老年智能可穿戴服裝研究現(xiàn)狀及面臨問題

張逸霏，柯寶珠

（上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,上海 201620）

隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展，我國人口老齡化問題逐漸加劇，老年人的消費(fèi)需求逐漸得到重視.根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局最新公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年底，我國60 歲及以上老年人口已達(dá)到2.54 億人，占總?cè)丝诘?8.1%.龐大的老齡人口數(shù)量意味著老年用品需求量巨大，消費(fèi)市場潛力無限.作為日常生活中必不可少的物品，開發(fā)出滿足老年人消費(fèi)需求的功能性服裝迫在眉睫.

目前，智能服裝已被應(yīng)用于多個領(lǐng)域，針對老年人設(shè)計(jì)與開發(fā)的智能服裝應(yīng)運(yùn)而生.因?yàn)槔夏耆巳旱奶厥庑?，智能服裝更多集中于健康監(jiān)測、養(yǎng)生保健、安全防護(hù)等方面.Ng 等[1]提出一系列老年智能服裝，包括生命特征監(jiān)測服、尿失禁產(chǎn)品等.孫金平[2]將柔性傳感織物和電路板織物合理分布服裝各部位，設(shè)計(jì)一款老年智能醫(yī)護(hù)服裝，實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)服裝與人體結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合.田金枝[3]開發(fā)了一款集血糖檢測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、電腦語音總機(jī)和專家照護(hù)系統(tǒng)于一體的血糖實(shí)時(shí)監(jiān)測的智能服裝，對于患有糖尿病老人的綜合治療具有很大幫助.目前對老年智能可穿戴服裝的研究大都著重于功能性方面，在娛樂性和時(shí)尚性方面還有欠缺.

本研究對老年智能可穿戴服裝的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)老年智能服裝面臨的問題，展望老年智能服裝未來的發(fā)展趨勢.

1 老年智能可穿戴服裝發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 老年智能可穿戴服裝

智能服裝是能夠感知外部環(huán)境變化，并對這種變化做出反應(yīng)和調(diào)整的服裝.隨著科學(xué)技術(shù)不斷提升，智能服裝已經(jīng)成為紡織行業(yè)的熱門研究，用于運(yùn)動、醫(yī)療、軍事、娛樂等多個方面.老年智能可穿戴服裝是指在保證穿著舒適的前提下，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，能夠有效防止內(nèi)在和外在因素對老年人健康產(chǎn)生的不良影響，同時(shí)具有治療按摩、健康監(jiān)測、安全警示、防走失等功能的服裝[4].

老年智能可穿戴服裝是多種學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，涉及到電子信息、材料、紡織等相關(guān)學(xué)科.目前主要是通過智能纖維、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)老年可穿戴服裝的智能化.智能纖維可以感知外部環(huán)境變化并做出反應(yīng)，使用智能纖維做成服裝可以在保留紡織特性的情況下實(shí)現(xiàn)服裝智能化.在服裝中植入生物醫(yī)學(xué)傳感器或者運(yùn)動傳感器，制成能夠監(jiān)測人體生理數(shù)據(jù)和運(yùn)動狀態(tài)的智能可穿戴服裝.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與服裝結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、監(jiān)管等功能.

