引言

　　說(shuō)到可穿戴設(shè)備，我們不妨先對(duì)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(wú)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(zhǎng)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(shì)在國(guó)內(nèi)外迅速蔓延開來(lái)，初涉其中或者躍躍欲試者眾。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)2-3年，可穿戴技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將由目前的30-50億美元增長(zhǎng)至300-500億美元，未來(lái)3-5年終端復(fù)合增速將不低于50%。更有機(jī)構(gòu)測(cè)算，2012年中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6.1億元，預(yù)計(jì)到2015年中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)100億元，達(dá)到114.9億元。

　　這就意味著未來(lái)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(lái)看，仍然處于初級(jí)階段，主要以手環(huán)、手表、眼鏡等一些相對(duì)單一的產(chǎn)品形式為主，集中分布于娛樂(lè)休閑、健身、醫(yī)療健康領(lǐng)域。主要運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)、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(duì)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(zhǎng)的一年。這一年，iWan從工作室走向社會(huì)，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(zhǎng)，在業(yè)界產(chǎn)生很大的影響，也使德賽成為國(guó)內(nèi)首個(gè)“可穿戴設(shè)備委員會(huì)”創(chuàng)會(huì)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(tái)

　　因iWan的研發(fā)重心是睡眠檢測(cè)。這首先需要一個(gè)平臺(tái)管理睡眠數(shù)據(jù)，為用戶提供長(zhǎng)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(tái)。

　　其主要分為三個(gè)層次：IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)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(tái)和接口服務(wù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算服務(wù)、負(fù)載管理和備份，同時(shí)通過(guò)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(cè)、登錄、個(gè)人信息管理、數(shù)據(jù)庫(kù)資源池管理等。Saas為客戶端提供運(yùn)動(dòng)、睡眠、血壓等服務(wù)，在平臺(tái)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(tái)組織構(gòu)架。

　　秘笈寶典二：睡眠檢測(cè)子系統(tǒng)構(gòu)架

　　搭建好平臺(tái)，下一步自然需要將其與手環(huán)連接起來(lái)。這就需要構(gòu)建一個(gè)連接系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)健康平臺(tái)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(tái)、手環(huán)的連接示意圖如下。通過(guò)此連接，可以很好地實(shí)現(xiàn)睡眠檢測(cè)。

　　秘笈寶典三：基于心率變異性的睡眠檢測(cè)方法

　　睡眠，是一直備受人們關(guān)注的問(wèn)題。那么，如何檢測(cè)睡眠，如何科學(xué)得得出睡眠信息，則是人們想知而又無(wú)從可知的事情。iWan通過(guò)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(duì)睡眠作了前期的研究和探討。

　　●睡眠分期

　　目前，世界各國(guó)多以美國(guó)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(guò)程劃分為：醒覺期（Awake）、快速眼動(dòng)期（Rapid Eye Movement Sleep，REMS） 和非快速眼動(dòng)期（Non-REM Sleep，NREMS） 。其中，非快速眼動(dòng)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(dòng)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(dòng)周期的時(shí)間差別，它反映了心率連續(xù)的瞬時(shí)波動(dòng)。有分析認(rèn)為，心率的波動(dòng)是受體內(nèi)神經(jīng)體液的調(diào)控，通過(guò)心率變異性分析可獲得對(duì)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(hào)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(dòng)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(cè)

　　HRV一般利用心電信號(hào)（ECG）中R-R波間期（R-R Interval，RRI）的變化來(lái)表示。R-R波間期是指在ECG信號(hào)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(duì)采集的ECG信號(hào)進(jìn)行HRV信號(hào)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(hào)）、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(kù)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：

　　（1） 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。

　　（2） 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(zhǎng)而下降的趨勢(shì)；

　　（4） 后半夜REMS的心率變化有增大的趨勢(shì)。當(dāng)REMS 的持續(xù)時(shí)間大于20min～30min 時(shí)，心率通常不會(huì)持續(xù)保持在高水平， 而會(huì)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(guò)程

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

　　（2）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)。

　　（3）手機(jī)APP通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把睡眠動(dòng)作數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)傳給云平臺(tái)。

　　（4）云平臺(tái)通過(guò)對(duì)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(cè)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：

　　（1）BLE Radio&Modem

　　（2）MCU控制器

　　（3）Sensor

　　（4）外部存儲(chǔ)設(shè)備

　　●BLE（ATT）：Client/Servier架構(gòu)

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

　　（2）服務(wù)端通過(guò)操作屬性方式，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。

　　（3）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

　　（4）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(huì)相互影響。

　　●心率測(cè)試技術(shù)

　　基本測(cè)量的原理：血氧的含量，飽和度的測(cè)量在手指測(cè)量是最多的，也可以在腳趾、耳朵，這是最常見的測(cè)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?cè)谑种富旧戏浅＝咏奈恢茫梢员ＷC檢測(cè)的準(zhǔn)確度。這本身對(duì)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(dòng)的時(shí)候，走過(guò)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(cè)的時(shí)候，紅光和紅外光都是一個(gè)光，一方面會(huì)受到組織結(jié)構(gòu)的衰減，再有受到靜脈血的衰減，還有動(dòng)脈的衰減，動(dòng)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(dòng)，有一部分脈動(dòng)的血紅蛋白，血紅蛋白會(huì)增加。

　　因?yàn)橛行奶脑颍褪敲}動(dòng)了，通過(guò)手指?jìng)魉偷墓鈴?qiáng)會(huì)不斷的變化。

　　這樣通過(guò)一定的算法既可以檢測(cè)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(cè)，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(zhǎng)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)。考慮到這一點(diǎn)，iWan在研發(fā)過(guò)程中已經(jīng)讓用戶參與進(jìn)來(lái)，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(huì)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(duì)iWan專門搭建了一個(gè)專業(yè)的健康平臺(tái)（http://care.desay.com/weme/index.jsp），主要包含睡眠和運(yùn)動(dòng)兩大模塊，同時(shí)兼有血壓測(cè)量等健康指數(shù)的檢測(cè)，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(chéng)然，至于iWan究竟能走多遠(yuǎn)，我們一時(shí)還無(wú)法盡言。但整體來(lái)看，是成長(zhǎng)的，是進(jìn)步的，是向前發(fā)展的。對(duì)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(cè)、運(yùn)動(dòng)輔助、血糖監(jiān)測(cè)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(huì)——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(qǐng)注明出處，違者必究！