徐蓉婷，薛 媛，王 瑶
（西安工程大学 服装与艺术设计学院，陕西 西安 710048）
根据中国发展研究基金会发布的报告《中国发展报告2020：中国人口老龄化的发展趋势和政策》中显示，中国人口老龄化程度正逐渐加深，预计到2022年左右，中国65岁以上人口将占到总人口的14%，实现向老龄社会的转变，这给社会保障体系、养老服务体系和老年人健康支持体系带来极大挑战。许多学者或部门已经关注到这种社会现象，开展了针对老年人功能服装的相关研究课题，本文通过对老年人群生理特征、心理特征和行为特征的分析，提出了针对老年人功能服装的设计需求，并梳理了老年人功能服装设计中可穿戴技术、生物化学技术和服装结构适应性设计技术的应用现状及未来发展趋势。
1.1 老年人生理特征及其服装需求
随着老年人年龄不断增长，新陈代谢降低，体内的活跃细胞减少，皮肤弹性变差产生皱褶，脂肪在腰腹部堆积，并且女性人群中凸肚型占比较大。骨量减少导致骨质疏松；
肌肉流失，关节老化，使老年人动作迟缓；
脑细胞减少，脑组织萎缩，表现为记忆力减退，睡眠时间减少，感官灵敏度降低，认知能力衰退[1,2]。摔倒防护、生命体征监测、辅助治疗、行动辅助、方便自理等是功能服装设计时需要考虑到的因素。
1.2 老年人心理特征及其服装需求
大部分老年人在退休后，空闲时间增多，时常感到无所事事，进而产生情绪低落、抑郁的消极心理。老人的身体机能下降，大脑功能减退，导致学习能力减退，难以适应和接受新的环境和新鲜事物，容易与社会脱节，产生孤独感、焦虑感。老年疾病开始在他们身上显现，使他们的健康状况逐渐下降，心理上容易产生忧愁、恐惧的情绪[3,4]。稳定情绪、娱乐消遣、心理安抚等成为他们的心理诉求，功能服装的设计可以融入情绪监测、可穿戴娱乐播放设备、语音对话等功能。
1.3 老年人行为特征及其服装需求
老年人群的社交活动多为集聚型，活动范围在自己熟悉的环境内。出行方面，考虑到自己的体力和身体状况，大多不会选择远行，出行方式多为步行或乘坐公共交通工具。同时，睡眠时间的减少，使许多老年人起床出行时间较早，并且出行时间有明显的规律性，会选择与其他年龄层人群的出行高峰时间错开[5~7]。但户外环境复杂，存在一定的不确定性，环境分析、防走失、紧急呼救、交通环境下危险提醒等成为他们对服装的功能需求。
2.1 可穿戴技术及其应用
可穿戴技术是融合了电子信息技术、人机交互技术、材料科学技术，结合大数据、互联网等平台，将可用于采集、处理及反馈装置与衣物或配件相整合，实现人体健康检测、活动辅助和保护、定位等功能[8,9]。
当下，医疗科学水平的快速进步，极大地改善了老年人的生活环境。养老院、社区活动中心、室外公园等的出现，丰富了老年人的生活方式。但老年人的体质随年龄增长逐渐衰退，尤其是患有老年疾病的老人，很容易出现一些突发状况，如果得不到及时抢救，可能会留下严重的后遗症。针对老年人在不同环境和场景的需求，可穿戴技术在室内、外监测方面主要应用于定位、行为识别、生理体征监测三种功能，还可以在室外活动时起到辅助和保护的作用。
2.1.1 室内、外监测——定位
由于认知功能障碍的发生率在老年人中越来越高，这类人群的特点是很容易忘记身边熟悉的人和事物，所以对老年人来说，位置的精确识别尤为重要。Mautz[10]将现有的室内定位技术根据传感器类型分为了13种，即摄像机、红外、触觉和组合极系统、声音、WiFi/WLAN、RFID、UWB（超宽带）、高灵敏度GNSS、伪卫星、其他无线通信技术（如ZigBee、蓝牙、数字电视、蜂窝网络、雷达和调频无线电）、惯性导航、磁性系统和基础设施系统。室外防走失定位技术则根据定位范围的大小有A-GPS、GSM、NFC等。桑盼盼[11]针对老年人走失问题，将NFC芯片嵌入到服装的纽扣中制成NFC纽扣，搭配安全小兔APP设计了一款具有定位、快速报警、位置发送的智能针织衫。
