老年人智能化防摔马甲设计
李子丹，王秋寒
（武汉纺织大学服装学院，武汉430073）
摘要：[研究意义]跌倒作为老年人安全问题之首，需着力解决。智能化防摔服装的研究对老年人智能服装的发展起引
导作用。[研究方法]通过查阅大量文献，进行经验总结，分析老年人智能防摔马甲设计应考虑的不同要素，[研究结果与结论]研究认为：从材料选择、外观设计结合高新技术，老年人智能防摔服装不仅要有对版型的舒适性要求、面料的保健需求，还要与时俱进，将其与智能化技术相结合。老年人智能防摔服装需选择功能性面料，主要从舒适性、抗菌以及抗冲击力等方面考虑；老年人智能防摔服装款式应以便携马甲为主，并结合人体工学进行设计；除此之外，还应结合智能预警，通讯定位以及安全气囊等高新技术的应用，全方位保障老年人着装安全，为老年人服装设计提供一种新思路，同时为老年人智能防摔马甲的设计开发提供研究案例。关键词：老年服装；防摔；功能性面料；智能传感器；安全气囊中图分类号：941.17文献标志码：A 文章编号：2095-4131-（2021）01-0082-05
Design of Intelligent Fall Proof Vest for the Aged
LI Zidan,WANG Qiuhan
（School of Fashion,Wuhan Textile University,Wuhan 430073China ）
Abstract ：As the first safety issue of the elderly,precautions should be taken against their falls.Starting from the aspect of cloth⁃ing,it should be combined with intelligent technology.The rearch of intelligent anti-falling clothing plays a guiding role in the development of intelligent clothing for the elderly.By consulting a large number of literature and summarizing experience,the pa⁃per analyzes the different elements that should be considered in the intelligent anti-falling vest for the elderly.From the materi⁃al lection,appearance design combined with high-tech,this paper emphasizes that the elderly clothing not only has the com⁃fort requirements of the pattern and the health care needs of the fabric,but also keeps pace with the times and combines it with intelligent technology.Functional fabrics should be lected for the elderly clothing,mainly from the aspects of comfort,antibac⁃terial and impact resistance;the smart fall proof clothing for the elderly should be designed mainly with portable vest,combined with ergonomics;in addition,it should also be combined with the application of intelligent early warning,communication posi⁃tioning and air bag and other high-tech applications to ensure clothing safety of the elderly in an all-round way,so as to provide a new type of clothing for the elderly At the same time,it provides a rearch ca for the design and d
evelopment of intelligent vest for elderly people.
Key words:elderly clothing;anti-falling;functional fabric;intelligent nsor;airbag
收稿日期：2020-09-18；修回日期：2021-01-29。
作者简介：李子丹，武汉纺织大学服装学院硕士研究生。通信作者：王秋寒，武汉纺织大学服装学院教授、硕士生导师。
