引言

　　說到可穿戴設(shè)備，我們不妨先對其下一個(gè)比較準(zhǔn)確的定義：可穿戴設(shè)備是延續(xù)性地穿戴在人體上，具備先進(jìn)的電路系統(tǒng)、無線聯(lián)網(wǎng)及獨(dú)立處理能力的終端設(shè)備，它最重要的兩個(gè)特點(diǎn)就是可長期穿戴和智能化。

　　業(yè)界認(rèn)為，2013年是可穿戴設(shè)備的發(fā)展元年。這一年，可穿戴設(shè)備以星火燎原之勢在國內(nèi)外迅速蔓延開來，初涉其中或者躍躍欲試者眾。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，未來2-3年，可穿戴技術(shù)市場規(guī)模將由目前的30-50億美元增長至300-500億美元，未來3-5年終端復(fù)合增速將不低于50%。更有機(jī)構(gòu)測算，2012年中國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模達(dá)到6.1億元，預(yù)計(jì)到2015年中國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模將超過100億元，達(dá)到114.9億元。

　　這就意味著未來幾年智能穿戴產(chǎn)品將開始融入大眾生活，并將改變大眾生活方式，這種強(qiáng)大的力量不容小覷。當(dāng)然，就目前可穿戴產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顟B(tài)來看，仍然處于初級階段，主要以手環(huán)、手表、眼鏡等一些相對單一的產(chǎn)品形式為主，集中分布于娛樂休閑、健身、醫(yī)療健康領(lǐng)域。主要運(yùn)用在運(yùn)動、睡眠、生活輔助等幾大方面。

　　iWan就是在這樣的大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。

　　iWan有何武林秘笈？

　　對于任何一款產(chǎn)品而言，都有其獨(dú)創(chuàng)的研發(fā)和設(shè)計(jì)，iWan也同樣如此。尤其在睡眠管理上，更獨(dú)具“秘笈”。

　　2013年是iWan誕生和成長的一年。這一年，iWan從工作室走向社會，尤其在點(diǎn)名時(shí)間以400%的達(dá)成率眾籌成功、受到各大媒體報(bào)道之后，iWan的關(guān)注度空前增長，在業(yè)界產(chǎn)生很大的影響，也使德賽成為國內(nèi)首個(gè)“可穿戴設(shè)備委員會”創(chuàng)會成員之一。那么，iWan究竟有何武林秘笈，使之如此蓬勃發(fā)展？如此備受關(guān)注的呢？

　　秘笈寶典一：云平臺

　　因iWan的研發(fā)重心是睡眠檢測。這首先需要一個(gè)平臺管理睡眠數(shù)據(jù)，為用戶提供長期的健康服務(wù)。為此與廣州中醫(yī)藥大學(xué)、廣東體院等多所院校深入合作，以云構(gòu)架的方式開發(fā)健康平臺。

　　其主要分為三個(gè)層次：IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）、SaaS（軟件即服務(wù)）。Iaas采用web服務(wù)器集群和接口服務(wù)器集群，分別為web平臺和接口服務(wù)提供數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算服務(wù)、負(fù)載管理和備份，同時(shí)通過圖片服務(wù)器，大大提高網(wǎng)站性能及接口性能。Pass為用戶提供了一站式服務(wù)，用戶的注冊、登錄、個(gè)人信息管理、數(shù)據(jù)庫資源池管理等。Saas為客戶端提供運(yùn)動、睡眠、血壓等服務(wù)，在平臺端為用戶提供了各種大數(shù)據(jù)的運(yùn)算與分析。

　　下圖為云平臺組織構(gòu)架。

　　秘笈寶典二：睡眠檢測子系統(tǒng)構(gòu)架

　　搭建好平臺，下一步自然需要將其與手環(huán)連接起來。這就需要構(gòu)建一個(gè)連接系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)健康平臺與手環(huán)兩者之間數(shù)據(jù)、信息的相互借鑒轉(zhuǎn)化。

　　健康平臺、手環(huán)的連接示意圖如下。通過此連接，可以很好地實(shí)現(xiàn)睡眠檢測。

　　秘笈寶典三：基于心率變異性的睡眠檢測方法

　　睡眠，是一直備受人們關(guān)注的問題。那么，如何檢測睡眠，如何科學(xué)得得出睡眠信息，則是人們想知而又無從可知的事情。iWan通過深入地研究，從睡眠分期、心率變異性、睡眠心率的變化規(guī)律等方面，深入地對睡眠作了前期的研究和探討。

