CN115778357A - 生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备，所述方法包括：通过预设方式获取第一激励电极对应的第一接触阻抗值和第二激励电极对应的第二接触阻抗值；根据第一接触阻抗值和第二接触阻抗值确定激励电流在第一激励电极和第二激励电极间的传输方向；控制激励电流按传输方向在第一激励电极和第二激励电极间传输；确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值，以根据目标电压值计算测量对象的阻抗；其中，第一接触阻抗值和第二接触阻抗值不同。本申请能减小接触阻抗对生物电阻抗测量结果的影响，降低生物电阻抗的测量误差，提高生物电阻抗测量的准确性。

Description

生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备

技术领域

本申请涉及阻抗测量技术领域，尤其涉及一种生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备。

背景技术

生物电阻抗测量(Bioelectrical Impedance Analysis，BIA，简称阻抗技术)是一种利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向测量对象送入微小的激励电流，检测相应的电阻抗及其变化，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。

在生物电阻抗的测量中，电极和测量对象(如人体)之间的接触阻抗对于测量的准确性、重复性有较大的影响；接触不充分或者皮肤干燥等导致的接触阻抗使得测量结果误差大，甚至测量失败。因此，有必要提供一种能够提高生物电阻抗测量准确性的方法。

发明内容

本申请提供一种生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备，用以解决上述电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题。

第一方面，本申请提供一种生物电阻抗测量方法，应用于电子设备，所述电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极和第二测量电极，所述方法包括：

通过预设方式获取所述第一激励电极对应的第一接触阻抗值和所述第二激励电极对应的第二接触阻抗值；

根据所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值确定激励电流在所述第一激励电极和所述第二激励电极间的传输方向；

控制所述激励电流按所述传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输；

确定所述第一测量电极和所述第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算所述测量对象的阻抗；

其中，所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值不同。

第二方面，本申请还提供一种生物电阻抗测量电路，所述电路应用于电子设备，所述电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极和第二测量电极，所述电路包括：

获取模块，用于通过预设方式获取所述第一激励电极对应的第一接触阻抗值和所述第二激励电极对应的第二接触阻抗值；

开关模块，用于控制激励电流按传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输；其中，所述传输方向为所述激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入；

电压确定模块，用于确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算所述测量对象的阻抗值。

第三方面，本申请还提供一种芯片，所述芯片包括上述第二方面任一项所述的生物电阻抗测量电路。

第四方面，本申请还提供一种电子设备，包括设备主体以及设于所述设备主体的如上述第三方面所述的芯片。

本申请提供的生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备，通过预设方式获取到第一激励电极对应的第一接触阻抗和第二激励电极对应的第二接触阻抗，根据第一接触阻抗值和第二接触阻抗值确定激励电流在第一激励电极和第二激励电极间的传输方向；控制激励电流按传输方向在第一激励电极和第二激励电极间传输，然后确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值以用于计算测量对象的待测阻抗，其中，第一接触阻抗值和第二接触阻抗值不同。通过上述方式，直接根据接触阻抗的大小确定激励电流的传输方向，避免在测量结果中引入过大的接触阻抗，可解决现有技术中电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题，能减小接触阻抗对生物电阻抗测量结果的影响，降低生物电阻抗的测量误差，提高生物电阻抗测量的准确性。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的生物电阻测量方法的应用示意图；

图2为本申请提供的生物电阻抗测量方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的确定激流电流传输方向的流程图；

图4为本申请实施例提供的获取第一电压值和第二电压值的流程图；

图5为本申请实施例提供的确定目标电压值的流程图之一；

图6为本申请实施例提供的确定目标电压值的流程图之二；

图7为本申请实施例提供的确定目标电压值的流程图之三；

图8为本申请实施例提供的生物电阻抗测量电路的模块框图；

图9为本申请一实施例提供的生物电阻抗测量电路的电路示意图；

图10为本申请另一实施例提供的生物电阻抗测量电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以交换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

在本说明书中描述的参考“一种实施方式”或“一些实施方式”等意味着在本申请的一个或多个实施方式中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。

影响生物电阻抗法测量的因素很多，包括电极构成、电极之间的位置距离、人体运动、体位姿势等。在实际应用中，接触阻抗是影响测量结果的一个重要因素。在电极信号整个传输路径中，人体组织是一个良导体，其阻抗根据频率不同从几百欧到几十欧变化，而电极-皮肤间接触阻抗则在几万欧姆到几百欧姆间变化，因此电极-皮肤间的接触阻抗直接影响到电极信号的质量。

本申请提供的生物电阻抗测量方法和生物电阻抗测量电路，可应用于生物体阻抗测量设备，例如体脂秤、人体成分分析仪或者带有体脂测量功能的手表手环等可穿戴设备，为便于更好的理解本申请实施例提供的生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备，下面先对适用于本申请实施例的应用场景进行描述。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的生物电阻测量方法的应用示意图。本申请实施例提供的生物电阻抗测量方法和生物电阻抗测量电路均可应用在如图1所示的体脂称中，其中，该体脂称100包括壳体和壳体内的生物电阻抗测量电路，该电路可以包括电流产生模块和电压确定模块。

