一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法技术

一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法,本发明专利技术独创设计出鱼骨结构的仿生学背包肩带，应用该原理的肩带可以使肩带与人体的肩部、肩背部和前胸形成的多曲面三维立体结构完美贴合并受力，均匀的受力分布带来的是极佳的舒适感，实现真正的“护肩”；本发明专利技术创新地将肩带与包体的连接点移到包体的顶部，包体重心的延长线上，脊柱不用再克服包体向外的力矩，实现真正的“护脊”；本发明专利技术从实用性出发，特别地采用软质面料包体和U型箱体支撑框架的组合设计，包体插入U型框架就是箱体包，抽出U型框架就能机洗，做到真正的“实用”和“健康”。

【技术实现步骤摘要】
一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法
本专利技术涉及一种双肩背包设计方法，具体涉及一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法。
技术介绍
双肩背包往往要装载较大的重量，导致身体要承受较大的外加负重，尤其是肩部和脊柱。在双肩背包的使用人群中，青少年学生身体正处在发育期，行业规范对学生背包的要求是最高的，所以本专利技术重点阐述学生背包的设计，本专利技术还适用于休闲背包、时尚背包、电脑背包等。行业规范对学生背包的要求主要有“减负”“护肩”“护脊”“健康”。遗憾的是，很多学生背包在功能宣传上偷换了“减负”“护肩”“护脊”“健康”的概念，我国相关的行业标准在这几个方面是有说明的。行业标准WS∕T585-2018《中小学生书包卫生要求》中规定，“学生背负的书包总重量不超过学生体重的10%”。行业标准QB/T2858-2007《学生书袋》4.1关于书包结构的要求，“书包背面要有支撑功能，支撑物材料可以是符合卫生要求的聚氨酯棉（海绵）、聚氯乙烯泡沫塑料等。型号3（书包适合学生身高128.0cm～143.9cm）和型号4（书包适合学生身高＜128.0cm）书包可以配腰带和胸带”。行业标准QB/T2858-2007《学生书袋》4.1.8关于舒适度的要求，“肩带类书袋的设计应符合使用者身体的人体工程学要求：即在肩、背、腰三个部位与人体曲线贴合后有舒适感，在背负时身体达到平衡状态。书袋背面的支撑部位应作柔软弹性的缓冲处理，不应出现压力集中的凸点（棱角）部位”。行业标准QB/T2858-2007《学生书袋》4.8.2关于书袋带的要求，“书袋带在支撑区域内，整个带宽应不小于40mm；书袋长可以单手均匀连续调节，书袋带不应夹背袋者的脖子，不应由于非故意原因变松或者脱落”。从行业标准的要求中可以看出，“减负”是要从根本上避免青少年学生背负的背包过重，因为过重会导致脊椎的位置发生改变以适应负荷，这也加大了对椎间盘的压缩，不仅会导致孩子背部疼痛，进一步发展成驼背等骨骼姿势的改变。可以看出“减负”是指减轻学生书包的总重量，规范中对不同身高对应了书包的尺寸范围，也就是限定了书包的容量。部分设计采用弹性肩带或加厚聚氨酯棉肩带或平面裁剪的S型肩带或在书包背部加缓冲聚氨酯棉垫，就宣称可减负30%以上，实际上这些都是误导。而从行业标准的要求中还可以看出，要达到“护肩”“护脊”的目的，设计应符合使用者身体的人体工程学要求：即在肩、背、腰三个部位与人体曲线贴合后有舒适感，在背负时身体达到平衡状态。现有背包产品的设计对“贴合”和“平衡”的要求理解的并不到位，甚至谬以千里。另外部分设计把行李箱和书包结合在一起，推出了拉杆书包。实际上，长时间同一方向拉着书包走路，脊椎受力方向常常偏向一侧，很容易造成脊柱侧弯。综上，一款健康的学生背包应该是双肩背负式的，设计的重点在于“贴合”和“平衡”。
技术实现思路
下面的论述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同符号和字母表示相同或相似的要素。下面的论述会涉及包体和肩带的受力分析，由于肩带与肩部存在摩擦力，所以肩带与包体底部的连接处受力较小，因此在下面的论述中忽略此处的受力，不做分析。本专利技术一种护肩护脊健康双肩背包，由肩带、包体和U型框架组成。双肩背包背负在背部的理想状态如图1，即双肩背包的包体背面贴合在身体背部。肩带作用在包体背面的顶部A点，F代表肩带的拉力，O代表包体载物后的重心，G代表包体载物后的重力，L代表O点到人体脊背的距离，M=G×L代表的是向身体外侧的力矩。可知的，由于力矩M的作用，背包的包体会向外翻转直到达到下一个平衡。如图2所示，当肩带拉力F通过重心O时，作用在背包上的力矩为零，此时背包背面与垂直方向产生个夹角θ。背包背负在背部的实际状态如图3，可知β角随θ角变化，肩带的拉力F=F1/COSβ（F1≈G），可知β角越小肩带的拉力F就越小，肩带的拉力F是由肩部与肩带的摩擦力f（肩）产生的，f（肩）=μ（肩）×F1。还应注意到图3中的F2是由肩带的拉力F分解的垂直于背部的压力，F2=F1×tanβ，可知θ角越小β角就越小，垂直于背部的压力F2就越小，该压力的作用点此时在背包的底部与腰部的接触处，实际使用情况如图4。所以背包包体的外倾角越小肩部承受的压力就越小，同时腰部的局部还要承受越小的压力，因此背包的设计要尽可能做到背包在平衡状态时倾角θ接近于0。要达到背包的背面贴合身体的背部即倾角θ接近于0，多数“减负”书包采用的方法是增加可调节胸带和可调节腰带，收紧胸带和腰带就可以使背包背面贴合到背部。这种方式应用在成人背包上可以接受，但应用到青少年的书包上要慎重。行业标准QB/T2858-2007《学生书袋》4.1关于书包结构的要求，“型号3（书包适合学生身高128.0cm～143.9cm）和型号4（书包适合学生身高＜128.0cm）书包可以配腰带和胸带”。标准中的这一项释义是身高在143.9cm以下的学生使用的书包可以配腰带和胸带，也可以不配，但身高大于143.9cm的学生使用的书包不能配腰带和胸带（不包括成年人）。下表是行业标准QB/T2858-2007《学生书袋》4.1关于书包结构的要求，4种型号书包的主要尺寸及学生身高适用范围。可以理解为，行业标准基于减负的目的限定了书包的尺寸和自重，型号3和型号4这两种小书包可以设计有腰带和胸带，但必要性不大；型号1和型号2这两种大一点的书包不能设计有腰带和胸带，尤其是不能设计有胸带，因为这个年龄段的青少年正处在身体发育期，胸带对女孩胸部产生压迫，影响发育。现有双肩背包肩带与包体的连接处都在包体背面的上部，即使采用设计有腰带和胸带的方式达到包体的背面贴合身体的背部即倾角θ接近于0也只是去掉了外力F2对腰部的压力。图5是设计有腰带和胸带的双肩背包在背部的状态。虽然包体被肩带、胸带和腰带束缚在身体背部，但外力矩M是存在的，而且包体重心越向外包体重量越重M就越大（M=G×L），身体的肌肉和脊柱就必须提供反向力矩以达到整体平衡。表现为身体姿势发生改变，头和躯干前倾程度增加，步态、足底压力和下肢关节受力也发生了变化，这会严重损害青少年正常的身体发育。本专利技术为了达到倾角θ接近于0并克服外力矩M给肌肉和脊柱带来的损伤，特殊设计了将肩带与包体的连接点移到包体的顶部，包体重心的延长线上，如图6。从图6的受力分析可知，F=F1/COSβ，F2=F1×tanβ，此图中F1和G作用点重合，外力矩M=0,包体倾角θ=0。图6中F2是由肩带的拉力F分解的垂直于背部的压力，与图3中的F2压迫腰椎不同的是，图6中的F2更有益之处在于该力使得背包包体背部与身体背部产生摩擦力f（背）=μ（背）×F2，该摩擦力f（背）承担了一部分包体的重量，即F1=G-f（背），而F1正是肩部受到的压力。所以，本专利技术中将肩带与包体的连接点移到包体的顶部重心的延长线上的增益效果是：肩部压力减小更舒适，脊柱不用克服外力矩M更有利健康发育。图7是制作的样本在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法，其特征在于，本专利技术具有独创的仿生学背包肩带、独创的肩带与包体的连接部位、独创的U型箱体支撑框架。/n

