智能老年醫(yī)護(hù)服裝的開發(fā)

孫金平

(山東科技職業(yè)學(xué)院 紡織服裝系，山東 濰坊 261053)

近年來，中國逐漸邁入老齡化社會(huì)，老年人口數(shù)量不斷上升，獨(dú)居老人數(shù)量日趨增多，據(jù)民政部的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，中國城鄉(xiāng)空巢家庭超過50%。因此，老年人的醫(yī)護(hù)健康問題，成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)，老年人的醫(yī)護(hù)健康轉(zhuǎn)向健康的監(jiān)護(hù)和預(yù)防將成為趨勢[1]。服裝作為人體“第二皮膚”具備有效監(jiān)測人體生理數(shù)據(jù)的天然優(yōu)勢，文中將借助現(xiàn)代信息化技術(shù)研究智能老年醫(yī)護(hù)服裝的開發(fā)。

1 老年人目前狀況

老年人常見的疾病有高血壓、糖尿病、類風(fēng)濕、心臟病、腦血管等，這些疾病嚴(yán)重影響到了他們的生活質(zhì)量。另外，老年人由于生理上的衰老，當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)，在思想上、情緒上往往不能迅速適應(yīng)而產(chǎn)生各種心理疾病，從而導(dǎo)致老年人身心健康差。老年人的心理變化主要表現(xiàn)在容易產(chǎn)生失落感、孤獨(dú)感、隔絕感以及對(duì)衰老、疾病的憂慮和恐懼感等，他們需要及時(shí)的心理輔導(dǎo)和心理疏導(dǎo)，才能保持良好的心態(tài)。因此，老年人需要有效的健康監(jiān)護(hù)，預(yù)防疾病發(fā)生并及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的疾病。

2 老年智能醫(yī)護(hù)服裝產(chǎn)品開發(fā)

2.1 智能服裝材料分析

現(xiàn)代智能服裝材料是傳感技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)與紡織材料的融合，通過將柔性傳感器、微型電路板、微型導(dǎo)電材料、低功耗芯片、低功耗無線通信器等傳感器和微電子設(shè)備植入織物纖維中，形成具備接收數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)信息、分析數(shù)據(jù)等功能的柔性織物[2]。目前，研制的智能紡織材料種類繁多，適合老年醫(yī)護(hù)服裝的主要有柔性傳感織物、電路板織物和相變材料織物。

柔性傳感織物是通過柔性傳感技術(shù)將導(dǎo)電材料植入到織物纖維中，織物纖維可為棉、麻等天然纖維，也可為具有彈性功能的纖維，這種織物具有較強(qiáng)的柔軟性和舒適性，可水洗、甩干、烘干，具備普通面料耐用、透氣、柔軟等性能[3]；另外，通過傳感材料可收集、分析人體的生理心理變化數(shù)據(jù)。

電路板織物是將絕緣金屬纖維和彈性紗編織到織物結(jié)構(gòu)中，該類織物經(jīng)久耐用，透氣性好、柔軟度高且易于改變形態(tài)，亦可拉伸、洗滌。這種織物能夠接收人體的生物信號(hào)，可將存儲(chǔ)的信息及時(shí)傳送到移動(dòng)電話、電腦上，為醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測老人的生命體征提供條件。

相變材料織物將聚乙二醇、無機(jī)水合鹽、長鏈鏈烴等以微膠囊的形式融入織物中。這種織物可以根據(jù)人體及周圍環(huán)境的變化在一定溫度范圍改變自身狀態(tài)，吸收能量或釋放熱量[4]；同時(shí)，微膠囊藥物的加入可以起到殺菌消毒的作用。

2.2 智能服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

舒適性和功能性是老年醫(yī)護(hù)服裝的重要特征，老年智能醫(yī)護(hù)服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮人體工學(xué)、服裝舒適性、安全性、美觀性等因素，確保老年人在著裝舒適的前提下，無干擾地獲取數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)監(jiān)測功能。將智能材料運(yùn)用到服裝款式中，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)服裝的智能化。

首先，應(yīng)根據(jù)人體生理器官的位置合理設(shè)計(jì)監(jiān)測部位及檢測面積。老年人常見疾病有高血壓、糖尿病、心臟病、 腦血管、 類風(fēng)濕、 心理障礙以及意外創(chuàng)傷等，根據(jù)老年人發(fā)病概率有效設(shè)計(jì)醫(yī)護(hù)服裝的功能，即心理檢測功能、意外創(chuàng)傷保護(hù)功能、腦血管預(yù)防功能、腰腿痛等類風(fēng)濕疾病保護(hù)功能以及高血壓、糖尿病、心臟病等數(shù)據(jù)檢測功能。根據(jù)人體生理器官的位置合理設(shè)計(jì)監(jiān)測部位，實(shí)現(xiàn)服裝監(jiān)測、儲(chǔ)存、分析、處理及傳遞人體生理信息的功能。

