楊鈺蝶，許黛芳，胡伊嬿，歐嘉欣，胡啟美，周雅玲

(嘉興學(xué)院，浙江 嘉興 314001)

1 引言

服裝作為人類(lèi)的“第二皮膚”，正突破原有的功能和審美，向著智能化和功能化的方向發(fā)展。以目前備受關(guān)注的女性健康問(wèn)題為例，許多女性乳腺疾病是由內(nèi)衣選擇不當(dāng)引起的，因此以智能>健康監(jiān)測(cè)技術(shù)為核心的女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣開(kāi)發(fā)成為熱點(diǎn)。智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣使用可穿戴技術(shù)，將柔性傳感器運(yùn)用到服裝設(shè)計(jì)中，使健康監(jiān)測(cè)功能得以實(shí)現(xiàn)，一方面，它可實(shí)時(shí)獲得穿著者的部分生理數(shù)據(jù)，包括心率、血壓、體溫等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能交互；另一方面，它可及時(shí)對(duì)女性健康問(wèn)題作出反應(yīng)，以便糾正不利于健康的方式和行為。本文總結(jié)分析了智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)，并設(shè)計(jì)了一款智能女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣以供參考。

2 智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣研究現(xiàn)狀

2.1 可穿戴技術(shù)

可穿戴技術(shù)是一種把多媒體、傳感器和無(wú)線通信等技術(shù)嵌入日常穿戴中，支持多種人機(jī)交互操作的新型技術(shù)。可穿戴技術(shù)從最早的簡(jiǎn)單縫合和粘貼，發(fā)展到現(xiàn)在的模塊化技術(shù)、嵌入式技術(shù)和纖維基傳感技術(shù)，顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2 柔性傳感器技術(shù)[1]

柔性傳感器是采用柔性材料制成的特殊傳感器。相較于傳統(tǒng)的金屬傳感器，柔性材料具有體積小、耗電少、延展性柔軟性佳等優(yōu)點(diǎn)。柔性傳感器的加入，使運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣在滿足基本穿著、塑性功能的同時(shí)，具備感知、響應(yīng)、反饋功能，可進(jìn)一步提升其智能化。根據(jù)不同的感知方式和工作原理，目前較常見(jiàn)的柔性傳感器有三種：電容式傳感器、阻壓式傳感器和壓電式傳感器。

服裝是柔性傳感器應(yīng)用的最佳載體，市場(chǎng)中已有不少服裝與柔性傳感器結(jié)合的例子。2014年，Mino公司自主研發(fā)了一款智能嬰兒連體衣，通過(guò)柔性傳感器，可及時(shí)采集嬰兒的體溫、心跳、呼吸等數(shù)據(jù)。2016年，飛利浦公司研發(fā)出一款可收音、聽(tīng)音樂(lè)、接電話的智能夾克，將播放裝置隱藏于衣領(lǐng)中，既方便攜帶又可拆除，同時(shí)可通過(guò)衣領(lǐng)的翻、立選擇聲音是否外放。2017年，Polar公司推出一款智能運(yùn)動(dòng)服，將GPS、心率計(jì)等設(shè)備集成到運(yùn)動(dòng)服中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率，跟蹤定位，測(cè)量速度、距離、加速度等，并支持自帶系統(tǒng)采集、分析數(shù)據(jù)。

2.3 發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的研究尚處于探索與試驗(yàn)階段。易紅霞等人[2]提出采用鍍銀導(dǎo)電紗線制成針織柔性傳感器集成在服裝上，構(gòu)建無(wú)線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，并通過(guò)Visual Basic 6.0實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。胡艷瓊[3]分析了心電監(jiān)測(cè)服裝信號(hào)采集質(zhì)量的影響因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論：在用戶(hù)滿意度和采集信號(hào)質(zhì)量方面，導(dǎo)線款服裝更具優(yōu)勢(shì)。郭秋晨[4]開(kāi)展了集成不同導(dǎo)電材料針織柔性傳感器的智能無(wú)縫服裝研究，得出以局部添紗的方式將傳感器編入服裝面料中可進(jìn)一步提高服裝的美觀性和穿脫便利性。

