测量生物信号的装置和方法与流程
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月7日向韩国特许厅提交的韩国专利申请no.10-2015-0141040的优先权，通过引用将其公开内容整体合并于此。
与本文中披露的示范性实施例一致的方法和装置涉及用于测量生物信号的装置和方法。
背景技术：
已经开发放置电极以接触用户的身体、通过使用该电极来测量生物阻抗、并且基于测量的生物阻抗来计算体脂的方法。由于体脂分析器可以为身体的每个部分准确地测量体脂积累程度，体脂分析器不仅用于家用，而且还用于各种技术领域。
在通过使用生物阻抗测量体脂的情况下，由于通过放置电极以直接接触用户身体的一部分来执行测量，因电极与用户的身体之间的接触而造成的接触阻抗影响生物阻抗的测量。
技术实现要素：
多个示范性实施例提供没有接触阻抗的影响的用于测量生物信息的方法和装置。
多个示范性实施例进一步提供能够通过考虑电流源的内部阻抗来提高测量值的准确度的用于测量生物信息的方法和装置。
这些示范性实施例的技术目的不限于以上技术目的，并且从以下描述的多个示范性实施例中可以推出其他技术目的。
另外的多个方面将一部分在以下说明中提出、并且一部分从该说明中变得清楚、或可以通过提出的示范性实施例的实践习得。
根据示范性实施例的方面，一种使用生物信号测量装置测量生物信号的方法包括：将被包括作为该生物信号测量装置的一部分的多个电极放置为接触受检者的表面；将阻抗测量器切换至第一模式，该阻抗测量器被包括作为该生物信号测量装置的一部分并且包括电压计和电流源，该电流源引起内部阻抗；在根据第一模式操作该阻抗测量器的同时测量该受检者的第一阻抗值；将该阻抗测量器切换至第二模式；在根据第二模式操作该阻抗测量器的同时测量该受检者的第二阻抗值；以及基于该第一阻抗值和该第二阻抗值以及该电流源的内部阻抗来获得该受检者的生物阻抗。
该多个电极可以包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，并且当该阻抗测量器根据该第一模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间。
当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间，该第一电极和该第二电极被短接，并且该第三电极和该第四电极被短接。
所述获得该受检者的生物阻抗可以包括：通过考虑该电流源的内部阻抗、在该第一阻抗值和该第二阻抗值中补偿这些电极与该受检者的表面之间的接触阻抗的效应来获得该受检者的生物阻抗。
所述获得该受检者的生物阻抗可以包括：通过使用方程式1来获得该受检者的生物阻抗：
方程式1
其中β由方程式2定义，
方程式2
其中z4p＝第一阻抗值，z2p＝第二阻抗值，zi＝该阻抗测试器的输入阻抗值，并且zs＝该电流源的内部阻抗。
该方法可以进一步包括：通过将并联阻抗连接至该电流源来改变该电流源的内部阻抗的有效值。
该并联阻抗可以小于该电流源的内部阻抗。
该第一电极、该第二电极、该第三电极、和该第四电极与该受检者的表面之间的接触阻抗值分别具有不同的阻抗值。
当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，该电流源被连接在该第二电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间，并且该第一电极与该电流源电性断开。
该方法可以进一步包括：将该阻抗测量器切换至第三模式；以及当该阻抗测量器根据该第三模式运行时测量该受检者的第三阻抗值，其中当该阻抗测量器根据该第三模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第一电极与该第三电极之间，并且该第二电极与该电流源电性断开。
该方法可以进一步包括：将该阻抗测量器切换至第四模式；以及当该阻抗测量器根据该第四模式运行时测量该受检者的第四阻抗值，其中当该阻抗测量器根据该第四模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第四电极之间，并且该第三电极与该电流源电性断开。
该方法可以进一步包括：将该阻抗测量器切换至第五模式；以及当该阻抗测量器根据该第五模式运行时测量该受检者的第五阻抗值，其中当该阻抗测量器根据该第五模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第三电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间，并且该第四电极与该电流源电性断开。
所述获得该受检者的生物阻抗可以包括：通过在该第一阻抗值、该第二阻抗值、该第三阻抗值、该第四阻抗值和该第五阻抗值中补偿该第一电极、该第二电极、该第三电极和该第四电极与该受检者的表面之间的接触阻抗值的效应来获得该受检者的生物阻抗。
该方法可以进一步包括：基于该受检者的生物阻抗来输出该受检者的生物信息。
该受检者的生物信息可以包括以下各项中的至少一项：该受检者的体脂量、该受检者的基础代谢量、该受检者的骨骼肌量、该受检者的血流量、该受检者的呼吸率、该受检者的心率、和该受检者的心率变化。
根据另一个示范性实施例的方面，一种使用生物信号测量装置测量生物信号的方法包括：将被包括作为该生物信号测量装置的一部分的多个电极放置为接触受检者的表面；将阻抗测量器切换至第一模式，该阻抗测量器被包括作为该生物信号测量装置的一部分并且包括电流计、电压计和电流源，该电流源引起内部阻抗；当该阻抗测量器根据该第一模式运行时，通过使用该电流计来测量从该电流源向这些电极提供的电流量；当该阻抗测量器根据该第一模式运行时，基于向这些电极提供的电流量和由该电压计测量的电压来确定该受检者的第一阻抗值；将该阻抗测量器切换至第二模式；当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，通过使用该电流计来测量从该电流源向这些电极提供的电流量；当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，基于向这些电极提供的电流量和由该电压计测量的电压来确定该受检者的第二阻抗值；以及基于该第一阻抗值和该第二阻抗值来获得该受检者的生物阻抗。