壳体上为第一接触区域101、第二接触区域102以及显示区域103。第一接触区域101设置有用于与测量对象的第一部位接触的激励电极和测量电极，第二接触区域102设置有用于与测量对象的第二部位接触的激励电极和测量电极，显示区域103用于显示测量信息，例如重量、体脂率、心率等信息。

示例性地，通过正弦信号发生器(SineWave Generator)产生预设频率的正弦电压波，该正弦电压波输入至电流产生模块，电流产生模块会输出激励电流，该激励电流为交流恒流电流，该激励电流可通过激励电极送入人体并在人体内传输从而形成电流回路。

示例性地，电压确定模块将从与测量对象的第一部位接触的测量电极和与第二部位接触的测量电极处获得的电压信号输入至运算放大器电路，电压信号放大后经过模数转换电路将模拟量转换为数字量而得到对应的电压值。

示例性地，在第一接触区域101设有第一激励电极104和第一测量电极105，在第二接触区域102设有第二激励电极106和第二测量电极107。其中，第一激励电极104和第二激励电极106与壳体内的电流产生模块连接，第一测量电极105和第二测量电极107与壳体内的电压确定模块连接。

在用体脂秤测量对象的阻抗时，壳体内的电流产生模块产生的激励电流可以通过第一激励电极104流入测量对象(例如人体)并从第二激励电极106接收，形成电流传输回路，该激励电流通过第一激励电极104传输至测量对象，再传输至第二激励电极106，会在第一测量电极105和第二测量电极107之间产生电压差，通过电压确定模块可以获取第一测量电极105以及第二测量电极107之间该电压差所对应的电压值，再经过计算可得到测量对象的阻抗值(例如人体阻抗值)，从而实现对测量对象的阻抗测量。

此外，图1只是为应用在体脂称方面，本申请所述生物电阻抗测量方法和生物电阻抗测量电路还可以应用于其它需要测量生物电阻抗的设备，在此不再赘述。

但是现有技术中，在电极信号整个传输路径中，人体组织是一个良导体，其阻抗根据频率不同从几百欧到几十欧变化，而电极-皮肤间接触阻抗则在几万欧姆到几百欧姆间变化，其将直接影响到电极信号的质量，因此接触阻抗成为影响生物体阻抗测量结果准确性的重要因素。

而由于电极自身位置、大小、材质以及和接触测量对象的部位(例如第一部位、第二部位)的接触状态等不同，所以包括第一激励电极104、第二激励电极106、第一测量电极105以及第二测量电极107等在内的电极，其所产生的接触阻抗并非恒等的，各电极的接触阻抗甚至会有较大差异。

申请人通过理论分析和实验验证发现，从电流端来看，因第一激励电极104的接触阻抗不同于第二激励电极106的接触阻抗，激励电流从第一激励电极104流入从第二激励电极106流出，和反过来流，测得测量对象的两端电压是不一样的。同理，因第一测量电极105也不同于第二测量电极107，所以交换第一测量电极105和第二测量电极107的连接位置，测得的测量对象的两端电压也是不一样。申请人通过多次实验验证还发现，当激励电流从接触阻抗较小的激励电极流入时，所测量到的测量对象的阻抗值的误差更小。

故为了解决上述电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题，本申请提供一种生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备，通过预设方式获取到第一激励电极对应的第一接触阻抗和第二激励电极对应的第二接触阻抗，根据第一接触阻抗值和第二接触阻抗值确定激励电流在第一激励电极和第二激励电极间的传输方向；控制激励电流按传输方向在第一激励电极和第二激励电极间传输，然后确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值以用于计算测量对象的待测阻抗，其中，第一接触阻抗值和第二接触阻抗值不同。通过上述方式，直接根据接触阻抗的大小确定激励电流的传输方向，避免在测量结果中引入过大的接触阻抗，可解决现有技术中电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题，能减小接触阻抗对生物电阻抗测量结果的影响，降低生物电阻抗的测量误差，提高生物电阻抗测量的准确性。

下面结合图2-图10描述本申请实施例提供的生物电阻抗测量方法、电路、芯片及电子设备。

在一些实施例中，请参阅图2，图2为本申请提供的生物电阻抗测量方法的流程示意图。本申请实施例提供的一种生物电阻抗测量方法，应用于电子设备，所述电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极和第二测量电极，该方法包括：

步骤201，通过预设方式获取第一激励电极对应的第一接触阻抗值和第二激励电极对应的第二接触阻抗值。

示例性地，第一激励电极104、第一测量电极105、第二激励电极106和第二测量电极107的设置可参考上述图1所示，第一激励电极104和第一测量电极105布设在与测量对象的第一部位接触的第一接触区域101，第二激励电极106和第二测量电极107布设在与测量对象的第二部位接触的第二接触区域102。

其中，第一激励电极104与测量对象(人体)的第一部位接触，具有第一接触阻抗值，第二激励电极106与测量对象(人体)的第二部位接触，具有第二接触阻抗值。由于电极自身位置、大小、材质以及和接触测量对象的部位的接触状态等不同，所以第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值不同。

