无线穿戴式设备（精选5篇）
无线穿戴式设备 篇1
引言
随着社会信息化步伐的加快,远程监护的前景非常广阔,作为整个远程监护系统的终端,人体生理信号检测装置正得到越来越多的研究[1]。本文所介绍的无线健康监测系统,采用穿戴式检测方式,只要将传感器节点设备固定在耳廓上,就可以实现脉搏、体温等生理信号的实时监测。与传统的监测装置相比,本系统具有小型化、功耗低的特点,穿戴式检测和无线数据传输的方式,使被测对象的活动不受约束,适合长期连续监测。无线射频部分使用挪威Nordic VLSI公司的单片射频收发芯片n RF905,此芯片工作在433/868/915MHz频率下,最大发射功率10m W,符合国家关于微功率无线电设备在医学遥测方面的规定。
一、系统结构
整个系统如图1所示包括传感器节点设备、接收器及用于数据处理与显示的计算机。传感器节点设备穿戴于人体,将采集的生理信号通过无线方式发射出去。接收器收到数据后,通过通用串行总线(Universal Serial Bus USB)USB接口将数据送往计算机,通过软件实现数据的处理、显示、保存等操作,对于某些特定的生理指标变化还具有报警功能。由于n RF905无线数据传输速率达到50kbp/s,而且具备自动地址匹配功能,因此通过分时工作方式,可以扩展实现点对多点的数据通信,从而实现低成本的扩容。
二、硬件设计
1. 传感器节点设备
传感器节点设备集成了传感器、模拟信号处理电路、微控制器、无线收发器和电源部分,结构紧凑,只有一个特殊的防水接口用作传感器连接或电池充电。由于是穿戴于人体,因此在选择器件的时候,除了传统设计中需要考虑的性能和成本等因素,体积小、功耗低是非常重要的[2]。
供电电路。系统采用能量效率高的锂离子电池供电,容量为200m Ah。所有器件均工作在3V电压,采用适当的采样率和待机控制,发射电路平均电流不超过4m A,整个电路平均电流不超过8m A,传感器节点设备可以连续工作24小时以上。人体信号是典型的弱信号,对电源噪声很敏感,电源走线采用星型结构,电路各部分电源均设置去藕电容,采用2路电压调整电路,对无线部分电路单独供电,以减少电源噪声对信号的干扰。
生理信号采集电路。主要采集脉搏波和体温信号。当一定波长的光束照射到皮肤表面时,皮肤和肌肉等部分对光的吸收是恒定不变的,而血液容积呈脉动性变化,使光电接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化,将此光强度变化信号转换成电信号便可获得容积脉搏血流的变化。容积脉搏血流中包含有心搏功能血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息,还包含有丰富的微循环生理病理信息,是研究人体循环系统重要的信息来源。采用TAOS公司集成跨阻放大器的光电传感器替代光敏二极管或光电池等传统接收器件,可以提高前级的抗干扰能力,抑制外界电磁信号对原始信号的干扰,还可以减小电路体积。体温的测量采用Melexis公司生产的MIX90614红外温度传感器,红外温度测量是通过热辐射原理的非接触式温度测量方式,与接触式温度测量相比,不会干扰测量对象的温度场、响应速度快、精度高,直接输出完全线性化的并已对环境温度进行补偿的数字温度。该器件具有2种温度输出方式:数字PWM输出及SMBus接口输出,体积小巧、使用方便。在温度范围为+32~+42℃时,测量的绝对精度为±0.2℃,因此非常适用于人体温度测量。
微控制器。微控制器采用TI公司的MSP430混合信号处理器,具有16位精简指令集的微控制器,16位定时器,集成了运算放大器、DA转换和AD控制功能,具有I2C和SPI接口,还有多达5种低功耗模式[3]。脉搏波原始信号经过集成的运算放大器放大后,直接输出至AD的输入端采样,并通过DA调节发光强度,控制输出信号的变化范围。通过I2C接口对红外温度传感器的寄存器进行设置,并定时读取温度数据。