该方法可以进一步包括：基于该受检者的生物阻抗来输出该受检者的生物信息。
根据另一个示范性实施例的方面，一种被配置为测量生物信号的装置包括：电极单元，包括与受检者的表面接触的多个电极；阻抗测量器，包括电压计和电流源，该电流源引入内部阻抗；模式控制器，被配置为控制该阻抗测量器在该阻抗测量器根据第一模式运行的同时测量该受检者的第一阻抗值，并且在该阻抗测量器根据第二模式运行的同时测量该受检者的第二阻抗值；以及生物阻抗获得器，被配置为基于该第一阻抗值和该第二阻抗值以及该电流源的内部阻抗来获得该受检者的生物阻抗。
该电极单元可以进一步包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，并且该模式控制器可以被配置为控制该阻抗测量器控制以使得，当该阻抗测量器根据该第一模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间。
该模式控制器可以被配置为控制该阻抗测量器控制以使得，当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计可以被连接在该第二电极与该第三电极之间，并且该第一电极和该第二电极可以被短接，并且该第三电极和该第四电极可以被短接。
该生物阻抗获得器可以被配置为：通过考虑该电流源的内部阻抗、通过在该第一阻抗值和该第二阻抗值中补偿这些电极与该受检者的表面之间的接触阻抗的效应来获得该生物阻抗。
该生物阻抗获得器可以被配置为通过使用方程式1来获得该生物阻抗：
方程式1
其中β由方程式2定义，
方程式2
其中z4p＝第一阻抗值，z2p＝第二阻抗值，zi＝该阻抗测试器的输入阻抗值，并且zs＝该电流源的内部阻抗。
该阻抗测量器可以进一步包括：电流源并联阻抗，该电流源并联阻抗被并联连接至该电流源并且改变该电流源的内部阻抗的有效值。
该电流源并联阻抗可以具有小于该电流源的内部阻抗的阻抗值。
该第一电极、该第二电极、该第三电极、和该第四电极与该受检者的表面之间的接触阻抗值分别具有不同的阻抗值。
该模式控制器可以被配置为控制该阻抗测量器以使得，当该阻抗测量器根据该第二模式运行时，该电流源被连接在该第二电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间，并且该第一电极与该电流源电性断开。
该模式控制器可以控制该阻抗测量器控制当该阻抗测量器根据第三模式运行时测量该受检者的第三阻抗值，并且控制该阻抗测量器以使得当该阻抗测量器根据该第三模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第一电极与该第三电极之间，并且该第二电极与该电流源电性断开。
该模式控制器可以控制该阻抗测量器当该阻抗测量器根据第四模式运行时测量该受检者的第四阻抗值，并且该模式控制器可以控制该阻抗测量器控制以使得当该阻抗测量器根据该第四模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第四电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第四电极之间，并且该第三电极可以与该电流源电性断开。
该模式控制器可以控制该阻抗测量器当该阻抗测量器根据第五模式运行时测量该受检者的第五阻抗值，并且该模式控制器可以控制该阻抗测量器以使得当该阻抗测量器根据该第五模式运行时，该电流源被连接在该第一电极与该第三电极之间，并且该电压计被连接在该第二电极与该第三电极之间，并且该第四电极与该电流源电性断开。
该生物阻抗获得器可以被配置为：通过在该第一阻抗值、该第二阻抗值、该第三阻抗值、该第四阻抗值和该第五阻抗值中补偿该第一电极、该第二电极、该第三电极和该第四电极与该受检者的表面之间的接触阻抗值的效应来获得该生物阻抗。
该装置可以进一步包括生物信息输出器，被配置为基于该受检者的生物阻抗来输出该受检者的生物信息。
该受检者的生物信息可以包括以下各项中的至少一项：该受检者的体脂量、该受检者的基础代谢量、该受检者的骨骼肌量、该受检者的血流量、该受检者的呼吸率、该受检者的心率、和该受检者的心率变化。
根据另一个示范性实施例的方面，一种被配置为测量生物信号的装置包括：电极单元，包括与受检者的表面接触的多个电极；阻抗测量器，包括电压计、引起内部阻抗的电流源、和电流计，该电流计被设置在该电流源与该电极单元之间并且被配置为测量从该电流源向该电极单元提供的电流量；模式控制器，被配置为控制该阻抗测量器在该阻抗测量器根据第一模式运行的同时测量该受检者的第一阻抗值，并且在该阻抗测量器根据第二模式运行的同时测量该受检者的第二阻抗值；以及生物阻抗获得器，被配置为基于该第一阻抗值和该第二阻抗值来获得该受检者的生物阻抗。
当该阻抗测量器根据该第一模式运行时可以通过由该电压计测量的电压值和由该电流计测量的电流值来确定该第一阻抗值，并且当该阻抗测量器根据该第二模式运行时可以通过由该电压计测量的电压值和由该电流计测量的电流值来确定该第二阻抗值。
附图说明
这些方面和/或其他方面将从以下结合附图对示范性实施例的说明中变得清楚并且更容易了解，在附图中：
图1是示出根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的框图；
图2是示出根据第一模式的阻抗测量器和电极单元的示范性电路图；
图3是示出根据第二模式的阻抗测量器和电极单元的示范性电路图；
图4是示出当考虑电流源的内部阻抗时根据图2示出的第一模式的阻抗测量器的电路图；
图5是示出当考虑内部阻抗时根据第二模式的阻抗测量器和电极单元的电路图；
图6是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的电路图；
图7是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图8是示出将考虑电流源的内部阻抗的情况与不考虑电流源的内部阻抗的情况进行对比的实验结果的曲线图；
