智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服的設(shè)計(jì)

周 燕

（江蘇省服裝協(xié)會(huì)，江蘇 南京 210002）

我國(guó)是世界上老年人口最多的國(guó)家。根據(jù)聯(lián)合國(guó)2017年預(yù)測(cè)，我國(guó)60歲及以上的老人將從2015年的2.25億人（占總?cè)丝诘?5.4%）上升到2050年的4.79億人（占總?cè)丝诘?5.1%）[1]。為提高生命質(zhì)量，中共中央國(guó)務(wù)院于2016年頒布了《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》（簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》）?！毒V要》指出，要引導(dǎo)老年人積極參與全民健身，促進(jìn)健康老齡化。要積極促進(jìn)健康與養(yǎng)老融合，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的健康服務(wù)，探索推進(jìn)可穿戴設(shè)備、智能健康電子產(chǎn)品和健康醫(yī)療移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)等。此外，隨著人們生活水平的不斷提高，老年人對(duì)身體健康的注重程度也不斷加強(qiáng)，愿意花費(fèi)更多的時(shí)間去參加體育活動(dòng)。由于老年人的生理特點(diǎn)，其睡眠時(shí)間減少，逐漸養(yǎng)成了在大清早、傍晚乃至晚間鍛煉的習(xí)慣。同時(shí)，隨著社會(huì)消費(fèi)觀(guān)念的變化、經(jīng)濟(jì)生活水平的提高和老年人對(duì)更高生活質(zhì)量和生命價(jià)值的追求，中國(guó)老年人的消費(fèi)觀(guān)已經(jīng)發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變。具體到老年人對(duì)運(yùn)動(dòng)服飾的要求，普通運(yùn)動(dòng)服已無(wú)法滿(mǎn)足老年運(yùn)動(dòng)者的需求。凌晨或者傍晚的時(shí)候，由于戶(hù)外光線(xiàn)較暗，加上老年人聽(tīng)力和視力普遍降低，經(jīng)常發(fā)生老人在過(guò)馬路或鍛煉途中被機(jī)動(dòng)車(chē)、電動(dòng)車(chē)或自行車(chē)撞傷的事故。因此，符合老年人晨晚練運(yùn)動(dòng)需求的、具有安全提示功能的運(yùn)動(dòng)服的需求日益增長(zhǎng)[2]。

根據(jù)國(guó)家《綱要》的指示以及老年人運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，文章研究并設(shè)計(jì)了一款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服，具備意外沖擊保護(hù)功能、警示功能、身體健康監(jiān)管功能和緊急危險(xiǎn)報(bào)警功能，為喜歡晨晚運(yùn)動(dòng)的老年人提供安全保障，為針對(duì)老年人安全的智能服裝設(shè)計(jì)提供參考。

1 老年人晨晚運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)狀

隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人的生理機(jī)能不斷下降[3]，主要表現(xiàn)為：睡眠時(shí)間減少，入睡時(shí)間和清醒時(shí)間前移；記憶力下降，經(jīng)常忘記或者想不起來(lái)一些事情；視力、聽(tīng)力下降，動(dòng)作反應(yīng)速度變慢，遇到緊急情況常常無(wú)法快速作出判斷而受傷害；疾病的突發(fā)概率提高等。隨著我國(guó)國(guó)民生活水平的不斷提高，老年人對(duì)自身的保健意識(shí)不斷增強(qiáng)，他們希望通過(guò)體育鍛煉來(lái)提升自己的身體素質(zhì)、增進(jìn)健康、防病治病[4]，比如主動(dòng)開(kāi)展、自發(fā)性地組織群體鍛煉等。從老年人鍛煉的時(shí)間特點(diǎn)來(lái)看，晨晚練是老年人進(jìn)行體育鍛煉的主要形式，以自由松散、自愿參加、來(lái)去自由的原則，豐富多彩的形式，吸引著廣大的老年朋友[2]。從老年人鍛煉的形式來(lái)看，運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目主要集中在跑步、慢走、健身操、球類(lèi)（門(mén)球、乒乓球）、武術(shù)（太極、氣功）還有一些地方性的體育形式。從老年人運(yùn)動(dòng)安全角度來(lái)看，雖然老年運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不大，簡(jiǎn)單好學(xué)，但是由于老年人身體素質(zhì)普遍偏低，在運(yùn)動(dòng)時(shí)常有意外發(fā)生。比如當(dāng)老年人在進(jìn)行晨晚練的路上，由于早晚間外界光線(xiàn)較暗，再加上其視聽(tīng)力、反應(yīng)能力下降而遭遇車(chē)禍；在進(jìn)行球類(lèi)、健身操等運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于力量、柔韌性等身體機(jī)能下降，經(jīng)常發(fā)生摔倒、誘發(fā)突發(fā)疾病的意外狀況；在跑步、散步后，由于記憶力下降，記不得回家的路最后走失等。從老年人的社會(huì)關(guān)系來(lái)看，老年人的運(yùn)動(dòng)安全聯(lián)系著一個(gè)甚至多個(gè)家庭的日常生活，一旦老人出現(xiàn)意外，多個(gè)家庭生活都會(huì)被打亂。因此，老年人在進(jìn)行晨晚運(yùn)動(dòng)中，采取一定的安全防護(hù)措施就顯得尤為重要。服裝作為與人體關(guān)系最密切的工業(yè)產(chǎn)品，在保護(hù)老年人運(yùn)動(dòng)安全方面具有廣闊空間。

