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智慧型紡織品：健康管理用紡織品

97/06/11 18032

黃慶堂｜紡織產業綜合研究所產品部

健康管理蔚成風潮

管仲〈牧民篇〉有言：「倉廩實，則知禮節；衣食足，則知榮辱。」任何一個社會，人民只有在解決基本溫飽的問題後，更高的精神層次需求才能成為追求的目標。然而在當今社會中，所謂的基本溫飽豈只是「倉廩實」與「衣食足」就能道盡？科技進步使得現代人日愈長壽，慢性病纏身幾乎已成為不可避免的噩夢，因此在吃得飽之外，「活得健康」就逐漸成為人們的基本需求。

在「預防醫學」觀念的風潮下，完善的健康管理已成為現代人期待的目標。在治療方面，個人病歷整合的概念逐漸實現，對於療效有一定的正面效益。然而，從預防的角度出發，完善的個人健康紀錄，不只能明瞭其當前的健康狀態，警告可能發生的病痛，甚至在病痛發生時，能提供醫生完整的資料做為治療的參考。

智慧型紡織品

智慧型紡織品可以定義為：透過人體工學與美學的整體設計，能感知內外變化，並給予適當反應、調節與互動的整合性紡織品。傳統紡織品以保暖、美觀、舒適等為出發點，智慧型紡織品則強調運用本身組成上的功能感知內外變化，並做出反應以適應變化，兩者在本質上有顯著的差異，而這個差異也說明了智慧型紡織品與其他領域的技術，包括電子、資訊、微機電、半導體等整合的跨領域特質。

依技術層次與加工技術，智慧型紡織品在製造鏈上可分成5大組塊，包括基本原料、元件、模組、電子裝置與介面及終端產品。

原料　能賦予智慧或互動特性的物質，是智慧型紡織品最不可或缺的一環，牽涉到的技術大都以化工與紡織產業技術為主，常見的有金屬性素材、聚合物、甚至奈米材料等。

元件　在智慧型紡織品中，元件是具備基本功能的組合，依領域可以區分為兩類：電子類與紡織品類。前者以微機電技術製成的感測器、電源、加速度計、觸控板等最重要，這類元件通常是在功能上有需求，但現實上無法以紡織型態實現時，所採用的解決方案，也稱為嵌入式元件。後者則指紡織品型態的元件，包括以金屬性素材，如塗層與全金屬絲，編織成布做為電極使用，以量測心電圖或做為電磁波遮蔽用。另外，也包括織物天線做為無線傳輸資訊的介面，甚至做為感應紗線，用以感測胸腔起伏判斷呼吸狀態等。

模組　模組是指運用原料或元件，以紡織品為載體形成的次系統，可視為透過模組化設計所形成的半成品，牽涉到的技術包括紡織與電子半導體技術。最終形式是紡織品，可以是紗線、梭織物、針織物或不織布，加工的手段包括利用染料、貼合、沉積（濺鍍、蒸鍍、電鍍等）、包裹、交撚等。

電子裝置與介面　為了達成互動，智慧型紡織品須有與外界或穿戴者溝通的介面，包括輸入介面、顯示播放介面、通訊介面、訊號處理裝置等。這部分在近期內尚無法以紡織手段達成，因此基本上是透過產品型態設計與微小化科技，讓電子裝置與介面和終端物形成一個整體產品。

終端產品　透過整體設計，整合元件、模組及電子裝置與介面形成的終端產品，技術上包括紡織與電子半導體產業技術。就穿戴科技而言，主要是服飾、鞋子、手套、相關配件等，而由於智慧型紡織品與環境互動的特性，應用於各類建材或工業用品也適得其所。

健康管理

嚴格來說，哪些生理狀態需要量測與如何判斷，須經醫學專業的檢視。但由於慢性病的大眾化與健康資訊的透明化，已逐漸讓一般人建立了普世的消費需求。根據紡織產業綜合研究所的調查，消費者對體溫、體脂肪、血脂肪、血糖等常出現於大眾傳播媒體上的項目需求較高，而具有高度醫學判斷價值的心電圖反而落居其後，顯示出專業與普羅大眾認知的歧異。

然而，從另一個角度可以發現，消費者調查顯示的高需求項目都與肥胖有不可分割的關係，凸顯出消費者最關心的問題。因此，究竟要記錄那些項目，除了醫師專業的判斷外，消費者心之所繫也不宜偏廢。

