第 2 章 穿戴式设备的研究背景
2.1 穿戴式设备的相关行业背景
穿戴式设备即直接穿在身上或放于衣服和配件中的一种便携式数字化产品，它以信息为主要处理对象，可被人操控，并通过软件支持以及云端交互来实现强大且持续性的功能。它是“以人为本，人机合一”这一理念的必然产物，体现了人机最佳协同状态。穿戴式产品从概念、人机关系、交互方式、功能、应用领域以及设计和开发方法等诸多方面都远远超出了传统移动产品的范畴，是如今全新的一种概念和模式[6].
2.1.1 穿戴式设备的市场现状
穿戴式设备是目前最有增长潜力的产品之一，并且将成为未来的热门领域。据市场调研公司 Juniper 公布的数据显示，2013 年可穿戴设备创造出的价值可达 8 亿美元，而2014 年这一数字可达 15 亿美元以上，预计 2017 年穿戴式设备年销量将从目前的 1500万件增至 7000 万件，到 2018 年价值将达到 190 亿美元[7].
目前市场上的穿戴式设备按其功能划分，可分为以下几个类别：运动健身、休闲娱乐、智能开关、健康医疗、远程控制、安全功能、身份认证和亲子教育。其中，运动健身类的穿戴式设备最受市场欢迎，消费者的购买力也最强。这类产品热销的原因，主要在于时尚的外观和带给用户全新的体验，以及其中附带的一些基础健康监测的功能，如运动、睡眠、心率监测等。就目前来说，Pebble、Fibit 和 Jawbone 等初创企业，依赖于目前市场最受欢迎的健康运动类穿戴式产品，已占据了主要的市场份额，成为这一襁褓市场中的主力军。谷歌公司虽从 2012 年 4 月就发布了一款名为 Google Glass 的“拓展现实”眼镜，但目前仍未上市，仅有少数探索者正在试用，截止至 2013 年 8 月 Google Glass用户数仅 1 万，未来发展面临考验。大型的 IT 公司也不甘落后，自 2012 年起，三星、索尼、微软等公司相继推出了自己品牌的智能手表 Galaxy Gear、Smart Watch、SurfaceWatch,抢占穿戴式设备市场的份额。待 2015 年，苹果 apple watch 智能手表发布，预计将成为穿戴式设备市场颠覆性的重磅产品，进一步引领市场的走向。
国内市场方面，据艾媒咨询数据显示，2012 年中国穿戴式设备市场规模已达到 6.1亿元，预计到 2015 年，中国穿戴式设备市场规模将超过 100 亿元，达到 114.9 亿元。国内的穿戴式设备主要有智能手环和智能手表两类，功能多与国外产品相同，但价格优势突出[8].百度公司的咕咚手环、果壳科技的 GEAK Watch 和 GEAK Ring、华为公司的Talk Band B1、小米公司的小米手环等穿戴式设备，其主打功能也仅为运动睡眠跟踪、空闲提醒、智能唤醒等，或作为手机的附属产品，用于接收电话、短信和邮件等。在这些产品中，360 公司开发的儿童智能手环最具创新性，将产品定位为智能查看孩子位置、防止走散，满足广大家长的心理诉求。
未来，穿戴式设备必然会成为市场的焦点，中国也会逐步成为全球穿戴式设备市场的核心。但在另一方面，我们也应该看到虽然穿戴式设备市场日趋火爆，但与 2000 亿美元规模的 PC 市场相比，穿戴式设备仍是个新兴产品，未能完全摆脱研究机构的实验室。尽管穿戴市场面临爆发期，但其规模和成熟度的扩大和发展仍需过程。在其中，有巨大的机会，也有随之而来的挑战。
2.1.2 当前穿戴式设备存在的问题
虽然穿戴式设备已引发企业入市热潮，但该行业仍处于初级阶段，有很多东西尚待探索和挖掘。目前，穿戴式市场尚未成熟，存在着这样那样的问题，只有将这些问题一一克服，才能使这个襁褓中的市场茁壮成长起来，并有一个蓬勃发展的未来。
（1）摆脱是手机附属品的窘境
目前，穿戴式设备大多非必需品，比起智能手机，穿戴式设备并不具有颠覆性。众多智能手环可以记录睡眠状态和运动情况，而智能手机也能办到，只需下载一个 APP.