射频部分电路。射频收发芯片n RF905具有载波监测输出,地址匹配输出,就绪输出功能,内置完整的通信协议和CRC校验,抗干扰能力强,无线通信只需通过同步串行接口(SPI)即可完成,控制方便。片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器和功率放大器等模块,VCO电感也集成在内部,外部仅需很少的元件。电路设计比较简单,天线匹配电路可以按照参考电路进行设计,Nodic公司给出了不同频率及天线类型下的电路设计和元件参数。
与无线数据包有关的高速信号处理都由n RF905在Shock Burst TM模式下自动完成,无线数据以曼彻斯特码方式传输,编码和解码的工作都由片内硬件完成,用户无需干预,因此使用非常方便,还提高了效率与可靠性。发射模式下自动产生数据包的格式信息,如用来识别数据包开始的数据头和CRC校验码,当发送过程完成后,数据就绪(DR)引脚通知微控制器数据发送完毕。接收模式下,微控制器可以通过载波检测(CD)引脚得知发射器是否工作,当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后,地址匹配(AM)和DR两引脚的状态会发生变化。
2. 接收站
接收器通过USB接口与计算机相连,共同组成数据接收服务器。根据需要,计算机可以是专用计算机、台式微机或便携式微机。其中,专用计算机可以用于医院或其它专门的医疗机构,台式微机可以用于家庭或其它非专业场合,便携式微机可以用于户外的实时监测,如运动时的监测等。对于不同性能不同功能的计算机,可以提供相应的软件支持。
接收器。接收器主要负责按照规定的无线传输协议和发射器通讯,保证数据的实时接收,将接收到的数据通过USB接口送到计算机。电路包括射频部分、微控制器和USB接口电路,直接通过USB接口供电。射频部分的电路及控制和发射器基本相同,不做详述。
USB接口电路。本系统U S B接口电路使用的是Cygnal公司集成USB功能的微控制器C8051F320,具有电压调整器和12MHz高精度可编程的内部振荡器。集成的通用串行总线控制器符合USB2.0规范,可以全速或低速工作,集成了收发器和8个端点。包含内部匹配和上拉电阻,上拉电阻可以被用软件使能/禁止,可以根据软件选择的速度设置。通过USB接口电路,可以实现微控制器与计算机的高速通信。USB总线可为连接在其上的设备提供5V电压/100m A电流的供电,而通过微控制器的3V输出引脚,可以直接得到微控制器和射频电路需要的3V电压。
三、软件设计
单片机软件设计。单片机软件主要实现对硬件的控制,完成生理参数从人体到计算机的传送过程,为了保证数据传送的实时性以及降低功耗的目的,基本不对数据进行分析处理。单片机软件分为发射端和接收端,发射端软件主要完成生理参数的采集与发送。
上电之后,需要对n RF905的寄存器做一些基本设置,包括无线通信的频率、数据包长度、接收及发送地址码、校验码长度等。地址码最多可以有4个字节,具体值的确定需尽量符合直流平衡的要求,如采用二进制的01010101等,这样可以获得更好的通信效果。采用短数据包可以降低误码率达到更好的通信效果,n RF905的数据包长度最大为32字节,根据实际应用情况设置数据包长度,生理信息数据包长度设为32字节,命令信息数据包长度设为2字节。
发送端由于是电池供电,要求功耗尽可能低,应用MSP430的低功耗模式,数据采样和无线通信都在中断程序中完成,平时处于待机状态。系统启动后,首先进入功耗很低的等待状态,以1/20的低占空比定期唤醒等待接收主机命令,如果收到数据请求命令则进入数据传输状态。根据生理信号的采样率要求,在定时中断程序里完成AD采样,用两个缓冲区轮流存放数据,一个缓冲区存满之后将n RF905设为发射状态,通过同步串行中断程序发送。1秒的采样数据大概200字节左右,分成7小包发送,每次发送30个字节的数据。发送就绪后将n RF905设为接收状态,等待8ms,如果收到应答信号则发送下一小包数据,直至发送完成。如果没有收到应答信号,则重复发送当前数据包。所有数据发送完成后,将n RF905设为待机状态,直到下一次发送。
