CN106037737A - 用于获得生物信息的装置 - Google Patents

Abstract

用于获得生物信息的装置包括：第一电极部分，其包括被安排为与受试者的第一身体部位接触的电流电极和电压电极；第二电极部分，其包括被安排为与受试者的第二身体部位接触的电流电极和电压电极；以及测量单元，其被配置为通过将电流施加到第一和第二电极部分的电流电极并且在第一和第二电极部分的电压电极处检测电压来测量受试者的生物阻抗。为了减小测量的生物阻抗的误差，对于第一和第二电极部分中的至少一个，与电流电极接触的受试者的第一和第二身体部位和与电压电极接触的受试者的第一和第二身体部位的接触电阻彼此不同。

Description

用于获得生物信息的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月8日向韩国知识产权局提交的第10-2015-0049954号韩国专利申请的权益，其公开通过引用整体并入本文。

技术领域

与示范性实施例一致的装置和方法涉及使用生物阻抗(bio impedance)获得生物信息。

背景技术

随着医学科学的发展以及预期寿命的延长，对于健康护理和医疗设备的兴趣有所增加。因此，用于在医院和检查诊所中的各种医疗设备、安装在政府机关中的中型医疗设备、个人小型医疗设备、以及个人移动医疗设备已经被提出。

身体成分测量仪是一种健康护理设备，其通过生物阻抗分析(BIA)来测量身体成分。根据BIA，通过将电流施加到人体(其被认为是阻抗的组合)并基于电流测量电压，来测量人体的阻抗。此外，根据BIA，可以基于测量的阻抗来分析身体成分，诸如人体内的水分、蛋白量、骨骼和脂肪。

当通过使用生物阻抗测量身体成分时，电极被直接放置为与用户的身体部位接触。因此，由触点和身体部位之间的接触所产生的接触电阻可能影响测量的生物阻抗值。

发明内容

提供了用于获得生物信息的方法和装置，其通过考虑电极和身体部位之间的接触电阻来提高生物阻抗测量的准确性。

附加方面将在以下说明书中部分地阐述，并且将从说明书中部分地变得明显，或者可以通过对示范性实施例的实践来习得。

根据示范性实施例的一方面，用于获得生物信息的装置包括：第一电极部分，其包括被安排为与受试者(subject)的一只手的第一身体部位接触的电流电极和电压电极；第二电极部分，其包括被安排为与受试者的另一只手的第二身体部位接触的电流电极和电压电极；以及测量单元，其被配置为通过将电流施加到第一和第二电极部分的电流电极并且在第一和第二电极部分的电压电极处检测电压来测量受试者的生物阻抗。对于第一和第二电极部分中的至少一个，与电流电极接触的受试者的第一和第二身体部位和与电压电极接触的受试者的第一和第二身体部位的接触电阻彼此不同。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极的面积可以大于电压电极的面积。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极的形状可以对应于分割的多边形、分割的圆形或分割的椭圆形的一部分。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极可以被安排为使得第一电极部分或第二电极部分是多边形形状、圆形形状或椭圆形形状。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极中的一个包围电流电极和电压电极中的另一个的至少一部分。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极可以是圆形形状、椭圆形形状或多边形形状。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电压电极可以是圆环形状、椭圆环形状或多边环形状，并且包围电流电极。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极可以分别是圆形形状和圆环形状，并且满足以下条件：

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极的半径，b是电压电极的外半径，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极可以分别是正方形形状和正方环形状，并且满足以下条件：

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极的边的长度，b是电压电极的外边的长度，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极可以分别是椭圆形形状或椭圆环形状并且具有等于k的长度比。电流电极的长度比可以是电流电极的长轴与电流电极的短轴的比，而且电压电极的长度比可以是电压电极的长轴与电压电极的短轴的比。电流电极和电压电极满足以下条件：

$a>\frac{-(k+1)d+\sqrt{{(k+1)}^2{d}^2-8k(d^2-{\mathrm{kb}}^2)}}{4k}$

其中，a是电流电极的短轴的长度，b是电压电极的外椭圆的短轴的长度，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

