老年智能可穿戴服裝研究現狀及面臨問題

張逸霏，柯寶珠

（上海工程技術大學 紡織服裝學院,上海 201620）

隨著科技進步和社會發展，我國人口老齡化問題逐漸加劇，老年人的消費需求逐漸得到重視.根據國家統計局最新公布的數據顯示，截至2019年年底，我國60 歲及以上老年人口已達到2.54 億人，占總人口的18.1%.龐大的老齡人口數量意味著老年用品需求量巨大，消費市場潛力無限.作為日常生活中必不可少的物品，開發出滿足老年人消費需求的功能性服裝迫在眉睫.

目前，智能服裝已被應用于多個領域，針對老年人設計與開發的智能服裝應運而生.因為老年人群的特殊性，智能服裝更多集中于健康監測、養生保健、安全防護等方面.Ng 等[1]提出一系列老年智能服裝，包括生命特征監測服、尿失禁產品等.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，設計一款老年智能醫護服裝，實現監護服裝與人體結構的完美結合.田金枝[3]開發了一款集血糖檢測數據系統、電腦語音總機和專家照護系統于一體的血糖實時監測的智能服裝，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狀進行分析，總結老年智能服裝面臨的問題，展望老年智能服裝未來的發展趨勢.

1 老年智能可穿戴服裝發展現狀

1.1 老年智能可穿戴服裝

智能服裝是能夠感知外部環境變化，并對這種變化做出反應和調整的服裝.隨著科學技術不斷提升，智能服裝已經成為紡織行業的熱門研究，用于運動、醫療、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，結合現代科學技術，能夠有效防止內在和外在因素對老年人健康產生的不良影響，同時具有治療按摩、健康監測、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科相結合的產物，涉及到電子信息、材料、紡織等相關學科.目前主要是通過智能纖維、傳感器和物聯網技術實現老年可穿戴服裝的智能化.智能纖維可以感知外部環境變化并做出反應，使用智能纖維做成服裝可以在保留紡織特性的情況下實現服裝智能化.在服裝中植入生物醫學傳感器或者運動傳感器，制成能夠監測人體生理數據和運動狀態的智能可穿戴服裝.物聯網技術與服裝結合，可以實現智能化識別、定位、監管等功能.

1.2 老年智能服裝分類

1.2.1 健康監測類智能可穿戴服裝

健康監測是指對人體健康狀況進行監測，以預防各種慢性疾病.相較于其他人群，老年人群器官功能和神經運動機能下降，免疫力較弱，高血壓、心腦血管疾病等病癥的患病率較高.健康監測類老年智能可穿戴服裝的開發，為老年人群隨時檢查自己的健康狀況創造條件，對監護老年人日常具有很大的作用.健康監測類智能可穿戴服裝主要是通過將具有可以監測人體生理數據能力的傳感器嵌入服裝中，實現實時監測人體各項生命特征，如血壓、血糖、心率、體溫、呼吸、血氧等，并通過信息處理模塊進行分析.生物電傳感技術、人體物理傳感技術在生物醫學傳感技術中的應用最為廣泛[5].其中，生物電傳感技術主要用于測量心電、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[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.

為服用者提供醫療輔助是智能監測類服裝的研發初衷[7].許黛芳等[8]針對阿爾茨海默病老人開發一款針織智能服裝，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、跌倒監測模塊、輔助全球衛星定位系統（AGPS）、語音模塊和無線電通信模塊等硬件，具有輔助定位、監測跌倒、健康監測和語音提醒功能，可以有效看護患病老人.阿爾茨海默病老人針織智能安全監護服的設計原理圖如圖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了帕金森智能監測服.楊璨[10]利用Arduino 設計了一款智能戶外運動監測老年服裝，該服裝功能齊全，操作簡便，可以監測心率、體溫、濕度等，滿足老年人戶外運動的需求，如圖2 所示.MIT-SUFUJI纖維工業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 養生保健類智能可穿戴服裝

養生保健是可以有效提高身體健康的活動行為.隨著觀念進步，老年人群對養生保健越發重視，養生保健類智能可穿戴服裝越來越受歡迎.李翠玉等[12]設計智能化按摩背心，通過手機和軟觸按摩頭為使用者提供有效按摩.姜新生[13]設計智能發熱理療護腰，可以提高慢性腰痛治愈率.這類智能服裝主要依靠開發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.老年人人體機能下降，多數患有常見病，保健型面料中含有的多種物質具有醫療效用，如大豆蛋白纖維、大麻纖維、負離子面料、竹纖維面料等，可以起到防菌和促進新陳代謝等作用.隨著人們對服裝的服用性要求慢慢轉向保健、理療，養生保健類智能可穿戴服裝可有效提高老年人身體素質和生活質量，便于管理健康狀態.朱江波等[14]開發超輕智能溫控發熱保健服，如圖3 所示，該服裝采用柔性納米材料發熱片，利用納米材料具有遠紅外線，在保暖發熱同時還能達到促進血液循環的保健效果.張德懷[15]設計開發一種電熱磁保健智能服，內襯使用易聚集電荷面料，并在相關穴位對應部位的雙層布內放置中藥包，持續治療身體病變部位.還有采用石墨烯纖維、遠紅外線纖維、太極石纖維等功能性纖維開發按摩保健襪，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 安全防護類智能可穿戴服裝

安全防護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功能的服裝.隨著年齡增長，老年人聽力、視力、記憶力和反應力都有所下降，經常在危險情況下無法快速反應而受到傷害，采取一定的安全防護措施尤為重要.服裝與人體密切相關，開發安全防護類智能服裝在保護老人安全中具有重要作用.安全防護類智能可穿戴服裝主要分為警示防護類和意外傷害防護類，警示防護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；意外傷害防護類則通過監測傳感器、柔性電路板、電子織物和外聯設備軟件等實現實時監測老人行走動態和意外沖擊狀況，一旦有意外發生，智能服裝中的警報器便會響應，開啟防護系統，并將老人位置和身體情況傳輸給家屬和醫生.日本Prop 公司曾開發一種老年安全氣囊防摔服，通過氣囊有效避免人摔倒時對頸椎和頭部造成的傷害.周燕[16]為老年人設計了一款集意外跌倒保護、警示、身體健康指標監測和緊急危險報警功能為一體的智能運動防護服，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裝置，可有效保護老年人在意外沖擊中的健康安全，如圖5 所示.