在健康管理領域，當記錄的項目與功能確定後，量測手段的實現也應慎重考量。既然要求隨時隨地都可記錄身體狀態，行動式的裝置便不可或缺。近年來銀髮市場倍受重視，又有政府大力推廣，手持式或隨身的檢測裝置因此大行其道。通常這些裝置採取的是精緻小巧的設計，攜帶容易且操作簡便，因此與行動通訊智慧裝置（例如手表、手機、PDA等）結合的產品相當流行。

然而，你一定有忘了帶手機或手表的經驗，這反映了行動手持式的缺點，也引發了當前全球的次世代設計趨勢「Hand－Free」。也就是這些能隨時記錄健康資訊的裝置，一方面能夠隨身攜帶，但另一方面不需以手提攜，而智慧型紡織品正是這一類設計的解決方案之一。

智慧型紡織品的研究可以追溯到80年代初期，以喬治亞理工學院的「Wearable Mother Board」與麻省理工學院的「Wearable Computing」兩大主軸為代表。前者是把電腦的主機板化身為可穿在身上的衣服，而在這件衣服上，你可以依據需求在必要的地方裝設感測器，透過衣服蒐集與記錄資料。另針對個人生理狀況的了解，當然也可以透過特定感測器的裝設而得到。

而「Wearable Computing」的研究不只局限在資料的蒐集，更在意這些穿戴在身上的裝置對人體產生的影響，與這些裝置取得的資訊如何與外界網路交換訊息。這兩者的整合，可以提供我們對智慧型紡織品在健康管理應用上的圖像。讀者可以想像，在不久的將來，穿在身上的衣服能夠隨時量取心跳、體溫、呼吸、心電圖、血脂肪等，並隨時記錄，那會是多麼奇妙。

當然，所有的資訊也能夠透過網路傳至所謂的健康資訊中心儲存、分析，成為個人的健康履歷。也能夠根據個人的現狀提供必要的健康資訊，例如你的贅肉還有幾公斤、你該吃藥了、你今天還需消耗多少卡路里才符合健康需求，甚或警告你如果放縱口腹之欲，3年內將有70 ％的中風機率等。

應用現況

國際上並不乏智慧型紡織品結合健康管理的研發計畫，例如史丹佛大學的生命襯衫（Life Shirt），以監視生理機能，如心電圖、生理動態、姿勢改變、呼吸等為目標。由史丹佛大學移轉技術所生產的生命衫產品，已通過美國食品藥物管理局（FDA）的許可與歐洲CE Mark的認證。

接受喬治亞理工學院技術移轉的公司，則已於近期進行實體測試，顯然在量產技術上已有突破。該公司已與5個國家的廠商和政府機構商討實地試驗事宜，受測名單包括先遣救護人員、軍事人員、居家老人、手術後患者、卡車司機，和接受復健治療的病患，並將在室內、戶外、水面下，以及極乾燥與極潮濕的環境中進行測試。

微軟公司於2007年10月發表了健康管理平台，使用者可連到HealthVault網站上管理自己的健康資訊，包括蒐集、儲存及分享，也具備連結醫療裝置，上傳相關數據，並提供醫療、健康相關資訊的垂直搜尋工具。

在國內，紡織產業綜合研究所經多年焦點式研發，已在智慧型紡織品的感測技術上建立起健康管理產業的一席之地。當您穿上智慧型服飾時，心跳、心電、呼吸、體溫等生理資訊都能透過資料蒐集器獲得。這些資訊會透過無線通訊傳輸至個人的手持裝置或電腦，進行資料的儲存與初步分析，或透過區域網路與親朋好友交換、分享。另外，一些大眾化的健康資訊，也能透過這一無線傳輸回授給穿著者。

智慧服飾業者負責設計出符合各種年齡層與各類喜好者的流行服飾，至於專業的健康資訊服務，則需結合更多專業領域的意見才能實現。因此，個人過去的病歷與所受的醫療服務、健康檢查的結果、個人保全服務等資訊，也可整合至健康資訊服務系統。

從產業面觀察，我國具有發展智慧型紡織品的強大優勢，因為在技術上，與智慧型紡織品相關的異業結合主要在於電子、資訊、微機電與半導體產業，而這些正是我國的強項。至於在紡織產業方面，我國是全球第3大化學纖維生產國，掌握著許多關鍵的技術，加上完整的紡織產學體系，能確保紡織領域技術上的領先與量化生產的優勢。再者，擁有全世界密度最高的高等教育機構，更是跨領域人才養成的堅強後盾。在這些優勢下，由我國主導具健康管理介面的智慧型紡織品的應用指日可待。

資料來源

《科學發展》2008年6月，426期，10 ~ 13頁

濺鍍(4) 蒸鍍(5)

智慧型紡織品：健康管理用紡織品

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