　　●睡眠分期

　　目前，世界各國多以美國加州大學(xué)腦研究所發(fā)布的睡眠分期方法為通用標(biāo)準(zhǔn)。它以30秒為單位，根據(jù)腦電波形將睡眠過程劃分為：醒覺期（Awake）、快速眼動期（Rapid Eye Movement Sleep，REMS） 和非快速眼動期（Non-REM Sleep，NREMS） 。其中，非快速眼動期又可分為淺睡期（Light Sleep， LS. 包括1期睡眠S1和2期睡眠S2） 和深睡期（Slow Wave Sleep ， SWS， 包括3期睡眠S3和4期睡眠S4）。一般應(yīng)用中，只區(qū)分醒覺期、快速眼動期、淺睡期和深睡期等4個(gè)睡眠時(shí)相，基本上可滿足臨床需要。

　　●心率變異性

　　心率變異性（（Heart Rate Variability，HRV）是指心率節(jié)奏快慢隨時(shí)間所發(fā)生的變化，即逐次心動周期的時(shí)間差別，它反映了心率連續(xù)的瞬時(shí)波動。有分析認(rèn)為，心率的波動是受體內(nèi)神經(jīng)體液的調(diào)控，通過心率變異性分析可獲得對心臟節(jié)律控制的神經(jīng)系統(tǒng)的有關(guān)信息。

　　還有研究發(fā)現(xiàn)：心率變異性信號包括高頻（HF）成分和低頻（LF）成分。其中，高頻成分反映了副交感功能，并與呼吸運(yùn)動同步，因此又被稱為呼吸成分，大約3秒鐘出現(xiàn)一次；低頻成分同時(shí)受到交感與副交感神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控。因此HRV與睡眠周期具有一定的相關(guān)性。

　　●心率變異性的檢測

　　HRV一般利用心電信號（ECG）中R-R波間期（R-R Interval，RRI）的變化來表示。R-R波間期是指在ECG信號的連續(xù)QRS波群中兩個(gè)R峰之間的時(shí)間間隔值，如下圖所示。

　　對采集的ECG信號進(jìn)行HRV信號的提取步驟主要包括：尋找并確定R波峰點(diǎn)、剔除異常（如早搏R波峰和噪聲信號）、確定R-R間期值以及繪制HRV曲線。

　　●睡眠心率的變化規(guī)律

　　經(jīng)檢索文獻(xiàn)庫資料，目前未發(fā)現(xiàn)基于分鐘脈搏計(jì)數(shù)方法實(shí)現(xiàn)睡眠分期的相關(guān)研究。只有部分文獻(xiàn)提及己發(fā)現(xiàn)的健康成人夜間睡眠心率變化的一般規(guī)律，概括如下：

　?。?） REMS和醒覺的平均心率都比NREMS快；NREMS比醒覺時(shí)心率慢10～30 次/分。

　?。?） REMS和醒覺時(shí)心率變化的標(biāo)準(zhǔn)差大于NREMS；

　　（3） 心率有隨著睡眠時(shí)間的延長而下降的趨勢；

　?。?） 后半夜REMS的心率變化有增大的趨勢。當(dāng)REMS 的持續(xù)時(shí)間大于20min～30min 時(shí)，心率通常不會持續(xù)保持在高水平， 而會發(fā)生較大起伏的振蕩（周期為20min 左右） ；

　　（5） 深睡期心率最低且平穩(wěn)。

　　此外，我們額外補(bǔ)充一個(gè)假設(shè)判據(jù)：醒覺期心率均值一般高于REMS。

　　● 睡眠分析處理過程

　　（1）通過手環(huán)采集睡眠動作數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)。

　?。?）手機(jī)APP使用藍(lán)牙4.0與手環(huán)連接，并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

　?。?）手機(jī)APP通過網(wǎng)絡(luò)把睡眠動作數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)傳給云平臺。

　?。?）云平臺通過對數(shù)據(jù)的分析和處理，將睡眠分期數(shù)據(jù)結(jié)果返回給手機(jī)APP。

　　（5）手機(jī)APP接收返回的分析結(jié)果并顯示。

　　秘笈寶典四：心率檢測的硬件原理

　　硬件，自然是智能產(chǎn)品研發(fā)必不可少的部分。iWan在硬件原理上亦有其獨(dú)特的構(gòu)架。

　　●手環(huán)端系統(tǒng)架構(gòu)

　　手環(huán)系統(tǒng)主要有四個(gè)部分組成：

　?。?）BLE Radio&Modem

　　（2）MCU控制器

　?。?）Sensor

　?。?）外部存儲設(shè)備

　　●BLE（ATT）：Client/Servier架構(gòu)