但智能手环还是有自己的优势的，体积小、携带舒适、功能针对性强等，这几点都是手机的 APP 所无法做到，但尽管如此，它也只是生活的调味品而非必须品。智能手表的功能就更加鸡肋了，除了外观高端时尚外，搭载的功能完全是为手机服务的，如接听电话、收发信息、查收邮件等，甚至是拍照和摄影也要利用手机的摄像头，整个就是手机的附属品[9].
（2）需要击破硬件开发的技术壁垒
在硬件方面，穿戴式设备有几大技术难题尚待解决，主要表现在：第一，传感器技术尚未成熟。MEMS（微电子机械系统）是穿戴设备重要的传感器和执行器，但中国的MEMS 产业仍处于起步阶段，其技术远落后于国际巨头；第二，电池续航能力差。穿戴式设备的天然属性是“穿戴”,这就致使电池体积不能太大，而要求每天佩戴监测并开蓝牙与手机配对，这就要求电池有一定的续航能力，不能经常取下充电，以免影响监测数据的准确性。目前，大多数设备还采用锂电池，没有太大的技术突破，在续航能力方面穿戴式设备遇到了“瓶颈”.
（3）穿戴式设备应回归用户需求和价值定位
如今的穿戴式设备虚有炫酷的外观，虽能在短时间内吸引一定的用户购买，但由于缺乏实际的价值定位，所以用户黏度并不高。据 Endeavour Partners 发起的一项研究表明，1/3 的穿戴式设备 6 个月内就被弃用。穿戴式设备虽能记录一些日常的运动、睡眠和饮食数据，便于使用者查看，然而它不能真正改变使用者不健康的生活习惯。无法真正消除他们的惰性，鼓励他们长期佩戴，为他们带来实实在在的价值。
（4）信息交互问题未完全解决
由于无法像智能手机那样输入，穿戴式设备需要探索新的交互方式。目前主要依靠传感器采集人体数据和环境数据，并将一些处理后的信息反馈到人的感官系统上，也会使用实体按键进行交互。
其实，对于穿戴式设备来说，语音输入是一种不错的信息输入方式，它使用简单，并且可以解放双手。但就目前来说，语音输入技术并不成熟，理解识别率不高，特别是在嘈杂的环境中。此外，在公众场合使用语音输入，难免会给人带来尴尬感。所以，语音输入对使用环境的要求非常高，这也是它目前并不普及的原因之一。
虚拟键盘被认为是未来信息交互的关键性技术，是智能设备的重要组成部分之一。
日前，激光键盘的输入准确率已然达标，但还面临耗电量大、无法将投照设备装入小体积的穿戴式设备两大问题。以上问题一旦解决，将成为企业在信息类穿戴式设备市场的有力竞争点。体感控制也会是未来穿戴式设备的交互方式之一，利用产品内部的感应器，通过感应使用者的肢体运动和脑电波，判断出使用者的意图，然后将结果通过蓝牙发送至需要控制的设备，以满足对受控设备远程遥控的功能。
（5）用户隐私问题和个人安全泄露
穿戴式技术能够采集用户详尽的个人信息，比如生活方式、位置信息、健康、运动和日常生活信息。如果没有有效地进行隐私控制，这些数据非常有可能被应用于别处，从而引发身份盗窃、跟踪、欺诈等犯罪行为。因此，设备厂商如何打造一个封闭系统，在这个系统中用户自娱自乐，看管好自己的数据，这将是未来厂商需要注意的问题。还应建立法律体系来监督和控制个人数据的传输，防止设备制造商没有经过本人同意，就将数据提供给其他人。
