美國智能紡織研發面面觀

文/熊春花

近幾年來，大量紡織新聞圍繞醫用紡織業的報道不絕于耳。不論是報道用于保健和防菌紡織物、涂料、添加劑，還是新功能織物，紡織業的創新持續推動著醫療事業的進步。其中最顯著的就是傳感技術。可穿戴傳感技術市場發展迅猛，許多公司甚至轉向為醫療和保健應用程序研發智能紡織產品。

讓襪子智能起來

最近，位于美國舊金山的賽倫保健公司（Siren）研發了一種稱為“神經元”的纖維，用以將微傳感器直接嵌入織物的監控糖尿病的襪子，它因此可通過足部監視身體健康。它有6個傳感器，3個在腳底，一個在腳背，一個在腳跟，另一個可持續監測腳部溫度記錄病情變化。該公司稱，糖尿病襪持續監測腳部溫度變化，能檢測出糖尿病足潰瘍壞疽的征兆。有證據表明，監測腳部溫度在臨床上是治療腳部壞疽最有效的方法，比起普通足部護理，其療效高達87%。

所謂的神經元纖維是研發的一種將微傳感器直接嵌入到織物的糖尿病可傳導信號的纖維化監控器，也是足部監視系統。它有6個傳感器，持續監測腳部溫度變化。

公司報道，約有56%的糖尿病患者足潰瘍后發生感染，其中有20%因病疽感染加重最后被迫截肢。僅美國，每年因糖尿病截肢病例就逾10萬。同時，超過80%患者因截肢去世。穿上這種襪子，就能立即在應用程序上看到腳部溫度，還能對比溫度變化。

足部潰瘍壞疽是糖尿病患者最普遍，最燒錢，也是最致命的綜合病征。目前還沒有其他能持續監測這些重大疑難雜癥的辦法。該公司總裁兼創始人認為，這類神經元纖維應用非常廣泛，囊括醫療、體育、軍事、時尚等。但要解決關鍵問題才具有實際意義。畢竟保住腳，就能保住生活的意義，影響深遠，意義非凡。

糖尿病襪有自身的特征，即神經元纖維在6個關鍵穴位無縫合成傳感器，監測腳部溫度。這是保障腳部健康最有效的方法，其特征為：穿著舒適——襪子所有部位細織密縫，貼腳柔軟；專業洗滌——無需單個洗滌；除濕吸汗——這類纖維能去除腳部濕氣，促進皮膚健康；超長供電——使用半年內不用充電。

糖尿病監控襪在外觀和質感上跟普通襪沒什么區別，其最大的功效就是精確監測腳部溫度，實時追蹤腳部健康。糖尿病患者只需像平常那樣穿上襪子即可。

可印刷的石墨烯傳感器

美國戈爾公司與紐約數字健康創業公司通力合作，達成協議，即探索先進傳感器技術的材料解決方案，并為輔助服裝和數字健康應用提供實用智能織物。

該公司原為噴墨印刷公司，生產低成本石墨烯溫度傳感器。其技術支持得益于史蒂文斯理工學院。該公司使用氧化石墨烯制造靈活耐用的超薄傳感器，用以檢測皮膚溫度。經兩家公司協商，初始階段重點關注溫度傳感技術，這將為傳感技術在數字健康、慢性疾病管理、智能織物等領域打下基礎。兩家公司是平等的合作伙伴，能相互取長補短。戈爾創新中心擁有大量原型設備，可與各領域開發商合作創新。

與戈爾的合作帶來巨大的成就，尤其是合辦的創新中心。其材料和專業知識可改進現有技術，并提升到新的水平。戈爾公司在舒適性和耐用性方面的技術支持非常有名。戈爾有豐富的合作資源，先進的探索精神，是理想的合作伙伴。鑒于戈爾材料彈性良好，質地超薄，讓人看到了更美好的前景，舒適耐穿的石墨烯傳感衣服可廣泛應用于病理生理學，提供不間斷的無線監測。

