丘共同組成的像波浪形“～”狀的曲面框架力學體系，三者之間的曲面自然圓滑過渡，波浪形“～”曲面框架具體的表現(xiàn)就是坐墊的中心剖面，如圖12-13所示。結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)及取值范圍如下文中表1(“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表)所示。

按人體坐姿的高低，可分為高姿態(tài)坐姿，中姿態(tài)坐姿，低姿態(tài)坐姿，如圖9-11所示，人體由于自身重力和不規(guī)則結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生人體杠桿效應影響，有自然向后仰、向前滑的不穩(wěn)定趨勢。

因此，設(shè)計了三角區(qū)阻止向后仰，而且三角區(qū)還起到保護尾椎作用，當尾椎部分受到有效力度的服帖保護的時候，人的腰背會自然伸展挺直，這是人體生理自然反應。腰背挺直減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應，減少脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處。本發(fā)明坐墊特別重視對尾椎的直接服帖保護，絕大多數(shù)的座椅和坐凳都沒有保護尾椎的設(shè)計，絕大多數(shù)坐墊也沒有保護尾椎的設(shè)計，久坐容易導致尾骨生理弧度變形受損。

因此，設(shè)計了防滑丘阻止身體向前滑動的趨勢，如同騎馬時馬鞍對人體的穩(wěn)固作用。

因此，在三角區(qū)和防滑丘之間設(shè)計成沿臀部弧線走向的曲面，使人體重心落在該曲面最低處，使得重力由此向四周弧面分散傳遞，臀部受力均勻而且很小，即使長時間久坐也能保持舒適，不會產(chǎn)生局部受力過多而感到屁股累或疼。

(2)波浪形“～”曲面框架及其框架關(guān)鍵參數(shù)

如圖12-13所示，波浪形“～”型曲面框架(坐墊中心剖面)，是本發(fā)明坐墊造型的核心框架結(jié)構(gòu)，坐墊其他部分都是在這個框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行變化得到的。

參數(shù)取值應用，舉例一：

1.確定參數(shù)ha-b＝40mm(ha-b＜40mm則三角區(qū)凈高度不足，不利于有效保護尾椎)；

2.確定參數(shù)hc-b＝5mm(hc-b＜5mm則防滑丘凈高度不足，不利于阻止人體前傾下滑)；

3.如果想讓坐墊變薄，取hb＝7mm(hb＜7mm則臀部曲面厚度不足，不利緩沖減振)；

4.得到三角區(qū)頂點總高度是ha＝hb+ha-b＝7+40＝47mm(也是成品最大高度)；

5.得到防滑丘頂點總高度是hc＝hb+hc-b＝7+5＝12mm；

6.取三角區(qū)傾角β＝75°這時lob＝95mm(保持ha高度不變的情況下，傾角β越小則臀部重心線距離寬度lob就越短，β＜75°、lob＜90mm時，會使安放臀部的空間縮小狹促，降低舒適性；反之，傾角β＞88°時，接近垂直，會使產(chǎn)品脫模困難，生產(chǎn)難度增加，工藝成本增加；)；

7.這里可以取坐墊總長度lox＝250mm(lox＝250mm適合臀部嬌小的人，lox＜250mm則使得安放臀部的空間縮小狹促，大大降低舒適性)；

參數(shù)取值應用，舉例二：

1.確定參數(shù)ha-b＝120mm(ha-b＞40mm則三角區(qū)凈高度過高，雖然能夠良好保護尾椎，但過高的三角區(qū)類似于靠背，降低了坐墊的使用獨立性，由于本發(fā)明坐墊整個產(chǎn)品通體采用的是軟性材料，有靠背的坐墊只能依附于有靠背的座椅使用，這違背了本發(fā)明坐墊造型設(shè)計主旨的第二條，產(chǎn)品適應面受到很大限制)；

2.確定參數(shù)hc-b＝50mm(hc-b＞50mm則防滑丘凈高度太高，雖然成功阻止了人體前傾下滑，但人體坐入狀態(tài)下會把大腿抬高并膈應大腿，坐入舒適度下降)；

3.如果想讓坐墊變厚，取hb＝40mm(hb＞40mm則臀部曲面厚度太厚，緩沖減振功能過剩，成本增加，同時會抬高坐入高度，降低舒適度)；

4.得到三角區(qū)頂點總高度是ha＝hb+ha-b＝40+120＝160mm(也是成品最大高度)；

5.得到防滑丘頂點總高度是hc＝hb+hc-b＝40+50＝90mm；

6.取三角區(qū)傾角β＝88°這時lob＝107mm(保持ha高度不變的情況下，傾角β越小則臀部重心線距離寬度lob就越短，β＜75°、lob＜90mm時，會使安放臀部的空間縮小狹促，降低舒適性；反之，傾角β＞88°時，接近垂直，會使產(chǎn)品脫模困難，生產(chǎn)難度增加，工藝成本增加；)；

7.這里可以取坐墊總長度lox＝500mm(lox＝500mm適合臀部較大的人，lox＞500mm則使得安放臀部的空間過于寬松，降低坐墊與臀部的服帖程度，同樣會降低舒適性)。