智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，涉及醫(yī)學(xué)、電子通信學(xué)、人體工效學(xué)等。近年來(lái)，隨著跨學(xué)科融合和科技創(chuàng)新的迅猛發(fā)展，智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣在服裝市場(chǎng)上也經(jīng)歷著從零到有再到優(yōu)的突破。2015年，英特爾和Chromat合作推出可收集心跳、體溫等人體數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣。2016年，中國(guó)品牌愛(ài)慕推出首款智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣，其采用織物電極傳感面料、3D運(yùn)動(dòng)傳感器和高精度心率監(jiān)測(cè)設(shè)備，并加入了心率語(yǔ)音播報(bào)功能。2017年，亞洲創(chuàng)業(yè)企業(yè)Unicorn Park發(fā)布首款智能文胸Magic，可利用后臺(tái)算法，實(shí)時(shí)提示運(yùn)動(dòng)者心率情況，并給出訓(xùn)練建議。智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣成為企業(yè)爭(zhēng)相涉足的領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的智能化成為不可阻擋的趨勢(shì)。

3 智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣存在的問(wèn)題

智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣作為新興產(chǎn)物，其市場(chǎng)尚未成熟，在消費(fèi)者中認(rèn)可度不高。大部分產(chǎn)品功能單一，只能簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)心率、體溫；部分有獨(dú)特功能的智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣成本高、工藝復(fù)雜、定價(jià)過(guò)高，不能真正吸引消費(fèi)者。智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣是多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域結(jié)合的產(chǎn)物，在研發(fā)過(guò)程中，需不斷碰撞、融合，才能推出符合市場(chǎng)和消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。目前，智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)存在以下問(wèn)題。

3.1 舒適性

舒適性是貼身服裝最重要的考慮因素，而柔性傳感器的嵌入在一定程度上會(huì)影響運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣穿著舒適性。為了獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，柔性傳感器的嵌入位置有很大的局限性，在不同部位會(huì)對(duì)穿著舒適性產(chǎn)生不同程度的影響，并且柔性傳感器工作時(shí)產(chǎn)生熱、電、磁也會(huì)影響著裝感受。

3.2 美觀性

加入傳感器必定會(huì)改變運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的原有外觀。大部分的智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣是將運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣與傳感器機(jī)械地結(jié)合在一起，易造成衣物表面不平整，影響整體外觀。合理排布傳感器、縮小傳感器體積，以降低它們的“存在感”，是研發(fā)者必須考慮的要點(diǎn)。

3.3 可洗滌性

作為運(yùn)動(dòng)時(shí)貼身穿著的衣物，洗滌是必要的環(huán)節(jié)。在智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣中存在著多種電路元件甚至裸露在外的接口，其可洗滌性直接影響到產(chǎn)品的使用壽命。

3.4 數(shù)據(jù)可靠性

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能是智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的核心功能，設(shè)計(jì)者必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性，確保穿著者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

3.5 續(xù)航能力

元器件功耗大，使得產(chǎn)品續(xù)航能力受到限制。優(yōu)化元器件，增加續(xù)航時(shí)間，可提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣發(fā)展前景

女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣不僅是服裝，更是健康生活理念的體現(xiàn)。其在保護(hù)女性健康、提高生理舒適性上有不可忽視的作用。未來(lái)的智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣將是集功能性、舒適性、美觀性于一體的產(chǎn)品，其發(fā)展前景[5]如下：(1)在功能上延續(xù)已有優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化防震設(shè)計(jì)，加入疾病監(jiān)測(cè)功能，保護(hù)女性乳房，在一定程度上預(yù)防乳房疾病的發(fā)生；增加適時(shí)調(diào)節(jié)功能，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋調(diào)節(jié)內(nèi)衣松緊；設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)管理功能，制定用戶(hù)專(zhuān)屬運(yùn)動(dòng)方案。(2)重視傳感器核心技術(shù)，與面料開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行，將柔性傳感材料與織物結(jié)合，提高產(chǎn)品的吸濕性、透氣性，且不影響美觀。(3)通過(guò)拉鏈、搭扣、掛鉤等實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備的可拆卸性，便于穿脫及攜帶，保證產(chǎn)品的舒適性和可洗滌性。同時(shí)減少各器件之間的連接線，降低穿著負(fù)擔(dān)。(4)向個(gè)性化定制方向發(fā)展，針對(duì)不同穿著者的個(gè)體情況，調(diào)節(jié)產(chǎn)品維度和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)信息，使量身定制成為可能。(5)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境。優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)，合理選擇原材料，降低產(chǎn)品成本，使其功能和定價(jià)滿足消費(fèi)者預(yù)期。