接收端由计算机供电,对功耗要求不高,主要考虑实时性问题,因此无线接收芯片始终处于活动状态。无线芯片平时处于接收状态,当微控制器检测到接收数据时,通过SPI接口读出数据并发送应答信号,经过有效性验证将正确的数据通过USB端点2传送到计算机。
计算机软件设计。计算机软件运行于Windows操作系统,以Visual C++为开发工具,分为USB接口通信程序和数据分析应用程序。USB通信程序通过驱动程序提供的接口从USB总线得到数据,应用程序将脉搏与温度数据分开保存并处理,可以实现点对点的监测,根据需要可以进一步扩展实现多点监测或远程监测。
四、结束语
社会的发展正使人们的生活方式发生主动或被动的改变。一方面,越来越多的慢性病患者、老人、儿童等需要在家庭内得到医疗监护[4],但是却缺乏有效的手段去满足这些需要;另一方面,电子技术发展很快,电子器件集成度提高、功耗进一步降低、产品性能不断提高。通过选用高集成度的电子器件,应用穿戴式结构和无线化的数据传输方式,研制的传感器节点设备具有体积小、对人体活动无干扰的特点,该系统适合家庭和个人的日常监测。H
摘要：介绍一种基于nRF905微功率无线收发芯片的穿戴式无线健康监测系统,传感器节点设备采用MSP430超低功耗微控制器,接收器通过USB接口与计算机相连。该系统对人体活动限制小,可以实现长期连续监测的目的。
关键词：穿戴式传感器,无线监测,低功耗
参考文献
[1]汪朝红,吴凯,吴效明.穿戴式生理检测技术的研究与应用[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11(22):4384-4387.
[2]王景灿,郭兴明,李立策,等.基于射频技术的穿戴式医疗仪器的设计[J].现代科学仪器,2008(1):90-92.
[3]沈建华,杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.
[4]许剑,卢建刚.多参数无线医疗监护系统的设计与开发[J].中国医疗器械杂志,2005,29(6):406-409.
可意念操控的可穿戴式设备 篇2
产品介绍：EMOTIV INSIGHT是一款轻巧的多频段无线耳机，戴上它可以随时同步检测你的脑部活动，并理解基本的神经指令，仅凭“意念”就可以对目标实施控制。例如：你可以用“意念”控制一台车的前进、倒退或转弯，甚至是遥控一台直升飞机上升或下降。据悉，EMOTIV INSIGHT 是目前唯一一款使用5个EEG（脑电波）探测器和2个标准传感器的可穿戴设备。可捕获动作、听力、视觉三部分区域的脑电波。此外，EMOTIV INSIGHT还计划在 Android、iOS、Mac OS、Linux 和 Windows 平台上运行相应的应用程序。
编辑点评：随着“意念”操控产品的日趋成熟及相关应用的出现，未来人们可以实现解放双手，高效工作。甚至一些不能用双手的残疾人，也可以用“意念”进行娱乐或工作了。
投影与触屏合二为一
产品介绍：Displair是一款可以在潮湿空气中打出一块触屏的投影仪。用户在Displair上的操作基本上就跟普通触屏一样——用双手滑动、缩放、双击，从Google Earth到玩愤怒的小鸟都不在话下，Displair对操作的检测灵敏度极佳。投影所用的潮湿空气是由Displair自带模块产生的，不过这台设备的使用也有一个限制：房间内的光线要适度，因为投影打出的画面很容易被光线干扰，在室外肯定是用不成了。据悉，Displair售价高达到2万美元，Displair公司表示他们主要的面向的客户不是个人，而是机场、博物馆、商场等商业场所。
编辑点评：触摸功能和投影设备我们并不稀奇，但是当这两者合为一体的时候着实是让人眼前一亮。可是目前来看，它除了“炫”，实用性还是差了点。
体感套装或将颠覆游戏业
