嬰幼兒智能可穿戴服裝設(shè)計(jì)研究

任峻瑤

（江南大學(xué)，江蘇 無錫 214000）

我國嬰幼兒意外傷害死亡率為發(fā)達(dá)國家的3~11倍，且呈上升趨勢(shì)。其中，大部分的傷害都發(fā)生在家中。分析嬰幼兒家庭意外傷害的類型發(fā)現(xiàn)，意外摔倒占90%以上[1]。嬰幼兒安全問題引發(fā)社會(huì)各界人士的關(guān)注，嬰幼兒服裝作為服裝系統(tǒng)中的特殊存在，從嬰幼兒學(xué)步開始，家長(zhǎng)就應(yīng)注重嬰幼兒服裝的安全性。21世紀(jì)以來，數(shù)字化、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)日臻成熟，智能可穿戴服裝在此輪變革中成為重要分支[2]。智能服裝在一定程度上滿足青年父母以及嬰幼兒需求，且在如今的市場(chǎng)中占比越來越高。目前，針對(duì)嬰幼兒智能服裝的研究與設(shè)計(jì)大多是檢測(cè)嬰幼兒體溫或所處環(huán)境的溫度與濕度，雖有相關(guān)藍(lán)牙定位，但缺少對(duì)嬰幼兒成長(zhǎng)安全方面的相關(guān)研究。本研究立足于嬰幼兒成長(zhǎng)安全問題，對(duì)嬰幼兒智能可穿戴服裝的結(jié)構(gòu)、面料、色彩以及智能化技術(shù)進(jìn)行分析，將智能技術(shù)和服裝相結(jié)合，改善嬰幼兒意外摔倒的成長(zhǎng)安全問題，為嬰幼兒服裝設(shè)計(jì)提供新的思路[3]。

1 嬰幼兒智能穿戴設(shè)計(jì)原則

嬰幼兒皮膚稚嫩、體型輕盈，因此，設(shè)計(jì)嬰幼兒服裝時(shí)，更應(yīng)注重服裝的舒適性和安全性。

1.1 舒適性原則

設(shè)計(jì)嬰幼兒服裝時(shí)，應(yīng)考慮智能電子元件的尺寸，避免影響嬰幼兒的使用感，可使用親水基團(tuán)較多的面料，使嬰幼兒皮膚始終保持清爽，緩解汗液造成的不適感。

1.2 安全性原則

設(shè)計(jì)嬰幼兒服裝時(shí)，可從機(jī)械安全和化學(xué)物質(zhì)安全方面考慮，例如在頭頸部設(shè)計(jì)繩帶，避免拉鏈、亮片或珠子等較硬裝飾物劃傷嬰幼兒。服裝中的化學(xué)物質(zhì)主要包括甲醛、鄰苯二甲酸酯等，在一定程度上會(huì)威脅嬰幼兒的生命健康。因此，在設(shè)計(jì)嬰幼兒智能可穿戴服裝時(shí)，應(yīng)遵循國家規(guī)定的制定嬰幼兒產(chǎn)品的安全技術(shù)規(guī)范。

2 嬰幼兒智能服裝設(shè)計(jì)分類

智能服裝是指不僅能感知外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)的變化，還能通過反饋機(jī)制，實(shí)時(shí)做出反應(yīng)的服裝，是新型紡織材料與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，如智能舒適塑形矯正衣能以智能溫變的方式預(yù)防并緩解青年女性的駝背癥狀，放松肌肉，舒緩肌肉疲勞。本研究將嬰幼兒智能服裝分為3類：健康檢測(cè)類、安全防護(hù)類以及輔助智能類。

2.1 健康檢測(cè)類

美國喬治亞州科技學(xué)院研發(fā)的心率呼吸檢測(cè)服具備實(shí)用的醫(yī)學(xué)價(jià)值。研究人員將光導(dǎo)纖維織進(jìn)布料中，以此檢測(cè)穿著者的心跳和呼吸頻率。健康檢測(cè)類服裝適用于運(yùn)動(dòng)員等對(duì)健康監(jiān)測(cè)有需求的人群，運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中可以詳細(xì)記錄自身的身體狀況。美國Textronics公司已經(jīng)利用這種技術(shù)生產(chǎn)出多款能測(cè)量心率、呼吸、體溫及血壓等生命數(shù)據(jù)的貼身內(nèi)衣和運(yùn)動(dòng)服。將該技術(shù)應(yīng)用于嬰幼兒服裝設(shè)計(jì)中，即在服裝中放入內(nèi)置傳感器，以此對(duì)嬰幼兒身體相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。研究顯示，健康檢測(cè)類嬰幼兒智能服裝可滿足監(jiān)護(hù)人對(duì)服裝功能性的需求，實(shí)現(xiàn)了科技與傳統(tǒng)服裝相結(jié)合。