六.坐墊造型設(shè)計的具體方法

如圖14-46所示，具體操作方法請參見下文“實施例二：設(shè)計一款學生坐墊的結(jié)構(gòu)造型”實例，這里不做重復贅述。

基本操作步驟遵循：“繪制三角區(qū)曲線……拉伸成實體10……繪制防滑丘基礎(chǔ)曲線……拉伸成基本塊11……拔模成斜面……邊倒圓后得到防滑丘11……邊倒圓得到臀部最低曲面12……繪制坐墊外觀輪廓輔助線……拔模拉伸片體切割出坐墊雛形9……再邊倒圓修飾邊緣得到原形坐墊9……最后縮放體拉伸放大后得到坐墊成品9”。

七.總結(jié)：

從一開始分析久坐疲勞的原因機理入手，給出解決方法(設(shè)計專業(yè)坐墊，改善支撐面)，選擇合適的內(nèi)芯材料(高分子吸能材料)，確定內(nèi)芯生產(chǎn)工藝，選擇合適的內(nèi)芯包覆材料和面料，確定坐墊成品成型工藝，再到針對性的專業(yè)造型設(shè)計，最后制作出實用的成品，這是一個工業(yè)設(shè)計的過程，包含了找出現(xiàn)實問題、原因分析、提出機理、提出解決方法、確定工藝、選擇材料、產(chǎn)品設(shè)計、制作產(chǎn)品、實現(xiàn)解決方法，整個過程從理論到實踐構(gòu)成了一個封閉的環(huán)，每個環(huán)節(jié)緊密相扣不可或缺，科學、合理、實用、經(jīng)濟。在整個過程中，最具鮮明特點和價值的有如下六個方面：

1.明確提出久坐導致疲勞的機理原因：人體杠桿效應誘導了人體平衡危險本能的釋放，引導腰、背、臀部的肌肉群長時間處于繃緊備戰(zhàn)狀態(tài)，大量消耗體能導致軀體疲勞，其中的相關(guān)知識點比較多也比較密集，但每一個知識點都是以物理學、現(xiàn)代生物學、現(xiàn)代生理學為依據(jù)的。

2.明確提出通過改善支撐面來緩解軀體疲勞的方法，減小杠桿效應，以減小位移晃動，進而減少人體平衡危險本能的發(fā)生，繼而減少肌肉群繃緊狀態(tài)，達到消除或緩解軀體疲勞，由于改善了人體坐姿力學狀態(tài)，能夠同步消除或緩解疲勞發(fā)生。

3.明確摒棄海綿，而采用高分子吸能環(huán)保材料填充內(nèi)芯，這種材料由增粘樹脂改性苯乙烯嵌段共聚物得到，沒有金屬、塑料等骨架，采用整體成型，沒有拼接，完全是一個整體。內(nèi)芯是坐墊核心，作用是承擔機械振動與沖擊，精細緩沖減振，同時同步的消除和減少人體杠桿效應，緩解軀體疲勞，前文已經(jīng)詳細闡述了海綿的缺陷，也詳細闡述了高分子吸能材料的優(yōu)點和作用機理，這里不再贅述。

4.明確針對尾椎部分進行了直接且服帖的保護設(shè)計，絕大多數(shù)的座椅、坐凳、坐墊都沒有保護尾椎的設(shè)計。

5.明確提出了一個由三角區(qū)10、臀部弧線曲面、防滑丘11共同組成的一個“～”型曲面框架的造型結(jié)構(gòu)，其具體的表現(xiàn)形式就是坐墊的中心剖面曲線，并且明確規(guī)范了“～”型曲面框架關(guān)鍵參數(shù)和取值范圍(“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表)。

6.明確給出了坐墊造型設(shè)計的具體方法和步驟規(guī)范，以及相關(guān)參數(shù)如何取值。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

實施例二：

設(shè)計一款學生坐墊的結(jié)構(gòu)造型。

學生是典型的久坐族，正處在身體成長階段，而且功課繁重，長時間久坐對身心損害嚴重，因此，要求設(shè)計的坐墊要有矯正坐姿作用，坐墊面積夠用就好，不能過于寬松，寬松就降低矯正功效，坐墊還要能夠適應久坐保持舒適，坐墊曲面迎合臀部貼合性要好，將臀部壓力均衡分散，能夠有助于塑造健康身型。如圖14-46所示，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型過程如下：

學生坐墊9內(nèi)部填充有坐墊內(nèi)芯原胚1；學生坐墊9與三角區(qū)10一體成型，且學生坐墊9與防滑丘11一體成型，同時防滑丘11與三角區(qū)10之間形成臀部曲面12，坐墊里層7是由無紡布材質(zhì)做成的波浪形“～”裝置，且坐墊中間層6是由純綿布料縫制而成的波浪形“～”裝置，同時坐墊外套5是由聚酯滌綸布料縫制而成的波浪形“～”裝置，學生坐墊9由三角區(qū)10、防滑丘11和臀部曲面12三部分組成，同時學生坐墊9表面為波浪形“～”造型。