产品介绍：PrioVR属于穿戴式设备，穿上它后，便可以让全身自由地在游戏中实现虚拟现实：当你摆动身体的时候，游戏里的人物也在摆动；甚至当你转动视野的时候，四周的景色视野也在转换。据悉，PrioVR将一组高性能惯性传感器内置在可穿戴的无线Hub架构上，免去了微软Kinect中的摄像头、光学系统、视距以及特殊的封闭场景。据悉，PrioVR直接从玩家身体移动感应，避免了端到端的延时，它改进的光学系统比Kinect要提高8倍，性能媲美那些花费数万美元的高端惯性动作捕捉系统。
编辑点评：在PrioVR之前没有一个让玩家真正无缝沉浸到虚拟世界中的技术，可以说PrioVR是颠覆性的创新，它的出现可能会再一次颠覆虚拟现实和游戏产业。
可以翻译25种语言的便携装置
产品介绍：SIGMO是一个知晓25多种语言的便携翻译机，它能够帮助用户打破语言交流障碍。用户首先需要设置母语及需要被翻译的外语，之后按着右侧上面的按钮、对着产品说话，手释放后，SIGMO会把用户的话转换成目标语言“说”出来。相反，当按着右侧下面按钮的时候，产品会把对方的话翻译成自己熟悉的母语。据悉，SIGMO通过蓝牙连接到智能手机，兼容iOS和Android两大平台。而在线翻译服务是使用互联网实现的，比如说Google翻译。这款产品能待机300个小时左右，在通话模式下可维持8小时左右。
编辑点评：便携翻译机的优势非常明显，当然，它也是有缺点的，比如：它的存在会让大家学外语的动力大打折扣。
“取色神器”让你成为调色专家
产品介绍：生活中我们偶尔会看到一些非常喜欢的颜色，但是多数情况下都不知道它是由哪几种颜色调配出来的。这时，一款名为Nix的智能手机配件就派上用场了，用户只需要打开它，对准并贴近目标，然后点击手机应用里面的“Capture”按钮，短短的几秒内，用户即可在手机应用上获得相应的颜色和编码。值得一提的是，这款应用还提供了导购服务。当用户刚扫完一种颜色，如果用户想购买同色的物料（比如说油漆），只需点击一下屏幕上的搜索按钮，应用便会在地图上标出相应的购买地点。据悉，目前这款产品的应用目前兼容iOS和Anroid设备，该团队希望他们的产品Nix最终成为一个简单易用的科学级取色仪器。
编辑点评：对于设计师、艺术家和画家等人来说，他们可以借助这个配件调出更精准色彩，使作品更为逼真。即使是不懂艺术的普通人，借助于Nix也可以成为调色专家。
无线穿戴式设备 篇3
可穿戴设备是直接穿在身上,或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备,其通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。早在2014年CES消费电子展会上,智能可穿戴设备便成了主角,其占了整个展会的半壁江山,几乎渗透入所有消费电子品中,这其中,不只是诸如三星等的国外企业,很多中国企业,包括中兴、华为、百度等都纷纷展出了自己的智能可穿戴产品。随着技术的进步以及用户需求的变迁,智能可穿戴设备从概念正在逐步转化为潮流, 其形态与应用热点也在不断的变化。
可穿戴式生物医疗仪器是可穿戴设备领域的一支生力军,因其可实现对人体非介入的检测和远程诊疗从而被寄予厚望。基于穿戴式生物医疗仪器在社会上引起的广泛关注,笔者认为有必要对这一领域的中国专利申请进行梳理和分析,从而帮助企业和个人对这一领域目前的技术发展水平、发展脉络以及研发热点等有更客观的了解。
笔者首先进行了较为概括的检索,发现穿戴式生物医疗仪器相关的专利申请已达千余项,这其中包括一部分外观专利申请,而在其他两种专利申请中,有相当数量是仅仅通过计步、测量体温或者是测量脉搏来体现其生物医疗功能的。考虑时间成本的因素,笔者将重点放在了涉及血压、 血糖以及血氧饱和度的测量的可穿戴设备上,因为有关这几个参数的测量涉及更为复杂的检测技术,对可穿戴式设备提出更高的要求,相应地, 其也能更切实地实现诊疗功能,从而更有可能满足社会的需求。
1.可穿戴式生物医疗仪器国内专利技术分析
1.1专利申请量趋势
