隨著時(shí)代發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們著裝觀念發(fā)生了很大變化，對(duì)服裝提出了新的要求，更加追求服裝的品質(zhì)化、個(gè)性化。另外，健康問(wèn)題也受到了人們極大重視。傳感技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)展推動(dòng)了可穿戴智能產(chǎn)品的發(fā)展。人體生理信號(hào)(體溫、心率、呼吸等)監(jiān)測(cè)對(duì)人體疾病的預(yù)防、分析、診斷和人們?nèi)粘５慕】禒顩r查看有重要意義和價(jià)值。可穿戴生理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用生物傳感器獲取人體運(yùn)動(dòng)與生理參數(shù)，對(duì)穿戴者或遠(yuǎn)程監(jiān)控者提供實(shí)時(shí)生理信息反饋。文中主要綜述了可穿戴人體生理監(jiān)測(cè)服裝在醫(yī)療監(jiān)護(hù)、運(yùn)動(dòng)健身、軍事及特殊環(huán)境作業(yè)等方面的應(yīng)用;另外，對(duì)穿戴式監(jiān)測(cè)服裝的設(shè)計(jì)要素做了歸納;最后，通過(guò)目前穿戴式智能服裝的研發(fā)和應(yīng)用情況，對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

　　1 穿戴式生理監(jiān)測(cè)

　　1.1 穿戴式設(shè)備特點(diǎn)可穿戴智能生理監(jiān)測(cè)服裝是微電子技術(shù)與服裝結(jié)合的產(chǎn)物[1]。穿戴式生理監(jiān)測(cè)設(shè)備主要涉及到傳感技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)等[2]。它具有低負(fù)荷、操作簡(jiǎn)便、可移動(dòng)、持續(xù)監(jiān)測(cè)、無(wú)線(xiàn)傳輸和異常生理狀況報(bào)警等特點(diǎn)[3]。目前，穿戴式生理監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠監(jiān)測(cè)人體心電、心率、血壓、體溫、呼吸頻率、血糖等指標(biāo)，提供全天實(shí)時(shí)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)[4]。

　　1.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由生理信息采集模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成。生理信息采集模塊用于獲取用戶(hù)的心電、呼吸、體溫等生理信息;無(wú)線(xiàn)通信模塊將數(shù)據(jù)傳遞至遠(yuǎn)方終端;數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示、存儲(chǔ)等，并在出現(xiàn)異常情況時(shí)給予警示。

　　2 可穿戴生理監(jiān)測(cè)服裝的應(yīng)用領(lǐng)域

　　根據(jù)不同群體以及作業(yè)需要，研發(fā)出了一系列可穿戴智能產(chǎn)品。可穿戴設(shè)備與服裝集成為人類(lèi)提供了很大便捷。目前，可穿戴生理信息監(jiān)測(cè)服裝應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，涉及到醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)、軍事及特殊環(huán)境作業(yè)等方面。

　　2.1 醫(yī)療監(jiān)護(hù)醫(yī)療監(jiān)護(hù)類(lèi)服裝已成為當(dāng)前可穿戴智能服裝的主要產(chǎn)品。此類(lèi)服裝主要為老年人、兒童、患者等人群提供監(jiān)測(cè)[5]。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)電子設(shè)備獲取到生理信息，然后向智能終端發(fā)送并顯示數(shù)據(jù)，讓穿著者本人或其家人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到生理健康狀況，預(yù)防或及早發(fā)現(xiàn)疾病，如遇到突發(fā)性疾病，系統(tǒng)可以向患者的家屬發(fā)出報(bào)警。因此，智能穿戴式監(jiān)護(hù)服的研發(fā)對(duì)于醫(yī)療診斷和健康狀況評(píng)估有重要作用[6]。例如，乳房健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[7]，老年人心率、呼吸監(jiān)測(cè)[8]，用于預(yù)防肌肉骨骼疾病的智能背心[9]，監(jiān)測(cè)心率、體溫等指標(biāo)的智能 T 恤，能夠追蹤孕婦生命特征的智能孕婦裝等。