在一些实施方式中，获取第一接触阻抗值、第二接触阻抗值的预设方式，可以通过已有的检测设备或检测电路获得。

例如，测量接触阻抗的预设方式，可以是如下方案：

一般用4电极测量人体阻抗时，会将4电极中2个电极作为激励电极，另外2个电极作为测量电极，其中，两个激励电极分别与人体不同的部位接触，比如左手和右手，或者左脚和右脚。两个测量电极为了测量电压，也分别与两个激励电极相对应。激励信号从一个激励电极流过人体并从另一个激励电极输出，由于人体阻抗的存在，激励信号在两个测量电极之间存在压降，经由测量电极采集并进一步处理后，可以计算出人体阻抗数据。

在该方案中，为了获得至少一个电极与人体接触时产生的接触阻抗，不限定激励电极和测量电极的作用和连接关系，两类电极的作用可以混用，不特意做区分。即激励电极既可以用于传输激励信号，也可以用于测量电压，测量电极既可以用于测量电压也可以用于传输激励信号。也就是说，多个电级中的任意两个电极可以都是激励电极，可以一个是激励电极、另一个是测量电极，还可以都是测量电极，可以随意组合。

通过多个电极两两任意组合的方式，让至少一组电极同时连接于电流产生电路中的激励端口(例如第一激励端口和第二激励端口)和电压确定电路中的电压测量端口(例如第一电压测量端口和第二电压测量端口)，再通过测量模块(图未示)获得至少一组电极的测量阻抗，从而获得至少一个电极的的接触阻抗。即为了获得电极的接触阻抗，两个激励端口和两个电压测量端口同时连接同一组电极，两个激励端口通过该组电极输出或接收激励信号，与该组电极连接的两个电压测量端口测量该组电极的电压，所有电极均可以通过这种任意两个电极组合的方式，依次和两个激励端口、两个电压测量端口连接，再通过预设的测量模块可以获得至少一个电极的接触阻抗。

步骤202，根据第一接触阻抗值和第二接触阻抗值确定激励电流在第一激励电极和第二激励电极间的传输方向。

步骤203，控制激励电流按所述传输方向在第一激励电极和第二激励电极间传输。

示例性地，可以通过预设的开关模块来控制激励电流的流向，例如如果第一接触阻抗值较小，则可以通过预设的开关模块控制从第一激励电极输出激励电流并从第二激励电极接收该激励电流；如果第二接触阻抗值较小，也可以通过预设的开关模块控制从第二激励电极输出激励电流并从第一激励电极接收该激励电流。

步骤204，确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算测量对象的阻抗。

其中，在确定了激励电流的流向后，该激励电流流经测量对象后，会在测量对象的流入端和流出端形成电压降，该电压降可以通过对第一测量电极和第二测量电极之间的电压差测量得到，可将其作为目标电压值，以此来计算测量对象的阻抗。

以下通过实施例对上述步骤202～204进行具体描述。

在一些实施方式中，如图3所示，针对上述步骤202中，根据所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值确定激励电流在所述第一激励电极和所述第二激励电极间的传输方向包括：

步骤301，比较第一接触阻抗值和第二接触阻抗值的大小。

步骤302，确定所述传输方向为激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入。

因电极的接触阻抗的影响，如上述，激励电流从接触阻抗较小的激励电极流入时，所测量到的测量对象的阻抗值的误差更小。所以可以在获取到激励电极对应的接触阻抗后，直接通过比较第一接触阻抗值和第二接触阻抗值的大小，确定出激励电流的传输方向，以使激励电流从接触阻抗较小的激励电极处传输至接触阻抗较大的激励电极处，从而减小测量误差。

在一些实施方式中，上述步骤203中，控制激励电流按所述传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输包括：

若第一接触阻抗值小于第二接触阻抗值，则控制激流电流从第一激励电极输出，并控制激流电流从第二激励电极输入。

若第一接触阻抗值大于第二接触阻抗值，则控制激流电流从第二激励电极输出，并控制激流电流从第一激励电极输入。

可以理解的是，上述控制激励电流的传输方向可以设置第一组开关来实现，其具体的实现在描述相应的电路实现会详细介绍，在此不再赘述。

在本实施方式中，激励电流从接触阻抗值小的激励电极输出，经由测量对象后，从接触阻抗值大的激励电极处输入，如此形成的电流回路中由于激励电流输出方向上的接触阻抗值小，所以其相应的电压值也会相对较小，更接近于测量对象实际的电压值，从而获得更加准确的生物体电阻抗，降低生物电阻抗的测量误差。

以下实施例将描述在确定了激励电路传输方向的基础上，再通过交换第一测量电极和第二测量电极分别与电压确定模块的两个端口的连接位置以测得两个电压值(即第一电压值、第二电压值)，并对这些电压值进行相应处理，可以进一步降低其它非理想因素带来的测量误差以及提高阻抗测量的抗干扰能力，使得阻抗测量的结果更加准确。