对于第一和第二电极部分中的至少一个，电压电极可以是圆形形状、椭圆形形状或多边形形状，以及电流电极可以是圆环形状、椭圆环形状或多边环形状，并且包围电压电极。

装置还可以包括分析单元，其被配置为基于由测量单元测量的生物阻抗来分析受试者的生物信息。

生物信息可以包括身体成分或血液量。

所述装置可以是可腕戴装置，其包括主体和带子。

第一电极部分可以被安排在主体的内表面或带子的内表面上，并且可以接触受试者的手腕。第二电极部分可以被安排在主体的外表面或带子的外表面上。

所述装置可以是便携式设备，其包括其上安排有显示单元的前表面、与前表面相对后表面、以及连接前表面和后表面的侧部。

第一和第二电极部分中的一个可以被安排在侧部上，而且第一和第二电极部分中的另一个可以被安排在前表面上。

第一和第二电极部分中的一个可以被安排在侧部上，而且第一和第二电极部分中的另一个可以被安排在后表面上。

第一和第二电极部分中的一个可以被安排在前表面上，而且第一和第二电极部分中的另一个可以被安排在后表面上。

根据另一示范性实施例的一方面，提供了用于获得生物信息的装置。该装置包括：第一电极部分，其包括第一电流电极和第一电压电极；第二电极部分，其包括第二电流电极和第二电压电极；以及测量单元，其被配置为通过将电流施加到第一和第二电极部分的电流电极并且在第一和第二电极部分的电压电极处检测电压来测量生物阻抗。第一电流电极和第一电压电极之间的接触电阻可以彼此不同，或者第二电流电极和第二电压电极之间的接触电阻可以彼此不同。

第一电流电极的面积可以大于第一电压电极的面积。

第一电流电极和第一电压电极可以包括与分割的多边形、分割的圆形或分割的椭圆形相对应的形状。

该装置可以包括分析单元，其被配置为基于由测量单元测量的生物阻抗来分析生物信息。

生物信息可以包括身体成分或血液量。

附图说明

通过下面结合附图对示范性实施例的描述，这些和/或其他方面将变得明显且更容易理解，在附图中：

图1示出了根据示范性实施例的用于获得生物信息的装置的示意性结构的框图；

图2A和图2B示出了用于获得生物信息的装置的外观的立体图(perspective views)并且分别示出了第一电极部分和第二电极部分的安排(arrangements)；

图3示出了在图1的用于获得生物信息的装置中的电极部分和和测量单元的电路图；

图4示出了根据示范性实施例的当使用用于获得生物信息的装置来测量生物阻抗时受试者的身体部位与电极部分接触的情况；

图5和图6示出了测量的生物阻抗根据受试者和电极之间的接触电阻的变化；

图7A至图7F示出了电流电极和电压电极的形状的示例；

图8A至图8C示出了电流电极和电压电极的形状的其他示例；以及

图9示出了根据另一示范性实施例的用于获得生物信息的装置的外形，以及受试者的身体的一部分与电极部分接触的情况。

具体实施方式

现在将参考示出了示范性实施例的附图来更全面地描述本发明构思。

在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

将理解的是，当诸如层、膜、区域或板的组件被称为在另一组件“上”时，该组件可以直接在所述另一组件上或者中间组件可以存在于其上。

虽然可以使用诸如“第一”、“第二”等的术语来描述各种组件，但是这样的组件不必受限于上述术语。上述术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开。

以单数形式使用的表达包括复数表达，除非它在上下文中具有明确不同的含义。在本说明书中，应当理解的是，诸如“包含”、“具有”和“包括”的术语意在指示在说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的存在，并且并非意在排除一个或多个其它特征、数字、步骤、动作、组件、部件或它们的组合可以存在或可以添加的可能性。