2.1.2 室内、外监测——行为识别
行为识别不仅可以确保突发事件发生后及时引起警报，而且还是一种有助于指导人们的活动的方式，使人们避免危险行为。目前用于实现行为识别的监测方法可分为：（1）使用摄像机连续视频监控的视觉识别技术，并将图像与计算机视觉算法相结合来识别活动；
（2）使用无线通讯技术，利用热成像传感器检测到的物体状态或环境变量中推断人的活动行为；
（3）利用传感器的识别系统，如加速度计和陀螺仪，通过直接佩戴于人体上来采集数据，检测身体部位的姿态变化[12]。
老年人在室内、外活动时，意外伤害中摔倒受伤最为常见，姿势变化识别是判断是否摔倒的关键，利用可穿戴传感技术，捕捉人的动态变化，实时分析数据从而达到判断摔倒行为的目的[13]。可穿戴技术检测摔倒的方法有两种，一种是以加速度分析或倾角分析形式的电子信号传感器[14]；
另一种可用于摔倒检测的方法是利用高精度的模拟前端，采集人体活动过程中产生的生物电而制成的生物传感器[16]。如利用表面肌电图可以获取不同肌肉群在活动中的运动信息，结合足底压力分布提供的步态分析，将得到的数据进行分类，采用极限学习机的参数优化技术（DPK-OMELM）监测姿势转换的类型，结果准确性超过了96%[15]。
2.1.3 室内、外监测——生理体征监测
老年人的身体机能随年龄的增长逐渐衰退，身体素质变差，患病风险变高，因此，一个实时健康监测系统以确保老年人的日常生活至关重要，并且可穿戴设备的出现也成为了老年人身体状况评估的一种医疗手段。可穿戴技术主要监测体温、心率、呼吸频率三种生命体征，此外，血压、血糖、血氧等生物信号也在监测范围之内。使用的传感器根据使用目的可分为热敏电阻、电极、应变式传感器、抗阻等。田金枝[16]设计了一款可以无创监测血糖的智能服装，运用了实时监测血糖数据系统（CGM），通过血糖探测器监测皮下组织液的血糖浓度从而提供全方面的血糖信息，但患者在穿着这款服装测试血糖时不可以有较大动作，否则会使测试数据有偏差。
2.1.4 室外活动辅助
在户外活动时，老年人的体质水平限制了他们的活动范围和形式，可穿戴技术的出现可以辅助他们日常身体活动，减轻行走疲劳和关节负担。柔性机械外骨骼是一种可穿着于人体外部的一种可穿戴设备，融合了电子机械、电子信息、移动计算等技术，其用途主要面向高龄护理、残疾人辅助或消防及警察等危险作业[17]，哈佛大学Wyss实验室在2018年研制出第三代柔性下肢外骨骼系统Soft Exosuit，与未穿任何助力产品相比可使穿戴者的代谢值降低17.4%±3.2%[18]。
2.1.5 室外活动保护
对于老年人来说，可穿戴技术在室外活动保护方面主要是穿戴式安全气囊，当姿势识别传感器检测到人体摔倒动作发生时,利用集气瓶瞬间向气囊中充气实现对人体的防护。现有的一些安全气囊的集气瓶启动依靠的是点燃火药释放气体，这种方式具有一定的危险性，有韩国研究员开发了一种触发弹簧释放气体的集气装置，充气速度更快，可以更好地防护摔倒[19]。
目前，国内外学者对可穿戴技术在老年人功能服装的研究主要是从老年人身体机能下降程度和日常生活中会遇到的各种突发情况入手，利用电子通讯、生物力学、计算机等理论基础，研究成果涉及定位、行为识别、生理体征监测、活动辅助、摔倒防护等。可穿戴设备能够通过数据分析做出相应的自主反馈，使服装具有智能功能，但同时也带来了穿脱复杂化、安全性、耐久性、舒适性等问题。
2.2 生物化学技术及其应用