图9是示出施加到电流源的电压与电流源的输出电流之间的关系的曲线图；
图10是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图11是示出依赖于没有电流源并联阻抗的第一阻抗值的改变的向电极单元提供的电流量的改变的曲线图；
图12是示出依赖于具有与其相连的电流源并联阻抗的第一阻抗值的改变的向电极单元提供的电流量的改变的曲线图；
图13是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图14是用于说明其中阻抗测量器根据第二模式操作的状态的电路图；
图15是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图16是用于说明其中阻抗测量器根据第二模式操作的状态的另一个电路图；
图17是用于说明其中阻抗测量器根据第三模式操作的状态的电路图；
图18是用于说明其中阻抗测量器根据第四模式操作的状态的电路图；
图19是用于说明其中阻抗测量器根据第五模式操作的状态的电路图；
图20和图21是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的电路图；
图22是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图23是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个电路图；
图24是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置的另一个框图；
图25和图26是示出用于测量生物信号的装置的实施方式的透视图；
图27是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图；
图28是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图；以及
图29是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图描述示范性实施例。
如在本文中使用的术语，考虑到在示范性实施例中的功能，只要有可能，选择广泛使用的通用术语；然而，这些术语可以根据本领域普通技术人员的意图、案例或新技术的出现而改变。同样，在一些情况下，可以存在由申请人随意地选择的术语，并且这些术语的含义将在示范性实施例的描述的相应部分中进行详细描述。因此，本文中使用的术语不是简单的术语标题而是应该基于术语的含义和示范性实施例的全部描述来进行限定。
将理解的是，当提及部件“连接”到另一个部件上时，该部件可以“直接连接”到该另一个部件上、或者可以通过插入在其之间的其他部件来“电力连接”到该另一个部件上。将理解的是，术语“包括”、“包含”和“具有”在本文中使用时指明阐述元件的存在，但不排除其他元件的存在或增加，除非另外限定。同样，在本文中使用的术语“单元”和“模块”代表用于处理至少一个功能或操作的单元，该单元可以通过硬件、软件、或硬件与软件的组合来实现。
在本文中使用的术语“配置”和/或“包括”不应该被解读为必须包括说明书中描述的所有部件或操作，而应该被解读为不包括一些部件或操作、或进一步包括额外的部件或操作。
将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”等在本文中可以用于描述各种不同的部件，但这些部件不应受这些术语的限制。这些部件仅用于使这些部件彼此区分。
以下示范性实施例的说明不应该被解释为限制这些示范性实施例的范围，并且由本领域普通技术人员容易推出的概念应该被理解为落入示范性实施例的范围内。在下文中，参照附图在下面描述仅出于示范性目的而提供的某些示范性实施例。
图1是示出根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的框图。
参照图1，根据示范性实施例用于测量生物信号的装置100可以包括电极单元110、阻抗测量单元(例如，阻抗测量器)120、模式控制器130、和生物阻抗获得单元(例如，生物阻抗获得器)140。
电极单元110可以包括至少两个电极。在用于测量生物信号的装置100是诸如智能手表的可穿戴设备的情况下，电极单元110的这些电极在用户穿戴该可穿戴设备时可以接触用户的身体。电极单元110的这些电极之一可以在用户穿戴该可穿戴设备时接触用户的身体，并且这些电极中的另一者可以由于用户的运动而接触用户的身体。
阻抗测量器120通过使用生物阻抗分析仪(bia)方法来测量包括身体的电路的阻抗。阻抗测量器120可以经由电极单元110的第一电极110a来施加电流，并且测量电极单元110的这些电极之间的电压。阻抗测量器120可以通过测量这些电极之间的电压来测量该电路的阻抗。
模式控制器130可以改变阻抗测量器120的内部电路的连接模式。当模式控制器130改变阻抗测量器120的内部电路的连接模式时，可以改变由阻抗测量器120测量的阻抗值。
生物阻抗获得器140可以通过使用由阻抗测量器120测量的阻抗值来测量受检者的生物阻抗。根据示范性实施例，受检者是指穿戴用于测量生物信号的装置100的生物体(例如，人类)，并且可以包括人体或动物的生物组织。基于由阻抗测量器120测量的阻抗值，生物阻抗获得器140可以获得生物阻抗值，不管电极单元110的这些电极与受检者之间的接触阻抗如何。
图2是示出阻抗测量器120和电极单元110的示范性电路图。阻抗测量器120的内部电路的配置可以由模式控制器130改变。图2示出的阻抗测量器120的电路连接状态被称为第一模式。
图2中，zc代表电极110a、110b、110c和110d与受检者之间的接触阻抗。zm代表受检者的生物阻抗。zi代表模拟前端(afe)的阻抗，并且afe代表阻抗测量器120。电流源122可以产生恒定电流。由电流源122产生的电流的至少一部分可以经由电极单元110的电极110a和110d施加到受检者。电压计124可以测量第二电极110b与第三电极110c之间的电压vm。由电压计124测量的电压输出至模数转换器(adc)129。adc129可以将作为模拟信号输入的电压转换为数字信号。可以从通过阻抗测量器120的电压计124测量的电压值确定由阻抗测量器120测量的阻抗值。例如，可以通过基于电流源122的输出电流值划分由电压计124测量的电压vm来确定由阻抗测量器120在第一模式下测量的第一阻抗值z4p。第一阻抗值z4p可以通过方程式1来表示。
