Student anthropometrics data and its application in school furniture design

Abstract

School can be considered the first workplace in our life. In this workplace situation, school furniture is a key factor for the adoption of a proper body posture. Many factors can generally influence the students’ sitting posture, such as the anthropometric dimensions of schoolchildren, as well as the measurement and design features of the school furniture. School furniture is not the only cause of pain and discomfort reported by school children. However, being seated for a long period of time in school furniture is being associated to reports of musculoskeletal discomfort and pain. School furniture dimensions, within the context in which it is used, may also have an impact on some physical and performance aspects of the students. The aim of this thesis was to study the students’ anthropometrics data and its application for school furniture design. The methodology can be divided in two processes. The first one was the field work, where eight anthropometric measures were gathered from 3,181 students, together with six furniture dimensions. The second process include two literature reviews, which was used to identify the studies previously carried out in the field of the anthropometric (mis)match and the relationship between school furniture and the effects on students’ performance and physical aspects. The obtained results show that the compatibility between school furniture dimension and student anthropometric characteristics was identified as a key factor, mainly to improve some students’ physical aspects. The design characteristics of the furniture, such as high furniture comparing the dimensions of the users, sit-stand, tilt table and seat, present positive effects. Regarding the definition of the (mis)match equations, six furniture dimensions were evaluated with a high number of applied equations. Seat height was also the most evaluated furniture dimension and there were considerable differences between the two most frequently used equations. It was also verified that the Chilean student population presents a positive secular trend in different anthropometric dimensions, such as stature, popliteal height, hip width and buttock popliteal length. Many different types of school furniture, or school sets, are used at the analysed schools. These furniture sets presented a high level of mismatch for seat height, desk height and seat-to-desk clearance. The application of the Chilean standard resulted in highest level of mismatch in desk height and seat depth. The level of fit improved in the six evaluated dimensions with the data obtained in this thesis and proposed to be used as an updated standard. Finally, the use of the popliteal height for selecting the furniture set presented a lower level of mismatch when compared with stature. Considering the obtained results in this thesis, it can be concluded that the dimensions of the school furniture is relevant and may have an effect on the some students physical aspects. The proposed methodology for the evaluation of school furniture suitability should allow for a more reliable and accurate analysis of school furniture Additionally, it should be highlighted that it is of paramount importance to monitor the students anthropometrics characteristics with the final aim of updating the furniture standards and that the selection of furniture should be made by using the popliteal height, instead of the typical selection that uses the students’ stature.

A escola pode ser considerado o primeiro local de trabalho na nossa vida. Neste “local de trabalho”, o mobiliário usado é um fator-chave para a adoção de uma postura corporal adequada. São inúmeros os fatores que podem influenciar a postura dos alunos na posição de sentados, tais como as suas dimensões antropométricas, bem como as dimensões e o desenho do mobiliário escolar. O mobiliário escolar não é a única causa para o aparecimento de dor e desconforto músculoesquelético em crianças em idade escolar. No entanto, o facto de ter de estar sentado por um longo período de tempo vem sendo associado a relatos de desconforto e dor músculoesquelética. As dimensões do mobiliário escolar, no contexto em que é usado, podem também ter um impacto sobre alguns aspectos físicos dos alunos e no seu desempenho. O objetivo desta tese consistiu em estudar os dados antropométricos de uma amostra de alunos e a sua aplicação no desenho e concepção do mobiliário escolar. A metodologia aplicada pode ser dividida em duas partes. A primeira consistiu no trabalho de campo, onde oito medidas antropométricas foram recolhidas a partir de uma amostra de 3.181 alunos, juntamente com seis dimensões do mobiliário. A segunda parte inclui duas revisões de literatura, que foram desenvolvidas para identificar os estudos anteriormente publicados sobre o tema da (in)compatibilidade antropométrica e a relação entre o mobiliário escolar e os efeitos deste no desempenho dos alunos e em alguns aspectos físicos destes. Os resultados obtidos mostram que a (in)compatibilidade entre as dimensões do mobiliário escolar e das características antropométricas dos alunos é identificado como um fator-chave, principalmente para melhorar algumas questões de natureza física. As características de desenho do mobiliário escolar, como por exemplo mobiliário de maiores dimensões que os seus utilizadores, a posição sentado-de pé, a inclinação do tampo da mesa e do assento, também mostraram poderem ter efeitos significativos. No que diz respeito à definição das equações de (in)compatibilidade (ou mismatch), seis dimensões do mobiliário foram avaliados através de um elevado número de equações. A altura do assento foi a dimensão do mobiliário mais avaliada, tendo-se verificado diferenças consideráveis entre as duas equações que são habitualmente utilizadas. Verificou-se também que a população estudantil Chilena analisada apresenta um crescimento secular positivo, o que é verificado em várias dimensões antropométricas, tais como a estatura, a altura do poplíteo, a largura das ancas e comprimento coxa-poplíteo. As escolas analisadas possuíam vários tipos diferentes de mobiliário escolar, ou conjuntos de mobiliário. Estes conjuntos de mobiliário apresentaram elevados valores de incompatibilidade ao nível da altura do assento, altura da mesa e no espaço entre o assento e a mesa. A aplicação da norma Chilena para a seleção do mobiliário adequado resulta num valor mais elevado de incompatibilidade no que diz respeito à altura da mesa e à profundidade do assento. O nível de incompatibilidade diminui em seis dimensões avaliadas caso sejam considerados os dados obtidos no decorrer desta tese e que são propostos para atualizar a norma Chilena referida anteriormente. Finalmente, a utilização da altura do poplíteo para selecionar o conjunto de mobiliário resulta num menor nível de incompatibilidade, quando comparada com a seleção feita a partir da estatura dos alunos. Considerando os resultados obtidos, pode concluir-se que as dimensões do mobiliário escolar são importantes e podem ter um efeito relevante sobre alguns aspectos físicos dos alunos. A metodologia proposta para a avaliação da adequação do mobiliário escolar ao aluno permitirá que esta análise seja mais fiável e precisa. Além disso, deve-se ressaltar que é de extrema importância avaliar continuamente as dimensões antropométricas dos alunos com o objectivo final de atualização das normas relativas à seleção do mobiliário, que por sua vez deverá ser feita usando a altura do poplíteo, em vez da estatura.