在本说明书中，将理解的是，诸如“单元”的术语意在表示诸如处理器或电路的硬件组件，和/或由诸如处理器的硬件组件实现的软件组件。

图1示出了根据示范性实施例的用于获得生物信息的装置100的示意性结构的框图，图2A和图2B示出了用于获得生物信息的装置100的外观的立体图并且分别示出了第一电极部分E1和第二电极部分E2的安排，而且图3示出了在用于获得图1的生物信息的装置100中的第一电极部分E1和第二电极部分E2以及测量单元140的电路图。

用于获得生物信息的装置100可以包括：第一电极部分E1，其包括一对电流电极110和电压电极115，它们被安排为与受试者的一个手的一部分接触；第二电极部分E2，其包括一对电流电极125和电压电极120，它们被安排为与受试者的另一个手的一部分接触；以及测量单元140，用于通过将电流施加到电流电极110和125并且检测电压电极115和120两端的电压来测量受试者的生物阻抗。

在本示范性实施例中，当受试者的身体部位分别与电流电极110和125和电压电极115和120接触时，第一电极部分E1和第二电极部分E2中的至少一个可以具有不同的接触电阻。例如，对于第一电极部分E1和第二电极部分E2中的至少一个，电流电极110的面积可以不同于电压电极115的面积，或者电流电极125的面积可以不同于电压电极120的面积。

用于获得生物信息的装置100还可以包括生物信息分析单元150，其用于基于由测量单元140测量的生物阻抗来分析受试者的生物信息。例如，生物信息可以是身体成分，诸如身体脂肪、含水量、肌肉力量、水肿值或血液量。

用于获得生物信息的装置100还可以包括，例如，存储器160、输入单元170(例如，输入设备、触摸屏、触摸面板、按钮等)、显示单元180(例如，显示器等)和通信单元190(例如，收发器等)。

用于获得生物信息的装置100可以是可穿戴装置，例如，可腕戴装置，包括主体MB和带子ST。在附图中，第一和第二电极部分E1和E2被放置在带子ST上，而且测量单元140、生物信息分析单元150、存储器160、输入单元170、显示单元180和通信单元190被放置在主体MB上。然而，本发明构思不限于此。

如图2A和图2B所示，用于获得生物信息的装置100包括主体MB和带子ST。带子ST连接到主体MB，并且可以可穿戴在受试者的手腕上。第一电流电极110和第一电压电极115被安排在带子ST中的任一个的内表面STb上，而且第二电流电极125和第二电压电极120被安排在带子ST中的任一个的外表面STa上。

当用户(即，将要测量其身体成分的受试者)穿戴用于获得生物信息的装置100时，第一电流电极110和第一电压电极115是与受试者的手腕接触的电极。第一电流电极110和第一电压电极115可以被安排在第一电流电极110和第一电压电极115可以与受试者的手腕接触的位置上，但是位置不限于带子ST的内表面STb。例如，第一电流电极110和第一电压电极115可以被安排在主体MB的内表面上。

第二电流电极125和第二电压电极120是与其上没有放置用于获得生物信息的装置100的另一手腕的一部分接触的电极。第二电流电极125和第二电压电极120可以被安排为暴露在用于获得生物信息的装置100的外部，以使得第二电流电极125和第二电压电极120可以接触另一手腕的一部分。然而，第二电流电极125和第二电压电极120的位置并不限于带子ST的外表面STa。例如，第二电流电极125和第二电压电极120可以被安排在主体MB的外表面。

第一电流电极110和第一电压电极115分别相对于(face)第二电流电极125和第二电压电极120，但是第一电流电极110和第一电压电极115可以不准确地相对于第二电流电极125和第二电压电极120。第一电流电极110、第一电压电极115、第二电流电极125和第二电压电极120沿垂直于带子ST的纵向方向的方向来安排，但是本发明构思不限于此。第一电流电极110、第一电压电极115、第二电流电极125和第二电压电极120可以沿另一方向来安排，例如平行于带子ST的纵向方向的方向，或其他方向。在第一电极部分E1和第二电极部分E2中，电流电极110和125的面积大于电压电极115和120的面积，但是本示范性实施例不限于此。在第一电极部分E1和第二电极部分E2中的任一个中，例如，只在第二电极部分E2中，电流电极125的面积可以大于电压电极120的面积。电流电极110和125以及电压电极115和120的形状不限于此。

