居家辦公椅的智能健康介入研究＊

陳 琦，趙建國，張 怡，施宇佳，蔡宇航

（浙大寧波理工學院，浙江 寧波 315000）

當今社會生活節奏加快，久坐人群的數量不斷增加。長時間的學習、工作等靜態活動易導致久坐群體產生各類心血管疾病、精神疾病，增加其全因素死亡率，影響身體多方面的健康。然而由于職業習慣、生活壓力和個人意識的差異，這類人群往往會忽視問題的嚴重性。

后疫情時代產生了居家辦公的新常態，2020年起，在消費行業普遍受到負面影響時，智能家居行業穩步發展，居家健身產品大受歡迎，方便室內使用的運動器材有望成為家庭必需品，未來5年內智能健身產品的發展潛力巨大。

本研究擬采用文獻檢索、頭腦風暴、用戶訪談等方法，通過對久坐人群的分布及現狀、久坐生活方式的危害、針對久坐行為干預的效果、居家健康辦公產業情況進行調研，對久坐群體忽視身體健康、缺乏運動等問題進行深入分析，形成對目標用戶及其實際需求的清晰認知，探索基于久坐群體健康指導的解決方案，借助人體工程學、設計心理學等以用戶為中心的產品設計理論與方法進行系統性設計，針對性地進行創新創造，為久坐人群設計合適的健康智能座椅，提供一種居家辦公的健康方式。

1 久坐人群及相關研究概述

1.1 久坐人群基本情況

久坐人群是指那些需要經常坐著的群體，其久坐行為具有以下特征：是清醒時進行包括坐和躺在內的行為，包括看電視、使用電腦、閱讀等在內的特定行為，發生于工作、休閑、家庭和交通等特定領域，能量消耗很低[1]。復旦大學公共衛生學院的一份對3 256名上海居民的調查研究顯示：大部分的上海白領在工作時會處于一種久坐不動的狀態，每年少于10次鍛煉的人數占比達到總調研人數的53%。另外，真正滿足合理鍛煉量的人群在青壯年中只占9%[2]，這類社會上普遍存在的生活狀態十分影響人們的身體健康。

與久坐相關的一個專業名詞是“靜態行為”，指每小時消耗熱量小于1.5倍基礎代謝熱量的活動。基本上保持坐姿工作狀態的情況都屬于靜態行為。如果保持靜態行為的狀態過久，容易引發各類不良癥狀和身體疾病，有相當嚴峻的風險：它是青年群體過早死亡的原因之一，它也會增大中老年群體心腦血管疾病、腫瘤的發病概率。除了成年人和老年人外，兒童、孕婦、殘疾人、患慢性病群體等人群也存在久坐行為，這種生活狀態對他們的身體健康也有不同程度的危害。

2020年世界衛生組織公布的《關于身體活動和久坐行為指南》強調，長時間坐著會增加各種疾病的風險，假如全世界的人都變得更加活躍，可以每年避免400萬～500萬人死亡[3]。

1.2 行為干預研究及應用

久坐行為干預最常見的是“家庭干預”。家庭干預，主要指基于家庭環境進行的久坐行為干預。研究表明，大多數家庭干預能有效地減少受試者的久坐行為時間。根據以成年人為干預對象的研究，經過3周的干預，可以將每天看電視超3 h的成年肥胖者看電視時間減少至原先的61%；加拿大學者選擇以57個家庭處于5歲以上的兒童為對象，讓健康輔導員定期走訪其家庭，同時進行飲食方面和減少久坐行為方面的指導，最終使受試兒童的久坐行為明顯減少12%；采用事先設定目標、每間隔一定時間對高齡人群進行通信指導的干預方法，可以令受試者有意每天中止靜坐行為4次，也令其久坐時間減少至原先的3.2%[1]。

由以上實驗數據以及世衛組織發布的數據表明，通過各種行為干預措施打破靜態行為，能夠有效地減少人們的久坐時長，改善久坐群體的健康水平。

1.3 居家辦公產品現狀

1.3.1 產品市場現狀及前景

就目前的國內市場而言，國內的人機工程椅的市場還有待開發，并沒有呈現一種飽和式的發展，許多不同定位的人群的需求量會越來越高。而且新一代的年輕人越來越追求產品的品質與設計的新潮感，在青年人群中的市場未來可期。學生、白領、網絡職業者、電競工作者等群體都是潛在的客戶，市場前景十分廣闊。

1.3.1.1 國內市場分析

伴隨著國內經濟的發展，越來越多的企業致力于打造舒適的辦公環境和企業文化，提高企業凝聚力；人們對于產品和商業服務的品質要求越來越高，在這種情況下社會需要的是精準對接需求的產品、優質全面的服務。

同時，辦公環境能對員工的工作效率產生巨大的影響，良好的辦公環境能促進企業的順利運轉，同時也能確保員工的身體健康，促成整個企業形成積極向上的工作氛圍。

隨著國內越來越多的新興企業的誕生，新型的管理和辦公理念也逐漸被越來越多的人所接納，在提倡健康和高效的現代，辦公環境不僅會影響現有員工的工作效率，還能夠成為吸引優秀人才的因素之一。越來越多的人渴望一個良好的辦公環境，許多正在企業工作的白領也渴望進行辦公環境的改善。另外，白領對健康生活的關注越來越影響人們對于辦公環境改善的觀念，許許多多因為高強度勞作而患上了職業病的人，也越來越注重健康管理。