5 智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣設(shè)計(jì)實(shí)例

根據(jù)已有成果，結(jié)合市場(chǎng)需求，以年輕女性為目標(biāo)群體，設(shè)計(jì)圖1款式智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣。

圖1 智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣設(shè)計(jì)實(shí)例

5.1 款式面料

采用粗帶 “工”字型款式，底部彈性面料收緊。研究表明，這種款式的運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的人體心率、血壓影響最小，舒適性最強(qiáng)。粗帶的設(shè)計(jì)相較細(xì)帶更易于傳感器等器件的嵌入。選用莫代爾/氨綸混紡面料，柔軟、舒適、有彈性、不易變形，透氣性、吸濕性較強(qiáng)，保證了服用舒適性。

5.2 智能健康監(jiān)測(cè)功能

圖1中1代表心率、溫度、血壓傳感器，靠近心臟的部位；2代表傳感器觸發(fā)元件，位于內(nèi)衣下部中端；3代表電源外接端口，與傳感器觸發(fā)元件套疊排布。

靠近心臟部位的傳感器將人體信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，用戶(hù)通過(guò)藍(lán)牙和相關(guān)APP獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可根據(jù)生理數(shù)據(jù)制定運(yùn)動(dòng)方案和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，當(dāng)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)超過(guò)一定范圍，將對(duì)用戶(hù)進(jìn)行提醒或自動(dòng)報(bào)停。使用時(shí)，按壓傳感器觸發(fā)元件即可啟動(dòng)設(shè)備；再次按壓元件，可使設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，節(jié)約電量。當(dāng)電量消耗完，需通過(guò)電源外接口對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行充電。

5.3 縫制工藝[6]

智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的制作涉及到衣片縫合、元件嵌入等，由于各材料之間的剛?cè)釋傩圆煌?，增大了縫制難度。因此，在基礎(chǔ)縫制的基礎(chǔ)上，制訂了圖2所示的一套完整的智能運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣制作流程。

圖2 智能女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣制作流程

6 結(jié)語(yǔ)

智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的發(fā)展，依賴(lài)于可穿戴技術(shù)和柔性傳感器技術(shù)的發(fā)展，目前大多處于實(shí)驗(yàn)室階段。在其市場(chǎng)化發(fā)展中，必須重視服裝工效學(xué)、服裝材料學(xué)、電子信息學(xué)、醫(yī)學(xué)等的多學(xué)科集成，統(tǒng)籌考慮服裝舒適性、功能性、美觀性、安全性等因素。智能健康監(jiān)測(cè)女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的發(fā)展將引領(lǐng)服裝智能化的前進(jìn)方向，其今后的研究重點(diǎn)主要有：智能女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣款式的選擇。智能女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣需考慮款式對(duì)電子元件的隱藏、服裝的可穿脫性、安全性等的影響；柔性傳感器與面料的結(jié)合。使傳感器柔軟程度與面料基本吻合，減小傳感器質(zhì)量、體積，實(shí)現(xiàn)柔性傳感器與面料的完美結(jié)合；優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。電路系統(tǒng)是智能女性運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣的基礎(chǔ)，它的設(shè)計(jì)有巨大的提升空間，通過(guò)優(yōu)化，可改善穿戴安全、數(shù)據(jù)傳輸、產(chǎn)品續(xù)航等問(wèn)題。