返回参考图1，将描述用于获得生物信息的装置100的其它组件。

生物信息分析单元150可以通过使用由测量单元140测量的生物阻抗分析受试者的生物信息。例如，身体成分，诸如皮肤特性(例如，含水量)、肌肉力量和水肿值、或血液量，可以基于生物阻抗进行分析。生物阻抗和受试者的身体信息可以被用于分析生物信息。生物信息可以是用户的年龄、身高、体重等，并且可以从输入单元170接收。

由生物信息分析单元150使用的各种操作可以被存储为存储器160中的程序并且由处理器(未示出)执行。处理器可以是用于控制用于获得生物信息的装置100的总体功能和操作的硬件，而且当存储在存储器160中的程序被运行时可以由生物信息分析单元150分析生物信息。另外，处理器可以控制测量单元140来测量生物阻抗，并且可以将分析结果处理为图像信号以用于在显示单元180上显示分析结果。

存储器160可以在其中存储用于获得生物信息的装置100的操作的程序、用于程序的数据等。存储器160是常规存储介质，并且可以包括，例如，硬盘驱动器(HDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、快闪存储器和存储卡。

存储器160可以在其中存储用于将要由生物信息分析单元150执行的操作的程序。诸如受试者的年龄、体重、性别等的附加数据可以被存储在存储器160中。

输入单元170和显示单元180形成在用于获得生物信息的装置100与受试者或用户之间的接口。

用于操纵用于获得生物信息的装置100的输入可以经由输入单元170接收，并且从生物信息分析单元150输出的结果可以显示在显示单元180上。

输入单元170可以包括由受试者使用以直接操纵用于获得生物信息的装置100的按钮、小键盘、开关、拨号盘或触摸接口。

显示单元180，也就是用于输出分析结果的显示面板，可以包括液晶显示器(LCD)面板、有机发光显示器(OLED)面板等，并且可以将关于身体成分的分析结果的信息显示为图像或文本。显示单元180可以是能够接收输入或显示输出的触摸屏。

此外，显示单元180可以包括用于将人机接口设备(HID)连接彼此的输入/输出(I/O)端口，和用于输入/输出图像的I/O端口。

通信单元190可以以有线或无线方式将分析结果发送到外部设备。外部设备可以是，例如，使用分析生物信息的医疗装置、用于打印分析结果的打印机、或用于显示分析结果的显示装置。可替换地，外部设备可以是智能电话、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、个人计算机、另一移动设备或非移动计算设备，但是不限于此

通信单元190可以以有线或无线方式连接到外部设备。例如，通信单元190可以通过蓝牙通信方法、低功耗蓝牙(BLE)通信方法、近场通信(NFC)通信方法、无线局域网(WLAN)通信方法、紫蜂通信方法、红外数据协会(IrDA)通信方法、Wi-Fi直连(WFD)通信方法、超宽带(UWB)通信方法、Ant+通信方法和Wi-Fi通信方法与外部设备通信，但是通信方法不限于此。

如图2A和图2B所示，在用于获得生物信息的装置100是小的电子设备的情况下，小的电极被用于测量生物阻抗。然而，由于电极的尺寸减小，由电极与身体部位的接触而产生的接触电阻可以增加。接触电阻影响生物阻抗的测量。大的电极面积可以有利于降低接触电阻，但是当用于获得生物信息的装置100是可穿戴设备时，对增加电极面积存在限制。

在用于获得生物信息的装置100中，为了准确地测量生物阻抗，通过考虑接触电阻，电流电极110和125的大小可以不同于电压电极115和120的大小，而且它们的详细描述如下。

