Keegan(1969)解剖坐姿的動作組成麳探討人體背部疲勞之原因，當人由直立站姿變為坐姿時，許多人以為髖關節會轉動90°，但事實上髖關節只提供了60°的屈曲，其餘30°則是腰椎前凸（lordorsis）減少而後凸（kyphosis）增加所提供，亦即腰椎的弧度由曲線變為直線，而腰椎在略呈後凸的位置時會牽扯背部的軟組織，因此造成長時間坐立時會有不舒服的感覺。另外，Keegan亦針對腰脊椎和髖骨的轉動變化情形(如圖2所示)，提出詳細的說明。圖2C是完全放鬆的姿勢，例如側臥時常採用這種姿勢，在這種姿勢下髖骨只轉動45°，其前後的肌肉保持放鬆平衡狀態，是最合乎生理機能的位置。而如圖2D或2E，大腿由髖骨處向上彎曲時，大腿後部的肌肉被拉緊，因而導致骨盆轉動。所以圖2D的腰脊椎曲線變得有些外凸，至於圖2E的外凸情形就更明顯了。
        
　
         從上述相關文獻資料所述，當人體呈現坐姿學習(或工作)時，不管是身體向前傾斜或保持直立姿勢，皆會因為骨盆的迴轉及腿部相關肌群所產生的張力，而對脊椎產生大小不一的負荷拉力，進而迫使脊椎由原來的S曲線被拉直為直線，其造成結果就是常見的脊椎側彎、下背痛、椎間盤突出、彎腰駝背等健康問題。而幾位外國學者研究提出，當人體軀幹彎曲角度愈小時(亦即向前傾曲)，則脊椎的負荷量會相對的愈大，所以認為理想的坐姿應該是將身體向後傾靠，保持軀幹與大腿夾角在120°～135°間的「放鬆」坐姿。


平桌面相關研究

     過去一般學者專家都認為背部的毛病多與從事粗重的工作有關，如抬舉重物，然而從流行病學的資料顯示，坐姿所導致的背部病痛，其致病率(incident rate)並不亞於因從事粗重類型之工作所導Mogora(1970)的報告指出，非坐著工作的作業人員其致病率為6~22％，而坐姿工作者其致病率亦在10~14％，兩者相差無幾。Rowe(1983)的背部病痛患者之病歷統計指出，41％的患者乃屬於粗重類型工作者，而43％的患者乃屬於坐姿工作者。另Floyd(1986)指出礦工的致病率為69％，而坐姿工作者為58％。張先發等(1996)對397名高中學生的調查發現青少年頸椎病患者約占學生總數的15.79％。歸究這些疾病的發生與人們在工作時因低頭、彎腰、聳肩、過度屈髖等不良姿勢有極大的相關。王學昌(2002)發現傳統桌椅的水平面結構，是導致上述不良姿勢而引起頸肩腰背痛的重要原因。

         當使用水平課桌面工作時，骨盆處於向後傾斜的位置，由於工作的需要(如寫字、閱讀等)，使用者不得不低頭、彎腰，使脊柱由生理自然狀態的S形變為前屈的拱形；王學昌(2002)如果此時軀幹挺直，保直立坐姿，則因觀察目標的視角較小而使之在視網膜上所成的像較小且產生較大形變，增加了眼睛的負擔，容易導致視覺疲勞的發生。因此為了要減輕視覺負擔，就必須增大頸屈以使視線與桌面垂直，如此胸腰部在一定程度上也代償前屈，以減小頸屈角度，這加大了脊柱的拱形改變．使原在腹側的重力線向前移動，增加了對脊柱的力臂，使其受力成倍地增加，導致頸肩、背部肌肉及韌帶等必將承受更大的負荷，長久下來就會產生背部肌肉病痛等健康問題。
  
          朱鳳華等(1993)從人體工程學的角度考量，傳統桌椅的水平面結構與其高度之間存在著矛盾。升高桌面雖可減小頸部前屈，但卻使觀察目標的視角減小而增加眼睛的負荷，且桌面過高會讓使用者產生聳肩、上臂外展和前臂受到近側桌緣的擱壓，久之就易導致頸肩臂部不適；而降低桌面雖可使前臂免受這些影響，但為使眼睛放鬆，頸部又因而不得不往前傾，如此亦會產生腰酸背痛等問題。
  
