隨著時代發(fā)展和生活質量的提高，人們著裝觀念發(fā)生了很大變化，對服裝提出了新的要求，更加追求服裝的品質化、個性化。另外，健康問題也受到了人們極大重視。傳感技術、通信技術等發(fā)展推動了可穿戴智能產品的發(fā)展。人體生理信號(體溫、心率、呼吸等)監(jiān)測對人體疾病的預防、分析、診斷和人們日常的健康狀況查看有重要意義和價值。可穿戴生理監(jiān)測系統(tǒng)采用生物傳感器獲取人體運動與生理參數，對穿戴者或遠程監(jiān)控者提供實時生理信息反饋。文中主要綜述了可穿戴人體生理監(jiān)測服裝在醫(yī)療監(jiān)護、運動健身、軍事及特殊環(huán)境作業(yè)等方面的應用;另外，對穿戴式監(jiān)測服裝的設計要素做了歸納;最后，通過目前穿戴式智能服裝的研發(fā)和應用情況，對其未來發(fā)展趨勢進行了展望。

　　1 穿戴式生理監(jiān)測

　　1.1 穿戴式設備特點可穿戴智能生理監(jiān)測服裝是微電子技術與服裝結合的產物[1]。穿戴式生理監(jiān)測設備主要涉及到傳感技術、無線通信技術和信號處理技術等[2]。它具有低負荷、操作簡便、可移動、持續(xù)監(jiān)測、無線傳輸和異常生理狀況報警等特點[3]。目前，穿戴式生理監(jiān)測設備能夠監(jiān)測人體心電、心率、血壓、體溫、呼吸頻率、血糖等指標，提供全天實時的健康狀態(tài)監(jiān)測[4]。

　　1.2 監(jiān)測系統(tǒng)組成監(jiān)測系統(tǒng)主要由生理信息采集模塊、無線通信模塊和數據處理模塊組成。生理信息采集模塊用于獲取用戶的心電、呼吸、體溫等生理信息;無線通信模塊將數據傳遞至遠方終端;數據處理模塊對數據進行分析、顯示、存儲等，并在出現異常情況時給予警示。

　　2 可穿戴生理監(jiān)測服裝的應用領域

　　根據不同群體以及作業(yè)需要，研發(fā)出了一系列可穿戴智能產品。可穿戴設備與服裝集成為人類提供了很大便捷。目前，可穿戴生理信息監(jiān)測服裝應用領域較為廣泛，涉及到醫(yī)療保健、運動、軍事及特殊環(huán)境作業(yè)等方面。

　　2.1 醫(yī)療監(jiān)護醫(yī)療監(jiān)護類服裝已成為當前可穿戴智能服裝的主要產品。此類服裝主要為老年人、兒童、患者等人群提供監(jiān)測[5]。監(jiān)測系統(tǒng)主要通過電子設備獲取到生理信息，然后向智能終端發(fā)送并顯示數據，讓穿著者本人或其家人實時監(jiān)測到生理健康狀況，預防或及早發(fā)現疾病，如遇到突發(fā)性疾病，系統(tǒng)可以向患者的家屬發(fā)出報警。因此，智能穿戴式監(jiān)護服的研發(fā)對于醫(yī)療診斷和健康狀況評估有重要作用[6]。例如，乳房健康實時監(jiān)測[7]，老年人心率、呼吸監(jiān)測[8]，用于預防肌肉骨骼疾病的智能背心[9]，監(jiān)測心率、體溫等指標的智能 T 恤，能夠追蹤孕婦生命特征的智能孕婦裝等。

　　2.2 運動健身可穿戴運動類監(jiān)測服主要監(jiān)測心率、呼吸頻率、運動量等參數，幫助運動者獲得更好的鍛煉。服裝內嵌入多個傳感器，運動者在穿著后能夠實時了解到自己的生理數 據，針 對 監(jiān) 測 到 的 信 息 適 時 地 作 出 訓 練 調整[16]，改變運動強度。穿戴式監(jiān)測服裝在運動健康方面應用也較為廣泛。如可佩戴 miCoach心率監(jiān)測器的運動文胸以及 UA 的 E39智能緊身衣均可以在運動中進行心率監(jiān)測。此外，由飛利浦公司生產的智能運動服，能夠監(jiān)測運動員的血壓、脈搏及運動量。運動員根據自身狀況調整以提高自己的成績[17]。圖1為加拿大的 Athos智能運動服。通過在關鍵肌肉部位集成大量 EMG 肌電圖傳感器，實現心率、肌肉活動以及呼吸頻率監(jiān)測，并且及時向使用者的手機發(fā)送有關數據。