一.設(shè)計三角區(qū)部分

1.構(gòu)建“～”型框架中三角區(qū)曲線：

如圖14中所示，繪制三角區(qū)頂點a處的圓弧和ab段弧線，ab段弧線也是臀部曲線上面的部分。

(1)先作出學生坐墊9的預設(shè)總長線段ox，比如lox＝280mm；

(2)在線段ox上方作出一條平行參考線p1p2，參考線高度hp比三角區(qū)10頂點a略高，比如我們預設(shè)ha＝83mm，那么可以設(shè)定為hp＝105mm；

(3)在線段ox上方作出一條平行線，并與線段ox封閉起來，高度hb＝15mm，這就是預設(shè)的學生坐墊9最低厚度

(4)以端點o為起點，向上作一條斜線與參考線p1p2相交，交點是p，預設(shè)三角區(qū)10傾角β＝85°；

(5)預設(shè)臀部重心線寬度lob＝82mm(這里先預設(shè)82mm，在后期調(diào)整時會進行拉伸加長處理)；

(6)臀部重心線與線段ox及平行線相交，交點b就是臀部曲面12最低點；

(7)用圓弧工具連接交點p和交點b，圓弧半徑取值rab＝130―400mm，rab低于130mm，三角區(qū)10厚度不足，會降低支撐強度；rab高于400mm，則ab弧線更靠近直線，會降低三角區(qū)10與身體臀部的服帖效果，經(jīng)過反復試驗，rab＝200mm時效果良好。

(8)用圓角工具拾取線段op和曲線bp，修剪出三角區(qū)10頂點a的圓弧，此時修剪圓弧的半徑取值ra＝5―15mm，ra低于5mm，三角區(qū)10頂部變得單??；ra高于15mm，則會降低三角區(qū)10高度，減弱保護尾椎效果，經(jīng)過反復試驗，ra＝8mm時效果良好。

如圖14所示，本設(shè)計中的參數(shù)取值是：lox＝280mm，hp＝105mm，hb＝15mm，β＝85°，lob＝82mm，rab＝200mm，ra＝8mm。

2.拉伸三角區(qū)10曲線得到三角實體

人體臀部、胯部、及連接后腰的部位比較寬厚，起伏不大，相對較為平整，因此三角區(qū)10在y軸方向上的分布變化不大，基本維持中心剖面狀態(tài)，我們用設(shè)計實例來說明，進行展開，拉伸三角區(qū)10曲線得到三角實體，同時也把學生坐墊9底部基礎(chǔ)厚度拉伸出長方形實體，如圖15-16所示。

圖15的參數(shù)取值說明：

三角體長度la必須要能完全覆蓋住脊柱尾椎的寬度，最小不低于160mm，最大以想要設(shè)計的坐墊產(chǎn)品最大寬度為限，通常不高于600mm。在本設(shè)計實例中，設(shè)計的是長方形的坐墊，通過經(jīng)驗，取值三角體長度la＝260mm。

坐墊寬度w必須要能完全覆蓋住臀部坐骨的間距寬度，最小不低于250mm，最大以想要設(shè)計的坐墊產(chǎn)品最大寬度為限，通常不高于600mm。在本設(shè)計實例中是長方形的坐墊，通過經(jīng)驗，取值三角體長度w＝358mm。

坐墊長度lox必須要能完全覆蓋住臀部和大腿根部，最小不低于250mm(lox＜250mm則使得安放臀部的空間縮小狹促)，最大以臀部和大腿的長度總和為限，通常不高于500mm(lox＞500mm則使得安放臀部的空間過于寬松，降低坐墊與臀部的服帖程度)。在本設(shè)計實例中是長方形的坐墊，通過經(jīng)驗，取值坐墊長度lox＝280mm。

坐墊最小厚度hb在7―40mm范圍，hb＜7mm則臀部曲面厚度不足，不利緩沖減振，hb＞40mm則臀部曲面厚度太厚，緩沖減振功能過剩，成本增加，同時會抬高坐入高度，降低舒適度。在本設(shè)計實例中是長方形的坐墊，通過經(jīng)驗，取值坐墊最小厚度hb＝15mm。

3.三角區(qū)變化的原則

(1)坐墊中心剖面波浪形“～”曲面框架的三角區(qū)高度是坐墊的最高點a，這個高度必須要接近或覆蓋到人體坐入狀態(tài)下尾椎尖的高度，這樣才能有效保護尾椎。舉例，如圖17所示，三角體保持等高狀態(tài)，是做了保守設(shè)計，僅在兩端開始下降過渡。

(2)三角區(qū)曲線在y軸方向上移動構(gòu)成三角體，三角體的長短可以不同，也可以做些外觀變化，但必須要能夠有效保護尾椎，并能夠阻止身體后仰，支撐身體體重和運動動能就行。舉例，如圖18所示，三角體就做了變化，從中間頂點開始向兩側(cè)逐漸下降。

二.設(shè)計防滑丘部分

人體坐入學生坐墊9后，大腿置前，大腿下側(cè)緊帖防滑丘11，因此防滑丘11在y軸方向需要做出下降變化，讓出空間以便安置大腿。

1.構(gòu)建防滑丘11的基礎(chǔ)曲線，如圖19-20所示：

(1)先把學生坐墊9底部長方體的四個角進行邊倒圓，半徑r＝50mm，有時候為方便防滑丘11后續(xù)設(shè)計中進行曲面圓弧修剪，在這里也可以不用邊倒圓，省略掉本步驟。