将参考图3简要地描述测量单元140通过其测量生物阻抗的电路配置。

测量单元140通过生物阻抗分析(BIA)方法来测量生物阻抗。如图所示，受试者的生物阻抗可以通过4点测量方法来测量。也就是说，测量单元140可以通过经由四个电极中的两个电极施加恒定电流Im、通过四个电极中的另外两个电极测量电压、并且计算电压与所施加的恒定电流的比来测量阻抗。

Zm表示生物阻抗，而且Rc表示接触电阻，即，由于电流和电压电极110、115、120和125与受试者的身体部位的接触所产生的电阻。Zi指示模拟前端(AFE)的阻抗。

测量单元140包括电压表141、电流源142和模数转换器(ADC)143。

电流源142经由电流电极110和125将电流施加到人体。电流源142可以将恒定电流施加到人体。

电压表141经由电压电极115和120来测量电压。电压表141将测量的电压输出到ADC 143。

ADC 143将作为模拟信号输入的电压转换为数字信号。由于电流的幅度是固定的，因此所测量的电压的幅度与生物阻抗Zm的大小成比例。由测量单元测量的电压Vi与阻抗Z_4P成比例，而且阻抗Z_4P可以等于电压Vi除以电流。阻抗Z_4P可以如下描述。

[等式1]

$Z_{4P}=f_1(Z_m,R_c,Z_i)=Z_m\frac{1}{1+\frac{Z_m+2R_c}{Z_i}}$

参考等式1，Z_4P由Zm、Rc和Zi确定。Zi是AFE的阻抗，并且根据AFE的特性来确定。Z_4P是由电压表141测量的阻抗。Zm是要被测量的生物阻抗，而且Rc是接触电阻。

参考等式1，如果Zi是无限的，则Z_4P等于Zm。然而，Zi实际上是有限的，随着接触电阻增大，Z_4P小于Zm。换句话说，当接触电阻增大时，测量的生物阻抗可以小于实际的生物阻抗。

当电流电极的接触电阻增大时，稳定测量值所花费的时间增大，并且因此测量值可能有误差。

如上所述，当测量生物阻抗时，正弦波的恒定电流被施加到电流电极110和125，而且基于生物阻抗所产生的电压信号通过电压电极115和120测量，并且由此可以被用于计算生物阻抗Zm。在这种情况下，由恒定电流驱动的电阻是包括接触电阻Rc和生物阻抗Zm的阻抗元件，并且施加到电流源142两端的电压如下。

[等式2]

V＝I_m×(2R_C+Z_m)

参考等式2，当接触电阻Rc增大时，施加到具有恒定电流的电流源142两端的电压增大，然后可能超过动态范围。因此，输出电流值可能有误差，而且输出波形可能失真。电压信号可以无法被稳定，因为电流源142异常地操作。

图4示出了根据示范性实施例的当使用用于获得生物信息的装置100来测量生物阻抗时受试者的身体部位与电极部分接触的情况，而且图5和图6示出了测量的生物阻抗根据受试者和电极之间的接触电阻的变化。

参考图4，受试者在手腕上穿戴用于获得生物信息的装置100，并且可以用另一只手的手指触摸电流电极125和电压电极120。在这种情况下，有利的是，用手指f1完全触摸电流电极125和电压电极120以降低接触电阻。然而，根据触摸电流电极125和电压电极120的形状、面积、安排等，完全触摸电流电极125和电压电极120可能是不舒服的。因此，电流电极125和电压电极120可以被成形以使得电流电极125和电压电极120可以容易地接触受试者，这大大影响了测量结果。例如，电流电极125的面积可以大于电压电极120的面积。

测试上述设计的结果如下。

图5是示出了当电流电极的接触电阻变化时测量阻抗的结果的图形。情况1是手指被完全置于与电流电极接触的状态，而且情况2是手指的一半被置于与电流电极接触的状态。也就是说，在情况2中，电流电极的接触电阻是情况1中的接触电阻的两倍大。情况2中的阻抗的测量值小于情况1中的阻抗的测量值。