2 智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服開(kāi)發(fā)

2.1 老年人運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

能夠真正實(shí)現(xiàn)老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服的智能化，離不開(kāi)服裝與信息化技術(shù)的結(jié)合，也就是說(shuō)，必須要在“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式下進(jìn)行構(gòu)建：通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感系統(tǒng)將“醫(yī)護(hù)人員-老年人-家屬人員”三者緊密結(jié)合起來(lái)，組成老年人運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，協(xié)助家庭、醫(yī)院共同監(jiān)護(hù)老年人，及時(shí)了解老年人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的身體狀態(tài)。該系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

老年人運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為兩個(gè)模塊，分別是意外沖擊狀況監(jiān)測(cè)模塊和身體健康狀況監(jiān)測(cè)模塊。意外沖擊狀況監(jiān)測(cè)模塊是用來(lái)監(jiān)測(cè)老年人在晨晚練過(guò)程中是否受到非正常的外界沖擊，如摔倒、遭遇車(chē)禍等。該模塊是通過(guò)在服裝的肩、肘、腕、胯、股、膝蓋、腳踝等部位放置基柔性壓力傳感器的方法來(lái)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)部位的受壓情況。一旦有意外事故發(fā)生，老年人的相關(guān)部位必定會(huì)受到巨大壓力，此時(shí)服裝中所嵌入的緊急報(bào)警器立即響應(yīng)，將老年人位置信息和其身體健康狀況的數(shù)據(jù)通過(guò)服裝中的無(wú)線(xiàn)傳感器以短信的方式傳輸給該老年人的家屬人員和相關(guān)醫(yī)護(hù)人員的手機(jī)或PC端；同時(shí)，啟動(dòng)家屬和醫(yī)護(hù)人員的手機(jī)端或PC端的鬧鐘功能加以輔助提醒，以便可以立刻采取有效措施對(duì)老人進(jìn)行施救。身體健康狀況監(jiān)測(cè)模塊是用來(lái)監(jiān)測(cè)老年人在晨晚練過(guò)程中的一系列生理數(shù)據(jù)，如心率、血壓、體溫和呼吸狀況等。這些數(shù)據(jù)是由在服裝所對(duì)應(yīng)的心臟、胸腔、肱動(dòng)脈等部位放置的柔性傳感器獲得的。當(dāng)這些傳感器發(fā)現(xiàn)老年人的生理數(shù)據(jù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍，如老年人突發(fā)心臟病、上不來(lái)氣、低血壓、高血壓、發(fā)燒等，服裝中所嵌入的緊急報(bào)警器同樣立即響應(yīng)，將老年人的相關(guān)信息發(fā)送給該老年人的家屬和醫(yī)護(hù)人員，提醒他們采取相關(guān)措施應(yīng)對(duì)。