在一些实施方式中，如图4所示，针对步骤204中，确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值的步骤包括：

步骤401，获取第一测量电极和第二测量电极在第一电路连接方式下的第一电压值。

步骤402，获取第一测量电极和第二测量电极在第二电路连接方式下的第二电压值。

步骤403，根据第一电压值和第二电压值确定目标电压值。

其中，第一电路连接方式与第二电路连接方式不同。例如，第一电流连接方式可以是指未交换第一测量电极和第二测量电极的连接位置的连接方式。从第二电路连接方式可以是指已交换第一测量电极和第二测量电极的连接位置的连接方式。

示例性地，若第一接触阻抗小于第二接触阻抗，则激励电流的传输方向为从第一激励电极输出并从第二激励电级输入，在此种情况下，未交换第一测量电极和第二测量电极的连接位置的连接方式是指，仍将第一激励电极和第一测量电极作为一电极对，将第二激励电极和第二测量电极作为一电极对，即第一激励电极和第一测量电极测量的为同一部位(第一部位)，第二激励电极和第二测量电极测量的也为同一部位(第二部位)。已交换第一测量电极和第二测量电极的连接位置的连接方式是指，将第一激励电极和第二测量电极作为一电极对，将第二激励电极和第一测量电极作为一电极对，即第一激励电极和第二测量电极测量的为同一部位(第一部位)，第二激励电极和第一测量电极测量的为同一部位(第二部位)。

在一些实施方式中，第一电压值和第二电压值可以通过第二开关组控制第一测量电极和第二测量电极在不同的电路连接方式而得到，其具体的实现在描述相应的电路实现会详细介绍，在此不再赘述。

如前所述，不同的测量电极其接触阻抗也会有所差异，通过在激励电流的同一电流传输方向下，交换第一测量电极和第二测量电极分别与电压测量模块的连接位置，从而获得第一电压值和第二电压值，可以区别出接触阻抗较小的测量电极，从而据此确定目标电压值。

针对步骤403，本申请提供三种不同的计算方式，以确定目标电压值。

在一些实施方式中，如图5所示，针对步骤403中，根据第一电压值和第二电压值确定目标电压值的步骤包括：

步骤501，比较第一电压值和第二电压值的大小。

步骤502，取第一电压值和第二电压值中电压值小的作为目标电压值。

因电极的接触阻抗的影响，若不同连接方式下，其中一种连接方式所获得的电压值较小，说明该种连接方式下，与输出激励电流的激励电极相对应的测量电极的接触阻抗越小，若使用该连接方式下的电压值，则可以因接触阻抗较小而降低对生物体阻抗测量结果的影响，所以可以采用电压值小的作为目标电压值，以减少测量误差。

例如，假设第一电压值小于第二电压值，则将第一电压值作为所述目标电压值，从而确定用较小接触阻抗所对应的第一电压来计算测量对象的阻抗。

在一些实施方式中，如图6所示，针对步骤403，所述根据第一电压值和第二电压值确定目标电压值的步骤包括：

步骤601，获取第一电压值和第二电压值差值。

需要说明的是，本申请提到的差值均是指差值的绝对值。

步骤602，若第一电压值和第二电压值的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则取第一电压值和第二电压值的平均值作为目标电压值。

也就是说，第一电压值和第二电压值在预设阈值范围之内，表示第一电压值和第二电压值的差值不大，说明第一测量电极和第二测量电极的接触阻抗的大小相差不大，此种情况下，导致阻抗测量结果存在误差的原因中，由测量电极的接触阻抗导致的测量误差并非主要因素，所以可以通过计算第一电压值和第二电压值的平均值，并将该平均值作为目标电压值以计算测量对象的阻抗。

其中，预设阈值可以根据实际应用需求而设置，可以是一个绝对值，也可以是一个百分比，在此不做限定。

步骤603，若第一电压值和第二电压值的差值的绝对值大于预设阈值，则取第一电压值和第二电压值中电压值小的作为目标电压值。

也就是说如果第一电压值和第二电压值的差值相差较大，说明第一测量电极和第二测量电极的接触阻抗的大小相差较大，此种情况下，由测量电极的接触阻抗会引起较大的误差，则需要选择与较小接触阻抗相对应的电压测量结果，即将电压值小的作为目标电压值来计算测量对象的阻抗，以降低接触阻抗对生物体阻抗测量结果的影响。

例如，在第一接触阻抗小于第二接触阻抗，其激励电流的传输方向为从第一激励电极输出并从第二激励电级输入的情况下，若第一电压值和第二电压值的差值的绝对值比预设阈值大，且第一电压值比第二电压值小，则说明第一电路连接方式下测量的电压值小，即第一测量电极的接触阻抗值小，其相应的生物电阻抗的测量误差会较小，则可将第一电压值作为目标电压值来计算测量对象的阻抗。