方程式1
由于方程式1中，zi是由电路特性确定的值且第一阻抗值z4p是通过测量获得的值，有两个未知值zm和zc。为了获得这两个未知值，需要另一个方程式。模式控制器130可以通过调整阻抗测量器120的内部开关126将阻抗测量器120的电路连接切换至第二模式。
图3是示出根据第二模式的阻抗测量器120和电极单元110的示范性电路图。
参照图3，在第二模式中，第一电极110a和第二电极110b可以被短接。同样，在第二模式下，第三电极110c和第四电极110d可以被短接。模式控制器130可以调整阻抗测量器120内部的开关126a和126b，以便将阻抗测量器120的内部电路连接切换至第二模式。作为示例，当在第二模式中操作时，模式控制器130可以将阻抗测量器120的第一开关126a和第二开关126b切换至闭合状态。当第一开关126a变成闭合状态时，第一电极110a和第二电极110b可以被短接。同样，当第二开关126b变成闭合状态时，第三电极110c和第四电极110b可以被短接。应当理解，可以从图2和图3示出的配置修改这些开关和电极的配置。
在第二模式下，可以通过由电压计124测量的电压值vm来确定第二阻抗值z2p。例如，在第二模式下，可以通过将由电压计124测量的电压值vm除以电流源122的输出电流值来获得第二阻抗值z2p。
由阻抗测量器120测量的第二阻抗值z2p可以通过方程式2来表示。
方程式2
方程式1和方程式2中，z4p和z2p是测量值，并且zi是依赖于afe的特性而确定的值。因而，由于有两个未知变量zm和zc以及两个方程式1和2，可以通过同时解算方程式1和2来计算zm和zc，即使当zc的值未知或未计算时也可以计算zm。
由方程式1和2表示的第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p的测量值是通过将由电压计124测量的电压vm除以电流计122的电流i获得的值。然而，电流计122的电流i不会全部传递至电极单元110，因为与理想电流计相比，实际的电流计122包括内部阻抗，因而不可能总是向电极单元110提供恒定电流。内部阻抗可以由多种原因产生(引起)。例如，内部阻抗可以作为电流源122的寄生分量、电流源122的其他电分量、其组合、或不同的原因一起是结果而产生(引起)。可以有许多不同的内部阻抗的原因。
图4是示出通过考虑电流源122的内部阻抗、根据图2示出的第一模式的阻抗测量器120的电路图。
参照图4，阻抗测量器120可以包括并联连接至电流源122的内部阻抗zs。来自电流源122的电流i可以被分为流经内部阻抗zs的电流i2和流向电极单元110的电流i1。在电极单元的电极110a、110b、110c和110d与受检者之间的接触阻抗zc的量值显著小于内部阻抗zs的情况下，电流i1的量值显著大于电流i2的量值。该情况下，认为向电极单元110流动的电流i1几乎与电流源122的输出电流i的值相同。因而，该情况下，即便不考虑内部阻抗zs，准确获得生物阻抗zm方面不存在明显的问题。
然而，当电极110a、110b、110c和110d的面积减小时，接触阻抗zc的量值可能增加。当接触阻抗zc的量值增加时，电流i1的量值可以变得类似或小于电流i2的量值。该情况下，向电极单元110提供的电流i1与电流计122的输出电流i之间可能存在显著的差异。当向电极单元110提供的电流i1与电流计122的输出电流i之间的差增加时，通过使用方程式1和2获得的生物阻抗值zm的准确度可能降低。
当从第一阻抗z4p和第二阻抗z2p获得生物阻抗zm时，生物阻抗获得器140可以通过考虑内部阻抗zs128来增加生物阻抗值zm的准确度。当考虑内部阻抗zs时，可以将根据图2示出的第一模式的电路图转换为图4的电路图。同样，可以将用于表示第一阻抗z4p的方程式从方程式1改为以下方程式3。
方程式3
参见方程式3，示出第一阻抗z4p包括依赖于内部阻抗zs的因子。该情况下，当zs>>zc时，方程式3中的乘法因子当中的最后的因子可以几乎收敛至1。该情况下，方程式3变得等于方程式1。然而，当电极单元110的电极110a、110b、110c和110d的尺寸减小时，可能不满足zs>>zc的条件。进一步，当不满足zs>>zc的条件时，方程式1和方程式3变得彼此不同。因而，当用于测量生物信号的装置100被小型化时，电流源122的内部阻抗zs的影响可能增加。
模式控制器130可以通过将阻抗测量器120的第一开关126a和第二开关126b切换至闭合状态来将阻抗测量器120切换至第二模式。当考虑内部阻抗128时，可以将根据图3示出的第二模式的电路图转换为图5的电路图。
图5是示出在考虑内部阻抗zs时根据第二模式的阻抗测量器120和电极单元110的电路图。
参照图5，第一电极110a和第二电极110b被短接并可以被当作一个电极。该情况下，第一电极110a与受检者之间的接触阻抗和第二电极110b与受检者之间的接触阻抗被并联连接，因而可以被当作一个接触阻抗(1/2xzc)。同样，第三电极110c和第四电极110d被短接并且可以被当作一个电极。该情况下，第三电极110c与受检者之间的接触阻抗以及第四电极110d与受检者之间的接触阻抗被并联连接，因而可以被当作一个接触阻抗(1/2xzc)。根据图5示出的第二模式测量的第二阻抗z2p可以通过方程式4来表示。
方程式4
方程式3和方程式4中，z4p和z2p是测量值，并且zi是依赖于afe的特性而确定的值。因而，可以通过同时解算方程式3和4来计算zm和zc，并且即便当zc的值未知或未计算时也可以计算zm。
