美國(guó)智能紡織研發(fā)面面觀

文/熊春花

近幾年來，大量紡織新聞圍繞醫(yī)用紡織業(yè)的報(bào)道不絕于耳。不論是報(bào)道用于保健和防菌紡織物、涂料、添加劑，還是新功能織物，紡織業(yè)的創(chuàng)新持續(xù)推動(dòng)著醫(yī)療事業(yè)的進(jìn)步。其中最顯著的就是傳感技術(shù)?？纱┐鱾鞲屑夹g(shù)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，許多公司甚至轉(zhuǎn)向?yàn)獒t(yī)療和保健應(yīng)用程序研發(fā)智能紡織產(chǎn)品。

讓襪子智能起來

最近，位于美國(guó)舊金山的賽倫保健公司（Siren）研發(fā)了一種稱為“神經(jīng)元”的纖維，用以將微傳感器直接嵌入織物的監(jiān)控糖尿病的襪子，它因此可通過足部監(jiān)視身體健康。它有6個(gè)傳感器，3個(gè)在腳底，一個(gè)在腳背，一個(gè)在腳跟，另一個(gè)可持續(xù)監(jiān)測(cè)腳部溫度記錄病情變化。該公司稱，糖尿病襪持續(xù)監(jiān)測(cè)腳部溫度變化，能檢測(cè)出糖尿病足潰瘍壞疽的征兆。有證據(jù)表明，監(jiān)測(cè)腳部溫度在臨床上是治療腳部壞疽最有效的方法，比起普通足部護(hù)理，其療效高達(dá)87%。

所謂的神經(jīng)元纖維是研發(fā)的一種將微傳感器直接嵌入到織物的糖尿病可傳導(dǎo)信號(hào)的纖維化監(jiān)控器，也是足部監(jiān)視系統(tǒng)。它有6個(gè)傳感器，持續(xù)監(jiān)測(cè)腳部溫度變化。

公司報(bào)道，約有56%的糖尿病患者足潰瘍后發(fā)生感染，其中有20%因病疽感染加重最后被迫截肢。僅美國(guó)，每年因糖尿病截肢病例就逾10萬。同時(shí)，超過80%患者因截肢去世。穿上這種襪子，就能立即在應(yīng)用程序上看到腳部溫度，還能對(duì)比溫度變化。

足部潰瘍壞疽是糖尿病患者最普遍，最燒錢，也是最致命的綜合病征。目前還沒有其他能持續(xù)監(jiān)測(cè)這些重大疑難雜癥的辦法。該公司總裁兼創(chuàng)始人認(rèn)為，這類神經(jīng)元纖維應(yīng)用非常廣泛，囊括醫(yī)療、體育、軍事、時(shí)尚等。但要解決關(guān)鍵問題才具有實(shí)際意義。畢竟保住腳，就能保住生活的意義，影響深遠(yuǎn)，意義非凡。

糖尿病襪有自身的特征，即神經(jīng)元纖維在6個(gè)關(guān)鍵穴位無縫合成傳感器，監(jiān)測(cè)腳部溫度。這是保障腳部健康最有效的方法，其特征為：穿著舒適——襪子所有部位細(xì)織密縫，貼腳柔軟；專業(yè)洗滌——無需單個(gè)洗滌；除濕吸汗——這類纖維能去除腳部濕氣，促進(jìn)皮膚健康；超長(zhǎng)供電——使用半年內(nèi)不用充電。

糖尿病監(jiān)控襪在外觀和質(zhì)感上跟普通襪沒什么區(qū)別，其最大的功效就是精確監(jiān)測(cè)腳部溫度，實(shí)時(shí)追蹤腳部健康。糖尿病患者只需像平常那樣穿上襪子即可。

可印刷的石墨烯傳感器

美國(guó)戈?duì)柟九c紐約數(shù)字健康創(chuàng)業(yè)公司通力合作，達(dá)成協(xié)議，即探索先進(jìn)傳感器技術(shù)的材料解決方案，并為輔助服裝和數(shù)字健康應(yīng)用提供實(shí)用智能織物。

該公司原為噴墨印刷公司，生產(chǎn)低成本石墨烯溫度傳感器。其技術(shù)支持得益于史蒂文斯理工學(xué)院。該公司使用氧化石墨烯制造靈活耐用的超薄傳感器，用以檢測(cè)皮膚溫度。經(jīng)兩家公司協(xié)商，初始階段重點(diǎn)關(guān)注溫度傳感技術(shù)，這將為傳感技術(shù)在數(shù)字健康、慢性疾病管理、智能織物等領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。兩家公司是平等的合作伙伴，能相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。戈?duì)杽?chuàng)新中心擁有大量原型設(shè)備，可與各領(lǐng)域開發(fā)商合作創(chuàng)新。

與戈?duì)柕暮献鲙砭薮蟮某删?，尤其是合辦的創(chuàng)新中心。其材料和專業(yè)知識(shí)可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，并提升到新的水平。戈?duì)柟驹谑孢m性和耐用性方面的技術(shù)支持非常有名。戈?duì)栍胸S富的合作資源，先進(jìn)的探索精神，是理想的合作伙伴。鑒于戈?duì)柌牧蠌椥粤己?，質(zhì)地超薄，讓人看到了更美好的前景，舒適耐穿的石墨烯傳感衣服可廣泛應(yīng)用于病理生理學(xué)，提供不間斷的無線監(jiān)測(cè)。

