南通大學(xué) 唐 虹

可穿戴智能紡織品發(fā)展趨勢(shì)與方向

南通大學(xué) 唐 虹

可穿戴設(shè)備，是指綜合運(yùn)用各類識(shí)別、傳感、連接和云服務(wù)等交互及儲(chǔ)存技術(shù)，以代替手持設(shè)備或其他器械，實(shí)現(xiàn)用戶互動(dòng)交互、生活?yuàn)蕵?、人體監(jiān)測(cè)等功能的新型日常穿戴移動(dòng)智能終端。

所謂的可穿戴技術(shù)則是指被整合進(jìn)可穿戴設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的科學(xué)技術(shù)，是可穿戴設(shè)備應(yīng)用的關(guān)鍵。主要包括嵌入技術(shù)、識(shí)別技術(shù)（語(yǔ)音、手勢(shì)、眼球等）、傳感器技術(shù)、連接技術(shù)、柔性顯示技術(shù)等。

可穿戴設(shè)備

日常用途：

谷歌眼鏡

小米手環(huán)

智能手表

特殊行業(yè)：

軍事國(guó)防

醫(yī)療健康

運(yùn)動(dòng)健身

支撐技術(shù)與解決方案

傳感器的解決方案

● 導(dǎo)電油墨：一種全新的印刷技術(shù)，通過(guò)一種導(dǎo)電油墨其能夠?qū)⒁路叭魏渭徔椘忿D(zhuǎn)變?yōu)槿嵝钥纱┐髟O(shè)備或者傳感器。

● 銀質(zhì)納米線：一種新型可穿戴傳感器，使用銀質(zhì)納米線來(lái)監(jiān)測(cè)電生理信號(hào)，比如心電圖或肌電圖。

● 電子皮膚：可穿戴柔性仿生觸覺傳感器。

● 石墨烯：更完美的傳感。

● 光學(xué)玻璃纖維：能夠追蹤運(yùn)動(dòng)的光學(xué)玻璃纖維——織物傳感器。

導(dǎo)電油墨

銀質(zhì)納米線

電子皮膚

石墨烯

電池的解決方案

● 碳納米管：將碳納米管應(yīng)用于全鋰離子電池。

● 多孔鎳氟化物：柔性儲(chǔ)能原型，有電池和超級(jí)電容的雙重優(yōu)良特性。

● 3D打印鋅電池：融合了薄膜鋰電池以及印刷電池的優(yōu)點(diǎn)。

● 石墨烯：強(qiáng)導(dǎo)電性是解決續(xù)航問題的出路之一。

碳納米管

多孔鎳氟化物

3D打印鋅電池

石墨烯

顯示屏解決方案

● 石墨烯：石墨烯的透明和柔韌是可以穿戴設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)可穿戴的途徑。

● 柔性電子紙：通過(guò)吸濾法，發(fā)光、透明和柔性環(huán)保的電子紙材料。

● 納米銀導(dǎo)電墨水：無(wú)邊框、柔性觸摸屏突破的關(guān)鍵。

石墨烯

柔性電子紙

納米銀導(dǎo)電墨水

可穿戴智能紡織品——運(yùn)動(dòng)健身

● 可以方便地查看用戶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、強(qiáng)度、距離、能量消耗等關(guān)鍵參數(shù)

● 心率監(jiān)測(cè)文胸

其與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)文胸最大的不同就是下方多了一根心率“帶”，帶上只有心率檢測(cè)觸點(diǎn)，沒有心率檢測(cè)模塊。因此想要使用心率檢測(cè)功能的話，需要額外購(gòu)買心率檢測(cè)模塊掛在文胸正面的固定扣上。

● Athos：全新的智能運(yùn)動(dòng)衣和短褲

檢測(cè)使用者的心率、呼吸頻率，肌肉活動(dòng)情況。包含了一枚Athos Core小芯片和多個(gè)傳感器，可以通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機(jī)中，重量只有不到20克，可以連續(xù)使用超過(guò)10個(gè)小時(shí)。

● Directa Plus S.p.A./ Colmar-智能運(yùn)動(dòng)服裝

G +能過(guò)濾外部環(huán)境對(duì)身體的影響。由于G +的導(dǎo)熱性能，人體產(chǎn)生的熱量保存和均勻分布周圍材料中，以確保在寒冷的氣候下穿戴者的理想溫度。G +還提供靜電和抑菌性質(zhì)，以減少運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的摩擦。

● Radiate熱感應(yīng)變色T恤

Radiate是一款能夠幫助運(yùn)動(dòng)者監(jiān)測(cè)身體特定部位或肌肉群的訓(xùn)練情況的運(yùn)動(dòng)T恤，它如同一面貼身熱能鏡，能即時(shí)感應(yīng)運(yùn)動(dòng)者身體各個(gè)部位所散發(fā)的熱量，并通過(guò)顏色的變化來(lái)傳遞信息，讓運(yùn)動(dòng)者隨時(shí)了解到自己的肌肉及血管得到的鍛煉情況。

● 智能運(yùn)動(dòng)T恤

它集成了生物傳感器，可以讓經(jīng)常參加體育鍛煉的用戶監(jiān)測(cè)自己的鍛煉進(jìn)度。白天，它可以測(cè)量心率、步數(shù)、卡路里消耗和呼吸等數(shù)據(jù)。到了晚上，還能追蹤睡眠質(zhì)量。所有這些數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)藍(lán)牙同步到配套的應(yīng)用程序當(dāng)中，或者在線上傳。