在一些实施方式中，如图7所示，针对步骤403，所述根据第一电压值和第二电压值确定目标电压值的步骤包括：

步骤700，将第一电压值和第二电压值分别按照第一比例和第二比例计算以得到所述目标电压值。

其中，第一比例和第二比例均与预设阈值以及第一电压值和第二电压值的差值的绝对值相关。

示例性地，步骤700包括：

步骤701，比较第一电压值和第二电压值的大小值。

步骤702，将电压值小的按照第一比例计算得到第一目标电压值，以及将电压值大的按照第二比例计算得到第二目标电压值，目标电压值为第一目标电压值和第二目标电压值之和。

其中，第一比例对应于第一电压值和第二电压值的差值的绝对值，第二比例对应于预设阈值。

具体地，可以按照以下式子计算得到所述目标电压值：

U＝k1*小值电压+k2*大值电压；

其中，U表示目标电压值，k1表示第一比例，k2表示第二比例，k1＝B/(A+B)，k2＝A/(A+B)，A表示预设阈值，B表示第一电压值和第二电压值的差值的绝对值，小值电压是指第一电压值和第二电压值中电压值较小的，大值电压是指第一电压值和第二电压值中电压值较大的，则k1*小值电压表示第一目标电压值，k2*大值电压表示第二目标电压值。

例如，假设第一电压值U1为较小值，第二电压值U2为较大值，即U1<U2，则U＝U＝k1*U1+k2*U2。

如此，在第一电压值和第二电压值相差不大时，即测量电极的接触阻抗不是导致测量误差的主要因素时，目标电压值可以是接近或等于第一电压值和第二电压值的平均值，在第一电压值和第二电压值相差较大时，即测量电极的接触阻抗可以是导致测量误差的主要因素时，目标电压值可以是以第一电压和第二电压值中电压值较小的一个为主。

综上，本申请实施例通过获取到第一激励电极对应的第一接触阻抗和第二激励电极对应的第二接触阻抗，并控制电流从接触阻抗较小值的一端输入，并通过改变第一测量电极和第二测量电极的电路连接方式，以测得对应的第一电压值和第二电压值，并根据第一电压值和第二电压值确定用于计算测量对象的阻抗的目标电压值，可解决现有技术中由于电极本身的比如位置、材质、大小以及和皮肤的接触状态等会导致不同的电极会有不同的接触阻抗，所以不同电极所产生的接触阻抗不恒等甚至会有较大差异的问题，从而导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差。

下面对本申请提供的生物电阻抗测量电路进行描述，下文描述的生物电阻抗测量电路与上文描述的生物电阻抗测量方法可相互对应参照。

请参阅图8，图8为本申请提供的生物电阻抗测量电路的模块框图。本申请实施例提供的一种生物电阻抗测量电路800，该电路应用于电子设备，电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极以及第二测量电极，所示电路包括获取模块810、开关模块820以及电压确定模块830。

获取模块810用于通过预设方式获取第一激励电极对应的第一接触阻抗值和第二激励电极对应的第二接触阻抗值。

开关模块820用于控制激励电流按传输方向在第一激励电极和第二激励电极间传输；其中，传输方向为激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入。

电压确定模块830用于确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算测量对象的阻抗值。

在本实施例中，通过获取模块810获取各激励电极对应的接触阻抗，开关模块820可以根据接触阻抗的大小实现激励电流在第一激励电极和第二激励电极上按确定的传输方向传输，再通过电压确定模块830获取相应测量电极间的电压值，由于接触阻抗的减小有利用阻抗测量误差的减小，所以根据确定的接触阻抗的大小确定相应的激励电流的传输方向，可以降低接触阻抗对生物体阻抗测量结果的影响，提高阻抗测量的准确性。

在此需要说明的是，本申请实施例提供的上述生物电阻抗测量电路，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法的步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

以下通过具体实施例对上述生物电阻抗测量电路进行描述。

请参考图9，图9为本申请提供的生物电阻抗测量电路的应用示意图之一。一种生物电阻抗测量电路800，包括获取模块810(图中未示出)、开关模块820以及电压确定模块830。

在一些实施例中，生物电阻抗测量电路800还包括电流产生模块850，用于向第一激励电极或第二激励电极输出激励电流。该电流产生模块850与开关模块820连接，用于通过开关模块820向第一激励电极或第二激励电极输出激励电流。

生物电阻抗测量电路800还设置有正弦信号发生器(SineWave Generator)连接于电流产生模块850，其可以产生正弦电压波，即正弦信号发生器可以输出电压信号至电流产生模块850，经过电流产生模块850后输出激励电流。

作为一种实施方式，电流产生模块850包括电容C0、电阻R0和运算放大器OPA1，其中，电容C0的一端连接于正弦信号发生器，另一端连接于电阻R0，运算放大器OPA1的第一输入端连接于电阻R0、第二输入端用于接收一共模电压信号(VCM)、输出端连接于开关模块820。正弦信号发生器产生的正弦电压波经电容C0进行隔直、避免有直流电流流入测量对象，该电压信号再通过电阻R0经运算放大器OPA1的第一输入端输入至运算放大器OPA1，该第一输入端可以是负输入端，运算放大器OPA1将该电压信号转换为电流信号，并输出该电流信号，该电流信号即为上述的激励电流。