2.2 安全防護(hù)類

防護(hù)型服裝是指利用科技手段，在特殊環(huán)境對(duì)人體具有防護(hù)功能的服裝[4]。生活中比較常見的有消防員的阻燃防護(hù)服、救生員的救生衣等具有一定安全性、保護(hù)性的服裝。嬰幼兒安全防護(hù)服是指保障嬰幼兒生命安全的服裝。如今，相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)嬰幼兒服裝時(shí)，大多會(huì)注重嬰幼兒易摔倒部位的設(shè)計(jì)，如會(huì)在膝蓋、腳踝、手肘等部位拼接高密度防護(hù)材料，以減少損傷。

2.3 輔助智能類

輔助智能類服裝一般在培養(yǎng)嬰幼兒某些能力或習(xí)慣上起到輔助性作用，例如基于Lumo健形元件技術(shù)的兒童矯姿背心設(shè)計(jì)，可以改善穿著者的不良姿態(tài)，具有科學(xué)性和安全性；還有輔助開發(fā)嬰幼兒智力的益智類輔助智能類服裝，通過對(duì)嬰幼兒大腦發(fā)育特征的影響因子進(jìn)行分析，了解如何將互動(dòng)性設(shè)計(jì)、感官性設(shè)計(jì)與仿生設(shè)計(jì)相結(jié)合，達(dá)到對(duì)嬰幼兒益智的輔助性效果。

3 嬰幼兒智能可穿戴服裝設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于嬰幼兒服裝設(shè)計(jì)，應(yīng)全面考慮穿脫方便、便于活動(dòng)等因素，款式應(yīng)以基礎(chǔ)舒適為主，版型寬松，如打底衫、打底馬甲等。這種設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）滿足了嬰幼兒體型變化快的特點(diǎn)；（2）嬰幼兒在活動(dòng)時(shí)，服裝容易被口水、尿便、食物弄臟，可適當(dāng)降低清潔頻率；（3）可替代傳統(tǒng)打底衫，減輕嬰幼兒穿戴壓力；（4）打底衫、打底馬甲作為服裝單品，便于整體服裝搭配，符合當(dāng)代年輕父母的審美；（5）打底衫和打底馬甲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便和智能技術(shù)相結(jié)合。綜上所述，打底衫、打底馬甲是嬰幼兒智能可穿戴服裝款式設(shè)計(jì)的較優(yōu)選擇，此外，應(yīng)適當(dāng)減少服裝的裝飾，裝飾過多會(huì)增加?jì)胗變旱拇┐鲏毫Σ?duì)嬰幼兒成長(zhǎng)安全產(chǎn)生危害。

嬰幼兒的體型體態(tài)與成人差異較大，加上運(yùn)動(dòng)量的增加，導(dǎo)致嬰幼兒從下肢開始變得發(fā)達(dá)接近四頭身，四肢開始健壯，頸部逐漸成型，腹部凸出減小，肩部向外凸出，上下身比例接近1∶1，下肢更加發(fā)達(dá)[5]。因此，領(lǐng)部采用開肩圓領(lǐng)的設(shè)計(jì)，通過系帶的方式，保證了嬰幼兒的安全，提高了嬰幼兒的穿戴舒適度，降低了家長(zhǎng)幫忙穿戴的難度且適用于大部分嬰幼兒。袖部的設(shè)計(jì)在嬰幼兒服裝設(shè)計(jì)中較為重要，考慮到嬰幼兒的活動(dòng)需求，可以設(shè)計(jì)成落肩袖，袖根做寬，袖口收緊，肩部拼接抗沖擊材料，在嬰幼兒意外摔倒時(shí)可以保護(hù)嬰幼兒的肩部。

3.2 色彩設(shè)計(jì)

嬰幼兒的心智尚未發(fā)育完全，環(huán)境對(duì)其影響較大。研究表明，嬰幼兒最開始是通過顏色認(rèn)識(shí)這個(gè)世界的。嬰幼兒服裝的色彩選擇多以明朗色彩為主，明亮、飽和度高的色彩會(huì)帶給嬰幼兒愉悅的感受[6]。嬰幼兒時(shí)期是孩童探索世界的重要時(shí)期，考慮到嬰幼兒還不能控制自己的行動(dòng)，應(yīng)選擇易發(fā)現(xiàn)污漬的淺色系面料，如選用淡黃色作為底色，再加入少量明亮的原色設(shè)計(jì)圖案，既能滿足年輕父母便于發(fā)現(xiàn)污漬的需求，又能對(duì)處于探索時(shí)期的嬰幼兒起到有益身心的作用，還能將智能設(shè)備較完善地融入整體服裝。

3.3 面料選擇

嬰幼兒皮膚細(xì)嫩，對(duì)外部環(huán)境敏感，因此，嬰幼兒服裝應(yīng)采用柔軟親膚、防靜電、抗電磁波等保護(hù)性功能面料[7]。牛奶纖維是新型高檔紡織纖維，有較多親水基團(tuán)，具有優(yōu)異的吸濕性，能很好地吸收嬰幼兒因運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的汗液，保障嬰幼兒皮膚達(dá)到舒適效果。同時(shí)，由于具有良好的耐酸耐堿性，相比其他天然纖維，牛奶纖維親膚性更好，更綠色、更環(huán)保且吸色均勻不易褪色，耐日曬，汗?jié)n色牢度高，高達(dá)80%的抑菌率能很好地滿足嬰幼兒對(duì)服裝衛(wèi)生安全的需求，防蛀防蟲的性能減輕了年輕父母多次購買服裝的經(jīng)濟(jì)壓力。