然后，基于人體工程學(xué)進(jìn)行服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)服裝與人體結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合，提高醫(yī)護(hù)服裝的安全性和舒適性。將柔性傳感織物和電路板織物等智能服裝材料合理分布于服裝各部位，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與服裝的無縫結(jié)合[5]。老年智能醫(yī)護(hù)服裝結(jié)構(gòu)示意如圖1、圖2所示。

a.柔性傳感織物；b.電路板織物；c.相變材料織物；d.相變材料與傳感材料融合織物圖1 上裝結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Sketch diagram of top structure

a.柔性傳感織物；b.電路板織物；c.相變材料織物；d.相變材料與傳感材料融合織物圖2 下裝結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Schematic diagram of bottom structure

老年智能醫(yī)護(hù)服裝應(yīng)在保證舒適度的前提下根據(jù)需要監(jiān)測的人體生理器官位置合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)線，準(zhǔn)確投放智能服裝材料，在腰、肩、肘、股、膝蓋等部位放置相變材料織物和柔性傳感織物，在人體肱動(dòng)脈、胰臟、心臟等部位放置電路板織物和柔性傳感織物，全面監(jiān)測老年人的生理、心理狀況，預(yù)防疾病發(fā)生、發(fā)現(xiàn)潛在疾病、減少意外傷害，有效監(jiān)護(hù)老年人的健康。

2.3 智能醫(yī)護(hù)服裝功能分析

老年智能醫(yī)護(hù)服裝具備心理檢測功能,意外創(chuàng)傷保護(hù)功能,腦血管預(yù)防功能,腰腿痛等類風(fēng)濕疾病保護(hù)功能,以及高血壓、糖尿病、心臟病等數(shù)據(jù)檢測功能。該類服裝通過織物中的傳感器收集、處理生理信號(hào)，并結(jié)合電路板織物和相變材料織物的性能實(shí)現(xiàn)醫(yī)療處理和智能保護(hù)功能，從而達(dá)到老年醫(yī)護(hù)服裝的智能化。

2.3.1心理檢測功能 將柔性傳感織物放置于人體心臟、肱動(dòng)脈等部位，通過傳感材料捕捉人體內(nèi)外細(xì)微的變化，監(jiān)測人體呼吸、心率、體溫等人體生理信息，收集、分析情緒變化數(shù)據(jù)。24小時(shí)實(shí)時(shí)記錄老年人的心理變化頻率、持續(xù)時(shí)間、波動(dòng)次數(shù)等信息，隨后這些信息及時(shí)上傳到系統(tǒng)中。系統(tǒng)自動(dòng)分析數(shù)據(jù)后，一方面將信息發(fā)送給醫(yī)護(hù)人員和家屬，另一方面推送舒緩情緒的音樂或故事給老年用戶。

2.3.2意外創(chuàng)傷保護(hù)功能 將相變材料織物和柔性傳感織物放置于肩、肘、股、膝蓋等易受創(chuàng)傷部位，傳感器通過檢測運(yùn)動(dòng)速度、關(guān)節(jié)夾角、障礙物的距離等判定人體可能發(fā)生的意外情況，并隨時(shí)啟動(dòng)安全氣囊；服裝織物中相變材料能夠感應(yīng)人體體溫變化和人體內(nèi)外細(xì)微的形變等，在受傷部位降低溫度以達(dá)到冷敷的效果。在老年人遇到磕碰、摔倒等意外創(chuàng)傷時(shí)，服裝會(huì)自動(dòng)打開相應(yīng)部位的安全氣囊，緩沖氣流,減少撞擊力，降低對(duì)人體的傷害,從而起到安全保護(hù)的作用；同時(shí)對(duì)關(guān)節(jié)等部位進(jìn)行創(chuàng)傷冷敷處理，為有效治療爭取時(shí)間。該功能可進(jìn)行GPS定位，通過系統(tǒng)將信息發(fā)送至醫(yī)護(hù)人員和家屬。

2.3.3心臟病數(shù)據(jù)檢測功能 將電路板織物和柔性傳感織物放置于人體肱動(dòng)脈、胰臟、心臟等部位，通過電路板和傳感器接收人體的生物信號(hào)，分析、存儲(chǔ)信息并傳送到移動(dòng)電話、電腦上，為醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測老人的生命體征及時(shí)提供信息。通過監(jiān)測心率、體溫、呼吸以及消耗的熱量等數(shù)據(jù)，對(duì)心跳速率、呼吸頻率、壓力等進(jìn)行分析；還可以實(shí)時(shí)提示運(yùn)動(dòng)量和人體的生物信號(hào)，有效幫助病人對(duì)抗心臟病等。