圖1 老年人運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)的工作邏輯為：數(shù)據(jù)收集→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)判斷→數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)收集即通過(guò)運(yùn)動(dòng)服中所加載的傳感器等收集老年人的一系列基本數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理即將所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾過(guò)并轉(zhuǎn)換成各指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)判斷即將處理好的數(shù)據(jù)和各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)范圍相比較，若數(shù)據(jù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍則判斷老年人處于危險(xiǎn)狀況中，立即將老年人的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送給家屬和醫(yī)護(hù)人員，讓家屬和醫(yī)護(hù)人員立即采取應(yīng)對(duì)措施。此外，當(dāng)家屬和醫(yī)護(hù)人員想了解老年人在晨晚煉時(shí)的身體情況，可以通過(guò)手機(jī)端或PC端一鍵將信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器發(fā)送至該款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服，運(yùn)動(dòng)服收到指令后可立即將老年人的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至其手機(jī)端和PC端。當(dāng)然，如果老年人想了解自身的健康狀況，也可以獲得自己的相關(guān)信息。

2.2 晨晚運(yùn)動(dòng)服功能分析

此款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服具備意外沖擊保護(hù)、警示、身體健康監(jiān)測(cè)以及緊急危險(xiǎn)報(bào)警功能。該服裝通過(guò)柔性織物傳感器收集、處理老年人生理信號(hào)，并結(jié)合智能服裝材料的信息傳遞性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人的保護(hù)、監(jiān)管以及緊急救援，從而保障老年人的運(yùn)動(dòng)安全。

2.2.1 意外沖擊保護(hù)功能

意外沖擊即意外傷害，是指由意想不到的原因而造成的損害和死亡，是老年人重要死亡原因之一。跌倒、墜落是老年人遭受意外沖擊的主要來(lái)源[5]，由于老年人的身體素質(zhì)較低，其受到意外沖擊后最易發(fā)生的情況就是骨折。因此，特別需要采取措施加強(qiáng)防護(hù)。

D30凝膠[6]是英國(guó)研究員帕默爾所發(fā)明的一種受外力撞擊后迅速凝固的膠狀物質(zhì)，可有效吸收動(dòng)能。本款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服將D30凝膠材料應(yīng)用在肩、肘、胯、股、膝蓋等部位，當(dāng)老年人在運(yùn)動(dòng)鍛煉過(guò)程中遇到意外沖擊時(shí)，可有效降低沖擊力，減少其對(duì)人體的傷害。同時(shí)，老年人運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的意外沖擊狀況監(jiān)測(cè)模塊會(huì)將老年人發(fā)生意外的相關(guān)信息傳遞給家屬和醫(yī)護(hù)人員。

2.2.2 警示功能

老年人睡眠時(shí)間減少而經(jīng)常晚睡早起，但問(wèn)題是，早晨和傍晚光線(xiàn)昏暗，同時(shí)，老年人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)能力較弱且反應(yīng)速度緩慢，如果老年人此時(shí)出門(mén)在路上行走，會(huì)更易遭受刮傷、車(chē)禍等意外事故。翟景花、郭立燕等[7]在進(jìn)行2017年濟(jì)寧地區(qū)老年人意外傷害現(xiàn)況調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：交通事故在意外傷害來(lái)源中排名第二，且在街道或馬路發(fā)生的概率達(dá)到了18.52%。如果老年人的運(yùn)動(dòng)服具備一定的警示功能，讓外界能夠通過(guò)服裝的警示作用而感知到老年人的存在，可大大減少老年人發(fā)生車(chē)禍的概率。

本款智能老年晨晚運(yùn)動(dòng)服將具備警示功能的服用警示性可視材料（圖2）合理應(yīng)用在服裝腹、背、腿部以及服裝的分割線(xiàn)處，使得服裝具備上述警示功能以保護(hù)老年人的人身安全。

圖2 服用警示性可視材料

2.2.3 身體健康監(jiān)測(cè)功能

低血壓、高血壓、心絞痛、腦梗塞、哮喘、痛風(fēng)等疾病是老年人常見(jiàn)的突發(fā)疾病。如果老年人突發(fā)疾病時(shí)能夠及時(shí)得到有效治療，大多數(shù)情況下可以穩(wěn)住病情。但是事實(shí)上，由于人們的生活壓力上升，家里的年輕人經(jīng)常忙于工作而無(wú)法時(shí)刻陪伴在老年人身邊。當(dāng)老年人突發(fā)疾病時(shí)，往往因?yàn)闊o(wú)人在身邊而錯(cuò)過(guò)了最佳的救援時(shí)機(jī)，最終導(dǎo)致病情惡化甚至死亡。如果老年人的運(yùn)動(dòng)服具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人生理數(shù)據(jù)的功能，那么老年人的家屬和醫(yī)護(hù)人員就可以隨時(shí)了解老年人的身體狀況，真正做到老年人疾病早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早治療。