【技术特征摘要】
1.一种护肩护脊健康双肩背包的实现方法，其特征在于，本发明具有独创的仿生学背包肩带、独创的肩带与包体的连接部位、独创的U型箱体支撑框架。


2.本发明独创设计鱼骨结构的仿生学背包肩带，应用该原理的肩带可以使肩带与人体的肩部、肩背部和前胸形成的多曲面三维立体结构完美贴合并受力，均匀的受力分布带来的是极佳的舒适感，实现真正的“护肩”。


3.根据权利要求2所述的鱼骨结构的仿生学肩带，其特征在于：鱼骨的脊柱由关节连接，具有横向、纵向、旋转三个自由度，可以在一定范围内向任意方向摆动或转动，应用于肩带可以使肩带与人体的肩部、肩背部和前胸形成的多曲面三维立体结构完美贴合并受力，鱼刺具有越靠近尖部越具有弹性的特性，这样的结构和材质特性既能完美地贴合身体又能在横向上最大程度地分担压力。


4.本发明创新地将肩带与包体的连接点移到包体的顶部，包体重心的延长线上，脊柱不用再克服包体向外的力矩，实现真正的“护脊”。


5.根据权利要求4所述的肩带与包体的连接点，其特征在于：连接点处...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东哲，
申请(专利权)人：七彩瓢虫沈阳创意科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21