2.1.3 穿戴式设备在医疗健康领域的发展优势
正如上一小节中提到的，目前的穿戴式设备虽然处于销量上升的阶段，但其实真正的用户黏度并不高，半数拥有运动健身类穿戴式设备的美国消费者已不再使用这些设备；在使用不满半年后，1/3 的用户将其闲置家中或送给亲朋好友。其实，老年人和慢性病患者最迫切需要穿戴式设备，而他们一直以来都没有被重视起来。
美国皮尤基金会的调研结果显示，只有不足 19%的非慢性病用户在监测自己的健康状况。而在慢性病的患病人群中，患有一种慢性病的有 40%在监测自己的健康，有两种及以上慢性病的人占这种行为的有 62%.2014 年，美国血糖试纸市场的销售额为 63 亿美元，远远高于健身手环和手表销售额的总量。慢性病患者由于自己身体的原因，不会一时兴起而购买，使用一段时间后闲置。穿戴式医疗设备提供的身体状况监测可以让慢性病患者远离病房、过上类似正常人的生活，因而他们是最为稳定的客户群体。目前，用于慢性病监测的穿戴式设备用户黏性较高，这些产品的主要用户群体是糖尿病、心血管疾病人，这些疾病的特点是：不能完全治愈、治疗费用高、远程监测管理非常重要。
此类的产品及服务有美国的 cardionet 心率监测系统和 welldoc 糖尿病管理系统。它们可以帮助病患早期发现异常、及时地诊断和治疗，对重症患者尤其有益[10].
在我国，发展移动医疗是刚性需求，穿戴式医疗设备作为移动医疗的分支，也具有非常广阔的发展前景。一方面，人口老龄化严重，致使社会的医疗需求日益增长；另一方面，慢性病年轻化、患病时间长和服务需求大，使慢性病监测、降低长期医疗费用变得尤为重要。另外，物联网和大数据技术的突飞猛进给予移动医疗强大的技术支持。我国政府明确支持移动医疗发展，并发布了一系列文件和政策用来鼓励和推动移动医疗的发展。
2.2 国内外现有穿戴式医疗产品分析
尽管穿戴式医疗产品在国内外并不普及，但已有不少医疗公司看准其未来的发展潜力，率先推出产品并提供相关数据分析服务抢占市场，这些产品多数直接对接医院及医疗机构，少数用于病患的家庭保健，无论在主要功能、技术、造型和相关服务上都有值得借鉴之处。
2.2.1 国外穿戴式医疗产品
（1）CardioNet 远程心脏监测服务
美国的 CardioNet 上市公司，其主打产品是远程心脏监测服务（Mobile CardiacOutpatient Telemetry），公司为病患提供一个心脏监测仪和便携式监控器。心脏监测仪由患者随身佩带，负责采集病患的心电图数据，并传送至便携式监控器，监控器能够储存一个月的心电图数据，并实时通过网络将数据传输至公司的监控中心，技术人员会对数据进行分析，并将报告发送给医生和患者，便于诊断（如图 2.4）[11].