从图1所示出的时间演进来看,该领域的专利申请大致经历了三个阶段。
2003年之前,十余年的时间里仅有几项专利申请,该阶段实际上并没有真正的产品在中国问世,申请人基本上都是国外来华企业(例如 :因尼德姆德 · 科姆公司,CN1309546A),从专利申请的内容来看,主要集中在概念的提出。
2003年到2011年期间,随着无线通讯技术的迅猛发展,可穿戴医疗技术逐渐进入人们视野, 陆续有申请人着眼于这一概念的可实施性,尝试着进行各个方面的技术实践和技术改进(例如 : 香港中文大学,CN1692874A ;四川东林科技有限公司,201675927U)。
2012年之后,由于可穿戴技术在全球刮起的风暴,有更多的申请人试水这一领域的医疗用途 (例如 :浙江大学,CN103315722A,南京专创知识产权服务有限公司,CN104510453A ;郭雨知, CN203914874U),专利申请量也呈直线上升趋势。
1.2申请人的构成
在医疗器械领域,国外来华的申请人往往会占申请人总量的一半或者更多。但是,由图2能够很直观地看出,在可穿戴生物医疗设备领域,中国的专利申请主要来自于国内申请人。实际上,国外来华申请人的专利申请也多集中在早期。扩展检索的结果显示,国外申请人的研发重点不再集中于这一领域的概念层面,而是更多放在了与这一领域相关的具体技术上,包括检测技术的新发现,通讯技术的壁垒攻关等(例如:三星, CN104052528A ,在智能穿戴设备中与多个终端进行通信的装置和方法)。
图3和图4显示出了国内申请人的性质构成和区 域分布。 可以看出, 国内申请 人在这一领域中的构成比较平均,企业占的比重略大(例如 :成都博约创信科技有限责任公司, CN203555728U ;苏州锟恩电子科技有限公司, CN104095623A),这也说明,由于这一领域存在巨大商机,企业更有动力也更有必要在这一领域获得专利权。就地区分布来看,申请人更多地集中在广东、北京、江苏、四川、上海、浙江这几个省份,这与这些省份在电子产品方面的研发水平是基本一致的。
图5显示了在可穿戴生物医疗设备领域专利申请的构成,其中发明专利申请占到了60%(例如 :广西科技大学,CN104042202A ;许建平, CN104434053A),这一方面说明这一领域的技术含量比较高,另一方面也说明了申请人对这一领域的重视程度。还有一个可能的原因在于,这一领域常常涉及数据处理的方法、通讯方法,其有关技术一般只能通过发明专利来寻求保护。
另外,据统计,这一领域的发明专利申请中, 已经授权的占18%(例如 :史密斯医疗ASD公司,CN101330865A,CN101330865B), 由于这一领域的专利申请主要集中在2013年和2014年, 所以,有40% 的专利申请正处于在审状态(例如: 普天信息技术研究院有限公司,CN103876715A), 如图6所示,因此可以判断在这一领域,发明专利申请的授权率应当高于这一数值。
图6中显示了可穿戴生物医疗设备领域的专利申请的历史状态。其中,除40% 的专利申请还处于在审状态之外,42% 的专利申请处于授权专利维持状态(例如 :世意法(北京)半导体研发有限责任公司,CN202168825U ;中国人民解放军第三军医大学野战外科研究所,CN102499694A), 占已经结案的专利申请的70%,这一方面与该领域的专利申请多集中于近几年,专利权维持的时间较短成本较低有关。另一方面也在一定程度上说明在这一领域,申请人对于专利保护的重视程度较高,也间接说明了专利产业化的可能性较高。
1.3技术构成
一个基本的可穿戴生物医疗设备至少要具备生理信号检测、信号特征提取以及数据传输等基本功能模块,其关键技术涉及多个交叉学科,这也决定了在这一领域,专利申请的技术点和发明点会更分散,更复杂。