         國內學者趙國宗(1982)表示，從整形外科醫學的觀點，認為不正確的學校家具會造成學生的姿勢傷害與視力不良；經觀察分析國小學生上課情形，發現造成學生不良的「讀視角度」與不平衡的脊椎彎曲的「坐姿角度」，其主要原因，是在水平面課桌上寫字。他進一步指出當學童在水平桌面寫字時，為了維持眼睛適當的距離及達到較舒適的視角，因此脊椎會產生多倍的彎曲。另外，透過觀察學童在水平桌面寫字的照片，會發現學童因姿勢的不調和，而不斷的轉換寫字姿勢。但是此現象在傾斜的課桌面時，則會減少這種不安的狀況。
  
         何麗華(1995)表示若以演化的角度思考，人類從爬行到直立行走的轉變，使脊柱由拱形進化為S形，因此使用水平面桌椅工作時，脊柱往往要前屈為拱形，這就相當於回到了300萬年前的爬行時代。對於S形脊柱的現代人，拱形脊柱必然要增加脊柱自身及頸肩腰背部肌肉的負擔，此和以其它體位工作者相比，自然更易發生駝背、脊柱側彎、頸肩腰背疼痛等生理問題。
       
         從上述相關文獻資料所述，水平桌面對使用者所產生的負面生理影響，似乎都是導因於和視覺因素有關，尤其是使用者和工作目標間的視覺角度更是關鍵。當使用者不論是進行閱讀或寫字的活動，皆需要獲得一個最佳的視覺角度才能看清楚目標物，而所謂最佳視角是指能盡量和目標物(或工作)呈垂直關係，如此所看到的影像效果才會是最清楚又不會變形。

          所以在這個生理結構的需求下，因水平桌面能提供的視角往往是過小、不理想的，是以使用者只能以頸椎及背部的彎曲代償方式來取得較佳的視角，因此就出現彎腰低頭、聳肩、頸部過分前伸和前屈等現象。當學生長期處在這些不良姿勢下學習，不僅容易疲勞，罹患近視、駝背，還有一個更加嚴重的後果沒有被人們重視，那就是這些學生在成年後將是頸椎病的高危險群。


 傾斜桌面  相關研究

         近幾年來在人因工程領域的研究中，有關傾斜角度的概念不論是針對於電腦桌面、學習課桌面及電腦螢幕等設計皆日益受到重視。而探討個中原因最重要是由於具傾斜角度的桌面能提供使用者一個較佳的視覺角度，因此使用者不用像在水平桌面時為了彌補視角上的不足，而產生明顯的頸屈、彎腰駝背等現象。針對傾斜桌面對於使用者在肌肉負荷及姿勢的影響，國內外也有一些學者對此作了研究。
 
         Bridger, Robert S(1988)在「探討傾斜的桌面和椅面對坐姿的影響」研究中，請受試者在四種不同的桌椅組合(桌面有無傾斜、椅面有無傾斜)下進行寫字，同時透過攝影機從正右側面觀察受試者的姿勢變化。結果發現，在有傾斜角度的桌椅組合中，受試者不但減少頸部屈曲的變化，同時也能維持較直立的軀幹姿勢。所以他認為具有傾斜角度特性的桌椅，對學生而言是較適當的。
   
         Marschall .M(1957)觀察10名學童在傳統課桌面(水平角度)和人因工程桌面(桌面傾斜15°)寫字時，關於豎棘肌、斜方肌的活化程度和軀幹彎曲角度的變化。結果發現，學童在傳統桌面的肌肉活化程度較明顯，尤其是在斜方肌的差異更是明顯；另外，在傾斜桌面會有較大的軀幹角度(也就是軀幹往前彎曲的情形不明顯)。所以他認為符合人體工學的傾斜桌面，對於提供學童不論是在寫字或閱讀等活動時，較可維持一個在生理解剖學所認可的標準姿勢。

         Sam Murphy(2004)在探討有關學童坐姿對發生下背痛的關聯性研究，他觀察了66名年齡介於11～14歲間的學童在水平桌面和傾斜桌面的學習情形，結果發現，當學童坐在水平桌面時會有較明顯的身軀彎曲角度，而他認為此現象和學童發生下背痛的原因有很高的相關。因此他也對學校的相關主管和課桌椅設計廠商提出呼籲，務必重視桌面對學童的生理影響，而不是只有桌高、椅高符合條件即可。
 