目前，智能服裝材料[8]的發(fā)明可以有效解決這一問(wèn)題：將柔性傳感織物合理放置于人體心臟、胸腔、肱動(dòng)脈等部位，可實(shí)時(shí)收集老年人心率、血壓、體溫以及呼吸狀態(tài)等生理信號(hào)。通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)分析、存儲(chǔ)和發(fā)送這些生理信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人身體健康狀態(tài)。

2.2.4 緊急危險(xiǎn)報(bào)警功能

老年人在戶(hù)外遇到危險(xiǎn)時(shí)，一般無(wú)法自行聯(lián)系家人和醫(yī)護(hù)人員。再加上晨晚時(shí)分，路上行人較少，不能完全寄托于路人的幫助。如果老年人的運(yùn)動(dòng)服具備緊急危險(xiǎn)自動(dòng)報(bào)警功能，則完全可以解決這一問(wèn)題。

本款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服中嵌入智能報(bào)警裝置，當(dāng)老年人遇到緊急情況時(shí)，如遭受意外沖擊、生理數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定范圍等，服裝中的智能報(bào)警裝置可立即響應(yīng)，將老年人的危險(xiǎn)信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器發(fā)送至家屬和醫(yī)護(hù)人員，讓他們能夠在第一時(shí)間了解老年人的狀況并迅速采取最有效的措施進(jìn)行施救。

2.3 智能服裝所需功能材料

隨著人們生活水平的提高，人們不再滿(mǎn)足于服裝最原始的保護(hù)功能，更希望服裝能夠有一些特殊的功能，比如具有保溫功能、防護(hù)功能、快干功能等。因此，在服裝設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到服裝所需要的功能性。實(shí)現(xiàn)服裝這些特殊功能，必然要應(yīng)用相應(yīng)的功能材料。目前，服裝功能材料主要有防護(hù)面料、生態(tài)環(huán)保面料、智能服裝材料、高感性材料、新視覺(jué)面料、衛(wèi)生保健面料、變色面料、親膚舒適性面料、高保形面料、仿生面料等10大類(lèi)別。

本研究設(shè)計(jì)的智能老年人晨晚練運(yùn)動(dòng)服采用3種材料，分別為防護(hù)面料中的D30凝膠、新視覺(jué)面料中的服用警示性可視材料和智能服裝材料。

2.3.1 D30凝膠

D30是一種由“智能分子”組成的抗沖擊材料（圖3）。D30材料在常態(tài)下保持松弛的狀態(tài)，柔軟而具有彈性，一旦遭到劇烈撞擊或擠壓，分子間立刻相互鎖定（圖4），迅速收緊變硬從而消化外力，形成一層防護(hù)層，當(dāng)外力消失后，材料會(huì)回復(fù)到最初的松弛軟彈狀態(tài)。其可以在納米秒時(shí)內(nèi)，在不同的沖擊情況下作出不同的反應(yīng)，是能將自由活動(dòng)與碰撞打擊保護(hù)結(jié)合在一起的一種很理想的材料。根據(jù)資料，這種凝膠放置在士兵頭盔內(nèi)側(cè)，可降低50%子彈或者彈片的沖擊力，保護(hù)士兵頭部。2009年11月，BAIZUS率先在國(guó)內(nèi)將D30材料應(yīng)用于戶(hù)外運(yùn)動(dòng)服領(lǐng)域。目前，D30已經(jīng)被應(yīng)用于滑雪服、摩托車(chē)服、自行車(chē)騎行服、水上運(yùn)動(dòng)服等多種戶(hù)外運(yùn)動(dòng)服的制作中（圖5）[6]。如果將D30材料應(yīng)用于智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服的一些特殊部位，比如肩、肘、胯、股、膝蓋等，可以有效降低外界沖擊力對(duì)老年人的傷害，保護(hù)老年人的生命安全。

2.3.2 服用警示性可視材料分析

目前，可服用的警示性可視材料主要包括熒光材料、反光材料[9]以及LED燈等。各種材料的警示方式、可視原理以及穿著時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)[2]如表1所示。

晨晚間，外部環(huán)境還是較為昏暗的，尤其是在夏至以后，天長(zhǎng)逐漸變短，晨晚逐漸變得黑暗，老年人若在此時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鍛煉，很容易發(fā)生事故。如果在其運(yùn)動(dòng)服的主要結(jié)構(gòu)中合理應(yīng)用上述3種服用警示性可視材料，可大大減少老年人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中事故的發(fā)生概率。