图7显示了在这一领域专利申请的技术点分布。其中,有超过三分之一的专利申请涉及载体结构的改进,包括作为检测、通讯等模块的载体的手环、腕带等的结构、材料方面的改进,以及行使检测功能的传感器与载体的连接方式的改进等。通过浏览,发现有关这一方面的专利申请大多为实用新型(例如 :白英,CN202044257U)), 发明专利申请较少且鲜有获得授权的(例如 :中国人民解放军空军航空医学研究所,CN1507833A, 视撤)。笔者认为,这主要是由于目前较为公知的可穿戴设备的形式不外乎腕环、指套、衣物以及饰品,并且将这些形式的载体设计为舒适的以及将功能部件结合在这些载体上的手段也都相对公知,因此,在这方面做出改进相对容易,相关专利申请的技术含量相对较低。
除了载体结构,申请人关注的技术点还在于电路结构、通讯方式和数据处理方面(例如 :北京格瑞图科技有限公司,CN103876714A ;杨阳, CN103236030A),这可能是基于在电子产品高度发展的情况,电子元器件资源异常丰富,通讯方式和数据处理手段也比较多样,因此,申请人更容易发现这些方面的改进需求,也更容易获得对应的技术手段。但是,也正是由于这种需求和技术手段的显而易见性,使得这几个方面获得高质量专利的可能性不大。
可穿戴生物医疗设备真正与其医疗应用相关的技术点在于如何进行生理信息的采集和数据特征的提取。然而,关于这一点,相关的专利申请仅占到7%(例如 :江西科技师范学院, CN101301202A)。事实上,由于检测血压、血糖等生理参数的传统检测方式要么是需要较为复杂的操作,要么需要有创采集,所以无法直接应用于可穿戴医疗设备,这就对检测手段本身提出了新的要求。目前存在采用光电手段检测血压血糖的技术,但直接应用于可穿戴设备仍存在检测精度和稳定性方面的不足。在医疗领域,一个精度不高数据不稳定的检测设备是不可取的,甚至是危险的。检测方式的不足会直接影响可穿戴医疗设备的产业化进程。因此,笔者认为,检测手段的改进、检测精度的提高是可穿戴医疗设备研发的一个难点,但它同时又是制约这一领域发展的一个关键点。
还有一小部分专利申请致力于推动可穿戴设备的多功能化,例如,在一个小小的可穿戴设备上集成多项生理信息的检测功能(例如 :杨凯晶,CN202801577U)。这方面的专利申请大多属于个人申请,其在如何实现多功能集成的问题上往往语焉不详。实际上,血压、血糖和血氧饱和度等参数的检测需要利用到不同的检测手段,这种功能的集成不是只有一个简单的构想就能实现和完善的。在电子产品日趋多功能化的大形势下,如何真正做到生理检测在可穿戴设备上的集成化, 可以作为有志于此的申请人研究的一个重点。
笔者还对可穿戴医疗设备的其他技术构成进行了统计。如图8所示,在这一领域,血压的检测显然受到更多关注(例如 :西藏民族学院,CN202891909U ;河南科技大学第一附属医院,CN104013395A ),而有关血糖检测的专利申请较少,这可能与血糖无损检测技术的发展水平有关。 而图9显示出有关可穿戴医疗设备的载体形式的相关数据,包括手表、手环、腕带在内的腕部载体形式比重最大,其次是整合有检测模块的衣服。 另外,约有三分之一的专利申请由于其关注点与载体形式无关从而并未明确限定可穿戴医疗设备的具体形态。
2. 小结与讨论
通过上述统计和分析可以看出,在可穿戴医疗设备领域,专利申请数量在近两年大幅度增长。 其中国内申请占了绝大多数,申请人中企业所占比重大于院校和个人,发明专利申请的数量多于实用新型专利申请的数量。这在一定程度上说明了在近几年的可穿戴设备热潮中,国内企业对于这一领域的新功能和新应用的关注和重视。
另外,在这一领域的专利申请中,有关载体结构、电路结构以及通讯方式这几方面的改进占大多数,而真正致力于可穿戴医疗设备的准确度和稳定性的专利申请很少。这在某种程度上说明, 目前国内专利申请中有关可穿戴医疗设备的发明创造仍旧主要集中于非医疗功能的方面,而如何提高可穿戴医疗设备的医疗检测精度问题,必定成为今后这一领域进行研究和寻求专利保护的重点。