为了测量对象的阻抗，通常还会在生物电阻抗测量电路外设置至少2组电极对，每组电极对包括一激励电极和一测量电极，作为一种实施方式，可以设置两组电极对，该电极对可以与生物电阻抗测量电路里的开关模块820和电压确定模块830连接，以便进行生物体电阻抗的测量。如图9至10，一组电极对可以包括第一激励电极E1(对应于上述的第一激励电极104)和第一测量电极E3(对应于上述的第一测量电极105)，另一组电极对可以包括第二激励电极E2(对应于上述的第二激励电极106)和第二测量电极E4(对应于上述的第二测量电极107)，相对应地，生物电阻抗测量电路800还包括接触模块840，接触模块840设置在开关模块820和电压确定模块830之间。接触模块840中可以包括上述电极对和各电极对接触的测量对象，Zb表示测量对象的阻抗，而Ze1～Ze4分别表示各电极和测量对象(如人体)的接触阻抗。其中，Ze1表示第一激励电极E1的接触阻抗，Ze2表示第二激励电极E2的接触阻抗，Ze3表示第一测量电极E3的接触阻抗，Ze4表示第二测量电极E4的接触阻抗。

在一些实施例中，开关模块820包括第一开关组821，该第一开关组821用于控制激励电流在第一激励电极E1和第二激励电极E2间的传输方向，也就是控制激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入。

在一些实施例中，第一开关组821包括第一开关SW1和第二开关SW2。其中，第一开关SW1和第二开关SW2均具有第一端和第二端。第一开关SW1的第一端电性连接电流产生模块850的第一端口N1，第一开关SW2的第二端用于选择性连接于第一激励电极E1或第二激励电极E2。第二开关SW2的第一端电性连接电流产生模块850的第二端口N2，第二开关SW2的第二端用于选择性连接于第二激励电极E2或第一激励电极E1。

作为一种实施方式，电流产生模块850的第一端口N1可以为电流发射端口、第二端口N2可以为电流接收端口。其中，第一端口N1可以为上述实施例中的第一激励端口，第二端口N2可以为上述实施例中的第二激励端口。

通过第一开关SW1、第二开关SW2可以控制激励电流在第一激励电极E1、第二激励电极E2间的传输方向。图9具体是将N1端口通过第一开关SW1从第一激励电极E1和第二激励电极E2中选择一电极连接，同时将N2端口通过第二开关SW2从第一激励电极E1和第二激励电极E2中选择另一电极连接。

假设第一接触阻抗值小于第二接触阻抗值，相应的，激励电流的传输方向应为从第一激励电极E1输出，并从第二激励电极E2输入，则第一开关SW1的第二端用于连接于第一激励电极E1，第二开关SW1的第二端用于连接于第二激励电极E2，以使激励电流从第一激励电极E1输出并控制激流电流从第二激励电极E2输入的方向传输。也就是说，为使激励电流的传输方向为其从第一激励电极E1输出并从第二激励电极E2输入，第一开关SW1选择连接于第一激励电极E1，则第二开关选择连接于第二激励电极E2，则电流方向是N1—>E1—>测量对象—>E2—>N2。

假设第一接触阻抗值大于所述第二接触阻抗值，相应的，激励电流的传输方向应为从第二激励电极E2输出，并从第一激励电极E1输入，则第一开关SW1的第二端用于连接于第二激励电极E2，第二开关SW2的第二端用于连接于第一激励电极E1，以使激励电流从第二激励电极E2输出并控制激流电流从所述第一激励电极E1输入的方向传输。也就是说，为使激励电流的传输方向为其从第二激励电极E2输出并从第一激励电极E1输入，第一开关SW1选择连接于第二激励电极E2，则第二开关选择连接于第一激励电极E1，则电流方向是N1—>E2—>测量对象—>E1—>N2。

可以理解的是，上述第一开关SW1和第二开关SW2的实现可以通过控制模块产生的电平信号进行控制。示例性地，当控制模块给第一开关SW1输出高电平信号和给第二开关SW2输出低电平时，第一开关SW1选择第一激励电极E1，第二开关SW2选择第二激励电极E2。当然第一开关SW1和第二开关SW2也可以通过其它方式进行控制，在此不再赘述。

基于上述电路的实现，使得激励电流可以根据各激励电极对应的接触阻抗的大小确定其在第一激励电极和第二激励电级间的电流传输方向。相应的，为获得误差小的测量对象的阻抗，可以从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入，然后在第一测量电极E3和第二测量电极E4之间检测电压以获得目标电压值。

因此，在基于控制激励电流从与第一接触阻抗值和第二接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入的基础上，通过对第一测量电极E3和第二测量电极E4采用不同的电路连接方式，以得到对应的第一电压值和第二电压值，根据电压值的大小，确定合适的电压值作为计算生物电阻抗的目标电压值，可以降低接触阻抗对测量结果的影响，解决电极接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题。