相互合作，挖掘潛能，特別是改善慢性疾病患者的生活質(zhì)量，創(chuàng)新中心可提供原型設(shè)備，還能與初創(chuàng)者、研究人員、客戶、公司等協(xié)同創(chuàng)新。

心電圖與心率監(jiān)控穿戴研發(fā)

美國(guó)舊金山英格萊公司（Emglare）推出一款帶有傳感器的智能衣服，它能監(jiān)測(cè)人的心跳，測(cè)試心率。該公司產(chǎn)品監(jiān)測(cè)的所有信息能直接顯示在手機(jī)程序上。公司推出的第一款產(chǎn)品是英格萊心臟移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備，它與智能服裝內(nèi)置的心電圖和心率傳感器兼容，這種衣服可用無線充電器充電。該公司首次設(shè)計(jì)了男士汗衫和運(yùn)動(dòng)T恤，以及女士運(yùn)動(dòng)文胸和普通文胸。旨在生產(chǎn)高品質(zhì)的智能衣服，即使穿一整天依然舒適自然，因而所有的衣服都適合日常穿著。

他們的目標(biāo)是生產(chǎn)世界上最好的智能衣服，不僅超級(jí)智能，穿起來也舒服。這類產(chǎn)品由不同領(lǐng)域的保健、信息、時(shí)裝專家共同研發(fā)。

美國(guó)感覺中樞神經(jīng)研發(fā)公司（Sensoria）開發(fā)出一款智能襪，它不僅可監(jiān)測(cè)跑速，還能記錄跑的狀況。這種襪子左右分開，在腳底各有3個(gè)傳感器，用于監(jiān)測(cè)腳部壓力。這些傳感器同襪子里的導(dǎo)電纖維相連接，導(dǎo)電纖維將收集數(shù)據(jù)傳到腳環(huán)，腳環(huán)通過磁性附著體與襪口相連。這款襪子按照紡織電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)。腳環(huán)與磁性附著體連通后被激活，用智能藍(lán)牙可將信息同步傳送到手機(jī)應(yīng)用程序上，他們還研發(fā)出能夠監(jiān)測(cè)心跳的上衣。

智能跑鞋置有紡織壓力傳感器，與應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)的可拆卸電子設(shè)備連通。傳感器可監(jiān)測(cè)步幅、速度，還能檢測(cè)到爬坡、下樓、行走節(jié)奏，以及與地面接觸時(shí)間、腳踏和碰撞，只要安裝配套的客戶端就能自我監(jiān)控。跑步者通過這些數(shù)據(jù)可提高跑步水平，并降低受傷風(fēng)險(xiǎn)。

可穿戴傳感器，即不足1mm的超薄傳感器安全親膚不刺激，已得到pH值的測(cè)試鑒定。能大面積靈活應(yīng)用于糖尿病足并發(fā)癥、跌倒檢測(cè)和預(yù)防、神經(jīng)病學(xué)、康復(fù)等各種臨床癥狀。

從音樂應(yīng)用到健康技術(shù)

美國(guó)加州伯克利智能傳感器公司（BeBop）使用柔性織物測(cè)試外力。BeBop是由“可穿戴智能紡織傳感器”樂器發(fā)明人基思·麥克米倫首創(chuàng)。他們巧妙利用了聚合物的抗阻性，用不同方式使材料通過擰、壓、拉，或施以其他外力，讓織物電子排列隨之改變，它可通過感應(yīng)電阻變化的導(dǎo)電測(cè)試。產(chǎn)品形狀根據(jù)不同用途相應(yīng)做出變化。

傳感器可測(cè)試身體狀況，如彎腰、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)和壓力產(chǎn)生的三維圖。這項(xiàng)技術(shù)市場(chǎng)廣闊，可應(yīng)用于衣物、防護(hù)服、鞋子、保健設(shè)備、運(yùn)動(dòng)裝備、自動(dòng)化、機(jī)器人、航空航天、游戲、生物識(shí)別、假肢等領(lǐng)域。

導(dǎo)電墨能感應(yīng)到BeBop抗組織物阻力的變化。用途不同，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀也不同。他們研發(fā)的高分辨率智能頭盔傳感系統(tǒng)，襯墊內(nèi)設(shè)有40個(gè)傳感器，能快速捕捉頭部受撞擊的全過程。數(shù)據(jù)包含確切的撞擊位置和速度閾值，受害者還能根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)激分析。頭盔內(nèi)置芯片編程后，還能觸發(fā)緊急呼叫或發(fā)出其他響應(yīng)命令。翼區(qū)（太陽(yáng)穴周圍）受傷比前額更危險(xiǎn)，獲知受傷源以及傷害的擴(kuò)散方式可提供寶貴的第一應(yīng)急信息，并且內(nèi)置軟件可根據(jù)情況做出分析，是否撥打911電話求救。

它由美國(guó)一家風(fēng)險(xiǎn)投資公司巨資投入，BeBop公司已完成逾1000萬美元的首輪融資。此次融資將加速產(chǎn)品的升級(jí)，并將傳感技術(shù)滲透世界各大市場(chǎng)。

(據(jù)美國(guó)《紡織世界》http://www.textileworld.com/textile-world/features/2018/07/smart-textiles-offerdevelopment-opportunities-in-medical-health-applications/近期資料）