圖5 智能運動防護服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已經開發出安裝了智能元件和藍牙技術的智能互動夾克，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業與先進的科學技術融合的產物，具有很大的發展空間和市場潛力，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域的發展方向，研發者應開發出舒適性更好、功能更齊全、耐洗滌性好、實用性強且綠色環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品，在技術、功能、舒適性等方面還存在不足，根據文獻研究及市場現狀發現主要存在以下幾方面問題：

1）如何在追求智能技術創新的同時保障穿著體驗效果；

2）如何兼顧服裝與面料的導電性、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、節能環保；

7）如何避免漏電輻射問題，保障其安全性；

8）如何提高美觀時尚性.

2.2 老年智能可穿戴服裝開發的難點

國內傳統服裝市場已趨于飽和，而智能服裝具有強大的市場容量.老年智能可穿戴服裝作為其中重要的一類，具有強大的市場潛力，但其因技術生產上的難點一直未能得到很好地推廣，主要體現在以下方面.

2.2.1 批量生產技術

老年智能可穿戴服裝要把導電纖維和不導電纖維、電極和檢測器編制到成衣里，導致一次性地編制成衣十分棘手，批量生產十分困難.但只有擁有批量生產技術，才能更好地普及老年智能可穿戴服裝.

2.2.2 科技發展與市場需求結合的設計新思路

在人工智能時代研發人員可以嘗試科技發展和市場需求相結合的引導式設計新思路.例如，老年智能可穿戴服裝價格偏高導致消費者接受度較低，可以嘗試將4D 打印技術與人工智能技術應用于老年智能可穿戴服裝的可能性，4D 打印在3D打印基礎上加入時間維度，實現傳感、驅動、控制等功能.將4D 打印的智能材料應用到服裝中可以大幅度降低生產成本，提高創意轉化率等[18].

2.2.3 降低售價

老年智能可穿戴服裝的推廣中，消費者對價格的承受力也很重要.目前，該類服裝尚未形成成熟的產業鏈，開發成本過高，限制了銷售市場的擴大.未來需要通過市場分析調研和批量生產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、人體功效等多個領域，使其功能集成化、合體個性化、檢測標準化、營銷商業化和確保生產過程綠色環保是未來需要注重的地方.

2.3.1 在設計上的發展趨勢

1）新工藝的開發.服裝面料需要具備柔軟性和可洗滌性等特點，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需朝著更加柔軟性發展，電子原件轉向軟觸界面、軟化接口和柔性開關等應用方向研發.

2）功能系統高度集成.現有老年智能可穿戴服裝大多針對單一病癥，很少進行效果評價和模擬體驗，但老年人群常同時具有多種慢性病，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，數據監測精準度也將提高，能更好掌握穿者的狀態.

3）產品個性化.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品使用時可能會對使用者造成危害.未來老年智能可穿戴設備研究可使用三維掃描等技術，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調功能性，注重智能和技術設計，但在款式結構、色彩、面料上設計有所欠缺，很難打動消費者購買.同時老年人群的體型變化，服裝結構上應該做出相應調整，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計得更加美觀舒適，達到功能與時尚的統一是目前所追求的.

2.3.2 在工藝面料上的發展趨勢

綠色環保.老年智能服裝綜合了紡織品、金屬和電子元件等材料，工序復雜，其中紡織品的印染和電子元件的加工極易造成環境污染和資源浪費等問題.而考慮節能環保，在老年智能可穿戴服裝的研發中，要注重材料環保性的可再生利用性，達到服裝的可持續使用，避免造成環境污染.

2.3.3 在生產上的發展趨勢

制定統一檢測標準.老年智能可穿戴服裝的檢測標準和其安全需要極度不適配，應將電子元件按功能分類，制定統一規范的檢測標準，確保每個應用于老年智能服裝的電子原件均是合格產品.也應建立相關機構不斷對其穿著效果評價及安全監測，進一步完善智能服裝的評價體系.

2.3.4 在營銷運營上的發展趨勢

面向廣大消費者和商業最大化.需要重視服裝商業化需求，貼近大眾消費者理念、消費者行為及消費者需求，根據市場需求和自身產品發展特點優化產品管理，合理進行產品功能類型開發與管理，加強消費者研究，了解消費者對老年智能可穿戴服裝的認知性和主動性，進行合理的市場宣傳，提高老年群體需求和購買主動程度.

3 結語

隨著人們生活水平的提高，傳統服裝已經很難滿足人們在功能性方面的需求，智能服裝因其性能優勢和特點吸引越來越多的消費者，具有很大的發展空間.老年智能可穿戴服裝是科技與紡織融合的新興產物，能夠幫助老年人群監測身體狀況、養生保健、安全防護和輔助娛樂，滿足老年人對服裝的功能性需求.隨著新技術、新材料的不斷發展，老年智能可穿戴服裝將向美觀時尚、穿著舒適、信息精準安全、功能多樣化方向發展，提高老年人群的生活質量，同時減緩子女和醫療資源缺乏的負擔.