　　2.2 運(yùn)動(dòng)健身可穿戴運(yùn)動(dòng)類(lèi)監(jiān)測(cè)服主要監(jiān)測(cè)心率、呼吸頻率、運(yùn)動(dòng)量等參數(shù)，幫助運(yùn)動(dòng)者獲得更好的鍛煉。服裝內(nèi)嵌入多個(gè)傳感器，運(yùn)動(dòng)者在穿著后能夠?qū)崟r(shí)了解到自己的生理數(shù) 據(jù)，針 對(duì) 監(jiān) 測(cè) 到 的 信 息 適 時(shí) 地 作 出 訓(xùn) 練 調(diào)整[16]，改變運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。穿戴式監(jiān)測(cè)服裝在運(yùn)動(dòng)健康方面應(yīng)用也較為廣泛。如可佩戴 miCoach心率監(jiān)測(cè)器的運(yùn)動(dòng)文胸以及 UA 的 E39智能緊身衣均可以在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行心率監(jiān)測(cè)。此外，由飛利浦公司生產(chǎn)的智能運(yùn)動(dòng)服，能夠監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的血壓、脈搏及運(yùn)動(dòng)量。運(yùn)動(dòng)員根據(jù)自身狀況調(diào)整以提高自己的成績(jī)[17]。圖1為加拿大的 Athos智能運(yùn)動(dòng)服。通過(guò)在關(guān)鍵肌肉部位集成大量 EMG 肌電圖傳感器，實(shí)現(xiàn)心率、肌肉活動(dòng)以及呼吸頻率監(jiān)測(cè)，并且及時(shí)向使用者的手機(jī)發(fā)送有關(guān)數(shù)據(jù)。

　　2.3 軍事領(lǐng)域可穿戴智能服裝在軍事方面的應(yīng)用研究較早。在軍事領(lǐng)域，穿戴式生理監(jiān)測(cè)服裝成為提升單兵作戰(zhàn)力的重要武器，有助于提高軍事能力[18]。該監(jiān)測(cè)服裝主要通過(guò)多種電子傳感器來(lái)獲取士兵生理信息，持續(xù)監(jiān)測(cè)單兵生命體征指標(biāo)。其相關(guān)的數(shù)據(jù)會(huì)依據(jù)傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)處理，對(duì)士兵生理狀況及時(shí)作出反饋。單兵生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖5所示，在救治傷員和士兵戰(zhàn)斗力評(píng)估中起到關(guān)鍵作用。例如，Georgia理工學(xué)院研制出一款可監(jiān)測(cè)士兵生命信息的 T 恤，該智能 T恤能監(jiān)測(cè)士兵的心電、心跳、呼吸、體溫等指標(biāo)。指揮者可以在戰(zhàn)場(chǎng)中實(shí)時(shí)掌握士兵的生理信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。為了便于部隊(duì)日常訓(xùn)練管理，研究人員實(shí)現(xiàn)了智能化士兵管理展示系統(tǒng)，通過(guò)佩戴于士兵身上的系統(tǒng)采集裝置來(lái)獲取士兵平時(shí)的睡眠、運(yùn)動(dòng)和心率等活動(dòng)數(shù)據(jù)。平臺(tái)分析士兵的睡眠質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等進(jìn)而提供相應(yīng)的評(píng)估建議，實(shí)現(xiàn)部隊(duì)管理人員實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)查看信息。

　　3 可穿戴智能監(jiān)測(cè)服裝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　同普通服裝相比，可穿戴智能生理監(jiān)測(cè)服裝需將多個(gè)電子元件裝置附著或嵌入到服裝中。因此，在服裝設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)綜合考慮，使其具備某些功能的同時(shí)還應(yīng)該滿(mǎn)足服裝舒適性的基本要求。針對(duì)此類(lèi)服裝的設(shè)計(jì)，歸納出以下三點(diǎn)。

　　3.1 功能性針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，從用戶(hù)的角度和使用功能出發(fā)，達(dá)到滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需要的目的。可穿戴服裝的設(shè)計(jì)亦是如此。然而，目前穿戴式智能服裝發(fā)展尚處在初級(jí)階段，產(chǎn)品還不夠成熟。在實(shí)際的穿戴式智能服裝研發(fā)中，存在著過(guò)于追求功能技術(shù)的創(chuàng)新，使得用戶(hù)穿著體驗(yàn)效果較差的情況，不符合實(shí)際需求[23]。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合消費(fèi)者的使用實(shí)際，充分考慮個(gè)人需求、社會(huì)活動(dòng)以及應(yīng)用場(chǎng)景。例如，Rantanen等[24]從用戶(hù)需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了一款極地生存智能服裝，如圖6所示。在滿(mǎn)足極地嚴(yán)寒條件下，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)健康狀況等信息監(jiān)測(cè)，為用戶(hù)提供通訊、定位和導(dǎo)航功能，在異常情況下發(fā)出緊急消息，以防止事故發(fā)生并幫助他們?cè)谑鹿拾l(fā)生時(shí)幸存下來(lái)。