(2)在長方體上表面上確定好s、t、v、u四個點，并經(jīng)過s、v、u三個點自然作出藝術(shù)樣條曲線，其中s、t兩個點同時也處在波浪形“～”三角區(qū)10框架的平面上，而v、u兩個點則關(guān)于線段st對稱。

(3)u、v兩個點的間距wuv＝wut+wtv，wuv最小不低于30mm(wuv＜30mm則得到的防滑丘11偏窄偏小，阻止身體前傾下滑的有效防滑功能降低)，wuv最大不高于學生坐墊9寬度w的一半(w/2)，通常不高于200mm(wuv＞200mm則使得防滑丘11過寬過大，會抬高并膈應大腿，降低學生坐墊9舒適度)，在本設(shè)計實例中，通過經(jīng)驗，取值wut＝wtv＝30mm，wuv＝60mm。

(4)s、t兩個點的間距l(xiāng)st，lst最小不低于30mm(lst＜30mm則得到的防滑丘11偏短偏小，阻止身體前傾下滑的有效防滑功能降低)，lst最大不高于線段bt的一半(lbt/2)，lbt＝lox-lob(lst＞lbt/2則使得防滑丘11過長過大，安放臀部的空間被過多壓縮而狹促，降低學生坐墊9舒適度)，在本設(shè)計實例中，lbt＝lox-lob＝280-82＝198mm，lbt/2＝99mm，通過經(jīng)驗，取值lst＝80mm。

2.拉伸防滑丘基礎(chǔ)曲線，得到防滑丘基本塊，如圖21-22所示：

考慮到防滑丘11后續(xù)設(shè)計中還會進行變化，防滑丘11基本塊高度hf取值范圍在10―60mm，hf＜10mm則得到的防滑丘11偏矮偏小，阻止身體前傾下滑的有效防滑功能降低，hf＞60mm則使得防滑丘11過高過大，安放臀部的空間被過多壓縮而狹促，且會抬高大腿根部，降低學生坐墊9舒適度，在本設(shè)計實例中，hf＝45mm。

3.如圖23-24所示：采用拔模工具，對防滑丘11基本塊的k、q兩個面進行傾斜，基本塊的k、q兩個面進行傾斜，是為后續(xù)進行弧形曲面設(shè)計做鋪墊，傾斜用拔模工具，傾角為α和γ，α大小影響防滑丘11面向人體方向的坡度，α取值范圍在5―15°，α＜5°則得到的防滑丘11坡度偏高，壓縮安放臀部的空間，降低學生坐墊9舒適度；α＞15°，防滑丘11坡度偏低，阻止身體前傾下滑的有效防滑功能降低，γ大小影響防滑丘11背離人體方向的坡度，γ＜5°則使得防滑丘11偏高偏大，抬高大腿根部，降低學生坐墊9舒適度；γ＞60°則使得防滑丘11偏低偏小，降低阻止身體前傾下滑的有效防滑功能，在本設(shè)計實例中，通過經(jīng)驗，設(shè)定α＝10°，γ＝40°。

4.如圖25所示，采用邊倒圓工具，對防滑丘11基本塊進行曲面圓弧過度處理，得到防滑丘11，邊倒圓半徑可以調(diào)整大小，并不是固定的，具體設(shè)定多少合適，需要通過“設(shè)計---實際驗證---修改設(shè)計---再驗證---確定設(shè)計”的過程反復，才能得到合適的數(shù)據(jù)，通過經(jīng)驗，本實例設(shè)計中邊倒圓半徑分別為r1＝74mm、r2＝220mm、r3＝40mm。曲面處理完畢后，防滑丘頂點c就自然形成，如圖26-27所示，此時的參數(shù)為hb＝15mm，hc＝47.7968mm，hc-b＝32.7968mm。

5.防滑丘11變化的原則：

(1)保持學生坐墊9中心剖面的波浪形“～”曲面框架的防滑丘11最高點c，以保證防滑丘11阻止人體前傾下滑的功能。

(2)如圖28-29所示，以c點為中心開始，沿y軸方向，向兩側(cè)作出下降變化，下降變化快慢緩急的趨勢并不是一定固定不變的，而是需要結(jié)合坐墊設(shè)定的使用人群，針對性作出合理的變化設(shè)計，例如，學生、辦公室人員、車間工人用的坐墊都會不同，都做了針對職業(yè)特點的。

(3)防滑丘11的下降變化以方便安置大腿為宜，不過分抬高大腿，不膈應大腿，保證坐入時與臀部和大腿服帖舒服而不是排斥。

(4)學生是典型的久坐族，正是身體成長時期，需要保持良好坐姿或者需要矯正坐姿，因此防滑丘設(shè)計會高一點，變化也會平緩一些，這樣可以迫使大腿略有抬高。學生在學習和寫作業(yè)時，當以正確坐姿入座時臀部、腰部、背部會很舒服，屁股不痛、坐整天也不會累，這樣坐墊最大發(fā)揮功能，有利于預防弓腰駝背。反之，如果學生坐姿不良，就會覺得臀部、腰部、背部不舒服，很自然的會自我調(diào)整坐姿，從而養(yǎng)成良好坐姿的習慣，矯正坐姿，有利身心健康。