          Mandal .A.C.(1991)指出如果學生們每天以彎腰駝背的姿勢，坐在不適的桌椅組合中學習，那麼對其背部的傷害將會有極為不利的影響。所以他認為傾斜的桌面能協助學生們獲得一個較佳的學習姿勢，理由是當書本或筆記本放置在傾斜桌面時，對學生而言能有一個較佳的視覺角度，其再也不用為了想要看清楚而往前彎曲接近桌面。

          I-hsuan Shena(2003)探討傾斜桌面對腦性麻痺學童的寫字表現。他請32名腦性麻痺學童以隨機的方式分別在水平桌面和傾斜20°的桌面寫字。結果發現，腦性麻痺學童在這兩種不同桌面寫字時，雖然對於減少頸部前屈並沒有顯著差異，但是對於腦性麻痺學童的寫字表現是有正面幫助的，推論其主要原因為在傾斜20°的桌面下，較能提供腦性麻痺學童上半身的自我控制及增加前臂的支撐。
  
         國內學者趙國宗(1982)以水平桌面、傾斜9°桌面、傾斜16°桌面等三種不同條件的桌面，分別探討對於6、11、14、17歲學童在讀視角度及坐姿角度的研究。結果發現三種桌面中，以傾斜16°的桌面對於受測者在讀視角度和坐姿角度的改善情況最良好；而至於水平桌面和傾斜9°桌面的影響效果，似乎沒有很明顯的差異。

         除了上述一些國內外針對不同桌面角度所進行的實驗探討外。另外，也有相關學者亦針對可提供傾斜的作業平面或在作業區域提供文件架等方式，來達成改善課桌椅及工作站的設計。Mandal(1981)建議桌面應朝使用者傾斜約15°，以減少視角和促進軀幹更挺直的姿勢。Zacharkow(1988)提供維多利亞學校的桌子有一個為書寫用15°的斜度，而有一個45°閱讀用的整體置書架等設施。Bridger(1998)、de Wai等人(1991)表示數項研究指出，傾斜的桌面(15°甚至10°)可以減少坐姿者從事閱讀或寫字時軀幹及頸部的屈曲，所以可以減少相對部位脊柱的負荷。Porter等人(1992)報告指出使用傾斜的電腦桌也有類似的利益。Burgess＆Neal(1989)發現在平面桌上書寫時使用文件架，可以顯著減少頭部及在脊柱的C7－T1層頸部的屈曲運動，而受試者的自我評比也覺得使用文件架比沒有文件架更為舒適。Eastman和Kamon(1976)比較受試者在12°和24°傾斜桌面及水平桌面上的使用，發現傾斜桌面的使用，具有姿勢較佳、軀幹的移動較少、較不易疲勞和較少不舒服感等優點。Ankrum & Nemeth(1996)指出被視物體(如電腦螢幕/桌上的書籍)應比正面視覺更稍為前傾，亦即被視物體的上緣與眼睛距離應比下緣與眼睛距離稍遠，所以適當的桌面傾斜對使用者的視覺是較適當的。
  
          至於國內目前較為重視傾斜桌面的重要性，則是以從事特殊教育和物理治療工作者為主。李映琪(2008)建議學童選用課桌椅時，除了桌高、椅高等重要條件外，桌面傾斜度也必須列入考量，使用沒有傾斜度的桌子閱讀、寫字時，學童的頭部必須要傾斜，造成頸後的肌肉持續收縮，才能維持閱讀、寫字的姿勢。但若桌面有足夠傾斜度，學童閱讀、寫字時，頭部就可以保持直立，減少頸部肌肉的過度用力，如圖4所示。而若是使用無法調整桌面傾斜度的桌子，那麼父母們也可以為學童選擇亞禾傾斜桌板讓孩子不論在閱讀或寫功課時，都不用再低著頭了，如圖5所示。
                