　　3.2 舒適性服裝上集成了多個(gè)電子元件，如何將元件與服裝之間牢固結(jié)合是強(qiáng)調(diào)服裝穿著舒適性的基礎(chǔ)。在服裝上，根據(jù)獲取生理數(shù)據(jù)的不同，傳感器選擇放置的部位不同，或背部或胸部等。應(yīng)考慮服裝基本的穿著舒適性，保證在穿著后對(duì)使用者基本活動(dòng)不造成影響，對(duì)自身或他人身心不造成傷害[25]。

　　3.3 美觀性以服裝為載體的穿戴式監(jiān)測(cè)服裝設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮服裝整體美觀性和藝術(shù)性，給予著裝者美的體驗(yàn)與享受，將可穿戴設(shè)備與服裝完美結(jié)合。考慮到用戶(hù)的使用心理和服裝美觀性，一般將無(wú)線(xiàn)電子或監(jiān)測(cè)器件隱藏或融入服裝，保證元件的隱匿性[26]。研究人員將電子模塊置于服裝的口袋、領(lǐng)口等部位。這樣不僅起到很好的隱蔽效果，而且便于安裝或拆卸。

　　4 發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著國(guó)內(nèi)外智能可穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)成為熱點(diǎn)，可穿戴智能服裝的研發(fā)也得到了廣泛關(guān)注。然而，目前其發(fā)展還不夠成熟與完善。隨著各學(xué)科技術(shù)發(fā)展，未來(lái)穿戴式智能服裝將更加人性化、功能化和智能化。

　　4.1 系統(tǒng)高度集成化電子元件的微型化與性能優(yōu)化將使得可穿戴智能服裝質(zhì)量得到很大提升，進(jìn)而更好地發(fā)揮其功能。就整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的能量供應(yīng)來(lái)看，現(xiàn)有鋰離子電池質(zhì)量重且體積大，其置于可穿戴服裝中對(duì)使用者著裝舒適性及日常運(yùn)動(dòng)有影響。未來(lái)將會(huì)有能量密度更高，使用壽命更長(zhǎng)的電池代替鋰離子電池，電池質(zhì)量和體積都會(huì)大大減小。

　　4.2 高精度目前主要采用傳感器進(jìn)行人體生理數(shù)據(jù)獲取。通過(guò)傳感技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化電子元件與服裝結(jié)合方式，將提高用戶(hù)生理信息監(jiān)測(cè)精確度，從而更好地掌握個(gè)人健康狀況。

　　4.3 綠色理念綠色設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)對(duì)自然資源的合理利用，注重節(jié)能環(huán)保。在服裝設(shè)計(jì)方面，可從材料、工藝等方面加以處理，達(dá)到服裝產(chǎn)品的可持續(xù)使用，避免對(duì)環(huán)境造成不利的影響。可穿戴智能服裝設(shè)計(jì)也應(yīng)本著綠色環(huán)保原則，注重材料的環(huán)保性，減少環(huán)境污染以及資源浪費(fèi)。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　服裝正在向功能化、智能化發(fā)展。基于可穿戴技術(shù)的智能服裝應(yīng)用尚處在初級(jí)階段，還有很多需要改進(jìn)的地方。未來(lái)，可穿戴智能服裝將會(huì)有巨大的消費(fèi)市場(chǎng)。服裝與電子元件結(jié)合方式的優(yōu)化將會(huì)增強(qiáng)用戶(hù)的體驗(yàn)度。隨著技術(shù)、工藝、設(shè)計(jì)等問(wèn)題的改進(jìn)，智能服裝將在提高人們的生活質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用，對(duì)紡織服裝業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　《基于生理監(jiān)測(cè)的可穿戴智能服裝應(yīng)用與展望》來(lái)源：《紡織科技進(jìn)展》，作者：于靜靜1，2，鄧詠梅1，2，*