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婴幼儿健康监测智能穿戴产品设计特点解析pdf

作者:小编 发布时间:2026-06-19 21:51:25

  

婴幼儿健康监测智能穿戴产品设计特点解析pdf(图1)

  毛纺科技 第50卷 第9期 — 106 — Wool TextileJournal 2022年9月 DOI:1019333/ j.mfkj. 婴幼儿健康监测智能穿戴产品设计特点解析 黄 伟 (江西服装学院服装设计学院,江西 南昌 330201) 摘 要:婴幼儿缺乏生活自理能力,需要父母管理婴幼儿的健康,智能穿戴产品能够有效帮助父母监测婴幼儿 的健康和安全状况。 为了促进婴幼儿健康监测智能穿戴产品的发展,针对婴幼儿智能穿戴产品的分类和研究现状 进行综述,重点分析婴幼儿健康监测智能穿戴产品的形态、功能、材料设计特点,并提出可行性设计建议。 研究发 现:这些产品能够有效监测人体心率、血氧、体温、呼吸频率、睡眠质量等生理信息,对危机状况能作出预断并发送 警报,减轻了父母的育儿压力,保障了婴幼儿的生命安全。 建议我国加强婴幼儿健康监测智能穿戴产品的研发力 度,提高产品设计和服务水平,以满足人们多元化需求。 关键词:婴幼儿;健康监测;智能穿戴产品;设计特点 中图分类号:TB472 文献标志码:A Analysis of design characteristics of intelligent wearable products for infant health monitoring HUANG Wei (School of Fashion Design,Jiangxi Institute of Fashion Technology,Nanchang, Jiangxi 330201,China) Abstract:Infants and young children lack self⁃care ability, and parents need to manage their health,smart wearable products are good toolsfor health and safety monitoring. In order to promote the development of smartwearableproductsforinfanthealthmonitoring,theclassificationandresearch status were reviewed, focusing on analyzing the shape design, functional design, and material design characteristics of smart wearable products for infant health monitoring, and propose feasible design suggestions. Thestudyfoundthatinfanthealthmonitoringsmartwearableproductscaneffectively monitor physiological information such as human heart rate,blood oxygen,body temperature,respiratory rate, sleep quality,etc. ,canpredict crisissituationsand sendalerts,reduceparents′parentingpressure,and protect safety of infants and young children. It is suggested that our country should strengthen the research anddevelopmentof smartwearableproductsforinfanthealthmonitoring,improveproductdesign and service levels,enrich product types,and meet people′s diverse needs. Keywords: infants and young children; health monitoring; intelligent wearable product; design feature 随着5G通信、物联网、芯片和电池技术的快速 纷投入到智能穿戴产品研发领域,未来市场空间 发展,智能穿戴产品已成为学术界和产业界关注的 巨大。 