4 智能技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于嬰幼兒意外摔倒這一現(xiàn)象，僅僅依靠拼接抗沖擊材料是不行的，除了拼接特殊面料以外，還需將近年來發(fā)展火熱的人工智能科技融入其中，主要從智能防摔技術(shù)構(gòu)造、安全氣囊保護(hù)裝置設(shè)計(jì)以及與移動(dòng)終端的交互進(jìn)行描述。

4.1 技術(shù)應(yīng)用

4.1.1 防摔技術(shù)構(gòu)造

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，從微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微機(jī)電系統(tǒng)（Microelectro Mechanical Systems，MEMS）傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的智能傳感器相比，不僅體積明顯減小，而且頻射傳感功能顯著提升。在傳感功能實(shí)現(xiàn)過程中，通過MEMS傳感器5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和4.0低功耗藍(lán)牙傳輸人體數(shù)據(jù)，以太陽能電熱板為電源，可保障傳感器全天工作[8]。由于其體積小、質(zhì)量輕，不會(huì)對(duì)嬰幼兒的活動(dòng)造成負(fù)擔(dān)。將MEMS慣性傳感器嵌入嬰幼兒智能可穿戴服裝的腰部，設(shè)定嬰幼兒意外摔倒時(shí)身體與地面的最大傾斜角，可以及時(shí)在嬰幼兒意外摔倒前觸發(fā)預(yù)警，通過移動(dòng)終端，將意外摔倒信息發(fā)送給年輕父母或監(jiān)護(hù)人員。

4.1.2 安全氣囊保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

氣囊的啟動(dòng)裝置包括手動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)。手動(dòng)啟動(dòng)需要人為啟動(dòng)充氣閥，釋放微型高壓氣瓶氣體，實(shí)現(xiàn)防護(hù)功能，這種設(shè)置一般應(yīng)用于救援類服裝；自動(dòng)啟動(dòng)則是由安全氣囊傳感器接收撞擊信號(hào)，只要達(dá)到特定強(qiáng)度，傳感器即產(chǎn)生動(dòng)作并向電子控制器發(fā)出信號(hào)，氣瓶立即釋放氣體進(jìn)行充氣[9]。將自動(dòng)充氣的安全氣囊安裝在嬰幼兒服裝上，結(jié)合MEMS慣性傳導(dǎo)器進(jìn)行控制，可以在嬰幼兒意外摔倒后最大限度地減少二次傷害。

4.1.3 與移動(dòng)終端的交互方式

智能可穿戴服裝依托智能交互技術(shù)，服裝的科技力量來自交互技術(shù)的創(chuàng)新。目前，較為成熟且被消費(fèi)者接受的交互技術(shù)主要有藍(lán)牙技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、近場(chǎng)通信（NFC）技術(shù)等[10]。嬰幼兒智能可穿戴服裝是在普通防摔服的基礎(chǔ)上結(jié)合電子信息技術(shù)。考慮到嬰幼兒的身體特征、嬰幼兒本身不具備自我判斷危險(xiǎn)的能力以及嬰幼兒安全成長(zhǎng)需求，應(yīng)用藍(lán)牙定位、信息傳輸?shù)确绞脚c移動(dòng)終端進(jìn)行交互，滿足嬰幼兒的成長(zhǎng)安全保護(hù)需求。

4.2 智能可穿戴設(shè)計(jì)

在嬰幼兒智能可穿戴服裝設(shè)計(jì)中，采用具有較多親水基團(tuán)的牛奶纖維，基于打底衫和打底馬甲的基本結(jié)構(gòu)造型，采用落肩袖的袖型，在肩部拼接防撞擊材料，腰部增加安全氣囊裝置和MEMS慣性傳導(dǎo)器用于檢測(cè)嬰幼兒的活動(dòng)形態(tài)，傳輸位置等相關(guān)信息給監(jiān)護(hù)人或照看人員，避免意外摔倒造成的二次傷害。

5 總結(jié)與展望

國內(nèi)外關(guān)于嬰幼兒服裝設(shè)計(jì)的研究不再單一地關(guān)注外觀和面料的舒適度，逐漸向智能化發(fā)展。意外摔倒是嬰幼兒成長(zhǎng)道路上的安全問題，而國內(nèi)對(duì)該方面的研究仍有很大一片空缺。得益于智能芯片、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嬰幼兒智能可穿戴服裝得到了較多關(guān)注，利用MEMS慣性傳導(dǎo)器和安全氣囊保護(hù)裝置，結(jié)合款式的設(shè)計(jì)、顏色和面料的選擇，能在一定程度上改善嬰幼兒意外摔倒這一安全問題。嬰幼兒智能可穿戴服裝具有良好的發(fā)展前景，未來還會(huì)有更多智能化技術(shù)應(yīng)用于嬰幼兒服裝中，更好地滿足嬰幼兒及其監(jiān)護(hù)人員的需求。