隨著社會的多元化發展，選擇自由職業或全職網絡相關職業的人群日益龐大，對于互聯網直播和一些全職視頻創作者而言，其辦公環境同樣是自己的個人生活空間，辦公用品對他們來說是日常生活中需要全天接觸、必不可少的一部分，伴隨其工作模式和生活模式的變化，其對于家庭辦公產品會不斷產生新的需求。同時，由于工作性質和社交影響的獨特性，這類人群的購買習慣還會影響到產品的電商銷量。

近幾年來，越來越多的人追求高質量的生活與健康的辦公方式。人們愿意投入更多金錢來保障健康，而優質的產品能夠滿足他們的新需求。健康辦公正是一個消費的熱點，而且符合社會的發展，具有相當大的市場潛力。

國內市場中的典型優秀案例來自樂歌人體工學科技股份有限公司，該公司是倡導國內人體工學線性驅動應用和健康辦公整體解決方案的寧波企業。疫情期間公司順應局勢轉型升級，其在2020年4月發布的一季度業績報告顯示：公司實現營業收入2.34億元，同比增長3.11%[4]。公司抓住市場機會和不斷創新的發展方針使其具備高核心競爭力。

1.3.1.2 國際市場分析

相較于國內市場，國際市場上中國占據的市場份額也越來越大，對于講求工作環境舒適的國外白領來說，他們在這個領域的研究也更加深入長久，人們的接受能力也更強。無論是概念產品還是落地產品都獲得了廣泛關注和探討。

國際上針對居家辦公進行的產品設計層出不窮。Vitra公司設計的可前傾座椅Tip Ton突破座椅的靜止局限，支持前傾和后靠2種明顯不同的坐姿，特別的椅腿角度不僅支持椅子的振動和移動，而且可以對不同的坐姿提供支撐[5]。

日本KOKUYO（國譽）株式會社研發設計的“ing”辦公座椅秉持全新的坐姿理念，座位下方采取用雙層滑動裝置，伴隨用戶的動作可以實現360°全方位自由搖擺。通過使用戶在坐姿狀態下保持輕微運動的方式，解決人們由于久坐而產生的亞健康問題[6]。

1.3.2 智能技術的介入

當前智能家居的設計研究十分活躍，科學技術與服務設計的結合提升了產品的用戶體驗。泛在物聯技術是未來科技發展的的重要領域，將利用人工智能和自動學習的算力，采取感知和計算的整合，實現差異化優化和智能操作[7]。智能家居結合物聯技術所產生的互動服務，有助于對用戶進行精準分析與反饋，更具針對性地滿足用戶實際需求。

1.3.3 生產加工條件

生產原料和技術在國內發展十分迅速，本產品所需的原料和加工工藝，在國內都能夠找到合適的生產廠家。在模型制作與產品落地方面可以進行篩選，選擇較多。國內市場正處于一個尚未完全定型的時期，擁有許多市場發展空間。隨著國內互聯網技術和電子商務的發展，產品的購買渠道也會多樣化，網售也能夠降低運營成本。

1.3.4 小結

在目前的研究中，針對久坐群體的行為干預實驗十分有效，也獲得了廣泛的關注。但是，如何在缺乏外界人員幫助的情況下影響久坐人群的行為、跟蹤久坐人群的健康狀況，依然是改善行動的難點。基于此，本項目將從智能家居角度出發，運用智能技術，引入大數據及云平臺的優勢，改進現狀，從而彌補現有研究的不足。

2 智能居家辦公椅設計策略

2.1 目標人群

本項目的研究人群為居家辦公的用戶，以65歲以下的成年人為主。在久坐群體中，此類人群占比最大，而相較于其他年齡段的久坐人群而言，其久坐原因往往來自工作限制，從思想觀念層面而言容易注意到自身的健康問題，但難以找到恰當的解決方案。

根據目標群體的特征，本產品需要滿足其辦公舒適度需求，考慮產品的安全性、便捷性、整體性，同時，必須考慮到辦公狀態下打斷久坐行為的特殊形式，傳統的提示方式缺少互動反饋，極易被久坐群體忽視甚至棄用，無法產生實際效果，而增加智能監測技術則有望加強反饋，達到目的。

2.2 功能定義

確定設計方向后，前期階段著重于探索用戶與座椅之間進行的交互方式，從用戶需要鍛煉的身體部位展開構想，在頸部、肩部、手臂、腿部幾個觸點放置相應器材，如踩踏式腳墊、轉動式頸靠等；研究不同健身運動的姿勢和所需范圍，從而確定器材的結構和材質，也保證整體產品在辦公大環境中顯得合理不突兀。

