老年智能可穿戴服装研究现状及面临问题

张逸霏，柯宝珠

（上海工程技术大学 纺织服装学院,上海 201620）

随着科技进步和社会发展，我国人口老龄化问题逐渐加剧，老年人的消费需求逐渐得到重视.根据国家统计局最新公布的数据显示，截至2019年年底，我国60 岁及以上老年人口已达到2.54 亿人，占总人口的18.1%.庞大的老龄人口数量意味着老年用品需求量巨大，消费市场潜力无限.作为日常生活中必不可少的物品，开发出满足老年人消费需求的功能性服装迫在眉睫.

目前，智能服装已被应用于多个领域，针对老年人设计与开发的智能服装应运而生.因为老年人群的特殊性，智能服装更多集中于健康监测、养生保健、安全防护等方面.Ng 等[1]提出一系列老年智能服装，包括生命特征监测服、尿失禁产品等.孙金平[2]将柔性传感织物和电路板织物合理分布服装各部位，设计一款老年智能医护服装，实现监护服装与人体结构的完美结合.田金枝[3]开发了一款集血糖检测数据系统、电脑语音总机和专家照护系统于一体的血糖实时监测的智能服装，对于患有糖尿病老人的综合治疗具有很大帮助.目前对老年智能可穿戴服装的研究大都着重于功能性方面，在娱乐性和时尚性方面还有欠缺.

本研究对老年智能可穿戴服装的研究现状进行分析，总结老年智能服装面临的问题，展望老年智能服装未来的发展趋势.

1 老年智能可穿戴服装发展现状

1.1 老年智能可穿戴服装

智能服装是能够感知外部环境变化，并对这种变化做出反应和调整的服装.随着科学技术不断提升，智能服装已经成为纺织行业的热门研究，用于运动、医疗、军事、娱乐等多个方面.老年智能可穿戴服装是指在保证穿着舒适的前提下，结合现代科学技术，能够有效防止内在和外在因素对老年人健康产生的不良影响，同时具有治疗按摩、健康监测、安全警示、防走失等功能的服装[4].

老年智能可穿戴服装是多种学科相结合的产物，涉及到电子信息、材料、纺织等相关学科.目前主要是通过智能纤维、传感器和物联网技术实现老年可穿戴服装的智能化.智能纤维可以感知外部环境变化并做出反应，使用智能纤维做成服装可以在保留纺织特性的情况下实现服装智能化.在服装中植入生物医学传感器或者运动传感器，制成能够监测人体生理数据和运动状态的智能可穿戴服装.物联网技术与服装结合，可以实现智能化识别、定位、监管等功能.

1.2 老年智能服装分类

1.2.1 健康监测类智能可穿戴服装

健康监测是指对人体健康状况进行监测，以预防各种慢性疾病.相较于其他人群，老年人群器官功能和神经运动机能下降，免疫力较弱，高血压、心脑血管疾病等病症的患病率较高.健康监测类老年智能可穿戴服装的开发，为老年人群随时检查自己的健康状况创造条件，对监护老年人日常具有很大的作用.健康监测类智能可穿戴服装主要是通过将具有可以监测人体生理数据能力的传感器嵌入服装中，实现实时监测人体各项生命特征，如血压、血糖、心率、体温、呼吸、血氧等，并通过信息处理模块进行分析.生物电传感技术、人体物理传感技术在生物医学传感技术中的应用最为广泛[5].其中，生物电传感技术主要用于测量心电、脑电等各种生物电信号，人体物理传感器主要用于测量体温、血压、呼吸等生理参数[6].这些传感器主要分布于服装的胸部、腰部和腿部.老年健康监测类智能服装作为一种特殊的人体穿戴服装，需要具备操作简单、功能集成、敏感原件微型、可交互等特点.

为服用者提供医疗辅助是智能监测类服装的研发初衷[7].许黛芳等[8]针对阿尔茨海默病老人开发一款针织智能服装，该服装在针织毛衫上布置石墨烯柔性传感器、柔性纤维能源器件、柔性显示器、跌倒监测模块、辅助全球卫星定位系统（AGPS）、语音模块和无线电通信模块等硬件，具有辅助定位、监测跌倒、健康监测和语音提醒功能，可以有效看护患病老人.阿尔茨海默病老人针织智能安全监护服的设计原理图如图1所示.周艺颖等[9]通过使用传感器来采集患者身体震颤开发了帕金森智能监测服.杨璨[10]利用Arduino 设计了一款智能户外运动监测老年服装，该服装功能齐全，操作简便，可以监测心率、体温、湿度等，满足老年人户外运动的需求，如图2 所示.MIT-SUFUJI纤维工业公司曾使用智能纤维“AGposs TI”制成T 恤，人穿着后即可获得心率、血压、呼吸量等体征信息[11].