通过统计笔者发现,在可穿戴生物医疗设备领域,申请人较为分散,图10显示出了排名靠前的几位申请人及其专利申请情况。这其中主要是院校和个人,仅有的几家企业的专利申请量也均没有超过5项。图10显示出的情况似乎与目前可穿戴设备的井喷式发展不相吻合,首先,为大众所知的领头企业未见踪影 ;同时,专利申请如此分散令人费解。
笔者就此疑问进行了分析,认为原因可能在于以下两点 :其一,笔者的检索和统计围绕生物医疗目的的可穿戴设备展开,而在这方面,真正进入生产和销售的产品凤毛麟角,其专利申请的情况与已经高度产业化的普通可穿戴智能设备有差异是正常的 ;其二,可穿戴智能设备的知名企业无一例外都是从一般意义上的智能可穿戴设备进军该领域的,其最初的着眼点都集中在无线通讯技术上,即使有在后来将功用扩展到医疗领域的,一般也都是直接借用了现有的生理信息诊断技术,所以,这些企业在生物医疗目的的可穿戴设备方面专利申请较少是可以理解的。
基于以上的可能性分析,笔者针对各大领头企业进行了检索。
中兴公司,其相关专利申请的重点放在远程信息的传送方法上,对具有智能腕表略有涉及(例如 :CN204241857U),但未发现有涉及生物医疗功能的相关专利。华为公司,亦有数十件专利与穿戴式设备相关(例如 :103713740A),但主要关注其通信功能,对生物医疗方面的内容没有涉及。百度公司也有十数件涉及穿戴式设备的专利申请(例如 :CN103529468A),其主要关注的也是通信功能,只对远程生理参数处理略有涉及。 九安公司多年来致力于血压计的研发,但有关穿戴式医疗设备,只有几项相关的外观专利。盛大旗下的果壳公司,其专利主要涉及电子书和手机, 以及与之关联的具有控制和解锁功能的戒指(例如 :CN103326867A),深圳映趣公司则多为外观专利,其实用新型专利主要涉及通信功能的腕表 (例如 :CN203399159U)。
相比于可穿戴医疗设备目前一片大好的市场前景,以及各个突出企业在这一领域所造出的浩大声势,这样的检索结果似乎让人意外。然而, 即使是一个简单的手环,其作为高科技产品所涉及的技术也要囊括多个方面,而如果要应用于医疗,会对结构、检测、数据处理等方面提出更高的要求。因此,很难将整个可穿戴设备的相关技术作为一个整体限定在一项专利申请中。像华为、 中兴这样的善于专利布局的企业,其通过对各方面的相关技术分别进行专利保护从而构建出一个专利池的可能性很大。所以,上述检索结果也是可以理解的。但是,由于在生理信息检测和相关数据处理方面专利申请的缺失,这些企业在进军可穿戴医疗设备时的专利保护难免会受到牵制, 因此,国内企业的专利布局还应当在这一方面做出更多的努力。
笔者在检索中也发现,国外来华企业显然更为重视专利的保护,以三星公司为例,其在可穿戴设备方面的专利申请就有50余项(例如 : CN104484037A,CN103240728A),并且由于其早就开始在医疗诊断领域进行专利布局(例如 : CN101264011, CN101879059A), 因此, 构架专利池对穿戴式生物医疗设备形成有力支撑将易如 反掌。
无线穿戴式设备 篇4
“Bluetooth Smart”和“Bluetooth Smart Ready”是蓝牙4.0时代常见到的两个标志，前者针对的是蓝牙耳机、键盘灯拓展设备，而后者主要指笔记本、平板电脑、智能手机这样的连接设备，以往的蓝牙标准中，设备仅能进行一对一通信，一定程度限制了移动互联时代多设备间的互联互通。允许设备同时充当“Bluetooth Smart”和“Bluetooth Smart Ready”两个角色，这就让多款设备能够同时连接到一台蓝牙设备上。对于可穿戴式智能设备而言，一方面可以满足其同蓝牙耳机等外界设备连接通信的需要，一方面其本身也可同PC等设备连接，用于用户信息的提交和分析，从而起到移动设备枢纽的作用。
值得一提的是，针对可穿戴式智能设备不方便使用WiFi直接上网的问题，蓝牙4.1标准加入了专用通道，允许设备通过 IPv6 联机使用，可穿戴式智能设备完全可以通过蓝牙连接到已上网设备上，然后利用IPv6接驳网络。
2 大大提升的易用性