热点。 据2021年美国市场研究与预测公司公布的 近几年,在国家生育政策的积极推动下,我国婴 数据显示,2020 年全球智能穿戴产品出货量达到 儿出生率和自然增长率呈现回升态势。 随着人们生 [1] 活水平的提高和消费观念的转变,现代家庭的育儿 4447亿台,同比增长284% 。 广阔的市场前景 引来了投资的热潮,大量国内外IT技术领先企业纷 方式与之前大不相同,从最初的吃饱穿暖到科学胎 - - 收稿日期:2022 02 21 基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ191077) 作者简介:黄伟,副教授,硕士,主要研究方向为服装艺术设计,E⁃mail:70016.124@qq.com。 第50卷 第9期 毛纺科技 2022年9月 Wool TextileJournal — 107 — 教,从关注幼儿的生理发展到注重幼儿的综合性发 美国的密西根大学 Kh [3] an T 研发了具有人工 展,人们一直在探索更高效、更科学的育儿方式。 年 智能图像处理和报警功能智能婴儿监测设备。 该设 轻父母缺乏哺育婴幼儿方面的经验,当婴幼儿生命 备利用美国英伟达(NVIDIA)公司生产的 Jetson 体征出现异常或发生紧急状况时,往往十分焦虑和 Nano微控制器,配备夜视摄像头和WiFi连接技术, 迷茫,面对育儿过程中遇到的种种问题,年轻父母需 能够自动检测婴儿睡眠姿势,不同场景下的测试实 要专业的育儿指导和服务,以提高解决实际问题的 验证明该设备监测数据精确,当婴儿睡眠姿势出现 能力。 目前,不同类型与功能的婴幼儿智能穿戴产 异常时能够自动报警。 J易倍EMCakubas A 等[4]开发出纺织 品已逐步上市,父母可以远程监测婴幼儿的健康和 传感器BabyTex,能够远程监测婴幼儿的呼吸频率、 安全状况,将危险防患于未然,大大减轻了生活压力 湿度、体温和活动状态。 美国加州大学Koo H等[5] 和负担。 将柔性压力传感器、光学传感器、运动传感器、声控 本文采用文献研究法和比较研究法来探讨婴幼 传感器等负载到服装上,为儿童自闭症谱系障碍 儿健康监测智能穿戴产品的设计特点,研究范围限定 (ASD) 患者开发出智能服装“TellMe”,具有改善 在可穿戴设备开始成为智能终端产业热点的2012— ASD 的功能,只要朝着TellMe上的麦克风发出指令 2021年之间的相关研究案例。 目的是通过分析婴幼 就能激活交互功能,以提升患者的交流能力和语言 [6] 儿健康监测智能穿戴产品的研究现状与开发案例,掌 能力。 韩国学者 对婴幼儿智能穿戴设备中传感 握不同类型产品的设计特点和最新开发动向,为婴幼 器位置合理性进行研究,分别对心率传感器、温度传 儿健康监测智能穿戴产品向信息化、便捷性、实用性 感器、睡眠监测传感器的附着位置进行测试,实验发 方向发展提出具体可行的设计建议,并为企业和设计 现:通过改进算法和优化程序性能,能够避免传感器 者提供有助于产品设计与开发方面的参考资料。 的安装位置误差。 另外,德国、英国、法国、加拿大、 日本等发达国家正在着力发展智能设备产业,也取 1 婴幼儿健康监测智能穿戴产品 得了部分标志性科研成果。 婴幼儿健康监测智能穿戴产品是指可以直接穿 我国对智能穿戴产品的研究仍处于初期阶段, 戴在人体上的便携式医疗或健康监测电子设备,具 研发和技术尚未成熟,产品种类单一,主要是智能手 有信息采集、记录、存储、传输、分析、显示、调控、干 表、手环。 但是,我国5G和物联网技术处于世界领 预等功能。 