在一些实施方式，如图10所示，开关模块820还包括第二开关组822，第二开关组822用于控制第一测量电极Z3和第二测量电极Z4分别与电压确定模块830的连接方式，该连接方式包括第一电路连接方式和第二电路连接方式。即控制第一测量电极Z3和第二测量电极Z4是按第一电路连接方式与电压确定模块830连接，还是按第二电路连接方式与电压确定模块830连接。在本实施例中，第一电路连接方式与第二电路连接方式不同。

在一些实施例中，第二开关组822包括第三开关SW3和第四开关SW4。其中，第三开关SW3具有第一端和第二端，第三开关SW3的第一端用于选择性连接于第一测量电极E3或第二测量电极E4，第三开关SW3的第二端与电压确定模块830的第一端口N3连接。

其中，第四开关SW4具有第一端和第二端，第四开关SW4的第一端用于选择性连接于第一测量电极E3或第二测量电极E4，第四开关SW4的第二端与电压确定模块830的第二端口N4连接。其中，第一端口N3可以为上述实施例中的第一电压测量端口，第二端口N4可以为上述实施例中的第二电压测量端口。

在连接方式为第一电路连接方式时，第三开关SW3的第一端用于连接于第一测量电极E3，第四开关SW4的第一端用于连接于第二测量电极E4；即此时，第一测量电极E3连接于电压确定模块830的第一端口N3，第二测量电极E4连接于电压确定模块830的第二端口N4。在连接方式为第二电路连接方式时，第三开关SW3的第一端用于连接于所述第二测量电极E4，第四开关的第一端用于连接于第一测量电极E3。即此时，第一测量电极E3连接于电压确定模块830的第二端口N4，第二测量电极E4连接于电压确定模块830的第一端口N3。

其中，电压确定模块830包括运算放大器OPA2，其第一输入端可以为第一端口N3，第二输入端可以为第二端口N4。

通过选择不同的电路连接方式以改变第一测量电极E3和第二测量电极E4分别与电压确定模块830的连接方式，即改变第一测量电极E3和第二测量电极E4分别和电压确定模块830的第一端口N3和第二端口N4的连接关系，以在同一电流传输方式下测得两个电压值，可以进一步降低其它非理想因素带来的测量误差以及提高阻抗测量的抗干扰能力，使得阻抗测量更准确。

该测量方式可得到两个电压测量结果，如下：

假设第一激励电极对应的第一接触阻抗值较小，则控制激流电流从第一激励电极E1输出，并控制激流电流从第二激励电极E2输入，即激励电流的传输方向是E1—>E2。

在E1—>E2的传输方向下，若选择第一电路连接方式，即第一测量电极E3连接电压确定模块830的第一端口N3，第二测量电极E4连接电压确定模块830的第二端口N4，得到第一电压值；

在E1—>E2的传输方向下，若选择第二电路连接方式，即第二测量电极E4连接电压确定模块830的第一端口N3，第一测量电极E3连接电压确定模块830的第二端口N4，得到第二电压值。

那么在电压确定模块830确定目标电压值的方法可参照上述图5～图7，在此不再赘述。

综上，通过采用上述计算目标电压值的方法，有利于进一步降低其它非理想因素带来的测量误差以及提高阻抗测量的抗干扰能力，使得阻抗测量更准确。

本申请实施例还提供一种芯片，该芯片包括上述的生物电阻抗测量电路。芯片(Integrated Circuit，IC))也称芯片，该芯片可以是但不限于是SOC(System on Chip，芯片级系统)芯片、SIP(system in package,系统级封装)芯片。该芯片通过提供的生物电阻抗测量电路技术手段，能够解决电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括设备主体以及设于设备主题内的如上述的芯片。电子设备可以是但不限于体重秤、体脂秤、营养秤、红外电子体温计、脉搏血氧仪、人体成分分析仪、移动电源、无线充电器、快充充电器、车载充电器、适配器、显示器、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)扩展坞、触控笔、真无线耳机、汽车中控屏、汽车、智能穿戴设备、移动终端、智能家居设备。智能穿戴设备包括但不限于智能手表、智能手环、颈椎按摩仪。移动终端包括但不限于智能手机、笔记本电脑、平板电脑。该电子设备通过上述的生物电阻抗测量电路的技术手段，能够解决电极和测量对象之间的接触阻抗导致生物电阻抗的测量结果存在较大误差的技术问题。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种生物电阻抗测量方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极和第二测量电极，所述方法包括：

通过预设方式获取所述第一激励电极对应的第一接触阻抗值和所述第二激励电极对应的第二接触阻抗值；

根据所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值确定激励电流在所述第一激励电极和所述第二激励电极间的传输方向；

控制所述激励电流按所述传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输；

确定所述第一测量电极和所述第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算所述测量对象的阻抗；

其中，所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值不同。

2.根据权利要求1所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值确定激励电流在所述第一激励电极和所述第二激励电极间的传输方向包括：

比较所述第一接触阻抗值和所述第二接触阻抗值的大小；

确定所述传输方向为所述激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相对应的激励电极输入。

3.根据权利要求2所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述控制所述激励电流按所述传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输的步骤包括：