三.設(shè)計臀部曲面最低部分

臀部曲面的上面部分已經(jīng)包含在三角區(qū)ab段曲面設(shè)計部分里面了，這里強調(diào)的是最低部分的設(shè)計，如圖30-32所示。

從中心剖面“～”型曲面框架可以看出，臀部曲面最低點b是身體重心的落點，也是坐墊上的“～”型曲面框架最薄處。作為重心的落點，需要坐墊能夠托負體重，同時要把壓力平衡分散開(三角區(qū)和防滑丘會承擔部分壓力)，這就需要坐墊與臀部的接觸面最大化并保持服帖，因此需要在這個部位保持圓滑的曲面，而不是高低起伏。

1.如圖30所示，當對臀部曲面最低點b點部分進行邊倒圓后，得到圓弧曲面，同時b點位置也會往前漂移了一些。在這里邊倒圓半徑可以調(diào)整大小，并不是固定的，具體設(shè)定多少合適，需要通過“設(shè)計---實際驗證---修改設(shè)計---再驗證---確定設(shè)計”的過程反復，才能得到合適的數(shù)據(jù)，在本例設(shè)計中通過經(jīng)驗，邊倒圓半徑為r＝50mm。

2.臀部曲面12最低部分的變化原則：

(1)保持學生坐墊9中心剖面“～”型曲面框架的臀部曲面12最低點b，以保證身體重心落在該區(qū)域。

(2)以b點為中心開始，沿y軸方向，向x軸兩側(cè)作出等高延伸，保持b點高度，不要作出下降或升高的變化。

(3)如圖31-32所示，b點為中心開始，沿y軸方向，向x軸兩側(cè)作出等高延伸，延伸的總長度要能超出臀部的接觸面寬度，這就是學生坐墊9的寬度w。

(4)人體正常坐姿狀態(tài)下，會有前滑后仰的運動趨勢，但左右兩側(cè)則比較穩(wěn)定，向兩側(cè)滑動的可能性很小，因此學生坐墊9的寬度最小取值只需要保證超出臀部接觸面寬度即可，臀部嬌小的大約在250mm，學生坐墊9的寬度最大取值就按座椅的寬度大約在600mm，所以學生坐墊9的寬度w＝250―600mm；

四.設(shè)計出原形坐墊

前文已經(jīng)闡述了學生坐墊9的“～”型曲面造型及各部位功能作用、關(guān)鍵參數(shù)及參數(shù)取值方法和范圍、三角區(qū)10部分的設(shè)計、防滑丘11部分的設(shè)計、最低臀部曲面12的設(shè)計，通過這些已經(jīng)能夠清晰的表達出學生坐墊9的主體部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。主體構(gòu)造是本發(fā)明坐墊的精髓，主要承擔力學功能的發(fā)揮。下面闡述坐墊邊緣輪廓的設(shè)計，邊緣輪廓主要承擔展現(xiàn)外觀美學。

1.繪制切割用的輔助線條

如圖33-34所示，先在坐墊底部下表面做出封閉的長方形輔助線條。輔助線長方形的長和寬并不固定，可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，但必須要把三角區(qū)和防滑丘的主體部分包括進去，并且要保持上下對稱完整性，以保證坐墊力學功能不被減弱。在本例設(shè)計中，通過經(jīng)驗，輔助線長方形的長度設(shè)定為l＝250mm，寬度設(shè)定為w＝220mm，四個邊角半徑為r＝50mm。

2.如圖35所示，將輔助長方形曲線進行拔模拉伸成一個曲面，拔模角度5°，這里拔模的目的既是為了美觀，也是為了產(chǎn)品生產(chǎn)時容易脫模取出，因此拔模角度不宜過大。用拔模拉伸出來的曲面進行實體修剪，得到的坐墊雛形。

3.如圖36所示，將坐墊雛形的邊緣輪廓進行邊倒圓(r＝8mm)，得到原型坐墊。此時的坐墊具有了功能主體和外觀輪廓的全部要素，但大小寬窄長短明顯還不完全實用，因此還需要根據(jù)實際使用需求做最后的調(diào)整。

五.最后進行縮放調(diào)整

如圖37所示，為達到完全實用性，還需使用縮放體工具，對原型坐墊做最后的調(diào)整，在y軸方向拉伸出坐墊寬度為w＝340mm，在x軸方向拉伸出長度為lox＝300mm，在z軸方向保持不變，最后得到完全具有實用性的學生坐墊成品。

如圖38-39所示，取學生坐墊成品的中心剖面，就是“～”型曲面框架結(jié)構(gòu)，本實例中最后得到的相關(guān)參數(shù)為ha＝83.6441mm，hb＝15.3343mm，hc＝47.9028mm，β＝84.0067°，ha-b＝68.3098mm，hc-b＝32.5685mm，lob＝118.1975mm，lox＝300mm。最終成品的各項參數(shù)，全部符合如下表1所示的“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表的規(guī)范。