　　2.3 軍事領域可穿戴智能服裝在軍事方面的應用研究較早。在軍事領域，穿戴式生理監(jiān)測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)測服裝主要通過多種電子傳感器來獲取士兵生理信息，持續(xù)監(jiān)測單兵生命體征指標。其相關的數據會依據傳輸技術實時傳輸至后臺處理，對士兵生理狀況及時作出反饋。單兵生命體征監(jiān)測系統(tǒng)如圖5所示，在救治傷員和士兵戰(zhàn)斗力評估中起到關鍵作用。例如，Georgia理工學院研制出一款可監(jiān)測士兵生命信息的 T 恤，該智能 T恤能監(jiān)測士兵的心電、心跳、呼吸、體溫等指標。指揮者可以在戰(zhàn)場中實時掌握士兵的生理信息，實現數字化管理。為了便于部隊日常訓練管理，研究人員實現了智能化士兵管理展示系統(tǒng)，通過佩戴于士兵身上的系統(tǒng)采集裝置來獲取士兵平時的睡眠、運動和心率等活動數據。平臺分析士兵的睡眠質量、運動數據等進而提供相應的評估建議，實現部隊管理人員實時聯網查看信息。

　　3 可穿戴智能監(jiān)測服裝的設計要點

　　同普通服裝相比，可穿戴智能生理監(jiān)測服裝需將多個電子元件裝置附著或嵌入到服裝中。因此，在服裝設計過程中應綜合考慮，使其具備某些功能的同時還應該滿足服裝舒適性的基本要求。針對此類服裝的設計，歸納出以下三點。

　　3.1 功能性針對產品設計而言，從用戶的角度和使用功能出發(fā)，達到滿足用戶的實際需要的目的。可穿戴服裝的設計亦是如此。然而，目前穿戴式智能服裝發(fā)展尚處在初級階段，產品還不夠成熟。在實際的穿戴式智能服裝研發(fā)中，存在著過于追求功能技術的創(chuàng)新，使得用戶穿著體驗效果較差的情況，不符合實際需求[23]。因此，設計時應結合消費者的使用實際，充分考慮個人需求、社會活動以及應用場景。例如，Rantanen等[24]從用戶需求出發(fā)，設計了一款極地生存智能服裝，如圖6所示。在滿足極地嚴寒條件下，實現用戶健康狀況等信息監(jiān)測，為用戶提供通訊、定位和導航功能，在異常情況下發(fā)出緊急消息，以防止事故發(fā)生并幫助他們在事故發(fā)生時幸存下來。

　　3.2 舒適性服裝上集成了多個電子元件，如何將元件與服裝之間牢固結合是強調服裝穿著舒適性的基礎。在服裝上，根據獲取生理數據的不同，傳感器選擇放置的部位不同，或背部或胸部等。應考慮服裝基本的穿著舒適性，保證在穿著后對使用者基本活動不造成影響，對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)測服裝設計還應考慮服裝整體美觀性和藝術性，給予著裝者美的體驗與享受，將可穿戴設備與服裝完美結合。考慮到用戶的使用心理和服裝美觀性，一般將無線電子或監(jiān)測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

　　隨著國內外智能可穿戴產品市場成為熱點，可穿戴智能服裝的研發(fā)也得到了廣泛關注。然而，目前其發(fā)展還不夠成熟與完善。隨著各學科技術發(fā)展，未來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量得到很大提升，進而更好地發(fā)揮其功能。就整個系統(tǒng)運行的能量供應來看，現有鋰離子電池質量重且體積大，其置于可穿戴服裝中對使用者著裝舒適性及日常運動有影響。未來將會有能量密度更高，使用壽命更長的電池代替鋰離子電池，電池質量和體積都會大大減小。

　　4.2 高精度目前主要采用傳感器進行人體生理數據獲取。通過傳感技術的發(fā)展，優(yōu)化電子元件與服裝結合方式，將提高用戶生理信息監(jiān)測精確度，從而更好地掌握個人健康狀況。

　　4.3 綠色理念綠色設計強調對自然資源的合理利用，注重節(jié)能環(huán)保。在服裝設計方面，可從材料、工藝等方面加以處理，達到服裝產品的可持續(xù)使用，避免對環(huán)境造成不利的影響。可穿戴智能服裝設計也應本著綠色環(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。

　　5 結語

　　服裝正在向功能化、智能化發(fā)展。基于可穿戴技術的智能服裝應用尚處在初級階段，還有很多需要改進的地方。未來，可穿戴智能服裝將會有巨大的消費市場。服裝與電子元件結合方式的優(yōu)化將會增強用戶的體驗度。隨著技術、工藝、設計等問題的改進，智能服裝將在提高人們的生活質量方面發(fā)揮重要作用，對紡織服裝業(yè)的發(fā)展產生深遠的影響。

　　參考文獻：

　　[1] 吳 云，劉 茜.可穿戴智能紡織品研究現狀及展望[J].棉紡織技術，2018，46(6)：79-84.

　　[2] 徐令儀，汪長嶺，毛靖寧，等.可穿戴技術在生理信號監(jiān)測中的應用和發(fā)展[J].中 國 醫(yī) 療 設 備，2018，33(3)：118-120，135.

　　[3] 張金榜，吳榮春，何 騫，等.可穿戴的生理監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].微型機與應用，2013，32(20)：29-31.

　　《基于生理監(jiān)測的可穿戴智能服裝應用與展望》來源：《紡織科技進展》，作者：于靜靜1，2，鄧詠梅1，2，*