中国地质大学（武汉）
      作业名称：对枕头的人机工程分析
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        指导老师：
        院系班级：                       
二○一二年十二月
摘要：
  枕头是我们日常生活中最常见的物品之一。它看似平常无奇，没有什么值得研究的。然而作为我们的必需品之一，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，值得我们好好研究一下，从而加深对枕头的认识，同时加深对人机工程学的认识。
（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、人类工效
学、人体工学、人间工学等，它是研究“人―机(物)―环境”系统中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，仅较一般技术术语的意义要广得多，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，是人体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，从正面看是一条直线，但侧面看是具有四个生理弯曲的曲线，为了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
们的生活是非常重要的，它不仅关系到我们睡眠的质量，更关系到我们的健康。一个好的枕头能让我们的生活更加舒心。可能很多人认为枕都一个样，没有什么好与不好，其实不是这样。枕头还是很有讲究的。一个好枕头应当适合人体构造，给人以最舒服的睡眠。
(二) 枕头的组成部分
枕头一般由枕芯和枕套两个部分构成。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、慢回弹海棉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：中药材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，发挥它们分别具有的不同功效，可以  枕头起到身体保健甚至治疗疾病的作用。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，主要是由于它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布料，透气性和吸湿性好，并且不刺激皮肤。
  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，由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。
（3）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小变化，引起颈部神经根和血管受刺激或压迫，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，高枕会增大颈部与胸部角度，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。正常人去枕长期睡低枕，同样也会改变颈椎生理状态。因头部的静脉无瓣膜，重力可使脑内静脉回流变慢，动脉供血相对增加，从而出现头涨、烦躁、失眠等不适，低枕对于高血压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，而且有一半的姿势在不到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，并无一定的标准，但是一般人睡眠由于使用仰卧姿势时间较多，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
      一般来讲，较硬些的枕头有益于人体健康，但过硬的枕头使头部与枕头接触面过少，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的压迫过大，在第二天早上产生头、颈、背、臂、手等处的麻木或者痛疼等症状；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，不能保证睡眠时充分的呼吸，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，因为其他填充材料如决明子、蚕砂、谷物等大都  枕头可以保证枕头的透气性良好，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，俯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。
（4）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，这样才能够设计出最舒服的枕头。
1、枕头的宽度：单人枕的长度以超过自己的肩宽15厘米为宜，而婴儿则与其肩部同宽最为适宜。
2、枕头的高度：古语里“高枕无忧”的说法，其实并不科学。枕头太高，无论以什么姿势睡觉，都不能保持颈椎正常的前凸弧度，会加重颈椎负担，使人的颈椎部处于前屈位机械性扭曲，随之增加背部肌肉紧张，造成睡觉睡到一半感到手麻脚麻，肩部酸痛, 头痛、头晕、耳鸣及失眠等脑神经衰弱等，时间长了还会变成“双下巴”，也极易造成颈椎病。枕头过低同样会导致胸锁乳突肌紧张，还会使头部充血，造成眼睑和颜面浮肿；并且下颚会因此向
上抬，容易张口呼吸，出现打鼾的情况。如果颈部与肩部在一觉醒来后出现酸痛的现象，那就是枕头太低、不用枕头或枕头太软造成的。
        因此，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、枕头的软硬度：如果枕头太硬，头部与枕头接触面积过少，压力太少，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，颈部过度牵拉，将造成喉部肌肉紧张，容易加重打鼾。
      因此，枕头必须选择可以为头部和颈部提供合适托力，能紧贴头颈部弧度。
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、羽毛和羽绒的混合材料、木棉等等，都是较好的用料，棉和草药也可以。
（五） 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，可见我们平凡生活背后有许许多多的不平凡，每一个小事物都是人类智慧的结晶。同时，这也体现出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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