1.2 老年智能服裝分類

1.2.1 健康監(jiān)測類智能可穿戴服裝

健康監(jiān)測是指對人體健康狀況進(jìn)行監(jiān)測，以預(yù)防各種慢性疾病.相較于其他人群，老年人群器官功能和神經(jīng)運(yùn)動機(jī)能下降，免疫力較弱，高血壓、心腦血管疾病等病癥的患病率較高.健康監(jiān)測類老年智能可穿戴服裝的開發(fā)，為老年人群隨時(shí)檢查自己的健康狀況創(chuàng)造條件，對監(jiān)護(hù)老年人日常具有很大的作用.健康監(jiān)測類智能可穿戴服裝主要是通過將具有可以監(jiān)測人體生理數(shù)據(jù)能力的傳感器嵌入服裝中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測人體各項(xiàng)生命特征，如血壓、血糖、心率、體溫、呼吸、血氧等，并通過信息處理模塊進(jìn)行分析.生物電傳感技術(shù)、人體物理傳感技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)中的應(yīng)用最為廣泛[5].其中，生物電傳感技術(shù)主要用于測量心電、腦電等各種生物電信號，人體物理傳感器主要用于測量體溫、血壓、呼吸等生理參數(shù)[6].這些傳感器主要分布于服裝的胸部、腰部和腿部.老年健康監(jiān)測類智能服裝作為一種特殊的人體穿戴服裝，需要具備操作簡單、功能集成、敏感原件微型、可交互等特點(diǎn).

為服用者提供醫(yī)療輔助是智能監(jiān)測類服裝的研發(fā)初衷[7].許黛芳等[8]針對阿爾茨海默病老人開發(fā)一款針織智能服裝，該服裝在針織毛衫上布置石墨烯柔性傳感器、柔性纖維能源器件、柔性顯示器、跌倒監(jiān)測模塊、輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（AGPS）、語音模塊和無線電通信模塊等硬件，具有輔助定位、監(jiān)測跌倒、健康監(jiān)測和語音提醒功能，可以有效看護(hù)患病老人.阿爾茨海默病老人針織智能安全監(jiān)護(hù)服的設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示.周藝穎等[9]通過使用傳感器來采集患者身體震顫開發(fā)了帕金森智能監(jiān)測服.楊璨[10]利用Arduino 設(shè)計(jì)了一款智能戶外運(yùn)動監(jiān)測老年服裝，該服裝功能齊全，操作簡便，可以監(jiān)測心率、體溫、濕度等，滿足老年人戶外運(yùn)動的需求，如圖2 所示.MIT-SUFUJI纖維工業(yè)公司曾使用智能纖維“AGposs TI”制成T 恤，人穿著后即可獲得心率、血壓、呼吸量等體征信息[11].

1.2.2 養(yǎng)生保健類智能可穿戴服裝

養(yǎng)生保健是可以有效提高身體健康的活動行為.隨著觀念進(jìn)步，老年人群對養(yǎng)生保健越發(fā)重視，養(yǎng)生保健類智能可穿戴服裝越來越受歡迎.李翠玉等[12]設(shè)計(jì)智能化按摩背心，通過手機(jī)和軟觸按摩頭為使用者提供有效按摩.姜新生[13]設(shè)計(jì)智能發(fā)熱理療護(hù)腰，可以提高慢性腰痛治愈率.這類智能服裝主要依靠開發(fā)保健纖維與保健型面料，如玉石纖維、薄荷纖維，兩者均具有特殊的保健功能.老年人人體機(jī)能下降，多數(shù)患有常見病，保健型面料中含有的多種物質(zhì)具有醫(yī)療效用，如大豆蛋白纖維、大麻纖維、負(fù)離子面料、竹纖維面料等，可以起到防菌和促進(jìn)新陳代謝等作用.隨著人們對服裝的服用性要求慢慢轉(zhuǎn)向保健、理療，養(yǎng)生保健類智能可穿戴服裝可有效提高老年人身體素質(zhì)和生活質(zhì)量，便于管理健康狀態(tài).朱江波等[14]開發(fā)超輕智能溫控發(fā)熱保健服，如圖3 所示，該服裝采用柔性納米材料發(fā)熱片，利用納米材料具有遠(yuǎn)紅外線，在保暖發(fā)熱同時(shí)還能達(dá)到促進(jìn)血液循環(huán)的保健效果.張德懷[15]設(shè)計(jì)開發(fā)一種電熱磁保健智能服，內(nèi)襯使用易聚集電荷面料，并在相關(guān)穴位對應(yīng)部位的雙層布內(nèi)放置中藥包，持續(xù)治療身體病變部位.還有采用石墨烯纖維、遠(yuǎn)紅外線纖維、太極石纖維等功能性纖維開發(fā)按摩保健襪，可以緩解足痛腿腳涼等癥狀，如圖4 所示.