老年人跌倒问题已成为老年人常见意外伤害之首，据统计老年人最常见的意外伤害有坠落和跌倒、交通意外以及中风或心肌梗塞，而意外跌伤占比高达40%以上[1]。自2000年开始，全球正式进入人口老龄化时代[2]，老年人的安全健康问题引发了社会各界人士的关注，老年人服装作为服装系统中的特殊存在，从老年人的安全需要出发，应着重在于其功能性。智能化技术已慢慢渗透到人们生活
的各个方面，在服装产业也飞速发展[3]，然而由于服务于老年人的产业起步较晚，使智能化在老年人产品中仍旧大片空缺[4]。在高速发展的信息化社会，服装作为老年人消费的重要组成部分，老年人服装也应紧跟时代，智能化服装应作为老年人服装的主力军[5]。本文基于此问题，从老年人的安全需要出发，针对老年人智能防摔马甲的面料选择、色彩和款式设计以及智能化技术运用进行全面分析和设计，意在将智能科技融入服装设计，研发出一款适合老年人穿着的减少跌倒损伤的智能马甲。
学生会工作总结怎么写1老年人智能防摔服装面料的选择
面料是人体第二层“皮肤”，是满足服装功能性
的重要影响因素。由于老年人的特殊性，这决定老
年人所使用产品要求一定更高于其他群体，这也凸显出功能性面料在老年人智能防摔服装中的重要性，新时代老年人服装面料应在借鉴传统的老年人服装基础上，与前沿面料相结合[6]。
据调查，老年人选择面料时大多喜欢纯棉面料，其次为亚麻（图1）[7]，这便说明老年人服装材质选择，首要重视的是舒适性。除此之外，老年人日常生活中，一方面身体机能下降，另一方面运动量减少，导致老年人生理代谢减少，因此老年人大都换衣服不似年轻人那么频繁，所以老年人服装面料选择中卫生问题也不容忽视。
握你的手纳米铜是一种抗菌防臭面料，能够阻止细菌以及真菌的生长，能预防老年人的过敏以及哮喘等疾病，还能够做到免洗，既省力又干净卫生。它是最适合老年人的服装面料之一（图2）。铜纳米颗粒作为催化剂，通过激活水中或空气中的氧气，激活羟基自由基·OH和活性氧离子O2-，使细菌的细胞结构和功能受到高度氧化，直接或间接地破坏细胞的
结构和功能，导致细胞膜破裂，细菌死亡（图3）。
除此之外，石墨烯内暖纤维、D3O、吸湿速干的纯棉针织面料、海绵复合材料都是适合老年人服装的面料。①石墨烯内暖纤维[8]是一种复合纤维，由生物质石墨烯与黏胶纤维复合而来。石墨烯具有良好的导电导热和抗菌抑菌性能，还具有低温远红外功能，且生产过程不造成任何环境污染，是一种环保的抗菌纤维，但其主体为黏胶，绒感差，若将其与超细腈纶纤维混合，就能强化生物质石墨烯的绒感（图4）。②D3O[9]是一种非牛顿流体物质，亦被称为“魔法凝胶”。D3O是一种由“智能分子”组成的抗冲击材料，在通常状态下，它是一种形似橡皮泥的有弹性材质，但当D3O撞击受力，其中的非牛顿聚合物分子会迅速聚合在一起，立即分散因碰撞所产生的作用力（图5、图6）。③吸湿速干的纯棉针织面料[10]是由纯棉面料改变其织物结构，再对其进行处理、染色以及功能性整理而得来。这种面料不仅保留纯棉面料的透气性和吸水性，且抗菌广泛，十分切合老年人日常服装对面料的需求（图7）。④海绵复合材料[11]柔软舒适性能强，且能有效贴合人体，是一种效率极强的缓冲材料，将其用双层复合的方式，使其抗冲击性能加倍（图8）。
2老年人智能化防摔马甲外观设计
坐拥百城随着年龄的增加，阅历的丰富，老年人具备了图1老年人喜爱面料
Fig.1Fabric loved
by the elderly
维修服务图2纳米铜纤维结构图
Fig.2Structure of nano copper fiber
图3纳米铜抗菌机理
Fig.3Antibacterial mechanism of nano copper
图4石墨烯内暖纤维结构图
Fig.4Structural diagram of graphene inner warm fiber
图5D3O结构图
Fig.5D3Ostructure diagram
图6D3O防冲击原理
Fig.6D3O anti shock principle
图7吸湿速干纯棉面料
Fig.7Moisture absorption and
quick drying cotton fabric
图8复合海绵材料
Fig.8Composite sponge ma⁃
回娘家歌曲
terial
其特有的气质和风度，因此老年人服装除防摔的需求外，还应在外观上将其整体风格与年龄及气质相符合，稳重大方。
2.1老年人智能化防摔马甲的色彩设计
老年人对色彩的选择多以深色系为主。据了解，选择服装时的色彩倾向与思想开放程度息息相关。现今市面上已有的老年人防护服多以黑色为主，而黑色过于沉闷，不利于老年人身心愉悦。因此，结合国内老年人审美观，选用藏青色为主色，既满足国内老年人崇尚低调朴素的观念，又不似黑色那么低沉无趣。防护服装中色彩也要起到防护和警示机能作用，高可视警示服标准中指出，服装色彩的可视性强度主要与色度和最小亮度因子两方面有关，通过调查得出荧光黄、荧光橙以及荧光红的色彩警示性强度较高。小面积拼接荧光橙色反光面料，不仅打破整体藏青的沉闷感，又表现出传统老年人与现代的融合，亮丽的颜色能让老年人看起来更有活力，给老年人带来心理满足感从而能保持心情愉悦，橙色反光面料的拼接同时使老年人外出出行时更醒目，以便老年人在黑暗处更容易被发现从而减少危险，避免不必要的意外事故。
2.2老年人智能化防摔马甲版型设计