六.成品展示

如圖40-46所示，是本實例設(shè)計的學生坐墊成品從不同角度的展示。

本設(shè)計實例是針對學生族矯正坐姿進行的，三角區(qū)10部分既阻止身體后仰，同時也保護尾椎，當尾椎部分受到有效力度的服帖保護的時候，人的腰背會自然伸展挺直，這是人體生理自然反應，腰背挺直減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應，減少脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處。

這里防滑丘11的設(shè)計有意提高了，hc＝47.9028mm，除了穩(wěn)固學生身體作用，還在于學生使用時，端正入坐就會覺得非常舒服自在，久坐不累，如果翹腿搭腿等不良坐姿，大腿根部就會覺得膈應，舒適性降低，這就迫使學生不知不覺的端正坐姿，從而達到矯正坐姿、塑造身型、減輕脊柱壓力、緩解軀體疲勞、消除腰酸背痛屁股疼的負擔。

在三角區(qū)10和防滑丘11之間設(shè)計成沿臀部弧線走向的曲面，使人體重心落在該曲面最低處，使得重力由此向四周弧面分散傳遞，臀部受力均勻而且很小，即使長時間久坐也能保持舒適，不會產(chǎn)生局部受力過多而感到屁股累或疼。

表1“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表

實施例三：

設(shè)計一款供辦公室久坐員工使用的坐墊。

這款坐墊同樣也適合其他久坐者，比如服裝廠工人、電子廠工人、程序員、電話營銷員、電商美工、電腦工程師、技術(shù)員，等等，這些久坐者每天需要坐著工作六到十個小時，久坐已經(jīng)帶來嚴重健康隱患，傳統(tǒng)普通坐墊已經(jīng)遠遠不能滿足其使用需要。設(shè)計步驟如下：

一.設(shè)計要點

辦公室人員也是典型的久坐族，這類人員已是成年人，有比較穩(wěn)定的工作上和生活上的習慣，對矯正坐姿的訴求比較低，又因為工作時間長比較辛苦，更注重持久保持舒適體驗度、久坐不累、能夠緩解腰酸背痛護腰美臀。這類人員在實際工作時頻繁起起坐坐，會經(jīng)常交叉甚至翹腿，這些動作不利身體健康，但是客觀存在，難以像要求學生那樣去規(guī)矩成年人坐姿，因此，防滑丘設(shè)計高度hc需要放低，讓出更多安置大腿的空間，方便大腿曲伸移動；外觀設(shè)計為長方形，利用面積比較大，而且面積要比學生坐墊寬大，坐起來寬松；設(shè)計要求以舒適為主，并且能夠有效緩解身體疲勞。

二.坐墊成型工藝

1.選擇由高分子吸能環(huán)保材料(又叫點面積形變回復材料)制作內(nèi)芯原胚。

2.內(nèi)芯原胚成型工藝：

(1)澆鑄工藝：將凝膠狀態(tài)的材料，投入到熱熔機，加熱到200℃以上變成高溫流體，注入到特定形狀模型中自然冷卻，冷卻后變成凝膠狀態(tài)，大小和形狀根據(jù)模型來確定，可以是塊狀、條狀、片狀等各種形狀。注入時可以利用物料自身重力注入模型，也可以采用壓縮空氣或惰性氣體推動注入，冷卻完畢的凝膠就是本發(fā)明的坐墊內(nèi)芯原胚。

(2)注塑工藝：將凝膠狀態(tài)的材料，投入到注塑機，采用特定模具，調(diào)整注塑參數(shù)，溫度190-210℃，壓力50-75mpa，模具溫度50℃，注塑出來的產(chǎn)品就是坐墊內(nèi)心原胚。

3.坐墊成品成型工藝：

(1)里層直接采用無紡布包覆內(nèi)心原胚，作用是保護內(nèi)芯；把無紡布包覆好的內(nèi)芯原胚直接裝入外套，并采用熱熔膠帶將封口熨燙封死，這樣得到的坐墊成品就是一個整體。這里采用的是專用的pa熱熔膠，耐高溫，柔順性好，經(jīng)久耐用。

這里取消了中間層織物，直接采用外套包覆方法，使用中是不需要拆卸的，清洗時也是將整個坐墊手洗，平攤晾干后重復使用。這樣做節(jié)約了成本，但使用功能完全不受影響。

(2)外套采用多層復合的聚酯滌綸布料縫制，按造內(nèi)芯外形輪廓尺寸裁剪布料，并拼接縫制，將內(nèi)芯裝入其中，再縫制封裝完畢，得到完整的成品。多層復合的聚酯滌綸的外套耐刮、耐磨、耐臟、易清洗、色彩漂亮，因為是多層復合，透氣性良好、手感舒適、坐上去臀部觸感舒服。

三.坐墊外觀及結(jié)構(gòu)造型設(shè)計

造型設(shè)計首先是針對內(nèi)芯原胚的設(shè)計，同時也是坐墊成品的造型設(shè)計。

1.三角區(qū)部分的設(shè)計

(1)構(gòu)建“～”型框架中三角區(qū)曲線，繪制草圖，如圖47所示。

這里的參數(shù)取值：hp＝105.0mm，ha＝83.8mm，hb＝15.0mm，lob＝82.0mm，lox＝250.0mm，ra＝8.0mm，rab＝200.0mm，β＝85°。