　?。?）服務(wù)設(shè)備提供數(shù)據(jù)，客戶端使用這些數(shù)據(jù)。

　?。?）服務(wù)端通過操作屬性方式，提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。

　?。?）設(shè)備的服務(wù)/客戶角色，不依賴于GAP層中心設(shè)備/外圍設(shè)備角色和LL層的MASTER/SLAVE角色定義

　?。?）一個(gè)設(shè)備可能同時(shí)做為一個(gè)客戶端和服務(wù)器，而兩個(gè)設(shè)備上的屬性不會相互影響。

　　●心率測試技術(shù)

　　基本測量的原理：血氧的含量，飽和度的測量在手指測量是最多的，也可以在腳趾、耳朵，這是最常見的測量血氧的地方。原理就是用紅光和紅外光發(fā)射，這兩個(gè)要非常將近，保證他們在手指基本上非常接近的位置，可以保證檢測的準(zhǔn)確度。這本身對傳感器技術(shù)，LED也是挑戰(zhàn)。紅光和紅外光是分開工作的，當(dāng)紅光工作的時(shí)候，紅外光是關(guān)閉的，可以保證紅光和紅外光之間的工作非常干擾，剛才講距離要非常近，保證在同一個(gè)身體組織結(jié)構(gòu)里面取得的信息。

　　當(dāng)你有脈動的時(shí)候，走過毛細(xì)血管的時(shí)候把氧分子丟下了，回到這邊是還原的血紅蛋白。所以檢測的時(shí)候，紅光和紅外光都是一個(gè)光，一方面會受到組織結(jié)構(gòu)的衰減，再有受到靜脈血的衰減，還有動脈的衰減，動脈有兩個(gè)部分，一部分是存量的，總是在里面的，由于心臟的博動，有一部分脈動的血紅蛋白，血紅蛋白會增加。

　　因?yàn)橛行奶脑颍褪敲}動了，通過手指傳送的光強(qiáng)會不斷的變化。

　　這樣通過一定的算法既可以檢測到心率了，當(dāng)然發(fā)光二極管噪聲的處理是很關(guān)鍵的。

　　總結(jié)——iWan的現(xiàn)狀、發(fā)展與展望

　　手環(huán)在睡眠管理上的發(fā)展，不應(yīng)該僅僅局限于一個(gè)工具或者單一的檢測，就如同可穿戴設(shè)備，不能當(dāng)作是當(dāng)做PC或是智能手機(jī)的衍生，而應(yīng)從大處和長遠(yuǎn)著眼，應(yīng)深刻理解大數(shù)據(jù)的變革，在這個(gè)充滿著“開放、分享、平等、合作“的互聯(lián)網(wǎng)的精神的時(shí)代，只有真正地理解互聯(lián)網(wǎng)精神實(shí)質(zhì)，做到助益他人，才能成人達(dá)己，才能使一個(gè)可穿戴設(shè)備產(chǎn)品走向成功。

　　用戶最有發(fā)言權(quán)?？紤]到這一點(diǎn)，iWan在研發(fā)過程中已經(jīng)讓用戶參與進(jìn)來，使之與我們共同改善和分享。在著名眾籌網(wǎng)站點(diǎn)名時(shí)間以400%的達(dá)成率籌資成功，由此可見，iWan以健康產(chǎn)品為定位是正確的。當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)個(gè)人與社會飛速發(fā)展的時(shí)代，同樣也是一個(gè)更加關(guān)注健康的時(shí)代。或許可以這樣認(rèn)為，一款產(chǎn)品都應(yīng)該或多或少與健康有關(guān)，都應(yīng)該貼近身心、美化生活。為此，我們針對iWan專門搭建了一個(gè)專業(yè)的健康平臺（http://care.desay.com/weme/index.jsp），主要包含睡眠和運(yùn)動兩大模塊，同時(shí)兼有血壓測量等健康指數(shù)的檢測，用戶可在此上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，就能得出相應(yīng)的健康信息和建議。誠然，至于iWan究竟能走多遠(yuǎn)，我們一時(shí)還無法盡言。但整體來看，是成長的，是進(jìn)步的，是向前發(fā)展的。對于這一點(diǎn)我們當(dāng)然信心滿滿。我們還設(shè)想，睡眠管理是一根主干，旁生出各類“枝葉”，比如血壓監(jiān)測、運(yùn)動輔助、血糖監(jiān)測等等。這些，都將和睡眠管理一起，將健康生活元素構(gòu)建成一個(gè)體系，讓產(chǎn)品真正服務(wù)于人，服務(wù)于生活，服務(wù)于社會——這才是iWan真正想做、并要做到的事情。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)2月《可穿戴技術(shù)特刊》“透視新設(shè)計(jì)”欄目，轉(zhuǎn)載請注明出處，違者必究！