IoT服裝面料：下一代穿戴式裝置
作者 : John Koon，EE Times Europe特約作者
2021-05-26
設計IoT面料並擴大其生產規模面臨巨大困難，但它的價值也顯而易見——將IoT的強大力量帶入我們的日常生活中。這種技術有著無限多種可能的應用，想像可能受限，但其潛能無限...
穿戴式電子產品如今已越來越流行了，如Apple Watch、Fitbit以及其他生命徵象監測儀。與此同時也出現了另一種創新產品，即內建電子元件和感測器的物聯網(IoT)服裝面料。這些面料可用於製作監測生命徵象的服裝。那麼，這種創新會帶來哪些機會與挑戰呢？
為什麼需要穿戴式裝置？
隨著IoT的爆炸性成長，穿戴式裝置的應用前景十分誘人，因而成為最新的IoT前瞻產品(圖1)。穿戴式裝置的優勢在於其便利性、易用性和即時的服務。但是，除了當前的既有應用，如果還想進一步拓展穿戴式裝置的其他應用，仍面臨著艱巨的設計與開發挑戰。
傳統的健康照護穿戴裝置：Apple、Fitbit
穿戴式IoT裝置主要包括四種類型：健康、娛樂、追蹤、在地化以及安全性。目前，蘋果(Apple)和Fitbit等公司提供了休閒娛樂型穿戴式裝置，可用於協助使用者監測自己的體重和運動量。醫療級穿戴式裝置能讓醫師遠端監測患者的健康狀況，這屬於第一類。實際上，穿戴式裝置可以實現更多的功能，例如為老年人提供緊急照護、監控嬰兒，或在臨床試驗期間協助收集資料。
新型穿戴式裝置較隱密且更舒適
新型穿戴式裝置將為使用者提供更多的選擇，不僅能像腕錶那樣戴著，還可以嵌入到戒指、手鐲、皮帶和眼鏡等其他配件中，對於那些不願展露其穿戴式裝置的使用者來說，這樣的穿戴方式更具隱藏性。
在服裝面料中嵌入感測器
嵌入IoT感測器最不易被察覺的方式是將它們嵌入襯衫、褲子、襪子或鞋子的面料中。能夠折疊拉伸的彈性服裝中可以嵌入收集資料的電子元件。當皮膚或汗液接觸到面料即可產生資料，其中可能包含穿戴者的心率、血壓、血糖值、血氧濃度、體溫和活動量等。例如，醫療技術新創公司Rhaeos最近開發了一種穿戴式裝置，用於對腦積水患者進行無創監測。此外，穿戴式裝置還可用於監測、追蹤和保護消費者家人。
嬰兒猝死症是很多新手父母的噩夢，它是一種比較罕見但十分嚴重的情況，尤其是原因仍然未知。大多數(即使不是全部)的父母都會半夜起床檢查新生兒的呼吸，這讓他們疲憊不堪且睡眠不足。相較於傳統的嬰兒監護儀，讓嬰兒穿上由IoT面料製成的衣服，透過應用程式(APP)來追蹤嬰兒的呼吸，可以讓父母放心並得到更好的睡眠(圖2)。這種APP會在嬰兒出現呼吸異常或呼吸停止時提醒父母。總部位於美國紐約的新創公司Nanit已經為新生兒和疲憊不堪的父母開發了這種穿戴式面料。
IoT面料還可用於追蹤老人、醫院患者和兒童。面料中的GPS追蹤器可以發送警示，例如，當老人癡呆症患者迷路或青少年未在預期時間到達目的地時，就會發出警示。這種穿戴式裝置還可以用於高風險環境，例如建築工地或登山探險，在這些環境中掌握每個人的行蹤至關重要。
用IoT面料製成的服裝與人體接觸點很多，因此與其他類型的穿戴式裝置相較，也可以提供更多功能。例如，IoT襯衫不僅可以監測用戶的心律和活動量，還可以獲取血氧濃度和血糖值等資料。
有了這樣的產品，就可以對使用者進行更全面的監測，而且也可能更準確。
設計挑戰
開發新興產品無疑地令人興奮，但同時也充滿挑戰。除了靈活且易於使用的人機介面外，IoT面料還必須耐用、準確，而且能夠進行能量的自我補給。
耐用性：震動、碰撞、日常磨損且可機洗
用IoT面料製成的襯衫一旦穿在人們身上，那麼這件襯衫(或其他任何IoT服裝)將會跟這個人一起經歷每天的震動、碰撞和磨損。
因此，IoT面料必須很強韌，才能保持完好無損且功能正常，特別是它還可以用洗衣機清洗。通常，為了加強一個IoT裝置的耐用性，需要在其周圍添加保護材料，但是目前尚不清楚如何才能在日常使用中保護IoT面料，使其靈活性或穿戴性不受影響。
附圖：圖1：隨著IoTIoT的爆炸性成長，穿戴式裝置的應用前景誘人。
圖2：讓嬰兒穿上由IoT面料製成的衣服，透過App監控嬰兒呼吸，可望讓父母安心入睡。
資料來源：https://www.eettaiwan.com/20210526nt51-iot-clothing-the-next-gen-of-wearables/