阻抗测量器120可以将关于第一阻抗值z4p的测量结果和第二阻抗值z2p的测量结果的信息传送至生物阻抗获得器140。示范性地，阻抗测量器120的adc129可以将由电压计124测量的电压值转换为数字信号并且将该数字信号发送给生物阻抗获得器140。由于电流源122的输出电流的量值是恒定的，生物阻抗获得器140可以从传送的电压值获得第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。作为另一示例，adc129可以将电压计124测量的电压值除以电流源122的输出电流值获得的值转换为数字信号，并且将该数字信号发送至生物阻抗获得器140。
生物阻抗获得器140可以从第一阻抗值z4p、第二阻抗值z2p和内部阻抗zs来获得生物阻抗zm。
图6是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的电路图。
参照图6，阻抗测量器120的adc129可以将测量电压的量值或从电压的量值获得的阻抗值转换为数字信号，并且将该数字信号传传送生物阻抗获得器140。生物阻抗获得器140可以包括用于计算生物阻抗zm的中央处理单元(cpu)141。cpu141可以通过同时解算方程式3和4来计算生物阻抗zm。示范性地，生物阻抗获得器140的cpu141可以通过使用方程式5来计算生物阻抗zm。
方程式5
方程式5中，β可以通过以下的方程式6来限定。
方程式6
作为另一示例，生物阻抗获得器140可以通过使用查找表或其他预定信息源来获得生物阻抗zm，无需直接计算生物阻抗zm。例如，生物阻抗zm可以由生物阻抗获得器140内部存储、可以通过网络(例如，通过互联网或lan)从外部源接收。
图7是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的另一个电路图。
参照图7，生物阻抗获得器140可以通过使用查找表146获得生物阻抗。
生物阻抗获得器140可以包括两个开关142a和142b、两个寄存器144a和144b、以及查找表146。可以依赖于阻抗测量器120的状态来确定这两个开关142a和142b是否被连接。例如，当阻抗测量器120根据第一模式运行时，上开关142a闭合，并且下开关142b可以断开。同样，当阻抗测量器120根据第二模式运行时，上开关142a可以断开，并且下开关142b可以闭合。
寄存器144a和144b存储电压值或阻抗值。例如，在第一模式的操作期间测量的电压值或阻抗值可以存储在上寄存器144a中，并且在第二模式的操作期间测量的电压值或阻抗值可以存储在下寄存器144b中。
查找表146可以接收存储在寄存器144a和144b中的电压或阻抗的值并且输出生物阻抗。例如，当输入两个电压的值时，查找表146可以确定与这两个电压的值对应的值。作为另一示例，当输入第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p时，查找表146可以确定与第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p对应的值。
确定的值代表生物阻抗。例如，查找表146可以存储关于两个电压的值的2x2表格。作为另一示例，查找表146可以存储关于第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p的2x2表格。
水平轴可以代表根据第一模式测量的电压或第一阻抗值z4p，并且垂直轴可以代表根据第二模式测量的电压或第二阻抗值z2p。当水平轴的值和垂直轴的值被确定时，查找表146可以确定与水平轴的值和垂直轴的值相对应的生物阻抗zm。
图8是示出将考虑电流源122的内部阻抗zs的情况与不考虑电流源122的内部阻抗zs的情况进行对比的实验结果的曲线图。
图8中，水平轴代表电极110a、110b、110c和110d与受检者的表面之间的接触阻抗值zc。同样，垂直轴代表获得的生物阻抗值zm。图8代表在改变接触阻抗zc的量值时测量相同的生物阻抗zm(约1kω)的结果。根据图9示出的实验，已经设置zi＝2mω并且zs＝50kω。图8的曲线图g1代表根据示范性实施例通过考虑内部阻抗zs获得生物阻抗zm的结果。曲线图g2代表没有考虑内部阻抗来获得生物阻抗zm的结果。
参照图8，曲线图g2示出当接触阻抗值zc逐渐增加时，所获得的生物阻抗值zm逐渐减小。即便已经在相同的受检者上进行实验，当不考虑电流源122的内部阻抗zs时，所获得的生物阻抗值zm依赖于接触阻抗值zc而可能与实际值不同。例如，当接触阻抗zc是3kω时通过曲线图g2获得的生物阻抗值zm与实际值之间的误差率约为10.2％。
与曲线图g2不同，曲线图g1示出7获得的生物阻抗值zm几乎恒定，无论接触阻抗值zc如何。即，当通过考虑内部阻抗zs获得生物阻抗zm时，即使当接触阻抗zc大时，获得的生物阻抗值zm的准确度也可以高。例如，当接触阻抗zc是3kω时通过曲线图g1获得的生物阻抗值zm与实际值之间的误差率约为1.7％。
以上说明中，参照图4至图8描述了根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100测量生物阻抗zm的原理。根据上述示范性实施例，用于测量生物信号的装置100可以在改变阻抗测量器120的模式的同时测量来自受检者的第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。同样，用于测量生物信号的装置100可以从第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p中去除不希望的接触阻抗zc的效应，并且获得受检者的生物阻抗zm。用于测量生物信号的装置100可以通过考虑电流源122的内部阻抗zs来获得生物阻抗zm。通过这样做，用于测量生物信号的装置100可以以高准确度获得生物阻抗值zm，无论接触阻抗值zc如何。
以上说明中，并联连接到电流源122上的内部阻抗zs已经被当作已知的恒定值。然而，内部阻抗zs可能依赖于施加到电流源122的两端的电压的量值而改变。内部阻抗zs改变的原因在于，电流源122的内部器件的输出特性可能依赖于施加到电流源122的两端的电压的量值而改变。示范性地，电流源122可以包括多个晶体管。理想的晶体管可以在饱和区域中维持输出电流的恒定量值。然而，在实际的晶体管中，电压和电流的比率在饱和区域中可能逐渐改变。
