基于宇航服技術的溫度調節布料保持嬰兒舒適

基于宇航服技術的溫度調節布料保持嬰兒舒適

Temperature-Regulating Fabrics Keep Babies Comfortable

美國國家航空航天局（NASA）最初為使宇航員在太空中保持舒適而開發的相變材料技術，目前已應用于幫助剛出生的嬰兒保持舒適。

宇航服一般都可隔絕外部溫度，其多層隔熱材料一方面可保護宇航員不受太空極端溫度的傷害，另一方面也可保持宇航員的體溫。假如沒有宇航服對宇航員的體溫進行調節，宇航員很快就會感到不適。20世紀80年代，NASA研究出一種管理宇航服內熱量的方法——使用相變材料（PCMs）。

像飲料中的冰塊一樣，相變材料在從固態轉變為液態的相變過程中持續吸收熱量，而當其處于溫度更低的環境中時，其可從液態變為固態，同時釋放熱量。這一方法的關鍵是找到合適的相變材料，一是其比熱容要比水高，熱轉換速度更快；二是其相變溫度也要恰好為讓人感到舒適的溫度；此外，其還必須具備無毒和不易燃的特點。

1987年，NASA約翰遜航天中心授予三角研究和發展公司一項小企業創新研究（SBIR）計劃合同，用于開展相變材料的研究試驗。研究人員將這些相變材料包裹在微膠囊中，開發出一種被動液體冷卻服，以代替以往宇航服使用的用水管制作的熱交換器。此前，三角研究和發展公司曾獲得了馬歇爾空間飛行中心授予的2項SBIR計劃合同，使用相變材料開發能源存儲系統。1988年，三角研究和發展公司從約翰遜航天中心獲得了另一項SBIR計劃合同，將相變材料加入到合成纖維中，為宇航員的手套提供良好的絕熱性能。

雖然相變材料并未在宇航服中廣泛應用，但Gateway技術公司發現了其商業應用潛力，申請并獲得了將相變材料添加到布料和纖維中的獨家專利授權。Gateway技術公司現已更名為Outlast公司。該公司將含有相變材料微膠囊的紡織品銷售給數百家企業，用于制造床上用品、運動服、外套、內衣、睡衣、睡袋，以及其它多種產品。這些轉移應用案例刊登在《Spinoff》1997年度、2004年度、2009年度、2012年度，以及2013年度的報告中。

2007年，斯坦福大學的工商管理碩士Jane Chen及其同學組成的團隊尋求開發一種嬰兒保育箱，價格只需200美元，是當時傳統保育箱價格的1%。他們偶然間發現了相變材料，并采用相變材料開發了一款嬰兒保育箱的原型，還設立了非營利性組織——Embrace（擁抱），Jane Chen任首席執行官（CEO）。畢業以后，該研究團隊搬到了印度班加羅爾，因為印度每年的早產兒最多。

自最終產品——“擁抱”保溫袋成功開發以來，該產品已在缺乏現代醫療手段的14個發展中國家被用于成千上萬名早產兒或其他低出生體重兒的治療。

2012年，為了給人們提供更多的創新產品，該團隊建立了一家營利性企業——擁抱創新公司。該公司位于舊金山，Kai Chan任營運副總裁，而Jane Chen從Embrace辭職后，就任擁抱創新公司的CEO。

Kai Chan說：“幾年前，Jane Chen搬回舊金山灣區。她在那里的許多朋友都有了孩子。他們常常跟她抱怨，作為新手爸爸媽媽，他們無法確定嬰兒什么時候太冷，什么時候太熱。因此，Jane Chen決定研究一種解決辦法。由于Jane Chen對相變材料已經非常熟悉，所以，她自然就想到利用相變材料開發使嬰兒感到舒適的產品。當時，Outlast公司的用戶正在穩定增長。Jane Chen發現了Outlast公司?！?/p>

2015年春天，通過眾籌網站Kickstarter的活動，擁抱創新公司籌集了13萬美元的資金，開始接受嬰兒襁褓、睡袋和毯子等一系列產品的預定，這一系列產品被命名為“小蓮花”。該系列產品均采用了Outlast公司的微膠囊化相變材料。這些產品可吸收或釋放熱量，以保證嬰兒一直處于舒適的溫度環境中。在這種舒適、穩定的溫度環境中，嬰兒可以更好地休息，其父母也可以更好地休息。目前，所有這些產品均可通過擁抱創新公司的網站進行預訂。

一項非正式研究的結果顯示，與市場上的同類產品相比，使用“小蓮花”產品的11個嬰兒中，有8個嬰兒在5天內的睡眠時間平均延長了4個小時。同時，一項公開研究報告指出，嬰兒的猝死與過熱有著一定的聯系，而“小蓮花”產品則可降低這種風險。

“小蓮花”系列產品包括用于3個月以內嬰兒的襁褓，3～18個月嬰兒使用的3種尺寸的睡袋，以及棉毯。所有的“小蓮花”系列產品上都印有“觸摸我們的未來”（Touch Our Futures）的圖樣。該圖樣由藝術家Drue Kataoka設計，由來自世界各地的受益于“擁抱”保溫袋產品的母親和嬰兒的手印組成。襁褓的設計包含2條拉鏈，一條是側拉鏈，能夠使襁褓完全打開；另一條拉鏈位于底部，方便更換尿布。

Kai Chan說：“我們也采用了TOMS鞋的愛心捐贈模式，每售出一款‘小蓮花’產品，我們就為發展中國家的一名嬰兒提供一套嬰兒保溫袋。”她指出，擁抱創新公司與非營利性機構“擁抱”的基本宗旨是相同的，即：通過幫助挽救缺乏現代醫療手段的地區的早產兒來降低世界的嬰兒死亡率。該公司還與其他非營利組織合作，共同捐贈“擁抱”保溫袋。

“擁抱”保溫袋中可拆卸的相變材料層可以用沸水或電加熱器加熱，將保溫袋置于98℃的溫度下保溫6個小時即可重新使用。相變材料層是便攜式的，且能夠重復使用，成本低于200美元。

Kai Chan說：“我們采用NASA的相變材料技術不僅僅是為了讓嬰兒保持舒適，更是為了實現我們挽救世界上早產兒的心愿。擁抱創新公司的目標是救治100萬名嬰兒?！?(唐 甜)