圖3 超輕智能溫控發(fā)熱保健服Fig.3 Ultralight intelligent temperature control heating health care suit

圖4 按摩保健襪Fig.4 Massage health care socks

1.2.3 安全防護(hù)類智能可穿戴服裝

安全防護(hù)智能可穿戴服裝是一類利用科技手段使其具有消除安全隱患和防護(hù)功能的服裝.隨著年齡增長，老年人聽力、視力、記憶力和反應(yīng)力都有所下降，經(jīng)常在危險(xiǎn)情況下無法快速反應(yīng)而受到傷害，采取一定的安全防護(hù)措施尤為重要.服裝與人體密切相關(guān)，開發(fā)安全防護(hù)類智能服裝在保護(hù)老人安全中具有重要作用.安全防護(hù)類智能可穿戴服裝主要分為警示防護(hù)類和意外傷害防護(hù)類，警示防護(hù)類是在服裝中加入具有警示功能的反光或熒光材料，能讓外界感知老人的存在，減少意外傷亡；意外傷害防護(hù)類則通過監(jiān)測傳感器、柔性電路板、電子織物和外聯(lián)設(shè)備軟件等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測老人行走動態(tài)和意外沖擊狀況，一旦有意外發(fā)生，智能服裝中的警報(bào)器便會響應(yīng)，開啟防護(hù)系統(tǒng)，并將老人位置和身體情況傳輸給家屬和醫(yī)生.日本Prop 公司曾開發(fā)一種老年安全氣囊防摔服，通過氣囊有效避免人摔倒時(shí)對頸椎和頭部造成的傷害.周燕[16]為老年人設(shè)計(jì)了一款集意外跌倒保護(hù)、警示、身體健康指標(biāo)監(jiān)測和緊急危險(xiǎn)報(bào)警功能為一體的智能運(yùn)動防護(hù)服，該服裝使用D30 凝膠材料并嵌入柔性壓力傳感器和智能警報(bào)裝置，可有效保護(hù)老年人在意外沖擊中的健康安全，如圖5 所示.

圖5 智能運(yùn)動防護(hù)服Fig.5 Intelligent sports protective clothing

1.2.4 輔助類智能可穿戴服裝

輔助類智能可穿戴服裝主要針對老年人群生活娛樂、心理健康方面.美國品牌李維斯就曾推出音樂外套、情緒香薰服等可以感知穿戴者情緒并播放不同音樂的情緒交互服裝[17].老年人群主要以退休老人為主，空余時(shí)間充裕，除了健康、保健、安全等方面，其身心娛樂也是需要考慮的方面.目前，國外從老年人心理訴求出發(fā)已經(jīng)開發(fā)出安裝了智能元件和藍(lán)牙技術(shù)的智能互動夾克，具有尋路定位和視覺輔助功能的老年社交型智能背心，利用微電流原理能夠演奏音樂的老年智能服等一系列輔助類智能可穿戴服裝.

2 老年智能可穿戴服裝目前面臨的問題

老年智能可穿戴服裝是紡織產(chǎn)業(yè)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融合的產(chǎn)物，具有很大的發(fā)展空間和市場潛力，但還有很多不足需要攻克和解決.隨著人工智能逐漸成為各領(lǐng)域的發(fā)展方向，研發(fā)者應(yīng)開發(fā)出舒適性更好、功能更齊全、耐洗滌性好、實(shí)用性強(qiáng)且綠色環(huán)保的老年智能可穿戴服裝.