生物化学技术是指运用化学、物理、生物中的相关原理和方法，将生物体、活性物质参与生产过程的理论知识[20]。对于纺织服装来说，主要是一些新型纤维、高分子材料在服装方面的研究和应用，以满足人们对服装舒适性、功能性的要求。
2.2.1 生物化学技术在卫生保健中的应用
卫生保健类面料是具有抗菌、除味、理疗等特殊功能的面料，针对老年人群的抗菌除味面料的功能实现主要依靠后整理或混纺抗菌除味纤维。在纤维表面镀银的方式属于后整理中一种，但这类面料的耐洗度不高，抗菌功能会随洗涤次数增加而下降[21]。在抗菌除味纤维的混纺研究中，朱达辉[22]将吸湿发热腈纶、珍珠纤维和甲壳素纤维按照50:30:20进行混纺，性能测试结果显示面料具有良好的抑菌效果，同时还有护肤保暖的功能。
老年人由于骨量流失造成骨质疏松，关节也随年龄增大磨损严重，造成关节疼痛或神经麻木等身体不适，有些功能服装的面料通过混纺功能纤维以达到理疗的功效，强生公司研发了一款石墨烯功能纤维“凯瑞纳”，具有远红外发热功能，制成的纺织产品可以促进血液循环[23]。磁性纤维的混纺织品可以影响人体的血流、神经等方面[24]，吴菲非[25]对混纺磁性纤维进行了研究，得出加入磁性纤维的纺织品具有良好的抗起球性能，吸湿性也有改善。在设计老年服装时采用这种面料不仅可以具有理疗功能，同时提高了服装整体的服用性能。
2.2.2 生物化学技术在摔倒保护中的应用
在能够成功预测摔倒动作的基础上，防摔倒型功能服装可以在设计时增加事件发生后的保护功能。现有的撞击缓冲材料种类主要有软质缓冲材料、安全气囊、新型高分子材料。于晓坤[26]等设计了一款老年人髋关节抗冲击保护裤装，测试了六种常用的软质缓冲材料（海绵、弹力棉、丁苯橡胶、乙烯丙烯二烯单体、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）抗冲击性能测试，最终选择了20mm的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物做为防护服的保护衬垫。具有三维空间结构的材料也可以很好的吸收摔倒时的冲击力，保护垫可以用热塑性聚氨酯弹性体作为原材料，利用3D打印技术，将保护垫的每个基本单元设计为一个3D六角形网格（如图1），这种组织设计的保护垫可减少超过82%的摔倒冲击力，并有助于防止跌倒时臀部骨折[27]。
图1 保护垫基本单元结构示意图
新型高分子材料也广泛运用于防摔倒服装的设计中，最常见的有D30凝胶材料、STF（剪切增稠液）结合纺织纤维、三维空间复合材料[28]。例如STF（剪切增稠液）通常是由微颗粒和纳米颗粒在一定的分散介质中均匀形成的高浓缩胶体悬浮液，在正常情况下，它是一种具有流动性的轻微粘性液体，但当它受到高速的外部冲击时，STF从液态变为固态，当冲击力消失时，STF就会立即从固态恢复到液态。在这个转换过程中，STF吸收了大量的外部冲击能[29]。
2.3 服装结构适应性设计技术及其应用
服装的结构设计是服装从平面效果图变为立体造型的重要环节，而结构适应性设计就是通过对服装设计目的的分析将服装结构与老年人、残障人士等有特殊需求的人群相结合而进行的服装功能性研究[30]。在服装类型中“休闲宽松”和“可拆卸且方便清洗和日常维护”是老年人比较在意的两点[31]，改善服装穿脱便利性的方法有服装开口设计和可拆卸式服装设计。
2.3.1 服装开口设计
设计服装的开口方式主要包括开口位置和开口大小两方面，何绮雯[32]在设计裤装时考虑到老年人饭前饭后腰围变化这一情况，在腰头处添加了松紧带；