1.2.2 养生保健类智能可穿戴服装

养生保健是可以有效提高身体健康的活动行为.随着观念进步，老年人群对养生保健越发重视，养生保健类智能可穿戴服装越来越受欢迎.李翠玉等[12]设计智能化按摩背心，通过手机和软触按摩头为使用者提供有效按摩.姜新生[13]设计智能发热理疗护腰，可以提高慢性腰痛治愈率.这类智能服装主要依靠开发保健纤维与保健型面料，如玉石纤维、薄荷纤维，两者均具有特殊的保健功能.老年人人体机能下降，多数患有常见病，保健型面料中含有的多种物质具有医疗效用，如大豆蛋白纤维、大麻纤维、负离子面料、竹纤维面料等，可以起到防菌和促进新陈代谢等作用.随着人们对服装的服用性要求慢慢转向保健、理疗，养生保健类智能可穿戴服装可有效提高老年人身体素质和生活质量，便于管理健康状态.朱江波等[14]开发超轻智能温控发热保健服，如图3 所示，该服装采用柔性纳米材料发热片，利用纳米材料具有远红外线，在保暖发热同时还能达到促进血液循环的保健效果.张德怀[15]设计开发一种电热磁保健智能服，内衬使用易聚集电荷面料，并在相关穴位对应部位的双层布内放置中药包，持续治疗身体病变部位.还有采用石墨烯纤维、远红外线纤维、太极石纤维等功能性纤维开发按摩保健袜，可以缓解足痛腿脚凉等症状，如图4 所示.

图3 超轻智能温控发热保健服Fig.3 Ultralight intelligent temperature control heating health care suit

图4 按摩保健袜Fig.4 Massage health care socks

1.2.3 安全防护类智能可穿戴服装

安全防护智能可穿戴服装是一类利用科技手段使其具有消除安全隐患和防护功能的服装.随着年龄增长，老年人听力、视力、记忆力和反应力都有所下降，经常在危险情况下无法快速反应而受到伤害，采取一定的安全防护措施尤为重要.服装与人体密切相关，开发安全防护类智能服装在保护老人安全中具有重要作用.安全防护类智能可穿戴服装主要分为警示防护类和意外伤害防护类，警示防护类是在服装中加入具有警示功能的反光或荧光材料，能让外界感知老人的存在，减少意外伤亡；意外伤害防护类则通过监测传感器、柔性电路板、电子织物和外联设备软件等实现实时监测老人行走动态和意外冲击状况，一旦有意外发生，智能服装中的警报器便会响应，开启防护系统，并将老人位置和身体情况传输给家属和医生.日本Prop 公司曾开发一种老年安全气囊防摔服，通过气囊有效避免人摔倒时对颈椎和头部造成的伤害.周燕[16]为老年人设计了一款集意外跌倒保护、警示、身体健康指标监测和紧急危险报警功能为一体的智能运动防护服，该服装使用D30 凝胶材料并嵌入柔性压力传感器和智能警报装置，可有效保护老年人在意外冲击中的健康安全，如图5 所示.

图5 智能运动防护服Fig.5 Intelligent sports protective clothing

1.2.4 辅助类智能可穿戴服装

辅助类智能可穿戴服装主要针对老年人群生活娱乐、心理健康方面.美国品牌李维斯就曾推出音乐外套、情绪香薰服等可以感知穿戴者情绪并播放不同音乐的情绪交互服装[17].老年人群主要以退休老人为主，空余时间充裕，除了健康、保健、安全等方面，其身心娱乐也是需要考虑的方面.目前，国外从老年人心理诉求出发已经开发出安装了智能元件和蓝牙技术的智能互动夹克，具有寻路定位和视觉辅助功能的老年社交型智能背心，利用微电流原理能够演奏音乐的老年智能服等一系列辅助类智能可穿戴服装.

2 老年智能可穿戴服装目前面临的问题

老年智能可穿戴服装是纺织产业与先进的科学技术融合的产物，具有很大的发展空间和市场潜力，但还有很多不足需要攻克和解决.随着人工智能逐渐成为各领域的发展方向，研发者应开发出舒适性更好、功能更齐全、耐洗涤性好、实用性强且绿色环保的老年智能可穿戴服装.

2.1 老年智能可穿戴服装存在的问题

老年智能可穿戴服装作为新生类产品，在技术、功能、舒适性等方面还存在不足，根据文献研究及市场现状发现主要存在以下几方面问题：

1）如何在追求智能技术创新的同时保障穿着体验效果；

2）如何兼顾服装与面料的导电性、耐久性、耐洗涤性、穿着舒适性、易剪裁缝制性；

3）如何将导线、传感器等电子元件合理嵌入织物的纺织、剪裁、缝制中；

4）如何开发新型智能面料；

5）如何使有电子器件集成的面料和洗涤清洁连接起来；

6）如何使老年智能可穿戴服装更轻便、易穿、节能环保；

7）如何避免漏电辐射问题，保障其安全性；

8）如何提高美观时尚性.