图9是示出施加到电流源122上的电压与电流源122的输出电流之间的关系的曲线图。
图9中，水平轴代表施加到电流源122的两端的电压，并且垂直轴代表电流源122的输出电流。参照图9，当施加到电流源122的两端的电压增加时，电流源122的输出电流逐渐改变，并且当该电压超过阈值时，输出电流快速减小。在输出电流快速减小的区段中，可以理解为电流源122的晶体管已经到达击穿区域。反之，在输出电流逐渐改变的区段中，电流源122的晶体管运行在饱和区域中。对于用于实验的电压值，可以使用饱和区域中的电压值。
与理想晶体管不同，在实际的晶体管中，在饱和区域中，输出电流值可能由于电压值的改变而轻微改变。结果，电流源122的输出电流可能由于施加到电流源122的两端的电压值的改变而改变。这种效应可以被认为是等同于改变并联连接到电流源122的内部阻抗zs物。因此，在获得生物阻抗值zm时，生物阻抗获得器140可以通过依赖于施加到电流源122上的电压而不同地设定内部阻抗值zs来改善获得的阻抗值zm的准确度。
然而，如上所述，电路每次运行时不同地设定内部阻抗值zs可能是相当不方便的操作。阻抗测量器120可以进一步包括电流源并联阻抗，该电流源并联阻抗被并联连接至电流源122并且改变电流源122的内部阻抗zs的有效值。
图10是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的另一个电路图。
参照图10，阻抗测量器120可以进一步包括电流源并联阻抗zsext127，该电流源并联阻抗被并联连接至电流源122并且改变电流源122的内部阻抗zs的有效值。图10示出的电路图中，电流源122的内部阻抗zs和电流源并联阻抗zsext可以并联合成。因此，可以改变电流源122的内部阻抗的有效值。可以通过方程式7来表示内部阻抗的改变的有效值。
方程式7
方程式7中，zseff是电流源122的有效值，并且是内部阻抗zs与电流源并联阻抗zsext的合成阻抗。
当内部阻抗zs改变时，内部阻抗zs的有效值zseff的改变量可以小于内部阻抗zs的改变量。内部阻抗zs的有效值zseff的改变相对于内部阻抗zs的改变的比率可以由方程式8来表示。
方程式8
方程式8示出
图11是示出向电极单元110提供的电流量的改变的曲线图，其中电流量的改变依赖于第一阻抗值z4p的改变，而没有电流源并联阻抗zsext127。
图11中，水平轴代表由阻抗测量器120测量的第一阻抗值z4p的量值。垂直轴代表从来自电流源122的电流输出中向电极单元110提供的电流i1(参照图4)。
参照图11，示出当第一阻抗值z4p的量值增加时，向电极单元110提供的电流的量值不规则地改变。该结果是因为电流源122的内部阻抗zs不规则地改变。因此，为了补偿这种不规则，生物阻抗获得器140应该在每次测量环境改变时设定电流源122的内部阻抗zs，并且这种操作可能耗费时间和计算资源。
图12是示出依赖于具有连接的电流源并联阻抗zsext127的第一阻抗值z4p的改变的向电极单元110提供的电流量的改变的曲线图。
图12中，水平轴代表由阻抗测量器120测量的第一阻抗值z4p的量值。垂直轴代表从来自电流源122的电流输出中向电极单元110提供的电流i1(参照图4)。
参照图12，示出当第一阻抗值z4p的量值增加时，向电极单元110提供的电流的量值的改变的曲线图可以近似地是直线。该结果是因为内部阻抗zs的有效值zseff几乎完全不改变，因而电流基本上仅依赖于第一阻抗值z4p。因此，即便当测量环境改变时，生物阻抗获得器140可以获得生物阻抗值zm，而无需改变电流源122的内部阻抗zs的有效值zseff。同样，因为图12的图呈现直线，对向电极单元110提供的电流量的预测可以是简单的。
图4至图12描述其中第一至第四电极110a、110b、110c和110d的接触阻抗相同的示例。然而，依赖于诸如用户意图、受检者特性、环境特性、硬件因素等各种标准，第一至第四电极110a、110b、110c和110d的接触阻抗可以不相同。
图13是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的另一个电路图。
参照图13，关于受检者的接触阻抗对于各个电极110a、110b、110c和110d可以是不同的。图13示出一个接触阻抗表示为另一个接触阻抗的倍数的情况。例如，在第一电极110a和第四电极110d的面积比第二电极110b和第三电极110c的面积小1/k倍的情况下，第二电极110b和第三电极110c的接触阻抗可以由zc表示，并且第一电极110a和第四电极110d的接触阻抗可以由kxzc来表示。
图14是用于说明其中阻抗测量器120根据第二模式操作的状态的电路图。
参照图14，第一开关126a和第二开关126b可以切换至闭合状态，使得第一电极110a和第二电极110b可以被短接，并且第三电极110c和第四电极110d可以被短接。当第一电极110a和第二电极110b被短接时，第一电极110a的接触阻抗kxzc和第二电极110b的接触阻抗zc被并联连接，因此可以获得kzc/(k+1)的合成阻抗值。同样，当第三电极110c和第四电极110d被短接时，第三电极110c的接触阻抗zc和第四电极110d的接触阻抗kxzc被并联连接，因此可以获得kzc/(k+1)的合成阻抗值。
阻抗测量器120可以根据图13示出的第一模式来测量第一阻抗值z4p，并且根据图14示出的第二模式来测量第二阻抗值z2p。同样，生物阻抗获得器140可以通过考虑第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p以及电流源122的内部阻抗zs补偿电极110a、110b、110c和110d的接触阻抗效应来获得生物阻抗zm。当生物阻抗获得器140获得生物阻抗zm时，可以使用方程式9。
方程式9
方程式9中，β由方程式6定义。生物阻抗获得器140可以通过使用方程式9来直接计算生物阻抗zm或者通过使用查找表146或以与查找表146相似方式运作的其他信息源来获得生物阻抗zm。