图6是示出了当电压电极的接触电阻变化时测量阻抗的结果的图形。情况3是手指被完全置于与电压电极接触的状态，而且情况4是手指的一半被置于与电压电极接触的状态。也就是说，在情况4中，电压电极的接触电阻是情况3中的接触电阻的两倍大。情况4中的阻抗的测量值小于情况3中的阻抗的测量值。

参考上述图形，根据接触电阻的增加的测量阻抗的误差可以对电流电极的接触电阻敏感，而不对电压电极的接触电阻敏感。

根据分析结果，以这样的方式设计电极：电流电极的接触电阻小于电压电极的接触电阻。

下文中，将描述电流电极和电压电极的示范性形状。

图7A至图7F示出了电流电极ELC和电压电极ELV的形状的示例。

如图7A至图7F所示，在第一电极部分E1或第二电极部分E2中，电流电极ELC的面积被设置为大于电压电极ELV的面积。电流电极ELC和电压电极ELV的面积可以如下确定。电流电极ELC和电压电极ELV的面积的总和在预定的条件下被设置为最大。在这种情况下，要考虑电流电极ELC和电压电极ELV被安排的面积或位置、或者要被放置为与电流电极ELC和电压电极ELV接触的身体部位。例如，当手指接触电流电极ELC和电压电极ELV时，如果电流电极ELC和电压电极ELV的面积是过度地大于手指可以接触的面积，则接触电阻的减小可能是轻微的。在确定了整个面积后，分配电极的面积，即，分配电流电极ELC和电压电极ELV的面积，并且在这种情况下，电流电极ELC的面积大于电压电极ELV的面积。因此，接触电阻的分布可以被优化以减小在测量生物阻抗时的误差。

如图7A至图7F所示，电流电极ELC和电压电极ELV可以具有与分割的多边形、分割的圆形或分割的椭圆形的一部分相对应的形状。例如，电流电极ELC和电压电极ELV的形状和位置可以被确定以使得第一电极部分E1和第二电极部分E2的外形可以是多边形形状、圆形形状或椭圆形形状。

如上所述，电流电极ELC和电压电极ELV的面积可以通过考虑接触电阻的整个面积和分布来确定。另外，也可以考虑与身体部位接触的便利性。

如图7B、图7C和图7F所示，电流电极ELC和电压电极ELV可以具有这样的形状：电流电极ELC和电压电极ELV中的任一个包围电流电极ELC和电压电极ELV中的另一个的至少一部分。

图8A至图8C示出了电流电极ELC和电压电极ELV的形状的其他示例。

第一电极部分E1或第二电极部分E2的形状以这样的方式确定，例如，在考虑受试者的位置的情况下，受试者可以用手指容易地触摸电极。

电流电极ELC和电压电极ELV可以具有这样的形状：电流电极ELC和电压电极ELV中的任一个包围电流电极ELC和电压电极ELV中的另一个的至少一部分。如图8A至图8C所示，电压电极ELV可以被安排为包围电流电极ELC的整个部分。

电流电极ELC可以是圆形形状、椭圆形形状或多边形形状。电压电极ELV可以是圆环形状、椭圆环形状、或多边环形状，并且包围电流电极ELC。图8B示出了正方环(square ring)形状，但是电流电极ELC和电压电极ELV的形状不限于此。

如图8A所示，电流电极ELC和电压电极ELV可以分别是圆形形状和圆环形状，并且在这种情况下，可以满足以下条件以使得电流电极ELC的面积可以大于电压电极ELV的面积。

[等式3]

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极ELC的半径，b是电压电极ELV的外半径，而且d是电流电极ELC和电压电极ELV之间的距离。

如图8B所示，电流电极ELC和电压电极ELV可以分别具有正方形形状和正方环形状，并且在这种情况下，可以满足以下条件以使得电流电极ELC的面积可以大于电压电极ELV的面积。

[等式4]

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极ELC的边的长度，b是电压电极ELV的外边的长度，而且d是电流电极ELC和电压电极ELV之间的距离。