● music外套

music外套不僅能播放音樂，還能把喜歡的音樂存儲(chǔ)在芯片中，或者收聽自己喜愛的電臺(tái)。外套的布料由絲質(zhì)透明硬紗制成，音樂播放功能則由一個(gè)全布料電容鍵盤控制，能量主要來(lái)源是太陽(yáng)能、風(fēng)能等可持續(xù)能源。

● 從桑蠶絲綢到柔性應(yīng)變傳感器

清華大學(xué)張瑩瑩團(tuán)隊(duì)開發(fā)了用于制備高性能且低成本的柔性可穿戴傳感器，平紋編織真絲面料，采用高溫?zé)崃呀馍ＰQ絲綢并用于制備高性能柔性應(yīng)力傳感器，可用于人體大尺度運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)，也可用于小尺度運(yùn)動(dòng)和微弱生理信號(hào)（比如脈搏）的檢測(cè)。

● 情緒手套

這種手套通過(guò)檢測(cè)手掌的溫度、脈搏和皮膚的導(dǎo)電性來(lái)確定人的情緒 。一旦心情壓抑、情緒焦慮，手上的手套就會(huì)一閃一閃地發(fā)光警告，這時(shí)你最好放下手頭的工作，去呼吸呼吸新鮮空氣或者是喝杯咖啡放松一下。

可穿戴智能紡織品——醫(yī)療健康

● medical襯衫

帶有多個(gè)傳感器以及信號(hào)發(fā)射裝置,可以檢測(cè)穿著者的體溫、心跳和血壓等數(shù)據(jù)，并通過(guò)衛(wèi)星將這些數(shù)據(jù)傳送到醫(yī)院，便于醫(yī)院對(duì)病人實(shí)行遠(yuǎn)程看護(hù)。一旦發(fā)生緊急情況，醫(yī)院可以通過(guò)襯衣上的衛(wèi)星定位裝置及時(shí)找到病人進(jìn)行搶救。

● 健康公司Siren Care智能襪子

利用溫度傳感器監(jiān)測(cè)足部炎癥反應(yīng)的智能襪子，來(lái)幫助糖尿病患者今早發(fā)現(xiàn)足部問題。采用了不可充電設(shè)計(jì)，單次使用可以維持6個(gè)月的續(xù)航。這得益于其自動(dòng)休眠機(jī)制，當(dāng)你穿上襪子時(shí)，它才會(huì)進(jìn)行工作，否則它將會(huì)進(jìn)入休眠模式。當(dāng)然，它也具有防水性能，可支持機(jī)洗。

● 嬰兒連體衣

這款智能嬰兒連體衣能夠?qū)崿F(xiàn)家長(zhǎng)的心愿，家長(zhǎng)可以通過(guò)IOS或Android應(yīng)用，監(jiān)測(cè)嬰兒的呼吸頻率、體溫等體征數(shù)據(jù)。通過(guò)手機(jī)App，家長(zhǎng)還可以設(shè)定報(bào)警。當(dāng)生理數(shù)據(jù)超出設(shè)定，就會(huì)在手機(jī)上發(fā)出報(bào)警。

● 美信公司 Sensatex 智能T恤

檢測(cè)心率、溫度、呼吸以及消耗了多少卡路里的熱量。也可以在穿衣人心臟病發(fā)作或虛脫時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而降低突發(fā)性死亡的概率。

● HAL Exoskeleton肢體輔助機(jī)器人

這款可穿戴形態(tài)的輔助機(jī)器人主要針對(duì)醫(yī)療健康市場(chǎng)，用于提升患者的負(fù)重能力。內(nèi)置傳感器可以捕捉人類的身體電脈沖，預(yù)測(cè)穿戴者的運(yùn)動(dòng)行為，并且估算出運(yùn)動(dòng)所需要消耗的能量，然后將這些能量傳輸?shù)疥P(guān)節(jié)處，實(shí)現(xiàn)外力負(fù)重。

● 智能服裝的可持續(xù)健康監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)

可穿戴設(shè)備目前存在的問題

● 功能服務(wù)單一，用戶粘性低

● 多為智能手機(jī)配件，獨(dú)立性不強(qiáng)

● 技術(shù)成本過(guò)高，電池續(xù)航能力差

● 信息安全存在隱患

● 創(chuàng)新意識(shí)薄弱，同質(zhì)化產(chǎn)品較多

● 數(shù)據(jù)采集模糊，缺乏完善的反饋機(jī)制

智能交互技術(shù)、微型集成技術(shù)、柔性電子技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)成為當(dāng)前可穿戴智能紡織品的主流技術(shù)發(fā)展方向。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，產(chǎn)品的多元化、時(shí)尚性與功能性成為未來(lái)發(fā)展的新亮點(diǎn)、新突破。這就要求更多地關(guān)注用戶需求、降低開發(fā)成本、加強(qiáng)安全管理。通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈的整合、生活管家、產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)進(jìn)一步挖掘用戶剛性需求。此外，一些適用于特殊行業(yè)和用戶群體的設(shè)計(jì)將成為發(fā)展方向。