(2)如圖48所示，用拉伸工具把三角區(qū)曲線拉伸出三角區(qū)實體。在這里參數(shù)取值為la＝260mm，lob＝250mm，w＝360mm。

2.防滑丘11部分的設(shè)計：

(1)如圖49所示，作出防滑丘11基礎(chǔ)曲線，在長方體上表面上確定好s、t、v、u四個點，并經(jīng)過s、v、u三個點自然作出藝術(shù)樣條曲線，其中s、t兩個點同時也處在波浪形“～”三角區(qū)10框架的平面上，而v、u兩個點則關(guān)于線段st對稱。在這里參數(shù)取值為lst＝60mm，wut＝40mm，wtv＝40mm。

(2)拉伸基礎(chǔ)曲線，得到防滑丘基本塊，如圖50所示，通過經(jīng)驗，這里參數(shù)取值hf＝17.5mm，hb＝15.0mm。

(3)對防滑丘基本塊的k、q兩個面進行拔模傾斜，如圖51-52所示，通過經(jīng)驗，傾角參數(shù)取值為設(shè)定α＝10°，γ＝40°。

(4)如圖53所示，采用邊倒圓工具，對防滑丘基本塊進行曲面圓弧過度，得到防滑丘，曲面處理完畢后，防滑丘頂點c就自然形成。通過經(jīng)驗，這里邊倒圓半徑參數(shù)為r1＝40.0mm，r2＝300.0mm，r3＝20.0mm。

3.臀部曲面3最低部分的設(shè)計：

如圖54所示，對臀部曲面3最低點b點部分進行邊倒圓，得到圓弧曲面，同時b點位置也會往前漂移了一些。通過經(jīng)驗，這里臀部曲面邊倒圓半徑參數(shù)為r＝70.0mm。

4.原型坐墊的設(shè)計

(1)繪制切割輔助線

本實例設(shè)計是長方形坐墊，需要先在坐墊底部下表面做出封閉的長方形輔助線條，輔助線范圍必須要把三角區(qū)和防滑丘的主體部分包括進去，并且要保持上下對稱完整性，以保證坐墊力學功能不被減弱，如圖55-56所示，這里的參數(shù)為了l＝250.0mm，w＝220.0mm，r＝50.0mm。

(2)如圖57所示，對輔助線拉伸拔模成片體(圖57―a)，切割出初步需要的形狀(這里是切割成長方形)，得到坐墊雛形(圖57―b)，然后再對邊緣部分進行邊倒圓修飾，邊倒圓半徑r＝7mm，得到原型坐墊(圖57―c)。此時的坐墊具有了功能主體和外觀輪廓的全部要素，但大小寬窄長短明顯還不完全適宜人體坐姿所需，因此還需要根據(jù)實際使用需求做最后的調(diào)整。

5.最后進行縮放調(diào)整

如圖58所示，達到完全實用性，還需用縮放體工具，坐墊在y軸方向?qū)挾确糯鬄閣＝378mm，在x軸方向放大為lox＝336mm，在z軸方向保持不變，最后得到完全具有實用性的辦公坐墊8。

如圖59-60所示，取辦公坐墊成品8的中心剖面，就是“～”型曲面框架結(jié)構(gòu)，本實例中最后得到的相關(guān)參數(shù)為ha＝83.8mm，hb＝15.0mm，hc＝26.6mm，β＝83.3°，ha-b＝68.8mm，hc-b＝11.6mm，lob＝142.5mm，lox＝336mm。最終成品的各項參數(shù)，全部符合如上表1所示的“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表的規(guī)范。

6.成品展示

如圖61-67所示，是本實例設(shè)計的辦公坐墊成品8(或1)從不同角度的展示。

三角區(qū)2部分既阻止身體后仰，同時也保護尾椎，當尾椎部分受到有效力度的服帖保護的時候，人的腰背會自然伸展挺直，這是人體生理自然反應，腰背挺直減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應，減少脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處。

這里防滑丘4的設(shè)計有意降低了，hc＝26.6mm，這樣可以讓出更多安置大腿的空間，方便大腿曲伸移動，除了穩(wěn)固使用者身體作用，還在大大提高了持久舒適度，塑造身型、減輕脊柱壓力、緩解軀體疲勞、消除腰酸背痛屁股疼的負擔。

在三角區(qū)2和防滑丘4之間設(shè)計成沿臀部弧線走向的曲面，使人體重心落在該曲面最低處，重力由此向四周弧面分散傳遞，臀部受力均勻而且很小，即使長時間久坐也能保持舒適，不會產(chǎn)生局部受力過多而感到屁股累或疼。