2.3.4高血壓、糖尿病、腦血管預(yù)防功能 通過服裝織物中電路板和傳感器監(jiān)測人體心率、血壓、血糖血脂等人體生理信息，收集、分析、儲(chǔ)存變化數(shù)據(jù)，并傳送信息至醫(yī)護(hù)人員及家屬。實(shí)時(shí)監(jiān)測血糖血脂和血壓的變化，幫助老年人控制血糖血脂和血壓，避免因血糖過高引起大血管及微血管病變、血脂增高造成動(dòng)脈硬化。同時(shí)具備合理飲食和適度運(yùn)動(dòng)的提醒功能，當(dāng)過量攝取多鹽高脂食品或運(yùn)動(dòng)過量時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警提醒。還可以幫助調(diào)節(jié)和控制情緒，保持老年人的健康心態(tài)，有效預(yù)防動(dòng)脈硬化、高血壓腦出血，防止由于情緒的劇烈波動(dòng)而誘發(fā)腦血管意外的發(fā)生。如果生命特征發(fā)生異常時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警，以免延誤最佳治療時(shí)間。

2.3.5腰、腿痛等類風(fēng)濕疾病保護(hù)功能 首先將相變材料織物和柔性傳感織物放置于腰、肩、肘、腿等骨關(guān)節(jié)的部位，通過相變材料感知人體周圍氣候變化和體溫變化，并在一定溫度范圍改變服裝材料自身狀態(tài)，滿足人體調(diào)節(jié)體溫的需要；其次加入聚乙二醇相變材料織物，采用微膠囊與織物相結(jié)合的織物處理工藝，具備殺菌消毒的作用；最后通過織物中的傳感器可以收集、發(fā)送信息。智能醫(yī)護(hù)服裝通過實(shí)時(shí)收集人體骨關(guān)節(jié)的信息，及時(shí)獲取人體生理信號(hào)，預(yù)防骨關(guān)節(jié)病變；對(duì)關(guān)節(jié)部位進(jìn)行熱敷，抑制周身關(guān)節(jié)的腫痛，修復(fù)關(guān)節(jié)損傷，調(diào)節(jié)人體免疫功能；還可感應(yīng)由人體活動(dòng)或外部環(huán)境改變而導(dǎo)致的體溫變化，適度調(diào)整服裝溫度以適應(yīng)人體體溫變化。

3 醫(yī)護(hù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用

老年智能醫(yī)護(hù)服裝是智能服裝與信息化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。只有在“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式下服裝與醫(yī)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，才能真正實(shí)現(xiàn)服裝的智能化。通過無線傳感技術(shù)將服裝與系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，從服裝獲取的人體生理信息傳輸?shù)结t(yī)護(hù)系統(tǒng)，幫助醫(yī)護(hù)人員遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)老年人，及時(shí)了解被監(jiān)護(hù)人的健康狀況，積極采取有效措施，同時(shí)幫助家屬實(shí)時(shí)了解老人的身心狀況，根據(jù)情況及時(shí)給予關(guān)心與愛護(hù)[6]。

醫(yī)護(hù)管理系統(tǒng)的工作步驟為信號(hào)接收—信息處理轉(zhuǎn)換—信息分類—信息反饋—信息傳送。①系統(tǒng)接收傳感器輸送的人體生理信號(hào)；②對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行過濾轉(zhuǎn)換，提取有效信息；③對(duì)處理的信息進(jìn)行分類，判斷癥狀類別及程度；④根據(jù)情況進(jìn)行簡單醫(yī)療處理，如輸送緩解情緒的音樂等；⑤將信息傳送給醫(yī)護(hù)人員和家屬[7-8]。

醫(yī)護(hù)管理系統(tǒng)分為3個(gè)模塊:心理輔導(dǎo)模塊、意外狀況模塊和生理數(shù)據(jù)檢測模塊?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”模式下醫(yī)護(hù)管理系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 “互聯(lián)網(wǎng)+”模式下醫(yī)護(hù)管理系統(tǒng)Fig.3 "Health care management system Internet plus" mode

4 結(jié)語

智能老年醫(yī)護(hù)服裝是老年人健康監(jiān)護(hù)的重要途徑，必須是服裝與信息化技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品。文中通過合理運(yùn)用智能服裝材料，根據(jù)人體器官的分布準(zhǔn)確投放至合理部位，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)使服裝具備了智能醫(yī)護(hù)服裝的功能，實(shí)現(xiàn)老年醫(yī)護(hù)服裝的智能化，有效地監(jiān)護(hù)老年人的健康。

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