婴幼儿健康监测智能穿戴产品融合了射 先水平,为了抢占新一代人工智能发展的重大战略 频识别(RFID)、红外线感应器、 全球定位系统 机遇,构筑我国经济社会发展新动能,各级政府加大 (GPS)、传感器、虚拟现实(VR)、增强现实 (AR)等 了智能穿戴产品领域的投资力度,取得一定成绩,整 + 体呈现蓬勃发展态势,如涌现出华为技术有限公司、 技术,通过大数据和“互联网 ”云平台将相关数据 进行收集处理并共享,实现与人、环境的实时互动, 小米科技有限责任公司、小天才科技有限公司等领 [2] 先企业。 为婴幼儿的健康、安全评估提供一种解决方案 。 [7] 随着科技进步和高性能、低功耗处理芯片的快速 吴宇娟等 结合婴幼儿生理和心理特点,分析 迭代,婴幼儿健康监测智能穿戴产品的种类逐渐丰 婴幼儿可穿戴设备需要遵循安全性、舒适性、准确 [8] 富,已从概念化走向商用化。 按照产品形态分类,主 性、易用性的设计原则。 焦旭东等 研发出婴儿健 要有服装类和饰品类。 服装类可细分为婴儿连体衣、 康监测智能设备,利用光电传感器和温度传感器,分 智能睡衣、智能纸尿裤等;饰品类有智能手表、手环、 别采集婴儿的心率和体温信号,且误差较小,遇到危 [9] 脚环、帽子、头带、体温计、奶嘴等。 按照产品功能分 机情况时能够自动报警。 张允琳 以消费者对婴 类,可分为医疗类,如血氧仪、心电监护衣等;监测类, 幼儿可穿戴产品的感性需求为出发点,对现有产品 如睡眠监测衣、情绪监测服、智能防溺水头带等。 进行调研分析,获取了感性需求设计要素,开发出一 款婴幼儿安全监护智能脚环,为婴幼儿可穿戴产品 2 婴幼儿健康监测产品的研究现状 开发者提供一种设计思路。 国外对智能穿戴产品的研究起步较早,相继投入 3 婴幼儿健康监测产品设计特点 大量的人力和物力,不断致力于新技术、新工艺、新产 品、新材料的研制,取得多项突破性研究成果,涌现出 31 形态设计特点 一批科技领先企业,其中儿童智能品牌有美国的 311 服装形态的婴幼儿智能穿戴产品 Mimo、Owlet Baby 、Exmovere 、Kiddowear , 服装形态的产品是指穿着在婴幼儿身体上的可 日本的Dfree,韩国的Lineable、Allb等。 穿戴设备,以常规服装、睡衣或纸尿裤等形式出现。 毛纺科技 第50卷 第9期 — 108 — Wool TextileJournal 2022年9月 [10] 心率、皮肤温度、睡眠质量及位置等信息。 另外, 2012年美国Exmovere生物医学工程公司 研 发一款智能婴儿服装,内部装有体温计、心律监测器 Owlet智能袜子搭载有Pulse血氧测量系统,婴儿睡 和动作传感器,设备通过数据管理系统分析,能够判 觉穿上智能袜子,父母通过手机APP 适时掌握婴儿 断婴儿的情绪状态,并将监测信息反馈到手机终端 的健康数据,给予婴儿更全面的呵护。 APP,用户可以了解婴儿的最新动态。 另外,该设备 还能对智能婴儿服装的潮湿度进行监测,当婴儿尿 湿服装时,系统及时通知父母为婴儿更换尿裤。 [11] 2014年Rest Device公司 推出一款负载传感器的 婴儿连体衣,能够监测婴幼儿皮肤的温度、呼吸频 率、身体姿势和活动模式。 温度和呼吸传感器隐藏 在服装内部,通过蓝牙对接,设备之间能够实现交互 图2 智能袜子 及远程操控,并及时将监测信息反馈到手机 APP, Fig.2 Smart socks 监护人随时掌握婴幼儿的温度、呼吸和睡眠状况。 2013年美国初创公司Sproutling研发婴儿智能 - 2012年中国婴童品牌i baby 引进德国的Outlast技 [15] [12] 脚环 (见图3),此款设备由蓝牙基站、微型照相 术开发出智能恒温睡衣 。 Outlast 技术是一项用 机以及手机APP 软硬件构成,用于监测婴儿的呼吸 于控制宇航服温度的专利技术,利用特殊的智能调 频率、睡眠质量、环境温度和光线等数据,监护人通 温材料(PCMs)管理宇航服内部的温度和湿度, 过APP查看监测数据,观察婴儿的实时状态,假设 PCMs能够随温度变化实现从固态到液态的相变, 婴儿出现健康状态不佳时,手机 APP 会及时自动 当温度过热时吸收并储存多余热量,过冷时释放多 报警。 余热量,使皮肤表面保持舒适。 智能恒温睡衣自主 实现冷热动态调温,使婴幼儿不会因夜间温度骤变 而着凉感冒,始终处于舒适的睡眠环境。 2019年美国麻省理工学院研发智能纸尿裤[13] (见图1),采用无源射频识别技术,正面嵌入湿度传 感器,当监测到纸尿裤受潮时,设备会向智能手机发 送信息,及时提醒监护人更换纸尿裤。 