功能的構建與自然設計理念結合：以座椅的原有部件為對象，從器材的輕便性與內置方式考慮其最終形態；為避免用戶姿勢不標準導致的身體損傷，用適用性更強的輕型健身零件取代需要專業技能門檻的健身器材。

2.3 造型探討

在人體工學方面，考慮到目標群體體型的廣泛性以及該座椅附加的行為干預及健身功能，相關的人體動態尺寸、手部通用尺寸也將影響到座椅的尺寸細節。由于后期方案確定以扶手和坐墊為功能的重點，扶手將從座椅前端與底座連接，方便用戶操作；坐墊添加可變化的傾角尺寸，方便活動。確定座椅的座高尺寸為450 mm，座寬為480 mm；對扶手的寬度進行適當縮小，扶手下端的最小直徑為40 mm，方便用戶健身時能夠環繞抓握拉伸器，完成拉伸運動。

在功能方面，由于坐墊的功能運行需要與靠墊分離、座椅后部需要傾斜的空間，因此設計靠墊后部挖空、坐墊尾部翹起特征，與功能進行了緊密結合。

在色彩方面，基于舒適居家環境的考慮，座椅主體選用奶白色，同時在坐墊和扶手拉伸器部位點綴高飽和度、中明度的橙色，期望為用戶帶來新鮮感，喚起用戶的運動熱情。最終設計草圖與建模方案如圖1所示。

圖1 設計草圖與建模方案

2.4 技術應用與功能實現

本項目最終形成了完整的智能健身辦公座椅概念設計方案——“起彈椅”。關于該座椅的技術應用，主要集中于以下幾個方面。

2.4.1 智能監測與行為干預

智能監測將使用習慣、線下運動量與線上記錄相關聯，運用精細科學的數據分析，監測用戶養成良好的行為習慣。

座椅的坐墊下設有稱重傳感器和5個不同方位的壓力傳感器，智能識別每位使用者并分析其坐姿，根據使用者的習慣自動制定相應的坐姿矯正計劃。

5個壓力傳感器中，2個位于臀部，1個位于尾椎，2個位于腰椎兩側，如果感應到不合適的壓力值，坐墊會自動調整位置與用戶的坐姿形成雙向的動態平衡，引導用戶以正確的坐姿使用本產品。

使用者在坐姿狀態下保持30～60 min時自動緩慢調節坐墊傾角，對久坐進行中斷干預，從外部環境改變居家辦公人群的靜止狀態；鼓勵用戶起身站立緩解疲勞，或者進行相應的鍛煉活動來減少久坐帶來的危害。

2.4.2 輕量型健身的實現

座椅扶手下方裝有拉伸器，以彈力繩結構與座椅整體相連，并且與扶手進行材質、色彩的區分。意符是一種可感知的指示符號，告訴用戶可以采取什么行為以及應該怎么操作。拉伸器通過貼合手型的硅膠材質和明亮色彩等產品意符可以喚起用戶的感知，吸引用戶進行拿起和拉伸的交互。

用戶在坐姿狀態下即可從扶手兩側取出拉伸器，鍛煉放松臂部、肩部肌肉，同時引導用戶習慣性開展一些拉伸運動。當用戶結束健身時，扶手的彈力繩與磁吸結構將平緩收回兩邊的拉伸器，恢復原來的辦公狀態。

2.4.3 運動狀態的可視化反饋

除了坐墊內部，在扶手的拉伸部分也設置了一些力學傳感器，可以通過用戶拉伸的角度、長度、力度、持續時間等信息結合用戶的體重來測量出每次拉伸運動用戶消耗的熱量值及其1 d的鍛煉次數和總消耗的熱量值，將用戶每天不經意間運動產生的熱量記錄下來，通過APP數據可視化的方式呈現給使用者，并根據獲取的信息為用戶制定相應的鍛煉計劃，用戶可以自行設置每個鍛煉的周期時長，來檢測自己工作期間是否達到了自己計劃的健身需求。

同時，健身椅內置藍牙芯片，可以接入家庭的智能家居系統，搭配用戶其他的一系列智能產品進行使用，本產品內置電池，正常功耗下可供長達2年時間的使用。最終方案與細節展示如圖2所示。

圖2 方案展示

3 研究結論

本項目主要通過文獻調研等方法，掌握了后疫情時代久坐人群的健康問題的嚴峻性、市場對于居家辦公用具的需求度，由此設計出“起彈椅”概念產品。產品特色在于坐墊的行為干預功能、扶手健身功能與智能數據跟蹤。坐墊與整體框架分離，便于坐墊在辦公1 h后于5 min內慢慢前傾，干預久坐狀態；拉伸器安置于座椅扶手兩邊，引導用戶進行拿起和拉伸的交互。拉伸器手柄采用硅膠材質貼合人體手型，并以彈力繩結構與座椅整體相連。

本產品的特色功能，是基于后疫情時代產生的迫切需求，將目前心理學中的行為干預手段結合科技領域新興的泛在物聯技術、大數據分析技術，附加于智能健身家具之上，探尋更有效的智能監測與行為干預方式；產品的研究推廣將細分健康智能化辦公的市場，從全新的角度為久坐人群提供一種可行的解決方案。