2.3.3 智能服裝材料分析

智能服裝材料是指對(duì)外界環(huán)境（機(jī)械、熱、化學(xué)、光、濕度、電磁等）或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化有感知并能做出響應(yīng)，同時(shí)，保留服裝材料固有風(fēng)格和服用性能的材料[9]。目前，智能材料主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是主動(dòng)智能材料，即材料本身就具備智能功能，如形狀記憶材料、相變材料、變色材料和刺激-反應(yīng)水凝膠等；另一類(lèi)是被動(dòng)智能材料，即需要結(jié)合一定技術(shù)如信息技術(shù)、微電子技術(shù)等才能產(chǎn)生智能效果的材料，如導(dǎo)電材料、柔性傳感器、無(wú)線(xiàn)通信和電源等[10]。在智能老年人晨晚練運(yùn)動(dòng)服中應(yīng)合理采用智能服裝材料。

2.4 智能晨晚運(yùn)動(dòng)服結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于老年人的生理特點(diǎn)，服裝的款式造型要簡(jiǎn)潔，可采用H型廓形。為了方便老年人活動(dòng)，要避免一些穿著幅度過(guò)大的設(shè)計(jì)，盡量采用寬松的設(shè)計(jì)、較大的按扣和拉鏈等易用結(jié)構(gòu)，方便老人穿脫衣物。面料選用天然、吸濕、透氣、排汗、彈性的環(huán)保舒適面料，如棉、麻等。此外，要合理設(shè)計(jì)能夠存放身份標(biāo)識(shí)的結(jié)構(gòu)，在本人及監(jiān)護(hù)人同意的前提下可以將穿戴者的個(gè)人信息以及主要病理特性等收集在內(nèi)，一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況路人也可以幫助其迅速找到家人并采取有效措施進(jìn)行救援[2]。

圖3 D30凝膠材料

圖4 D30凝膠材料的分子結(jié)構(gòu)

圖5 D30凝膠材料在戶(hù)外運(yùn)動(dòng)裝中的應(yīng)用

表1 服用警示性可視材料

運(yùn)動(dòng)服裝的設(shè)計(jì)不能脫離服裝的舒適性，要在保證服裝穿著舒適的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)服裝的智能化。因此，在設(shè)計(jì)該款運(yùn)動(dòng)服時(shí)，充分考慮服裝人體工效性、服裝舒適性、服裝美觀(guān)性和服裝安全性，將四者融合設(shè)計(jì)。該款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服的結(jié)構(gòu)如圖6（上裝）、圖7（下裝）所示。

在保證服裝具備舒適性的前提下，根據(jù)服裝所需要具備的智能功能，在服裝的合理位置放置D30凝膠、智能服用警示性可視材料和智能服裝材料。將D30凝膠放置于服裝肩、肘、腕、胯、股、膝蓋、腳踝等部位，減少意外沖擊對(duì)老年人的傷害。將智能服用材料放置在服裝背、腹、四肢、下擺等部位，讓老年人在進(jìn)行晨晚鍛煉過(guò)程中能夠被外界感知到，以減少事故傷害。將智能服裝材料放置于心臟等重要生理器官以及關(guān)節(jié)部位，監(jiān)測(cè)老年人的意外沖擊狀況和身體健康狀況，并能夠在緊急情況下迅速報(bào)警，監(jiān)測(cè)和保護(hù)老年人的健康安全。

3 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一款智能老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服，結(jié)合功能服裝材料的特點(diǎn)以及現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)服的設(shè)計(jì)元素，使得該服裝在具備傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能的基礎(chǔ)上還具備智能監(jiān)護(hù)功能：意外跌倒保護(hù)功能、警示功能、身體健康監(jiān)測(cè)功能和緊急危險(xiǎn)報(bào)警功能。此外，該服裝還通過(guò)其架構(gòu)的老年人運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)將“家屬—老年人—醫(yī)護(hù)人員”三者緊密聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)老年人晨晚運(yùn)動(dòng)服裝的智能化，讓老年人在進(jìn)行晨晚運(yùn)動(dòng)時(shí)更加安全，讓家屬和醫(yī)護(hù)人員更放心。

圖6 上裝結(jié)構(gòu)示意

圖7 下裝結(jié)構(gòu)示意