上述示例中，作为电极110a、110b、110c和110d的截面积对比的结果，在接触阻抗之间建立了倍数关系。然而，依赖于情况，可以不建立倍数关系。
图15是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的电路图。
参照图15，第一至第四电极110a、110b、110c和110d的所有接触阻抗zc1、zc2、zc3和zc4可以分别具有不同的值。与图4不同，因为所有接触阻抗zc1、zc2、zc3和zc4在图15的电路图中具有不同的值，总共存在五个未知值zm、zc1、zc2、zc3和zc4。因此，图1示出的模式控制器130可以通过五种模式来控制阻抗测量器120。模式控制器130可以在如图15示出的第一模式下控制阻抗测量器120。在第一模式下，电流源122可以连接在第一电极110a与第四电极110d之间，并且电压计124可以连接在第二电极110b与第三电极110c之间。在第一模式下测量的第一阻抗z1可以由方程式10来表示。
方程式10
图16是用于说明其中阻抗测量器120根据第二模式操作的状态的电路图。生物阻抗zm当根据图14示出的第二模式运行时可以在2点处测量，或者替代地，生物阻抗zm当根据图16示出的第二模式运行时可以在3点处测量。
参照图16，根据第二模式，电流源122可以连接在第二电极110b与第四电极110d之间。模式控制器130可以将第一开关126a切换至闭合状态，使得电流源122可以连接在第二电极110b与第四电极110d之间。同样，电压计124可以连接在第二电极110b与第三电极110c之间。同样，第一电极110a可以与电流源122电性断开。模式控制器130可以将第三开关126c切换至打开状态，使得第一电极110a可以与电流源122电性断开。当第一电极110a与电流源122电性断开时，电流可以不流经第一电极110a。当电流没有流经第一电极110a时，可以根据第二模式进行3点测量。根据第二模式测量的第二阻抗值z2可以通过方程式11来表示。
方程式11
图17是用于说明其中阻抗测量器120根据第三模式操作的状态的电路图。
参照图17，当根据第三模式运行时，电流源122可以连接在第一电极110a与第四电极110d之间。同样，电压计124可以连接在第一电极110a与第三电极110c之间。模式控制器130可以将第一开关126a切换至闭合状态，使得电压计124可以连接在第一电极110a与第三电极110c之间。同样，第二电极110b可以与电流源122电性断开。模式控制器130可以将第四开关126d切换至打开状态，使得第二电极110b可以与电流源122电性断开。当第二电极110b与电流源122电性断开时，电流可以不流经第二电极110b。当电流没有流经第二电极110b时，可以根据第三模式进行3点测量。根据第三模式测量的第三阻抗值z3可以通过方程式12来表示。
方程式12
图18是用于说明其中阻抗测量器120根据第四模式操作的状态的电路图。
参照图18，当根据第四模式运行时，电流源122可以连接在第一电极110a与第四电极110d之间。同样，电压计124可以连接在第二电极110b与第四电极110d之间。模式控制器130可以将第二开关126b切换至闭合状态，使得电压计124可以连接在第二电极110b与第四电极110d之间。同样，第三电极110c可以与电流源122电性断开。模式控制器130可以将第五开关126e切换至打开状态，使得第三电极110c可以与电流源122电性断开。当第三电极110c与电流源122电性断开时，电流可以不流经第三电极110c。当电流没有流经第三电极110c时，可以根据第四模式进行3点测量。根据第四模式测量的第四阻抗值z4可以通过方程式13来表示。
方程式13
图19是用于说明其中阻抗测量器120根据第五模式操作的状态的电路图。
参照图19，当根据第五模式运行时，电流源122可以连接在第一电极110a与第三电极110c之间。模式控制器130可以将第二开关126b切换至闭合状态，使得电流源122可以连接在第一电极110a与第三电极110c之间。同样，电压计124可以连接在第二电极110b与第三电极110c之间。同样，第四电极110d可以与电流源122电性断开。模式控制器130可以将第六开关126f切换至打开状态，使得第四电极110d可以与电流源122电性断开。当第四电极110d与电流源122电性断开时，电流可以不流经第四电极110d。当电流没有流经第四电极110d时，可以根据第五模式进行3点测量。根据第五模式测量的第五阻抗值z5可以通过方程式14来表示。
方程式14
上文中，图16至图19示出通过将第一电极至第四电极110a、110b、110c和110d之一与电流源122电性断开来进行3点测量的示例。然而，示范性实施例不限于此。例如，可以通过将第一电极至第四电极110a、110b、110c和110d之一与受检者分开来进行3点测量。此外，示范性实施例不限于使用四个电极，根据其他示范性实施例可以使用其他数量的电极(例如，五个、六个、八个等)。当使用四个电极时，示范性实施例可以通过考虑阻抗测量器120的内部阻抗来改善四点探针法(也被称为四终端感测或4t感测)的准确度。
当阻抗测量器120测量第一阻抗值至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5时，生物阻抗获得器140可以通过补偿第一阻抗值至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5中的接触阻抗zc1、zc2、zc3和zc4的效应来获得生物阻抗zm。生物阻抗获得器140在补偿接触阻抗zc1、zc2、zc3和zc4的效应时可以考虑电流源122的内部阻抗zs。示范性地，可以通过同时解算方程式10至14来获得生物阻抗zm。方程式10至14中，第一阻抗值至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5是测量值，并且zi是依赖于afe的特性而确定的值。因此，可以通过同时解算方程式10至14来计算zc1、zc2、zc3、zc4和zm，并且即便当zc1、zc2、zc3和zc4的值未知或未计算时也可以计算zm。生物阻抗获得器140可以直接计算联立方程式10至14以便获得生物阻抗zm。作为另一示例，生物阻抗获得器140可以通过使用图8示出的查找表146来获得生物阻抗zm。查找表146可以从在第一至第五模式下测量的电压值vm或第一至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5来输出生物阻抗值zm。