辦公坐墊8(或1)的外觀設(shè)計為長方形，這樣的利用面積比較大，而且要比學生坐墊9寬大，坐起來寬松舒適，并且能夠有效緩解身體疲勞。

實施例四：

設(shè)計一款供垂釣愛好者使用的興趣愛好者坐墊。

這款坐墊也適用于居家地板、飄窗、陽臺上的休閑坐墊，適用于車間流水線工人、打坐禪修坐墊、戶外活動等等。這些興趣愛好者長時間坐著工作或休閑，久坐已經(jīng)帶來嚴重健康隱患，傳統(tǒng)普通坐墊遠不能滿足使用需要。設(shè)計步驟如下：

一.設(shè)計要點

興趣愛好者也是典型的久坐族，而且往往因為興趣所致，時間流逝而不知覺久坐造成傷害。這類使用者往往會坐在釣箱、矮凳、地上等等，主要是采用低姿態(tài)坐姿，臀部著地而大腿根部懸空，坐墊的實際使用面積較小，受力部位比較集中在臀部坐骨部分，因此，坐墊防滑丘hc設(shè)計偏高；同時，為了將作用力均衡分散，坐墊需要對臀部服帖包覆良好，坐墊臀部曲面部分不宜過于寬松，因此，lox和lob取值不宜大。興趣愛好者使用場合比較復雜，草地、臺階、石頭、樹樁等等都有可能，因此坐墊不能過大，夠用就好。也因為使用場合復雜，設(shè)計必須減少棱角羈絆因素，方便隨地放置，因此坐墊輪廓需要設(shè)計成圓形。

綜合評判，興趣愛好者坐墊的訴求與學生坐墊訴求大部分重合，因此可以在學生坐墊基礎(chǔ)進行改造，選擇學生坐墊設(shè)計中將要切割成坐墊雛形前的設(shè)計圖為基礎(chǔ)，此時的三角區(qū)、防滑丘、臀部最低曲面已經(jīng)設(shè)計完成，需要繪制切割輔助線(如圖33―34所示)。保持學生坐墊的“～”型曲面框架和參數(shù)不變，將學生坐墊切割成圓形，保留夠用面積。

二.坐墊成型工藝

方法參見“實施例三：設(shè)計一款供辦公室久坐員工使用的坐墊”，等同采用，這里不在贅述。

三.坐墊外觀及結(jié)構(gòu)造型設(shè)計

1.原型坐墊的設(shè)計

導入并取用學生坐墊9設(shè)計圖(如圖33―34所示)，直接進入原形坐墊設(shè)計環(huán)節(jié)，不同的是需要重新繪制切割輔助線條。

(1)繪制切割用的輔助線條；

如圖68-69所示，這里設(shè)計的是圓形坐墊，先在坐墊底部下表面做出封閉的圓形輔助線條，輔助線必須要把三角區(qū)2和防滑丘4的主體部分包括進去，以保證坐墊力學功能不被減弱，通過經(jīng)驗，本設(shè)計中的圓形輔助線直徑為φ＝281.5mm。

(2)如圖70所示，對輔助線拉伸拔模成片體(圖70―a)，切割出初步需要的形狀(這里是切割成圓形)，得到坐墊雛形(圖70―b)，然后再對邊緣部分進行邊倒圓修飾(r＝8mm)，得到原型坐墊(圖70―c)，此時的坐墊已經(jīng)具有了功能主體和外觀輪廓的全部要素。

2.最后進行縮放調(diào)整

如圖71所示，為達到完全實用性，還需用縮放體工具，由于坐墊是圓形的，在y軸方向和在x軸方向放大直徑寬度一致，均為φ＝300mm，在z軸方向保持不變，最后得到完全具有實用性的垂釣愛好者使用的坐墊。

如圖72―73所示，取興趣愛好者坐墊成品8的中心剖面，就是“～”型曲面框架結(jié)構(gòu)，本實例中最后得到的相關(guān)參數(shù)為ha＝83.7mm，hb＝15.4mm，hc＝47.8mm，β＝84.6°，ha-b＝68.3mm，hc-b＝32.4mm，lob＝108.6mm，lox＝300mm。最終成品的各項參數(shù)，全部符合如上表1所示的“～”型曲面框架取值范圍參數(shù)表的規(guī)范。

四.成品展示

最后成品，如圖74-80所示。

同樣地，三角區(qū)2部分既阻止身體后仰，同時也保護尾椎，當尾椎部分受到有效力度的服帖保護的時候，生理自然反應人的腰背會自然伸展挺直，減少了弓腰駝背，也大大減少了腰椎杠桿效應和脊柱壓力，自然有利于身心健康，因此保護好尾椎對身體健康有直接好處。

這里防滑丘4的設(shè)計有意提高了hc＝47.8mm，除了穩(wěn)固身體作用，還在于興趣愛好者往往是低姿態(tài)坐姿坐在釣箱、矮凳、地上等等，受力部位比較集中在臀部坐骨部分，提高防滑丘11有利于使坐墊服帖臀部并均衡分散壓力；

在三角區(qū)2和防滑丘4之間設(shè)計成沿臀部弧線走向的曲面，使人體重心落在該曲面最低處，重力由此向四周弧面分散傳遞，臀部受力均勻而且很小，即使長時間久坐也能保持舒適。

坐墊圓形輪廓減少了棱角羈絆因素，方便隨地放置，面積大小能夠包涵覆蓋住臀部坐骨的面積就好。

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