         沈宜璇(2009)指出傾斜的工作桌面會降低使用者脖子的往前彎曲角度，保持較為直立的軀幹及視角調整，使用者較不會感到疲累，表現可能會較佳。所以在協助改善肢體殘障學童寫字動作能力時，可藉由調整桌椅高低與桌面傾斜角度，擴大前臂之支持面，使肢體殘障學童保持良好的姿勢，增加上肢穩定性，有更好的手部功能，以及較佳之頸部姿勢與視角等。若是能應用人因工程知識於肢體殘障兒童寫字治療中，也將是一個有效的治療方式。陳明聰(2005)表示在協助改善特教生手寫問題時，可用的設備包括：給肢障生使用的特殊握筆器、改裝的筆和傾斜的桌面等，如此會獲致較良好的效果。
  
         當椅背後躺時平面桌會將手臂拉直造成肩頸疼痛不適，傾斜桌面讓手肘自然垂直手腕自然上仰達到最舒適的角度，當椅背後躺桌面隨之傾斜達到相互調整最佳角度。
       
         由上述相關文獻資料所述，桌面角度不僅影響到頸錐，對於上半身軀體角度傾仰及腰椎變化也有關鍵性的影響。水平桌面或傾斜角度不足的桌面，通常容易造成使用者上半身會不自覺的向前傾斜而彎腰駝背，導致脊椎承受力會增加，長時間下來對於脊椎或身體的健康都會有明顯的傷害。而透過桌面傾斜角度的設計，通常可以大幅改善上述的負面影響，所以選擇正確桌面的角度跟調整桌面的高度是一樣重要的。另外，傾斜桌面除了可協助一般使用者培養、維持健康的姿勢外，對於改善肢體障礙學生的寫字表現，也有正面的幫助。

         因此，對於學校的課桌椅設計，如果能針對全體學生的不同條件需求，提供可在桌高、椅高及桌面角度等都能作機動式的調整，相信對於學生的學習表現與身心健康的保護，必定會有加分的效果。


結論

         課桌椅是學生在求學時期最重要的學習工具之一，其對於學生的坐姿學習具有相當關鍵性的影響，尤其是相關研究指出當人體呈現坐姿形態時，此時脊椎的負荷承受力不但沒有減輕，甚至比立姿時還大；同時脊椎也會因為坐姿所產生的拉力影響，破壞原有的自然曲線弧度，導致容易發生有關肌肉骨骼與脊椎方面的健康問題。因此，若能透過良好適當的課桌椅設計，協助學生以較符合人體工學的坐姿學習，必定能大幅減少以往學生因不良的坐姿所產生的人體傷害。
  
          而傾斜式桌面在近幾年的研究資料，顯示較能協助學習者在保持最自然的姿勢下進行閱讀和寫字等活動，諸如因使用水平桌面所產生一些令人詬病的缺點，如頭部垂下、背部前傾、彎腰駝背等皆能獲得明顯的改善。是以近幾年在國內外的相關研究領域，都建議將傾斜角度的設計理念融入人體會長時間接觸的設備器材中，如：學習課桌椅、電腦工作站、螢幕、鍵盤、計算機等，期望藉由更符合人體力學的設計組合，能避免、減緩使用者因長時間的學習(或工作)
所產生累積性的身體傷害。！


參考文獻 :

