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解放衣服的想像 智慧衣的現在進行式

(紡織所提供)
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文.蘇俐穎 圖.林旻萱

電影往往是未來的一帖預言。電影中蝙蝠俠、蜘蛛人能在彈指之間飛天遁地,秘密就藏在那套結合電腦與織品的定番著裝,隨著科技發展,或許有朝一日,凡夫俗子如你我,都可能體驗一下變身超級英雄的滋味!

保暖禦寒,是衣服最基本的條件,紡織科技的日新月異,衣服機能不斷進化,吸濕排汗、蓄熱保溫、抗菌消臭、防潑水、抗UV,甚至是導電發光,都已不足為奇……人類對衣服的終極想像是什麼?

電影早已預言了智慧紡織品的未來,為了實現產業藍圖,台灣在2003年由紡織所領頭,率先投入發展智慧紡織品的發展。 (林旻萱攝)
電影早已預言了智慧紡織品的未來,為了實現產業藍圖,台灣在2003年由紡織所領頭,率先投入發展智慧紡織品的發展。 (林旻萱攝)

衣服+科技=穿戴式電腦

答案是:「讓衣服,成為一件穿戴式的電腦。」

這想法一點也不奇怪,行動電話與電腦結合,是現代人日常倚重的智慧型手機,紡織品與電腦的結合,就成了「智慧紡織品」(Smart Textile)。「智慧紡織品,即是希望能將運算單元透過製造方法,將衣服變成穿戴式的電腦。」財團法人紡織產業綜合研究所(簡稱紡織所)產品部副主任沈乾龍言簡意賅地解釋。

為了讓夢想不再紙上談兵,約在千禧年之際,先進國家紛紛將智慧型紡織品提升到國家策略的高度,挹注重金投入研發,包括美國由軍方投資的計畫AFFOA(Advanced Functional Fabrics of America,美國先進功能性織物)與歐盟的Textile ETP(European Technology Platform for the Future of the Textiles and Clothing Industry,紡織技術發展平台)均屬之。台灣作為紡織產業的領頭國家,2003年由紡織所率先以科專計畫的方式,輔導國內企業發展智慧紡織品。

雖然如電影中成熟高規格的智慧衣產品,至今仍屬未竟之夢,但隨著關鍵技術與製程的成熟,材料開發與應用場域的增加,智慧紡織品的市場正蓬勃成長中。根據市調機構Grand View Research預測,2025年智慧紡織品的全球產值將達55億美元,除了國防與軍事上的應用佔市場配額的最大宗,複合年均增長率最高的則是體育及健身領域,面對這樣的大餅,包括Apple、Google、Nike、Under Armour等多家科技與服飾龍頭業者,無不積極搶攻。

沈乾龍投入研究智慧紡織品超過20年,他把布料視為實現想像的載具。 (林旻萱攝)
沈乾龍投入研究智慧紡織品超過20年,他把布料視為實現想像的載具。 (林旻萱攝)

跨域合作,共組國家隊

對於台灣而言,國內紡織產業素來以紡織矽谷美名傲視國際,加諸電子、資通訊產業亦相當優異,發展智慧型紡織品,可謂擁有多重利基。然要達成「強強聯手」,仍需克復不少關鍵性命題。

電子元件如何與衣服結合,必須維持穿著的穩定性與運動情境下的可靠度,是跨域後必須處理的關鍵命題,消費者甚至會詢問:「一件衣服可以保固多久、耐水洗多久?堪用性多少?」無法耐久超過百次水洗的智慧衣,同樣無法跨過商業量產的基本門檻。

而倘希望產品能從服飾進階到醫療器材,還除了水洗測試以外,還須通過醫療器材認證相關之要求,如:生物相容性、電器安全性與電信安全等測試等,確保該產品的可靠度與安全性。

然而,但因智慧紡織品橫跨電子與紡織,除了人才難尋,產品規格、成本、生產方式、品管、交期乃至法規,都需要重新定義,「紡織與電子兩個產業的Domain Knowledge與成功經驗差異實在太大。」沈乾龍解釋:「電子產品加工尺寸公差一般都以微米計量,紡織品因為彈性結構加工體尺寸公差僅到毫米,兩者結合需重新取得平衡點。」

雖然智慧衣最大的優點,不外乎舒適性,「但最大的缺點,就是規格。」沈乾龍指出:「每個環節跨領域的資訊都會彼此干涉,必須先定義好規格彼此才能串聯起來。」

為了加強跨領域的媒合與溝通,台灣在2018年由34家紡織、電子龍頭業者、組織,如南緯、聚陽、福懋等紡織廠,以及正基電子、台灣區電機電子工業同業公會等電子業者,率先組成「台灣智慧型紡織品協會」(TSTA)。目前已經擴展到56家的他們,稱得上「智慧衣國家隊」,常以團隊名義共同展銷,在台灣智慧型紡織品協會擔任秘書長的沈乾龍充滿期許地說「我們的願景,就是成為『智慧衣的東大門』,想採購智慧紡織品,就會來到台灣。」