相比于其他心脏监测仪器，CardioNet 公司的心率监测系统有其特有的优势，主要表现在 1）设备便携，仅有三个传感器贴片；2）监测到的数据可以实时传输，并介入移动医疗产业链；3）设置专业的医疗服务平台，及时对监测到的数据进行反馈。目前为止，远程心脏监测服务已成功诊断了 20 万以上的患者，其中 41%的患者在该服务的协助下，发现了从前未诊断出的严重心脏问题；4）紧急提醒效果显著。在所有使用者中，有 20-30%的病患触发了紧急提醒系统，并获得了帮助。
最为重要的是 CardioNet 已通过美国食品和药物管理局的批准，监测和诊断的效果也获得了临床数据的支持。医生根据 CardioNet 诊断系统的结论，改变了 67%的病人的治疗策略，所以 CardioNet 的检测效果得到了医学界的肯定。
（2）Isansys 公司的生命呵护系列
Isansys 是一家医疗保健信息公司，他们开发的生命呵护系列产品旨在减少病人卧床天数，以及检测病患的体征信息，一旦他们在医院或者家中病情恶化，能紧急响应，迅速得到帮助。这一系列产品包括无线心率传感器，无线脉搏血氧计和无线血压监护仪。
其中，无线心率传感器有别于现在常用的心脏检测器，它既小又轻薄，仅有一个贴片大小，使用时将凝胶电极贴于病患胸部，传感器就可以连续不断地监测心率、呼吸率和异常心率等数据，并通过无线传输与医生的电脑同步[12].
2.2.2 国内穿戴式医疗产品
（1）九安医疗的 ihealth 系列
Ihealth 是中国九安医疗在硅谷创立的智能医疗品牌，品牌下的电子血压计、脉搏血氧仪和心电图监测器都能与智能手机连接，从而读取和分析数据，并自动上传至云端，便于管理和分享。在 2014 年的 CES 展会上，ihealth 发布了三款穿戴式医疗设备，分别为动态血压监测仪、无线动态心电图监测器和穿戴式脉搏血氧仪，来帮助人们更好地监控自己的健康状况[13].
其中，血压监测仪的动态检测功能是业内首创。动态血压监测仪可以为用户提供全天候的血压监控，该设备体积小，可穿在背心里面，并不影响用户的日常生活，血压的监测时间间隔可以由用户自己设置，读取到的数据可通过蓝牙连接到用户的移动设备上，也可通过 USB 连接到 PC 上。另外，只要经过用户的允许，设备会定期向医生提供血压信息，因为数据是连续的、多个时间段的血压表现，可以帮助医生发现夜间高血压和白大衣高血压等潜在问题。
如图 2.7,无线动态心电图监测器内部装有电极和监视器，可轻松放于衣服内。监测器会实时采集数据，然后网络传输至用户的智能手机，并自动将数据发送至云端，这样病患的主治医生便可轻松访问这些数据，作出诊疗判断。另一款 ihealth 的穿戴式设备是脉搏血氧仪，这款产品配备了指尖传感器，会持续监控用户的血氧饱和度和脉搏率，并在腕部的连接设备上显示，设备可以记录并汇总用户日间及夜间的血氧饱和度，对于检测阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、慢性阻塞性肺病和睡眠呼吸暂停等症状大有裨益。
（2）中卫莱康的远程心脏监控服务
中卫莱康是北京的一家远程监测服务提供商，类似于美国的 CardioNet 公司。用户可以使用心电监测手机或者腕表，记录和传输心电图数据至监测服务中心。监测服务中心收到用户数据后会及时分析，并将结果反馈给用户。该系统可以提供日常的心脏保健服务和病情监测预警给大多数的亚健康人群、心脏病患者及心血管疾病高危人群。
图 2.8 是中卫莱康公司的腕式心电监测仪，它搭载心电图、跑步计、疲劳度等功能，为用户提供标准心电管理、日常血压血糖管理、运动管理、自助疲劳度检测、服药管理、饮食管理等医疗保健服务。
2.3 本章小结
通过研究当前穿戴式设备的现状，我们不难发现，穿戴式产品面临的用户黏度不高、仅是手机的附属品等问题，在医疗健康领域可以解决，因为穿戴式设备可以帮助慢性病患者管理健康和远离病房，所以他们是最稳定的客户群。穿戴式医疗设备除了本身能为患者记录体征数据外，还能将数据上传至云端服务器，供监控中心分析或给予医生进行诊断，这样得出的结果反馈给患者，才能帮助患者发现身体问题、改变治疗方案、提供改善建议等，所以，穿戴式医疗设备的真正价值在于背后的医疗大数据服务。