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沈宜璇(2009)。結合職能治療與人因工學協助肢體殘障學童寫字動作能力。長庚醫訊，30卷11期。
黃宏凱(2006)。立姿電腦工作站之偏好設定及上肢之姿勢與肌肉負荷的評估。碩士論文，
中國醫藥大學職業安全與衛生學系，台中縣。
連俊名(1997)。高中生課桌椅設計研究—桌椅高度與角度相互關係之探討。碩士論文，
大同大學工業設計研究所，台北市。
謝敏瑜(1987)。辦公桌椅舒適高度與高關係式的探討。碩士論文，國立清華大學工工
程研究所，新竹市。
呂佳蕙(2007)。居家兒童書桌椅設計之研究。碩士論文，國立台北科技大學創新設計研究所，台北市。
      張清波(1999)。台灣中部地區大專學生課桌椅之人因工程研究。
      Journal of Chinese Institute of Industrial Enginerrs, Vol. 16, No 1, pp.147-159。
      張先發、郭維知、叶守貞等(1996)。青少年頸椎病的病因及預防。中國中醫骨傷科雜誌，4(5)：16。
      李翔詣( 1994)。人體尺寸與工作椅之設計。行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，台北。
      李映琪(2008)。如何教孩子「坐」？談動態坐姿。健康世界，9月號。
      林高章(2005)。神經科談下背痛。奇美醫訊，71期。
      尹德瀚(2006)。加、英科學家研究坐太直易背痛理想坐姿125度。中國時報，健康版。
      井上昇(2004)。椅子_人間工学・製図・意匠登録まで，山海堂，日本。
      章良渭(2001)。國中小課桌椅更新之追蹤研究報告(MOE16-89050693)。教育部，台北市。
      朱鳳華、孫翔(1993)。長期伏案工作人員頸椎病患病率調查。安徽醫科大學學報，28(1)：37。
      何麗華、王生、昊道溪等(1995)。坐位作業工人頸、肩、腕的肌肉骨骼損傷。中華勞動衛生職業病雜誌，13(6)：  337。
      牛云彤、王生、王起恩等(1997)。坐位作業工人腰部疲勞現場及模擬現場研究。中華工業醫學雜誌，l0(3)：145—  147。
     小原二郎、羅筠筠、樊美筠譯(1990)。什麼是人體工程，96-97。北京，三聯書店。
     陳明聰、吳亭芳(2005)。談以學生學習為中心的輔助科技服務。雲嘉特教，創刊號，41-53 。
     莊智翔(2007)。簡易動作分析方法之可行性初探。第十四屆人因工程學會年會暨學術研討會。
     朝陽科技大學工業工程管理系。
     林冠州(1997)。利用肌電訊號探討坐姿擺位對痙攣型腦性麻痺兒童肌肉張力的影響。碩士論文，成功大學醫學工程研究所，台南市。
     黃智明(2002)。坐姿擺位支撐對重度腦性麻痺患者肌肉張力之影響。碩士論文，成功大學醫學工程研究所，台南市。
      黃勝裕(2000）。肌肉週邊疲勞之肌電圖判定。中華體育季刊，14（1）：109-115。
     黃宇平(2005)。保齡球運動飛碟球與曲球投擲上肢肌電圖與生物力學分析。碩士論文，中國文化大學，台北市。
     莊宏偉(2009)。國小學童長時間使用新型課桌椅的肌電圖分析。碩士論文，國立新竹教育大學體育研究所，新竹市。
     古惠琴(2006)。保齡球選手以不同球路投擲之手部肌電訊號分析。碩士論文，國立體育大學教練研究所，桃園縣。
     黃鈺芳(2003)。打字作業人員上肢肌電圖特性。碩士論文，國立臺灣大學職業醫學與工業衛生研究所，台北市。
     游萬來、李玉龍、林榮泰（1986）。工業設計與人因工程。六合出版社，臺北市。
     趙國宗(1982)。學校家具設計研究－課桌面傾斜度對坐姿與視讀角度之影響。北工學報，十五期，399-414。
     教育部(2000)。教育部體育及健康教育資訊網－歷史資料區－課桌椅照明。網站http://140.122.72.62/history/。
     王學昌(2002)。水平面桌椅對頸肩腰背部的影響。中國骨傷，15卷2期。
     游志雲、李翔詣(1993)。高活動性人體工學工作椅。勞工安全衛生研究季刊。11卷12期，1-18頁。
     陳俊峰(2008)。頸椎病知多少。http://tw.myblog.yahoo.com/drchen888168/archive?l=f&id=17&page=3
      

<英文研究文獻部份>

      Chaffin, B., Andersson, J., Martin, B. J. (1999). Occupational Biomechanics, John Wiley & Sons, Inc., New York.
      Bernard, B.P. (Ed.) (1997). Musculoskeletal disorders and wokplace factors: acritical review of epidemiologic evidence  for work-related musculoskeletal disorders of the neck, upper extremity, and low back. US Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health.
     Yeats, B. (1997). Factors that may influence the postural health of schoolchildren(K-12) , Work, 9, 1, 45-55。
       Mogora A(1970).Investigstion of the relation between low back pain and occupation. Industrial Medicine 39(11)：451-471.
        Floyd WF , Robert DF (1958).Anatomical Physiological and ANTROPOMETRIC Priciples in the Design of Office Chair and Tables.London：BRITISH Standards Institution.
        Ankrum, D.R. (1997). A Challenge to Eye-Level, Perpendicular-to-Gaze