设备负载的 湿度传感器生产成本低廉,仅为2美分,低于其他类 图3 智能脚环 型智能纸尿裤的生产成本,有望成为智能纸尿裤领 Fig.3 Smart foot ring 域的主流产品。 此款纸尿裤不仅可用于婴幼儿,还 2016年美国Neopenda健康公司开发智能婴儿 可以用于生活无法自理的老年人群。 [16] 帽 (见图4),内置多个传感器,用于监测新生儿 的心率、温度、呼吸频率和血氧饱和度等生命体征。 该款设备可以24 h记录并存储新生儿各项生命体 征数据,并上传至定制软件存储,医护人员可以随时 查阅监测数据,如果新生儿生命体征出现异常,设备 会迅速发出警报,提醒医护人员及时进行处理。 图1 智能纸尿裤 Fig.1 Smart diapers 312 饰品形态的婴幼儿智能穿戴产品 饰品形态的产品是指配戴在婴幼儿身体上的智 能终端设备,其形态类型丰富,除常见的防走失智能 手表、手环等,还有监测婴幼儿健康状况的袜子、脚 图4 智能婴儿帽 环、臂环、帽子、头带、纽扣等。 Fig.4 Smart baby hat 2017年美国婴儿健康护理公司Owlet开发出婴 [14] [17] 儿智能袜子 (见图2),负载有脉冲传感器、加速 2014年美国Arturas Vaitaitis 发明了一种名 度传感器、温度传感器,能够实时监测和记录婴儿的 为Monbaby 的智能纽扣,内置加速度传感器和微电 第50卷 第9期 毛纺科技 2022年9月 Wool TextileJournal — 109 — 子机械系统 (MEMS),可以精确地检测并分析婴幼 蓝牙发射器与移动终端设备连接,能够24 h监测婴 儿的心率、呼吸频率、活动量以及睡姿。 Monbaby 的 幼儿的呼吸频率、活动量及睡眠姿势,假设婴幼儿摔 电池续航时间可达 1个多月,并通过蓝牙将监测数 [22] 倒或睡眠姿态异常时,智能手机会收到警报 。 据传输至手机APP,监护人可及时掌握婴幼儿的健 康状况,如遇突发状况,设备会向监护人发送提醒信 息。 另外,监护人可以将数据在线分享给儿科医生, 得到诊断和就医指导。 美国iTherm公司创始人、软 [18] 件开发者 Marcos Oliva 推出智能臂环,用于实时 监测婴幼儿的体温,监护人只需要将智能臂环穿戴 在婴幼儿上臂,设备会间隔1min测量 1次体温,并 图5 智能监测器 通过搭载的蓝牙40 与手机互联,用户随时查看体 Fig.5 Smart monitor 温监测数据。 假设婴幼儿体温超过370℃时,手机 - 英国Blue Maestro公司研发了Pacifi i 智能奶 会自动发出警示信息,提醒监护人婴幼儿有发烧状 [23] 嘴 ,形状与普遍的奶嘴相同,内置温度传感器,连 况,需要及时就医。 美国Aquatic Safety Concepts公 接智能手机 APP,可以追踪智能奶嘴的实时温度, [19] 司 在国际消费类电子产品展览会(CES)上推出 如果婴幼儿体温过高时,APP 会及时提醒监护人采 一款儿童智能防溺水头带。 设备自带溺水检测系 取相应措施。 统,内置防水蓝牙发射器,支持蓝牙与 iOS设备互 32 功能设计特点 联,可以帮助监护人监测幼儿的适时状况,当设备处 321 监测婴幼儿健康状况及存储数据 于水下时间超过预设值时,会及时向监护人手机发 婴幼儿的心率、呼吸频率、血氧饱和度、体温、睡 送报警信息,提醒监护人关注幼儿在泳池中的状况, 眠质量等是确认其健康状况的重要指标。 大部分婴 有效预防和减少溺水事故发生。 幼儿智能穿戴产品均具有健康监测和数据存储功 313 婴幼儿其他形态智能穿戴产品 能,尤其是服装和饰品形态的智能穿戴产品,由于传 根据产品的使用方式,其他形态的智能穿戴产 感器附着位置与婴幼儿的身体接触紧密,所以监测 品细分为粘合型和接触型。 粘合型以美国的Blue 和分析的生理数据更加精准。 婴幼儿身体机能还未 Spark 公司推出的无线粘合温度计(Temp Traq)和 发育成熟,很难依靠自身力量保持身体平衡,容易出 美国食品和药品管理局(FDA)认证医疗级可穿戴 现因睡眠姿态异常而导致呼吸困难。 Rest Device婴 设备儿童智能体温计(Fever Scout)为代表。 