2.2 老年智能可穿戴服装开发的难点

国内传统服装市场已趋于饱和，而智能服装具有强大的市场容量.老年智能可穿戴服装作为其中重要的一类，具有强大的市场潜力，但其因技术生产上的难点一直未能得到很好地推广，主要体现在以下方面.

2.2.1 批量生产技术

老年智能可穿戴服装要把导电纤维和不导电纤维、电极和检测器编制到成衣里，导致一次性地编制成衣十分棘手，批量生产十分困难.但只有拥有批量生产技术，才能更好地普及老年智能可穿戴服装.

2.2.2 科技发展与市场需求结合的设计新思路

在人工智能时代研发人员可以尝试科技发展和市场需求相结合的引导式设计新思路.例如，老年智能可穿戴服装价格偏高导致消费者接受度较低，可以尝试将4D 打印技术与人工智能技术应用于老年智能可穿戴服装的可能性，4D 打印在3D打印基础上加入时间维度，实现传感、驱动、控制等功能.将4D 打印的智能材料应用到服装中可以大幅度降低生产成本，提高创意转化率等[18].

2.2.3 降低售价

老年智能可穿戴服装的推广中，消费者对价格的承受力也很重要.目前，该类服装尚未形成成熟的产业链，开发成本过高，限制了销售市场的扩大.未来需要通过市场分析调研和批量生产的途径降低智能纺织品的成本，以此推动老年智能可穿戴服饰的销售市场.

2.3 老年智能可穿戴服装未来的发展趋势

老年智能可穿戴服装涉及纺织、电子、人体功效等多个领域，使其功能集成化、合体个性化、检测标准化、营销商业化和确保生产过程绿色环保是未来需要注重的地方.

2.3.1 在设计上的发展趋势

1）新工艺的开发.服装面料需要具备柔软性和可洗涤性等特点，老年智能可穿戴服装亦是如此.智能纺织品中的微电子技术需朝着更加柔软性发展，电子原件转向软触界面、软化接口和柔性开关等应用方向研发.

2）功能系统高度集成.现有老年智能可穿戴服装大多针对单一病症，很少进行效果评价和模拟体验，但老年人群常同时具有多种慢性病，对各种功能的智能服装都有要求.未来电子元件的高度集成将解决这一问题，其功能更加全面，寿命更长，体积重量大大减小.同时，数据监测精准度也将提高，能更好掌握穿者的状态.

3）产品个性化.老年群体体型变化较多，个人所需功能差别也大，不贴合使用者自身情况的产品使用时可能会对使用者造成危害.未来老年智能可穿戴设备研究可使用三维扫描等技术，满足使用者的个性定制，使其更贴合使用者自身需求.

4）美观.市面上的老年智能可穿戴服装大多强调功能性，注重智能和技术设计，但在款式结构、色彩、面料上设计有所欠缺，很难打动消费者购买.同时老年人群的体型变化，服装结构上应该做出相应调整，使其更符合老年人的体型特征.其次，大多老年智能服装需要携带的各种传感器也很难保证舒适度，所以如何把智能可穿戴服装设计得更加美观舒适，达到功能与时尚的统一是目前所追求的.

2.3.2 在工艺面料上的发展趋势

绿色环保.老年智能服装综合了纺织品、金属和电子元件等材料，工序复杂，其中纺织品的印染和电子元件的加工极易造成环境污染和资源浪费等问题.而考虑节能环保，在老年智能可穿戴服装的研发中，要注重材料环保性的可再生利用性，达到服装的可持续使用，避免造成环境污染.

2.3.3 在生产上的发展趋势

制定统一检测标准.老年智能可穿戴服装的检测标准和其安全需要极度不适配，应将电子元件按功能分类，制定统一规范的检测标准，确保每个应用于老年智能服装的电子原件均是合格产品.也应建立相关机构不断对其穿着效果评价及安全监测，进一步完善智能服装的评价体系.

2.3.4 在营销运营上的发展趋势

面向广大消费者和商业最大化.需要重视服装商业化需求，贴近大众消费者理念、消费者行为及消费者需求，根据市场需求和自身产品发展特点优化产品管理，合理进行产品功能类型开发与管理，加强消费者研究，了解消费者对老年智能可穿戴服装的认知性和主动性，进行合理的市场宣传，提高老年群体需求和购买主动程度.

3 结语

随着人们生活水平的提高，传统服装已经很难满足人们在功能性方面的需求，智能服装因其性能优势和特点吸引越来越多的消费者，具有很大的发展空间.老年智能可穿戴服装是科技与纺织融合的新兴产物，能够帮助老年人群监测身体状况、养生保健、安全防护和辅助娱乐，满足老年人对服装的功能性需求.随着新技术、新材料的不断发展，老年智能可穿戴服装将向美观时尚、穿着舒适、信息精准安全、功能多样化方向发展，提高老年人群的生活质量，同时减缓子女和医疗资源缺乏的负担.