若所述第一接触阻抗值小于所述第二接触阻抗值，则控制所述激流电流从所述第一激励电极输出，并控制所述激流电流从所述第二激励电极输入；

若所述第一接触阻抗值大于所述第二接触阻抗值，则控制所述激流电流从所述第二激励电极输出，并控制所述激流电流从所述第一激励电极输入。

4.根据权利要求1-3任一项所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值的步骤包括：

获取所述第一测量电极和所述第二测量电极在第一电路连接方式下的第一电压值；

获取所述第一测量电极和所述第二测量电极在第二电路连接方式下的第二电压值；

根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述目标电压值；

其中，所述第一电路连接方式与所述第二电路连接方式不同。

5.根据权利要求4所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述目标电压值的步骤包括：

比较所述第一电压值和所述第二电压值的大小，将电压值小的作为所述目标电压值。

6.根据权利要求4所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述目标电压值的步骤包括：

获取所述第一电压值和所述第二电压值的差值；

若所述第一电压值和所述第二电压值的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则取所述第一电压值和所述第二电压值的平均值作为所述目标电压值；

若所述第一电压值和所述第二电压值的差值的绝对值大于所述预设阈值，则取所述第一电压值和所述第二电压值中电压值小的作为所述目标电压值。

7.根据权利要求4所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述目标电压值的步骤包括：

将所述第一电压值和所述第二电压值分别按照第一比例和第二比例计算以得到所述目标电压值；

其中，所述第一比例和所述第二比例均与预设阈值以及所述第一电压值和所述第二电压值的差值的绝对值相关。

8.根据权利要求7所述的生物电阻抗测量方法，其特征在于，所述将所述第一电压值和所述第二电压值分别按照第一比例和第二比例计算以得到所述目标电压值包括：

比较所述第一电压值和所述第二电压值的大小，将电压值小的按照所述第一比例计算得到第一目标电压值，以及将电压值大的按照所述第二比例计算得到第二目标电压值，所述目标电压值为所述第一目标电压值和所述第二目标电压值之和；

其中，所述第一比例对应于所述第一电压值和所述第二电压值的差值的绝对值，所述第二比例对应于所述预设阈值。

9.一种生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述电路应用于电子设备，所述电子设备包括用于与测量对象的第一部位接触的第一激励电极和第一测量电极，以及用于与所述测量对象的第二部位接触的第二激励电极和第二测量电极，所述电路包括：

获取模块，用于通过预设方式获取所述第一激励电极对应的第一接触阻抗值和所述第二激励电极对应的第二接触阻抗值；

开关模块，用于控制激励电流按传输方向在所述第一激励电极和所述第二激励电极间传输；其中，所述传输方向为所述激励电流从与接触阻抗值中较小值相对应的激励电极输出，并从与接触阻抗值中较大值相应的激励电极输入；

电压确定模块，用于确定第一测量电极和第二测量电极之间的目标电压值，以根据所述目标电压值计算所述测量对象的阻抗值。

10.根据权利要求9所述的生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述电路还包括电流产生模块，所述开关模块包括第一开关组：

所述电流产生模块，用于向所述第一激励电极或所述第二激励电极输出所述激励电流；

所述第一开关组，用于控制所述激励电流在所述第一激励电极和第二激励电极间的传输方向。

11.根据权利要求10所述的生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述第一开关组包括：

第一开关，具有第一端和第二端，所述第一开关的第一端与电流产生模块的第一端口连接，所述第一开关的第二端用于选择性连接于所述第一激励电极或所述第二激励电极；

第二开关，具有第一端和第二端，所述第二开关的第一端与所述电流产生模块的第二端口连接，所述第二开关的第二端用于选择性连接于所述第二激励电极或所述第一激励电极。

12.根据权利要求10所述的生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述开关模块还包括第二开关组：

所述第二开关组，用于控制所述第一测量电极和所述第二测量电极分别与所述电压确定模块的连接方式，其中所述连接方式包括第一电路连接方式和第二电路连接方式。

13.根据权利要求12所述的生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述第二开关组包括：

第三开关，具有第一端和第二端，所述第三开关的第一端用于选择性连接于所述第一测量电极或所述第二测量电极，所述第三开关的第二端与所述电压确定模块的第一端口连接；

第四开关，具有第一端和第二端，所述第四开关的第一端用于选择性连接于所述第二测量电极或第一测量电极，所述第四开关的第二端与所述电压确定模块的第二端口连接。

14.根据权利要求13所述的生物电阻抗测量电路，其特征在于，所述生物电阻抗测量电路包括：

在所述连接方式为所述第一电路连接方式时，所述第三开关的第一端用于连接于所述第一测量电极，所述第四开关的第一端用于连接于所述第二测量电极；

在所述连接方式为所述第二电路连接方式时，所述第三开关的第一端用于连接于所述第二测量电极，所述第四开关的第一端用于连接于所述第一测量电极。

15.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求9～14任一项所述的生物电阻抗测量电路。

16.一种电子设备，其特征在于，包括设备主体以及设于所述设备主体的如上述权利要求15所述的芯片。

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