智慧衣實現遠距復健

雖然電影中的蝙蝠裝、蜘蛛裝,外觀總是絢麗又吸睛,但現實中的智慧衣從不追求奇裝異服。在台北內湖的三軍總醫院,復健部物理治療科主任蔣尚霖從2018年開始就與紡織所合作,將智慧衣應用在臨床醫療服務上。因此獲「國家醫療品質獎」銅獎的蔣尚霖,向我們展示供病患穿著的「穿戴式心率感測衣」,除了胸口一塊輕薄短小的發射器,外觀看來與一般的服飾無異。

這件衣服的前身,其實正是早在二、三十年就已問世的心跳帶。心跳帶利用導電橡膠,縛綁在胸廓上,藉由心臟跳動時在皮膚表面的毫伏電位變化,計算出心跳數,但因容易鬆脫、摩擦力強,不容易長期穿戴。改由衣服的形式,將導電鍍銀性纖維編織在布料中,穿上後即能偵測如心率、運動強度等生理數據,舒適度與實用性均大幅提升。

四年多來,蔣尚霖將這件衣服提供超過百名進行心肺復健訓練的患者使用。傳統的醫療模式,患者必須定期到醫院報到,在運動的同時貼上心電圖導片,並有治療師從旁指導,相當囿限於患者的時間、交通與經濟條件,「根據統計,有復健需求的患者之中,實際上只有20%的病人會主動來到醫院裡。這遺漏的80%,就是智慧衣發展的利基。」蔣尚霖認為。

搭配智慧衣,醫生只需要事先開設好運動處方,並將處方內容輸入到相應的App,患者在家穿上衣服後,可自行訓練,再將資料同時上傳雲端,方便醫療團隊即時掌握,便利性提升不少。這套系統過去多使用在心肌梗塞、心衰竭的患者身上,蔣尚霖更言明,後疫情時代以降,癒後的新冠肺炎患者數量激增,能大幅降低人力成本的智慧衣無庸置疑將扮演重要的角色。

智慧衣翻轉傳統的醫療模式。醫生先將處方輸入到App,進行心肺復健訓練的病者穿上智慧衣,可在家自行進行訓練,資料還能即時上傳雲端,醫療團隊可從遠端掌握狀況。 (林旻萱攝)
智慧衣翻轉傳統的醫療模式。醫生先將處方輸入到App,進行心肺復健訓練的病者穿上智慧衣,可在家自行進行訓練,資料還能即時上傳雲端,醫療團隊可從遠端掌握狀況。 (林旻萱攝)

疫情催化運動科技發展

智慧衣物在醫療產業的應用不僅如此。紡織所也與國內知名的內衣業者合作開發「穿戴心率偵測內衣」,藉此取得壓力反應變化的客觀數據,協助更年期女性群適度釋放壓力,維持身心健康。或與澄清醫院中港分院神經內科主任葉守正合作,將心率感測衣用在心搏過速的患者身上,藉生物回饋資料,協助醫生作投藥後的病況追蹤,「健康促進、預防醫學、藥物追蹤,是智慧衣物在醫療應用的三大方向。」沈乾龍總結。

健身、遊戲,亦是智慧衣頗具發展潛力的產業。尤其2019年突如其來的世紀之疫,讓遠距健身、居家健身房因應崛起,雖然疫情趨緩,虛擬健身的潮流仍是方興未艾。根據美國運動醫學會(ACSM)所作「全球健身趨勢調查」,「穿戴式科技」已多年高踞榜首,「居家健身房」則是緊接在後,而隨著5G時代來臨,健身教練藉智慧衣編輯、販售線上課程,還能進行遠端訓練。

衣服不僅禦寒保暖,甚至引領風尚,現在人類還能透過衣服實現各種想像。 (金宏澔攝)
衣服不僅禦寒保暖,甚至引領風尚,現在人類還能透過衣服實現各種想像。 (金宏澔攝)

「智慧」,在於解決人類的痛點

投入智慧紡織品領域超過廿年,沈乾龍認為,智慧衣產業與傳統紡織品的研發邏輯有所不同。智慧衣物不僅重視新產品的研發,更強調「硬體」(衣服)、「軟體」(演算法)與「應用」(醫療)的結合,「只有這三者組合在一起,才會是『Smart Point』,否則只是把產品做出來,覺得很酷,經驗點只停留在那個瞬間,效益仍無法延續。」能進一步「解決人類的某種問題」,才是智慧衣的核心意義。

因此,自言相當「Enjoy Research」的沈乾龍,與其說是個橫跨不同領域的專家,更像個大膽實踐的夢想家,「我們不只是把布料拿來用,而是運用所學,透過布料加以實現,」談起一路走來的心路歷程,他滿臉自豪:「投入後,你真的會覺得很驕傲。」透過智慧紡織品,人類編織未來,更解放了想像。

沙崙綠能科技示範場域內的太陽能樹,將智慧管理與綠能科技融入永續環境的設計裡。 (工業技術研究院提供)
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