2.1 老年智能可穿戴服裝存在的問題

老年智能可穿戴服裝作為新生類產(chǎn)品，在技術(shù)、功能、舒適性等方面還存在不足，根據(jù)文獻(xiàn)研究及市場現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾方面問題：

1）如何在追求智能技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)保障穿著體驗(yàn)效果；

2）如何兼顧服裝與面料的導(dǎo)電性、耐久性、耐洗滌性、穿著舒適性、易剪裁縫制性；

3）如何將導(dǎo)線、傳感器等電子元件合理嵌入織物的紡織、剪裁、縫制中；

4）如何開發(fā)新型智能面料；

5）如何使有電子器件集成的面料和洗滌清潔連接起來；

6）如何使老年智能可穿戴服裝更輕便、易穿、節(jié)能環(huán)保；

7）如何避免漏電輻射問題，保障其安全性；

8）如何提高美觀時(shí)尚性.

2.2 老年智能可穿戴服裝開發(fā)的難點(diǎn)

國內(nèi)傳統(tǒng)服裝市場已趨于飽和，而智能服裝具有強(qiáng)大的市場容量.老年智能可穿戴服裝作為其中重要的一類，具有強(qiáng)大的市場潛力，但其因技術(shù)生產(chǎn)上的難點(diǎn)一直未能得到很好地推廣，主要體現(xiàn)在以下方面.

2.2.1 批量生產(chǎn)技術(shù)

老年智能可穿戴服裝要把導(dǎo)電纖維和不導(dǎo)電纖維、電極和檢測器編制到成衣里，導(dǎo)致一次性地編制成衣十分棘手，批量生產(chǎn)十分困難.但只有擁有批量生產(chǎn)技術(shù)，才能更好地普及老年智能可穿戴服裝.

2.2.2 科技發(fā)展與市場需求結(jié)合的設(shè)計(jì)新思路

在人工智能時(shí)代研發(fā)人員可以嘗試科技發(fā)展和市場需求相結(jié)合的引導(dǎo)式設(shè)計(jì)新思路.例如，老年智能可穿戴服裝價(jià)格偏高導(dǎo)致消費(fèi)者接受度較低，可以嘗試將4D 打印技術(shù)與人工智能技術(shù)應(yīng)用于老年智能可穿戴服裝的可能性，4D 打印在3D打印基礎(chǔ)上加入時(shí)間維度，實(shí)現(xiàn)傳感、驅(qū)動、控制等功能.將4D 打印的智能材料應(yīng)用到服裝中可以大幅度降低生產(chǎn)成本，提高創(chuàng)意轉(zhuǎn)化率等[18].

2.2.3 降低售價(jià)

老年智能可穿戴服裝的推廣中，消費(fèi)者對價(jià)格的承受力也很重要.目前，該類服裝尚未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)成本過高，限制了銷售市場的擴(kuò)大.未來需要通過市場分析調(diào)研和批量生產(chǎn)的途徑降低智能紡織品的成本，以此推動老年智能可穿戴服飾的銷售市場.

2.3 老年智能可穿戴服裝未來的發(fā)展趨勢

老年智能可穿戴服裝涉及紡織、電子、人體功效等多個領(lǐng)域，使其功能集成化、合體個性化、檢測標(biāo)準(zhǔn)化、營銷商業(yè)化和確保生產(chǎn)過程綠色環(huán)保是未來需要注重的地方.

2.3.1 在設(shè)計(jì)上的發(fā)展趨勢

1）新工藝的開發(fā).服裝面料需要具備柔軟性和可洗滌性等特點(diǎn)，老年智能可穿戴服裝亦是如此.智能紡織品中的微電子技術(shù)需朝著更加柔軟性發(fā)展，電子原件轉(zhuǎn)向軟觸界面、軟化接口和柔性開關(guān)等應(yīng)用方向研發(fā).

2）功能系統(tǒng)高度集成.現(xiàn)有老年智能可穿戴服裝大多針對單一病癥，很少進(jìn)行效果評價(jià)和模擬體驗(yàn)，但老年人群常同時(shí)具有多種慢性病，對各種功能的智能服裝都有要求.未來電子元件的高度集成將解決這一問題，其功能更加全面，壽命更長，體積重量大大減小.同時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)測精準(zhǔn)度也將提高，能更好掌握穿者的狀態(tài).

