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引言
說到可穿戴設備，我們不妨先對其下一個比較準確的定義：可穿戴設備是延續(xù)性地穿戴在人體上，具備先進的電路系統、無線聯網及獨立處理能力的終端設備，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年是可穿戴設備的發(fā)展元年。這一年，可穿戴設備以星火燎原之勢在國內外迅速蔓延開來，初涉其中或者躍躍欲試者眾。據研究機構預測，未來2-3年，可穿戴技術市場規(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%。更有機構測算，2012年中國可穿戴設備市場規(guī)模達到6.1億元，預計到2015年中國可穿戴設備市場規(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品形式為主，集中分布于娛樂休閑、健身、醫(yī)療健康領域。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？
對于任何一款產品而言，都有其獨創(chuàng)的研發(fā)和設計，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的關注度空前增長，在業(yè)界產生很大的影響，也使德賽成為國內首個“可穿戴設備委員會”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據，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，以云構架的方式開發(fā)健康平臺。
其主要分為三個層次：IaaS（基礎設施即服務）、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據存儲、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、數據庫資源池管理等。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據的運算與分析。
下圖為云平臺組織構架。
秘笈寶典二：睡眠檢測子系統構架
搭建好平臺，下一步自然需要將其與手環(huán)連接起來。這就需要構建一個連接系統，以實現健康平臺與手環(huán)兩者之間數據、信息的相互借鑒轉化。
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神經體液的調控，通過心率變異性分析可獲得對心臟節(jié)律控制的神經系統的有關信息。
還有研究發(fā)現：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秒鐘出現一次；低頻成分同時受到交感與副交感神經系統的調控。因此HRV與睡眠周期具有一定的相關性。
●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
經檢索文獻庫資料，目前未發(fā)現基于分鐘脈搏計數方法實現睡眠分期的相關研究。只有部分文獻提及己發(fā)現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；
?。?） 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） ；
?。?） 深睡期心率最低且平穩(wěn)。
此外，我們額外補充一個假設判據：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)采集睡眠動作數據和心率數據，并記錄數據。
?。?）手機APP使用藍牙4.0與手環(huán)連接，并導出數據。
（3）手機APP通過網絡把睡眠動作數據和心率數據傳給云平臺。
?。?）云平臺通過對數據的分析和處理，將睡眠分期數據結果返回給手機APP。
?。?）手機APP接收返回的分析結果并顯示。
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架。
●手環(huán)端系統架構
手環(huán)系統主要有四個部分組成：
?。?）BLE Radio&Modem
（3）Sensor
?。?）外部存儲設備
●BLE（ATT）：Client/Servier架構
?。?）服務設備提供數據，客戶端使用這些數據。
?。?）服務端通過操作屬性方式，提供數據訪問服務。
（3）設備的服務/客戶角色，不依賴于GAP層中心設備/外圍設備角色和LL層的MASTER/SLAVE角色定義
（4）一個設備可能同時做為一個客戶端和服務器，而兩個設備上的屬性不會相互影響。
●心率測試技術
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，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構里面取得的信息。
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構的衰減，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鍵的。
總結——iWan的現狀、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，應深刻理解大數據的變革，在這個充滿著“開放、分享、平等、合作“的互聯網的精神的時代，只有真正地理解互聯網精神實質，做到助益他人，才能成人達己，才能使一個可穿戴設備產品走向成功。
用戶最有發(fā)言權?？紤]到這一點，iWan在研發(fā)過程中已經讓用戶參與進來，使之與我們共同改善和分享。在著名眾籌網站點名時間以400%的達成率籌資成功，由此可見，iWan以健康產品為定位是正確的。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注健康的時代。或許可以這樣認為，一款產品都應該或多或少與健康有關，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的檢測，用戶可在此上傳相關數據，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，將健康生活元素構建成一個體系，讓產品真正服務于人，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2月《可穿戴技術特刊》“透視新設計”欄目，轉載請注明出處，違者必究！
工商網監(jiān)
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