相互合作，挖掘潛能，特別是改善慢性疾病患者的生活質量，創新中心可提供原型設備，還能與初創者、研究人員、客戶、公司等協同創新。

心電圖與心率監控穿戴研發

美國舊金山英格萊公司（Emglare）推出一款帶有傳感器的智能衣服，它能監測人的心跳，測試心率。該公司產品監測的所有信息能直接顯示在手機程序上。公司推出的第一款產品是英格萊心臟移動應用設備，它與智能服裝內置的心電圖和心率傳感器兼容，這種衣服可用無線充電器充電。該公司首次設計了男士汗衫和運動T恤，以及女士運動文胸和普通文胸。旨在生產高品質的智能衣服，即使穿一整天依然舒適自然，因而所有的衣服都適合日常穿著。

他們的目標是生產世界上最好的智能衣服，不僅超級智能，穿起來也舒服。這類產品由不同領域的保健、信息、時裝專家共同研發。

美國感覺中樞神經研發公司（Sensoria）開發出一款智能襪，它不僅可監測跑速，還能記錄跑的狀況。這種襪子左右分開，在腳底各有3個傳感器，用于監測腳部壓力。這些傳感器同襪子里的導電纖維相連接，導電纖維將收集數據傳到腳環，腳環通過磁性附著體與襪口相連。這款襪子按照紡織電路板進行設計。腳環與磁性附著體連通后被激活，用智能藍牙可將信息同步傳送到手機應用程序上，他們還研發出能夠監測心跳的上衣。

智能跑鞋置有紡織壓力傳感器，與應用系統技術的可拆卸電子設備連通。傳感器可監測步幅、速度，還能檢測到爬坡、下樓、行走節奏，以及與地面接觸時間、腳踏和碰撞，只要安裝配套的客戶端就能自我監控。跑步者通過這些數據可提高跑步水平，并降低受傷風險。

可穿戴傳感器，即不足1mm的超薄傳感器安全親膚不刺激，已得到pH值的測試鑒定。能大面積靈活應用于糖尿病足并發癥、跌倒檢測和預防、神經病學、康復等各種臨床癥狀。

從音樂應用到健康技術

美國加州伯克利智能傳感器公司（BeBop）使用柔性織物測試外力。BeBop是由“可穿戴智能紡織傳感器”樂器發明人基思·麥克米倫首創。他們巧妙利用了聚合物的抗阻性，用不同方式使材料通過擰、壓、拉，或施以其他外力，讓織物電子排列隨之改變，它可通過感應電阻變化的導電測試。產品形狀根據不同用途相應做出變化。

傳感器可測試身體狀況，如彎腰、移動、旋轉、扭轉和壓力產生的三維圖。這項技術市場廣闊，可應用于衣物、防護服、鞋子、保健設備、運動裝備、自動化、機器人、航空航天、游戲、生物識別、假肢等領域。

導電墨能感應到BeBop抗組織物阻力的變化。用途不同，產品設計的形狀也不同。他們研發的高分辨率智能頭盔傳感系統，襯墊內設有40個傳感器，能快速捕捉頭部受撞擊的全過程。數據包含確切的撞擊位置和速度閾值，受害者還能根據相關數據進行應激分析。頭盔內置芯片編程后，還能觸發緊急呼叫或發出其他響應命令。翼區（太陽穴周圍）受傷比前額更危險，獲知受傷源以及傷害的擴散方式可提供寶貴的第一應急信息，并且內置軟件可根據情況做出分析，是否撥打911電話求救。

它由美國一家風險投資公司巨資投入，BeBop公司已完成逾1000萬美元的首輪融資。此次融資將加速產品的升級，并將傳感技術滲透世界各大市場。

(據美國《紡織世界》http://www.textileworld.com/textile-world/features/2018/07/smart-textiles-offerdevelopment-opportunities-in-medical-health-applications/近期資料）