为方便独立穿脱，在腰头两侧做了开口处理以放大腰头，辅以魔术贴封口。服装的开口大小应当根据老年人的自理水平来设计，吴佳玥等人[33]将轮椅使用者分为轻度活动障碍者和重度活动障碍者，在裤装设计时进行了分别研究，结果显示对于轻度活动障碍群体的最优选择为开口大小25cm、开口位置在腹部、紧固件为魔术贴；
对于重度活动障碍群体的最优选择为开口大小95cm、开口位置设在腿部中间、紧固件为拉链。
2.3.2 可拆卸式服装设计
具有可拆卸结构的老年人功能服装大多针对自理程度不高需要长期卧床或使用轮椅的老年人，对轮椅使用者而言，可以考虑在袖窿、裆部添加拉链设计使衣袖、裤腿可以直接拆卸。李婧[34]针对长期卧床的老人会有患压疮风险这一现象设计了一套预防护理服装。服装在设计时考虑穿脱方便，将整条拉链设计在袖部，从领口一直延伸至袖口，为方便身体的清洁护理，上衣背部使用了魔术贴，可以将背部衣片拉开操作。
在服装结构适应性设计方面，国内外研究主要考虑穿着者自理程度和日常生活的特殊需求来进行有针对性的结构优化设计，实现服装的穿脱便利性，并且对于紧固件的选择大多以拉链、魔术贴为主，较少使用系带作为封口设计。
老年群体的需求特殊性使得市场上的普通服装不能够很好地满足他们的需求，而功能服装具有多学科技术交叉融合的特点可以一定程度改善这一现状。近年来，相关院校和企业也在老年人功能服装领域投入越来越多的精力，发掘更多的研究空白。随着科技和社会的进步，未来老年人功能服装将会向以下几方面发展。
3.1 人机交互感更强
老年人功能性服装在设计时，较多地关注生理需求方面，很少关注他们的心理诉求[35]。“空巢老人”和居住在养老院的老人有很多，他们内心或多或少都有孤独感和焦虑感，如果设计出人机交互感更强的智能型功能服装，可能会减轻他们心理负担。
3.2 安全防护性更全面
在老年人功能服装的设计中，已经有一些关于安全防护的设计研究，例如摔倒防护、防走失提醒等，但环境提醒的相关智能服装设计较少。比如，老年人行动缓慢，并且时常有耳背的现象，在户外行走时无法全面分析所处环境，据文献所示老年人道路交通伤占老年人非故意伤害病例的21.8%[36]。计算机视觉技术已经广泛运用于监控系统，与老年人服装相结合可以使安全防护功能更加全面。
3.3 功能性更强
现在的一些功能性服装或可穿戴设备在设计之初只研究了一种或几种功能，无法实现一衣多穿，如果实现多种智能功能可能需要佩戴多个设备，这样会造成穿着负担。
3.4 服装安全性和美观性的提高
随着越来越多的关注者将目光投入到智能可穿戴领域，功能服装的种类也越来越多，有必要制定一系列相关安全标准，配合国家出台的一系列法规政策，完善老年人功能服装的研发生产体系[37]。许多智能功能的实现是在服装上增加一些柔性电子设备，无法很好地做到保证功能的情况下也保证具有良好的舒适性和美观性。
本文首先分析了老年群体特征下的功能需求，其次从可穿戴技术、生物化学技术、服装结构适应性设计三个方面梳理了老年人功能服装研究现状及进展，可得到如下结论：
一是国内外的相关研究成果主要侧重于服装功能的实现和实践效果，涉及了老年人日常生活中突出问题的解决方式，包括室内外监测、活动辅助与保护、功能型面料等，但针对功能服装最终的穿着舒适性方面研究不足，产品功能评估缺少系统体系和案例参考。
二是老年人功能服装领域有着巨大的发展前景，以用户为中心挖掘服装的功能需求、提高服装的安全性和穿着舒适性、建立合理的研发生产体系将有效改善老年人功能服装的现状，综合考虑功能服装的应用场景、老年人的自理程度，设计有效的服装产品。
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