如图8C所示，电流电极ELC和电压电极ELV可以分别为椭圆形形状或椭圆环形状。电流电极ELC和电压电极ELV的椭圆形状是相似的，因为电流电极ELC和电压电极ELV的各自长度比都等于k。电流电极ELC的长度比是电流电极ELC的长轴与电流电极ELC的短轴的比，而且电压电极ELV的长度比是电压电极ELV的长轴与电压电极ELV的短轴的比。可以满足以下条件以使得电流电极ELC的面积可以大于电压电极ELV的面积。

[等式5]

$a>\frac{-(k+1)d+\sqrt{{(k+1)}^2{d}^2-8k(d^2-{\mathrm{kb}}^2)}}{4k}$

其中，a是电流电极ELC的短轴的长度，b是电压电极ELV的外椭圆的短轴的长度，而且d是电流电极ELC和电压电极ELV之间的距离。

图8A至图8C示出的是，电压电极ELV包围电流电极ELC，但是这仅是示例。电流电极ELC可以包围电压电极ELV。在这种情况下，等式3至5中的不等号的方向可以倒转，以使得电流电极ELC的面积可以大于电压电极ELV的面积。

图9示出了根据另一示范性实施例的用于获得生物信息的装置200的外形，以及受试者的身体的一部分与电极部分接触的情况。

如图9所示，装置200可以是一种类型的便携式设备。用于获得生物信息的装置200可以包括其上布置有显示单元的前表面、与前表面相对的后表面、以及连接前表面和后表面的侧部。第一电极部分E1可以被安排在侧部上。第一电极部分E1的电流电极和电压电极可以被安排在四个侧部当中的彼此相对的侧部上。当受试者用一只手握持用于获得生物信息的装置200时，这只手的两个手指可以接触第一电极部分E1的电流电极和电压电极。在该图中，第一电极部分E1的电流电极和电压电极分别被安排在用于获得生物信息的装置200的彼此相对的侧部上，但是也可以被安排在同一侧部上。第二电极部分E2可以被安排在前表面上。没有握持用于获得生物信息的装置200的另一只手的手指可以与第二电极部分E2接触。

图9示出的是，第一电极部分E1被安排在侧部上而且第二电极部分E2被安排的前表面上，但是这仅是示例。第一电极部分E1可以被安排在前表面上而且第二电极部分E2可以被安排在后表面上。

可替换地，第一电极部分E1和第二电极部分E2可以被分别安排在后表面和前表面上。也就是说，第一电极部分E1和第二电极部分E2中的任一个可以被安排在前表面上，而且第一电极部分E1和第二电极部分E2中的另一个可以被安排在后表面上。在这种情况下，其上放置用于获得生物信息的装置200的手的手掌可以与第一电极部分E1(或第二电极部分E2)接触，而其上没有放置用于获得生物信息的装置200的另一只手的手指可以与第二电极部分E2(或者第一电极部分E1)接触。

可替换地，第一电极部分E1和第二电极部分E2可以被安排在侧部和后表面上。也就是说，第一电极部分E1和第二电极部分E2中的任一个可以被安排在侧部上，而且第一电极部分E1和第二电极部分E2中的另一个可以被安排在后表面上。

在第一电极部分E1和第二电极部分E2中的至少一个中，电流电极的面积可以大于电压电极的面积。除了图9中的形状外，还可以应用在图7A至图7F或图8A至图8C中示出的形状中的任何一个，或者它们的组合，或者所述形状的变形。

已经描述了当测量可以被用于分析生物信息的生物阻抗时不同地设置电极和身体部位之间的接触电阻以减小测量误差的实施例。已经主要描述了电流电极的面积大于电压电极的面积的示例，但是本发明构思不限于此。此外，可以使用使电流电极的接触电阻小于电压电极的接触电阻的各种方法。

用于获得生物信息的装置通过考虑当测量生物阻抗时电极和身体部位之间的接触电阻来设置电极形状，并且因此提高了生物阻抗的测量准确性。

因此，改善了使用测量的生物阻抗来分析生物信息的准确性。

应当理解的是，这里所描述的示范性实施例应仅从描述性的角度来理解，而且并非出于限制的目的。对于每个示范性实施例中的特征或方面的描述一般应被认为可用于其他示范性实施例中的其他类似特征或方面。

