引言

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

　　業(yè)界認為，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)研究機構(gòu)預測，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年終端復合增速將不低于50%。更有機構(gòu)測算，2012年中國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模達到6.1億元，預計到2015年中國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模將超過100億元，達到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，這種強大的力量不容小覷。當然，就目前可穿戴產(chǎn)品的發(fā)展狀態(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。主要運用在運動、睡眠、生活輔助等幾大方面。

　　iWan就是在這樣的大環(huán)境下應運而生的。

　　iWan有何武林秘笈？

　　對于任何一款產(chǎn)品而言，都有其獨創(chuàng)的研發(fā)和設(shè)計，iWan也同樣如此。尤其在睡眠管理上，更獨具“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，尤其在點名時間以400%的達成率眾籌成功、受到各大媒體報道之后，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“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。這首先需要一個平臺管理睡眠數(shù)據(jù)，為用戶提供長期的健康服務。為此與廣州中醫(yī)藥大學、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。

　　其主要分為三個層次：IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）。Iaas采用web服務器集群和接口服務器集群，分別為web平臺和接口服務提供數(shù)據(jù)存儲、計算服務、負載管理和備份，同時通過圖片服務器，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，用戶的注冊、登錄、個人信息管理、數(shù)據(jù)庫資源池管理等。Saas為客戶端提供運動、睡眠、血壓等服務，在平臺端為用戶提供了各種大數(shù)據(jù)的運算與分析。

　　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)建一個連接系統(tǒng)，以實現(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腦研究所發(fā)布的睡眠分期方法為通用標準。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）。一般應用中，只區(qū)分醒覺期、快速眼動期、淺睡期和深睡期等4個睡眠時相，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)奏快慢隨時間所發(fā)生的變化，即逐次心動周期的時間差別，它反映了心率連續(xù)的瞬時波動。有分析認為，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R峰之間的時間間隔值，如下圖所示。

　　對采集的ECG信號進行HRV信號的提取步驟主要包括：尋找并確定R波峰點、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)檢索文獻庫資料，目前未發(fā)現(xiàn)基于分鐘脈搏計數(shù)方法實現(xiàn)睡眠分期的相關(guān)研究。只有部分文獻提及己發(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比醒覺時心率慢10～30 次/分。

　　（2） REMS和醒覺時心率變化的標準差大于NREMS；

　　（3） 心率有隨著睡眠時間的延長而下降的趨勢；

　　（4） 后半夜REMS的心率變化有增大的趨勢。當REMS 的持續(xù)時間大于20min～30min 時，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，我們額外補充一個假設(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)。

　　（2）手機APP使用藍牙4.0與手環(huán)連接，并導出數(shù)據(jù)。

　　（3）手機APP通過網(wǎng)絡把睡眠動作數(shù)據(jù)和心率數(shù)據(jù)傳給云平臺。

　　（4）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APP。

　　（5）手機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)主要有四個部分組成：

　　（1）BLE Radio&Modem

　　（2）MCU控制器

　　（3）Sensor

　　（4）外部存儲設(shè)備

　　●BLE（ATT）：Client/Servier架構(gòu)

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

　　（2）服務端通過操作屬性方式，提供數(shù)據(jù)訪問服務。

　　（3）設(shè)備的服務/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）一個設(shè)備可能同時做為一個客戶端和服務器，而兩個設(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，當紅光工作的時候，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，保證在同一個身體組織結(jié)構(gòu)里面取得的信息。

　　當你有脈動的時候，走過毛細血管的時候把氧分子丟下了，回到這邊是還原的血紅蛋白。所以檢測的時候，紅光和紅外光都是一個光，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。

　　因為有心跳的原因，就是脈動了，通過手指傳送的光強會不斷的變化。

　　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，不應該僅僅局限于一個工具或者單一的檢測，就如同可穿戴設(shè)備，不能當作是當做PC或是智能手機的衍生，而應從大處和長遠著眼，應深刻理解大數(shù)據(jù)的變革，在這個充滿著“開放、分享、平等、合作“的互聯(lián)網(wǎng)的精神的時代，只有真正地理解互聯(lián)網(wǎng)精神實質(zhì)，做到助益他人，才能成人達己，才能使一個可穿戴設(shè)備產(chǎn)品走向成功。

　　用戶最有發(fā)言權(quán)。考慮到這一點，iWan在研發(fā)過程中已經(jīng)讓用戶參與進來，使之與我們共同改善和分享。在著名眾籌網(wǎng)站點名時間以400%的達成率籌資成功，由此可見，iWan以健康產(chǎn)品為定位是正確的。當今時代是一個個人與社會飛速發(fā)展的時代，同樣也是一個更加關(guān)注健康的時代。或許可以這樣認為，一款產(chǎn)品都應該或多或少與健康有關(guān)，都應該貼近身心、美化生活。為此，我們針對iWan專門搭建了一個專業(yè)的健康平臺（http://care.desay.com/weme/index.jsp），主要包含睡眠和運動兩大模塊，同時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)，就能得出相應的健康信息和建議。誠然，至于iWan究竟能走多遠，我們一時還無法盡言。但整體來看，是成長的，是進步的，是向前發(fā)展的。對于這一點我們當然信心滿滿。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)建成一個體系，讓產(chǎn)品真正服務于人，服務于生活，服務于社會——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”欄目，轉(zhuǎn)載請注明出處，違者必究！