现代人梦寐以求拥有健康的身体，然而，亚健康却普遍存在于现代人之中。亚健康源自长期的压力、缺乏锻炼、饮食不均衡，同时也和环境污染等有很大的关系。笔者于2016年9月3号参加在澳门举行的两岸四地脾胃病高峰论坛，论坛以脾胃保健为主题。在此次活动中，有幸认识多位当代医学界著名学者，使本人构思运用电子仪器于在养生保健的理念上更有信心。在此首先向彭氏眼针名医田维柱教授致万分敬意。在如何调理脾胃使其保持健旺方面，田维柱教授提出中国儒家文化“中庸”的养生之道，人体离开中道就会生病，中医的“中”是人体平衡世界观。

从现代生理病理角度来看，亚健康与人体微循环障碍有关。良好的微循环身体自然健康。“中庸”养生是靠人体自身免疫力发挥综合抗病能力。我们适当运动能促进微循环，对脾胃的消化、吸收功能会有显着的效用，特别是带氧运动。但过量运动又会消耗生命能量，加速老化及引发疾病。唯有常保持轻度适量运动，以符合＂中庸＂养生之道。本文从电子爱好者角度与大家分享有关“智能手环”基本原理。同时透过智能手环配合带氧运动促进健康作探讨。

小米手环

智能手环是一种穿戴式智能设备。用户通过佩戴在手腕上，监测日常步数、里程、卡路里消耗、心率、睡眠质量等数据，再通过蓝牙或WIFI等方式，将记录的数据同步至手机、平板等智能设备上，让用户可以随时了解自己的身体状况，从而对自己日常生活作出有效调整。

大多数手环都属于非医用的电子产品，提供的数据只适用于个人参考，不能用于医学诊断。那么，智能手环的计步、热量消耗、深度睡眠时间等数据的准确性是否可靠呢？

小米手环电路板

小米手环的计步功能

手环显示的计步功能，主要是基于其内置的ADXL362三轴加速传感器来获取数据，再根据相关的软件算法，过滤掉日常生活中无规律的运动手势、动作等杂波，将用户的运动状态清楚显示在APP上。

ADXL362三轴加速传感器功能框图

三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去运作，加速度是个空间矢量：一方面，要准确了解物体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的份量；另一方面，在预先不知道物体运动方向的场合下，只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号。目前的三轴加速度传感器大多采用压阻式、压电式和电容式运作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。这个和普通的加速度传感器运作原理相同，所以在一定的技术上三个单轴就可以变成一个三轴。三轴加速度传感器具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质。

软件再根据三轴加速度实时捕捉到的三个维度的各项数据，经过滤波、峰谷检测等过程，使用各种算法和科学缜密的逻辑运算，最终将这些数据简单化来呈现在APP上，显示出步数、距离、消耗的卡路里数值等。

通过手环的计步功能，再根据一定的算法计算出卡路里消耗量，就能为我们的热量消耗提供参考数据。

手环的心率监测功能

小米手环采用光电式心率传感器，是利用心脏间断性泵血、皮肤下的毛细血管出现的间断性多血和少血的变化，再根据血红蛋白对光的不同吸收率，去计算出心率变化。在手环检测心率时，我们可以看到手环背面会有绿光闪烁。之所以采用绿光，是因为绿光所获得的脉搏波的信号质量较佳，便利于计算心率。

光电式心率传感器框图

手环的睡眠检测功能

智能手环另一大功能是监测睡眠质量，包含入睡时间、起床时间、浅度睡眠时间、醒来次数和深度睡眠时间，那么，手环是如何判断睡眠的呢？

虽然每个人的睡眠状态不同，但是人类的睡眠状态还是有规律可循，而手环主要的判断依据是从入睡到睡眠到醒来这几个阶段的运动变量来判断的。每个人从上床到真正睡着，身体总会有各种各样的变化，手环佩戴在手腕上，必然会随着身体运动变化而产生各种各样的位移，重力点变化，手环内的三轴加速度传感器则会记录这些变化的数据，再通过与软件内置的一些条件做比对，当手环采集到的数据符合这些条件时，手环就会判断人开始睡觉了。判断深度睡眠与浅睡眠也是相同原理。

深度睡眠亦叫做“黄金睡眠”，对人体机能的恢复有着重要作用。在没有小米手环之前，我们不知道自己的睡眠质量到底怎么样，是否休息得足够好，现在通过手环的睡眠检测功能，就可以一目了然的知道自己到底睡得怎么样了。通过手环长期记录的数据，我们还可以得出相应的睡眠质量趋势图，了解自身的睡眠状况并做出相应改善。

我们知道，医学上检测深睡或者浅睡要通过脑电图、眼动、胸腹运动等多项参数来诊断。手环则只是依据三轴加速度传感器所记录的相关数据来进行判断，从这个计算睡眠质量原理来看，智能手环目前所统计的睡眠质量测定仅能作为参考。

通过小米运动的APP，就可以将我们睡眠质量、运动量、心率等这些日常的生活数据进行统计，这些数据经过软件分析，可以反映出近期的身体状态，我们再通过日常饮食、运动等方面进行相应调整，以达到“中庸”的养生之道，拥有一个健康的身体。

小米运动APP统计

小米手环结合律动机应用举例：

小米手环APP中的数据，还可对我们日常的生活习惯、运动效果作评价。下面我们以使用BODYGREEN i-vib6050A律动机的使用效果进行监测为例做一下简单介绍。

全身垂直律动机与现有的甩脂机完全不同，它透过模拟跳绳的运动方式，利用地心引力的物理作用来改变身体的肌肉骨骼神经系统，更进一步影响内分泌及其他生理系统，达到由下而上、由外而内全身运动的效果。这种被动式运动健身方式既快速，而且自然又安全有效。垂直律动时，会刺激张力震动反射，震动传入使用者脊髓，平衡身体肌肉的收缩反射，同时，震动刺激脑下腺或肾上腺等器官分泌荷尔蒙，这些能急性或慢性调适神经肌肉，也能促进荷尔蒙对标靶器官的作用。最后来刺激肌母细胞，改变其细胞内的蛋白质表现，促进肌小管的数量与强度，增加肌肉的新生与肌肉力量，由外而内引发身体内脏、神经组织、骨骼和全身肌肉收缩，促进血液循环，加速新陈代谢，效果持久温和，对预防骨质疏松、活化内脏器官、改善睡眠质量、缓解肩背腰部酸痛等都具有明显的效果。

波士可(Bosco) 的全身律动影响神经肌腱反射及荷尔蒙模型

意大利的波士可(Bosco,2000年) 提出震动后体内荷尔蒙改变的理论。从接受过震动后体能表现有所增加的年轻人身上，测量他们体内的荷尔蒙，发现他们体内的生长激素和睾丸激素都有明显增加，而皮质醇反而降低。他指出神经肌肉反射只是其中一个令体能提升的原因，真正的原理是由于震动改变体内的荷尔蒙分泌而令体能提升。改变身体的肌肉骨骼神经内分泌系统，可轻松赶走疾病。

我们可以使用小米手环的睡眠监测功能，对比使用律动机前后一段时间内的睡眠质量，来判断律动机带来睡眠改善的效果，亦可用来对比使用不同的频率律动带来的睡眠质量变化。这是最吸引我兴趣深入探讨原因, 主要BODYGREEN律动机靠律动频率3-13Hz与人体经络产生和谐共振，和王唯工教授大作＂气的乐章＂中共振理论指有异曲同工之妙。研究表明，一般情况下在频率8及10Hz刺激时肌小管的全部数目与长度增加最多，对促进睡眠较好。