NFC功能的快速普及与其出色的易用性分不开，以往用户在使用设备蓝牙功能时，配对过程总让人感到麻烦。蓝牙4.1规范在设备连接方面同样进行了优化，两款4.1规格蓝牙设备一旦曾经成功配对，再次连接时只需将两款设备靠近即可，该设计同NFC颇为接近。
3 不单单是智能穿戴设备
无论是一对多的通信功能，还是改进后的易用性，全新的蓝牙4.1规范无疑围绕可穿戴式智能设备提供了强大的支持。其实，拥有智能、低功耗、高连接速度等特性的蓝牙4.1模块，完全可充当物联网时代的纽扣。在无线设备爆发的今天，蓝牙4.1版本特别针对无线信号间的干扰做出优化，以确保用户使用蓝牙传输信息时的稳定性。
未来，测试土壤中的水分含量来控制洒水器运转的设备、汽车蓝牙钥匙等设备将大量出现在用户生活中，蓝牙将成为物联网时代发展的根基。
4 免费的4.1
无线穿戴式设备 篇5
据了解, 咕咚手环能支持运动提醒, 还可通过记录睡眠, 在最理想的时刻将佩戴者唤醒。用户可将该手环穿戴在手腕上, 24小时监测每天活动量及睡眠情况。此款手环还与百度云结合, 用户可以把运动手环中所记录的数据实时汇总到百度云端, 随时记录察看。
作为咕咚手环的开发方, 咕咚网并无大规模的硬件基础, 而是通过借助百度云的大数据量处理、高并发支撑、及安全存储、可伸缩等特性, 对这一智能穿戴式设备进行研发。
据透露, 咕咚手环6月初起将在咕咚网官方商城和天猫旗舰店发售。用户可以在咕咚网上进行数据承载、展示, 并可在社交网站上进行分享。当处于运动模式时, 该手环能24小时记录佩戴者的活动情况, 以里程、步数和卡路里为单位, 令佩戴者明晰一整天内, 运动了多少距离, 消耗了多少卡路里, 为热衷减肥和运动的用户提供了实时监测服务。
切换至睡眠模式时, 除了能监测睡眠质量, 手环还将根据使用者睡眠深浅状态, 在应该叫醒的时间段中的浅睡状态下通过震动来唤醒佩戴者。
知情人士透露, 未来咕咚网与百度云合作还将深入, 蓝牙体重秤、蓝牙自行车码表等一系列手机智能配件将会陆续推出, 而这些配件都需要移动APP的支持以及云存储服务支持。业界人士分析, 智能穿戴式设备是传统硬件、新交互技术 (语音、手势识别、眼球识别、骨传导等技术) 与云应用服务的结合体, 基础架构、产品能力往往会迁移到云端, 利用云服务、多屏云端同步来实现。
NFC在安防领域的应用:数码钥匙
近距离无线通信 (NFC) 是一项适用于门禁系统的技术, 这种近距离无线通信标准能够在几厘米的距离内实现设备间的数据交换。NFC还完全符合管理非接触式智能卡的ISO标准, 这是其成为理想平台的一大显著特点。通过使用配备NFC技术的手机携带便携式身份凭证卡, 然后以无线方式由读卡器读取, 用户只需在读卡器前出示手机即可开门。据研究机构IHSi Suppli预测, 2015年, 制造商将出厂约5.5亿部支持NFC的手机。
NFC虚拟凭证卡的最简单模式就是复制现行卡片内的门禁原则。手机将身份信息传递给读卡器, 后者又传送给现有的门禁系统, 最后打开门。这样, 无需使用钥匙或智能卡, 就可提供更安全、更便携的方式来配置、监控和修改凭证卡安全参数, 不仅消除了凭证卡被复制的风险, 而且还可在必要时临时分发凭证卡, 若丢失或被盗也可取消凭证卡。
新一代智能卡技术的发展, 使得企业能够通过将门禁和电脑桌面登录整合到单一的身份识别平台, 来保护设施、人员和资产。这种集成多应用的门禁解决方案不仅可用于传统的证卡和读卡器, 还将用于移动设备 (包括手机) 。这些手机使用无线近距离通信 (NFC) 技术来接收及出示以往寄存在非接触式智能卡的虚拟凭证卡, 实现开门、电子支付和安全读取数据等应用。
NFC移动访问设备具有智能特性, 能够验证个人身份信息和其他相关访问规则, 从而降低了未来对门禁读卡器 (及门锁的智能性和连接功能的要求。此外, NFC手机将通过使用加密的安全通信发送认证信息至读卡器, 实现门禁的控出准入。这个过程中, 读卡器只是需要解读用于开门的加密命令。—读卡器或锁具未来可免连接到控制面板或服务器, 显著降低读卡器或锁具的部署成本。