接触型 儿连体衣和Owlet智能袜子可以监测婴幼儿的睡眠 产品以防范婴儿猝死综合征(SIDS)为设计目的,以 姿态、位置,还可以监测到婴幼儿是睡眠状态还是非 韩国All About Baby公司推出的Myallb智能监测器 睡眠状态。 另外,Temp Traq温度计、Fever Scout体 - 和英国的Pacifi i智能奶嘴为代表。 - 温计和Pacifi i智能奶嘴,主要功能是持续测量婴 Temp Traq产品的使用方式如同创可贴,可以 幼儿的体温,并进行监测、分析和存储。 Myallb智能 直接粘贴在婴幼儿身体上,设备内置蓝牙和温度计, 监测器搭载有摔倒、睡眠姿态测定功能,防止了婴儿 能够持续测量婴幼儿的体温,并将监测数据无线传 睡眠呼吸中止症发生,或因睡眠姿态异常而窒息。 输至HIPAA兼容的云平台存储,监护人随时可以在 大部分婴幼儿智能穿戴产品应用蓝牙技术与移 手机APP上读取数据,假设婴幼儿体温超过预设值 动终端设备互联,都具有传易倍EMC输、分析和储存数据功 [20] 范围,设备会向APP 发出警告 。 能,实现监测和预警功能,有效保障了婴幼儿的生命 Fever Scout 医用级别贴片体温计采用聚氨酯 安全。 (PU)和柔性有机硅树脂制成,内置VivaLnk维灵公 322 提供育儿帮助及警示信息 司生产的eSkin 数字健康高端传感器,可以无线连 婴幼儿智能穿戴产品负载的传感器、微型芯片 接移动设备和云平台,能够持续监测人体体温、心 等电子元件,能够对突发事件做出预判和发送警示 [21] 率、呼吸频率、睡眠状态等生理数据 。 Fever Scout 信息,对育儿提供指导与帮助。 例如儿童智能头带 贴片粘贴在婴幼儿腋下,可以远程24 h监测体温, 有防止幼儿溺水的功能,当设备处于水下时间过长 数据精确到±01℃,当婴幼儿体温超出正常范围 时,会向监护人报告急救需求。 防走失智能手表能 时,监护人的移动设备会收到警示信息。 All About 够实时定位儿童的位置,监护人通过手机APP设定 Baby造型类似圆形锯齿状夹子(见图5),稳定夹持 20~200 m 的直径电子围栏,当幼儿离开预设的电 在纸尿裤上,内置加速度传感器和倾斜传感器,通过 子围栏范围时,GPS定位装置会向监护人发送警示 毛纺科技 第50卷 第9期 — 110 — Wool TextileJournal 2022年9月 信息。 iTherm 智能臂环、Sproutling 智能脚环和 动功能、娱乐功能、可视化功能、远程医疗诊断功能 Neopenda智能婴儿帽等设备,均能够监测婴幼儿的 等。 在材料设计方面,使用对婴幼儿健康无害的绿 生理数据,发生异常时会发出警报。 色材料,以及安全性高的电子元件。 33 材料设计特点 ②注重软件和硬件的结合。 婴幼儿健康监测智 331 纯棉或低刺激性材料 能穿戴产品通过收集和分析用户身体的数据,对健 棉纤维具有良好的吸湿性、保湿性及耐热性,与 康状况做预判,并给出预防建议,其系统方案是由 + + 皮肤接触无任何刺激性,不会导致皮肤过敏,所以大 “终端开发 应用服务器 手机应用端”3部分构成。 部分婴幼儿智能穿戴产品都会使用纯棉纤维制作, 产品开发者首先解决硬件供应链、模具、调试等方面 例如Exmovere智能婴儿服装、Rest Device婴儿连体 的问题,然后结合产品功能和用户需求开发手机应 衣和i⁃baby智能恒温睡衣等产品;Owlet 的婴儿智能 用端,打通软硬件之间的壁垒,融合双方优势,做好 袜子则采用医疗级别纱线和低刺激性有机棉制成, 每一个细分领域,使硬件、软件、云平台、云服务各环 达到全球有机纺织品标准 ,是消费者可信赖的 节都达标。 产品。 ③以用户需求为导向设计产品,保持创新优势 332 医疗级别硅胶材料 和竞争优势。 设计者要具备一定的婴幼儿养育经 与婴幼儿皮肤直接接触的粘合型和接触型智能 验,了解父母在育儿过程中遇到的困惑,掌握消费者 对设备配置、价格、功能和服务方面的需求,精准抓 穿戴产品,均使用对皮肤不会产生刺激的材料制备。 住用户消费心理。 例如Sproutling研发的婴儿智能脚环,采用医用硅胶

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