针对老年人的服装，应全面考虑穿脱方便、便于行动等因素，款式应以简洁优雅为主，廓形宽松，增强舒适性，结构为前开襟，方便穿脱。马甲作为一种防护服，已经被各社会单位广泛运用。马甲不仅身形轻巧、方便携带、穿脱容易，更重要的是马甲的特殊结构，使其具有能方便安装或卸下可拆卸气囊装置的特点，除此之外，马甲作为一件单品，更是便于搭配，以满足老年人的时尚要求。综上所述，马甲是老年人防护服中必备款式。此外，应减少服装上的装饰品，过多的装饰品不仅显得累赘而且易造成老年人摔倒和受伤。
随着年龄的增加，老年人的体型体态也发生了巨大变化。这是由于脊椎的弯曲、椎间盘萎缩、下肢的弯曲等原因引起的。身长、后身长等体长项目出现显著缩小，而臀围、腹围等周径项目出现增长倾向，因此马甲腰围及臀围应适量增大，增加其舒适度，同时肩部应适量加宽，给人以腰细的视觉差，更为美观。口袋作为老年人服装中一个重要的部件，也不容忽视。口袋不仅作为装饰物的存在，老年人出门大多爱带手绢、纸巾等杂物，这也显示出口袋的实用性。口袋设计在上半身的胸部，且为内嵌式插袋，避免老年人由于口袋过低而造成的腰部受力。根据人体工程学原理，在腋窝缝合处应拼接小块带弹性的面料设计，考虑到上臂活动量，最大限度的让老年人活动时感到舒适。此外，可将其从无袖改为短袖，肩部拼接抗冲击材料，以起到在摔倒时对肩部的保护作用。除了肩部，在胯部等关节处也会有此类拼接，以达到对老年人关节的保护，全面保障老年人安全（图9）。
3智能化防摔技术的设计
对于老年人摔倒这一现象，仅仅只靠抗冲击材料并不能完全避免，除面料外，还需将近几年来较为成熟的智能化科技贯彻其中，主要从摔倒前智能化预警及摔倒时安全气囊保护装置两方面来避免[12]。
3.1智能化预警
目前摔倒前的智能化预警主要有三类：一是依据红外线以及声波等物理原理判断得到，其缺点是成本过高，实用性不强。二是依靠摄像器材获取老年人的运动影像从而得到，此种方式不便大范围使用，不能及时预防。三是可穿戴式传感技术，亦是目前市场上运用最为广泛的一种智能化预警，主要基于MEMS惯性传感器实现。智能化防摔倒马甲可嵌入MEMS惯性传感器，能够监测到人体姿态，推算出人体摔倒趋势，从而实现老年人摔倒前预警功能，具有广泛应用前景[13-18]。系统需要根据老年人正常活动情况设定数值范围，使用时系统通过传感器检测出老年人加速度和位移距离等惯性相关数值，再将数值传送至主控芯片，芯片对比数据后若判断出老年人有摔倒趋势便会触发警报器并通过GPS将摔倒信息传送至指定联系人（图10）
。
图9马甲款式设计图
Fig.9Design drawing of vest
style
图10传感检测系统工作原理
Fig.10Working principle of nsor detection system
矢量和A =Ax 2+Ay 2+Az 2
由于我们无法判断人体摔倒方向，则运用向量
方法将空间定为X 轴、Y 轴、Z 轴，由此得出人体摔倒时三个方向的加速度即速度变化量V 与发生变化所用时间T 的比值分别为Ax 、Ay 和Az ，为了便于计算，我们只计算加速度的矢量和（矢量和A=Ax 2+Ay 2+Az 2）
。无论向任何方向摔倒，矢量和A 都将会发生较
大变化，我们若设置一个适当的阈值T1，当A 超过此阈值，便证明人体有摔倒趋势。由于人们日常活动包含许多类摔倒姿态，例如弯腰、蹲下等，因此还需要用发生动作前后2秒人体角度变化值α来判断，设定一个日常活动时人体角度变化阈值T2，当A 大于T1且α大于T2时，则触动警报系统（图11）。新学期新面貌
3.2安全气囊保护装置
目前，可脱卸气囊式防摔服多用于专业运动员赛服，例如Alpinestars 公司研发的Tech-Air 安全气囊骑行服，利用电子传感器监测到即将碰撞时，自动引爆气囊装置。若将此装置用于急需保护的老年人身上，更能增加其价值。对于智能化防跌倒马甲，可在腰部嵌入一个安全气囊以及一个小型气罐，气罐中气体选用氮气，氮气有压缩后体积小、成本低等优点。在检测到人体摔倒前的一瞬间，气囊迅速反应自动充入氮气（图12、图13）[14]
，这样能够有效避免老年人摔倒时对头部、颈椎以及胸腰椎和髋骨的伤害，更能缓冲碰撞的冲击力，以减轻摔倒对老年人内脏的二次伤害。
4结语
我国目前老年人比例已高达我国总人数10%以上，而国内在智能化老年人防跌倒服装方面仍旧有很大一片空缺。当下要弥补这个空缺，一需从老年人的生活环境、舒适度以及社会环境等各方面做大量调研，二要提出新面料的研发性能与指标，保障面料的多功能性与实效性，且要保障审美设计，功能性服装应做到功能性和美观性相结合，三要在符合人体工学条件下融入智能化技术，适应老年人对智能化防摔服装的要求。只有这样才能尽快设立老年智能防跌倒服装的国标，才能对老年人的安全做出最好的满足。接下来我将做大量调研进行更深入的研究，为老年人智能化防跌倒服装贡献一份力量！
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图11算法流程图
Fig.11Algorithm flow
chart
图12可拆卸气囊装置运作流程
Fig.12
Operation process of detachable airbag
device
图13马甲充气展开图
Fig.13Inflatable expansion of vest
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（责任编辑：李强）