虽然已经参照附图描述了一个或多个示范性实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，可以在形式和细节上做出各种改变而不脱离所附权利要求限定的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于获得生物信息的装置，该装置包括：

第一电极部分，其包括被安排为与受试者的第一身体部位接触的电流电极和电压电极；

第二电极部分，其包括被安排为与受试者的第二身体部位接触的电流电极和电压电极；以及

测量单元，其被配置为通过将电流施加到第一和第二电极部分的电流电极并且在第一和第二电极部分的电压电极处检测电压来测量受试者的生物阻抗，

其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，与电流电极接触的受试者的第一和第二身体部位和与电压电极接触的受试者的第一和第二身体部位的接触电阻彼此不同。

2.如权利要求1所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极的面积大于电压电极的面积。

3.如权利要求2所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极的形状对应于分割的多边形、分割的圆形或分割的椭圆形的一部分。

4.如权利要求3所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极被安排为使得第一电极部分和第二电极部分中的至少一个包括多边形形状、圆形形状或椭圆形形状。

5.如权利要求2所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极中的一个包围电流电极和电压电极中的另一个的至少一部分。

6.如权利要求5所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极包括圆形形状、椭圆形形状或多边形形状。

7.如权利要求6所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电压电极包括圆环形状、椭圆环形状或多边环形状，并且包围电流电极。

8.如权利要求7所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极分别包括圆形形状和圆环形状，并且满足以下条件：

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极的半径，b是电压电极的外半径，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

9.如权利要求7所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极分别包括正方形形状和正方环形状，并且满足以下条件：

$a>\frac{-d+\sqrt{2b^2-d^2}}{2}$

其中，a是电流电极的边的长度，b是电压电极的外边的长度，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

10.如权利要求7所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，电流电极和电压电极分别包括椭圆形形状或椭圆环形状并且具有等于k的长度比，

其中，电流电极的长度比是电流电极的长轴与电流电极的短轴的比，而且电压电极的长度比是电压电极的长轴与电压电极的短轴的比，以及

电流电极和电压电极满足以下条件：

$a>\frac{-(k+1)d+\sqrt{{(k+1)}^2{d}^2-8k(d^2-{\mathrm{kb}}^2)}}{4k}$

其中，a是电流电极的短轴的长度，b是电压电极的外椭圆的短轴的长度，而且d是电流电极和电压电极之间的距离。

11.如权利要求5所述的装置，其中，对于第一和第二电极部分中的至少一个，

电压电极包括圆形形状、椭圆形形状或多边形形状，以及

电流电极包括圆环形状、椭圆环形状或多边环形状，并且包围电压电极。

12.如权利要求1所述的装置，还包括分析单元，其被配置为基于由所述测量单元测量的生物阻抗来分析受试者的生物信息。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述生物信息包括身体成分或血液量。

14.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置是可腕戴装置，其包括主体和带子。

15.如权利要求14所述的装置，其中，第一电极部分被安排在所述主体的内表面或所述带子的内表面上以接触受试者的手腕，以及

第二电极部分被安排在所述主体的外表面或所述带子的外表面上。

16.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置是便携式设备，其包括其上安排有显示单元的前表面、与所述前表面相对的后表面、以及连接所述前表面和后表面的侧部。

17.如权利要求16所述的装置，其中，第一和第二电极部分中的一个被安排在所述侧部上，而且第一和第二电极部分中的另一个被安排在所述前表面上。

18.如权利要求16所述的装置，其中，第一和第二电极部分中的一个被安排在所述侧部上，而且第一和第二电极部分中的另一个被安排在所述后表面上。

19.如权利要求16所述的装置，其中，第一和第二电极部分中的一个被安排在所述前表面上，而且第一和第二电极部分中的另一个被安排在所述后表面上。