3）產(chǎn)品個性化.老年群體體型變化較多，個人所需功能差別也大，不貼合使用者自身情況的產(chǎn)品使用時(shí)可能會對使用者造成危害.未來老年智能可穿戴設(shè)備研究可使用三維掃描等技術(shù)，滿足使用者的個性定制，使其更貼合使用者自身需求.

4）美觀.市面上的老年智能可穿戴服裝大多強(qiáng)調(diào)功能性，注重智能和技術(shù)設(shè)計(jì)，但在款式結(jié)構(gòu)、色彩、面料上設(shè)計(jì)有所欠缺，很難打動消費(fèi)者購買.同時(shí)老年人群的體型變化，服裝結(jié)構(gòu)上應(yīng)該做出相應(yīng)調(diào)整，使其更符合老年人的體型特征.其次，大多老年智能服裝需要攜帶的各種傳感器也很難保證舒適度，所以如何把智能可穿戴服裝設(shè)計(jì)得更加美觀舒適，達(dá)到功能與時(shí)尚的統(tǒng)一是目前所追求的.

2.3.2 在工藝面料上的發(fā)展趨勢

綠色環(huán)保.老年智能服裝綜合了紡織品、金屬和電子元件等材料，工序復(fù)雜，其中紡織品的印染和電子元件的加工極易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題.而考慮節(jié)能環(huán)保，在老年智能可穿戴服裝的研發(fā)中，要注重材料環(huán)保性的可再生利用性，達(dá)到服裝的可持續(xù)使用，避免造成環(huán)境污染.

2.3.3 在生產(chǎn)上的發(fā)展趨勢

制定統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn).老年智能可穿戴服裝的檢測標(biāo)準(zhǔn)和其安全需要極度不適配，應(yīng)將電子元件按功能分類，制定統(tǒng)一規(guī)范的檢測標(biāo)準(zhǔn)，確保每個應(yīng)用于老年智能服裝的電子原件均是合格產(chǎn)品.也應(yīng)建立相關(guān)機(jī)構(gòu)不斷對其穿著效果評價(jià)及安全監(jiān)測，進(jìn)一步完善智能服裝的評價(jià)體系.

2.3.4 在營銷運(yùn)營上的發(fā)展趨勢

面向廣大消費(fèi)者和商業(yè)最大化.需要重視服裝商業(yè)化需求，貼近大眾消費(fèi)者理念、消費(fèi)者行為及消費(fèi)者需求，根據(jù)市場需求和自身產(chǎn)品發(fā)展特點(diǎn)優(yōu)化產(chǎn)品管理，合理進(jìn)行產(chǎn)品功能類型開發(fā)與管理，加強(qiáng)消費(fèi)者研究，了解消費(fèi)者對老年智能可穿戴服裝的認(rèn)知性和主動性，進(jìn)行合理的市場宣傳，提高老年群體需求和購買主動程度.

3 結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，傳統(tǒng)服裝已經(jīng)很難滿足人們在功能性方面的需求，智能服裝因其性能優(yōu)勢和特點(diǎn)吸引越來越多的消費(fèi)者，具有很大的發(fā)展空間.老年智能可穿戴服裝是科技與紡織融合的新興產(chǎn)物，能夠幫助老年人群監(jiān)測身體狀況、養(yǎng)生保健、安全防護(hù)和輔助娛樂，滿足老年人對服裝的功能性需求.隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，老年智能可穿戴服裝將向美觀時(shí)尚、穿著舒適、信息精準(zhǔn)安全、功能多樣化方向發(fā)展，提高老年人群的生活質(zhì)量，同時(shí)減緩子女和醫(yī)療資源缺乏的負(fù)擔(dān).