再次参照图4，图4示出的示范性实施例将生物阻抗获得器140用于获得生物阻抗zm的方程式从方程式1和2改变为方程式3和4，以便补偿电流源122的输出电流i与向电极单元110提供的电流i1之间的差。然而，示范性实施例不限于此。例如，生物阻抗获得器140在获得生物阻抗zm时可以不使用内部阻抗zs。
图20和图21是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的电路图。图20示出阻抗测量器120根据第一模式操作的状态，并且图21示出阻抗测量器120根据第二模式操作的状态。
参照图20和图21，阻抗测量器120可以包括电流计125，该电流计用于测量向电极单元110提供的电流i1。电流计125可以布置在电流源122与电极单元110之间。同样，用于将测量电流的量值转换为数字信号的第二adc129b可以连接至电流计125。可以通过将由电压计124测量的电压值vm除以由电流计125测量的电流值i1来确定第一阻抗值z4p。
图4和图5的以上说明中，将第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p描述为通过将电压vm除以电流源122的输出电流i来确定。因此，作为用于计算第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p的方程式的方程式3和4包括依赖于电流源122的内部阻抗zs的因子。
相比之下，图20和图21示出的示范性实施例中，第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p可以通过将电压vm除以由电流计125测量的电流i1来确定。该情况下，第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p可以通过方程式1和2来表示。方程式1和2不包括依赖于电流源122的内部阻抗zs的因子。即，生物阻抗获得器140即便不使用电流源122的内部阻抗zs，也可以通过同时解算方程式1和2来获得生物阻抗zm。
图22是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的另一个电路图。
参照图22，阻抗测量器120的第一adc129a可以将由电压计124测量的电压的量值转换为数字信号，并且将该数字信号传送给生物阻抗获得器140的cpu141。同样，第二adc129b可以将由电流计125测量的电流的量值转换为数字信号并且将该数字信号传送给生物阻抗获得器140的cpu141。cpu141可以由输入电压值和电流值来计算第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。cpu141可以通过解算联立方程式1和2来计算生物阻抗zm。
对于另一示例，生物阻抗获得器140可以通过使用查找表而不是直接计算生物阻抗zm来获得生物阻抗zm。
图23是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的另一个电路图。
参照图23，生物阻抗获得器140可以包括阻抗确定器145。阻抗确定器145可以通过从阻抗测量器120接收关于测量电压和电流的信息来确定第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。示范性地，阻抗确定器145可以包括第一阻抗确定单元(例如，第一阻抗确定器)145a和第二阻抗确定单元(例如，第二阻抗确定器)145b。
第一adc129a可以将由电压计124测量的电压的量值转换为数字信号。第二adc129b可以将由电流计125测量的电流的量值转换为数字信号。在第一adc129a和第二adc129b与第一阻抗确定器145a和第二阻抗确定器145b之间的连接可以依赖于开关142a、142b、143a和143b的连接状态来改变。
例如，当阻抗测量器120根据第一模式运行时，上开关142a和143a可以闭合，并且下开关142b和143b可以断开。第一阻抗确定器145a可以接收根据第一模式测量的电压值和电流值，并且确定第一阻抗值z4p。
当阻抗测量器120根据第二模式运行时，上开关142a和143a可以断开，并且下开关142b和143b可以闭合。第二阻抗确定器145b可以接收根据第二模式测量的电压值和电流值，并且确定第二阻抗值z2p。
查找表146可以接收从第一阻抗测量器145a和第二阻抗测量器145b确定的第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p并且输出生物阻抗zm。
上文中，已经描述在用于测量生物信号的装置100处获得受检者的生物阻抗zm的方法。用于测量生物信号的装置100可以基于生物阻抗zm来输出受检者的生物信息。
图24是用于说明根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置100的框图。
参照图24，用于测量生物信号的装置100可以进一步包括生物信息输出单元150(例如，生物信息输出器)，用于从生物阻抗zm输出受检者的生物信息。生物信息输出单元150可以输出生物信息，例如，受检者的体脂量、基础代谢量、骨骼肌量、血流量、呼吸率、心率和心率变化。示范性地，生物信息输出单元150可以通过使用受检者的身体信息和由生物阻抗获得器140获得的生物阻抗zm来输出受检者的生物信息。这里，受检者的身体信息可以包括指示受检者的许多不同特性的信息，例如，受检者的年龄、身高、体重等。
图25和图26是示出用于测量生物信号的装置100的实施方式的透视图。
参照图25和图26，用于测量生物信号的装置100可以实现为可穿戴装置的形式(例如，可穿戴在手腕上的智能手表、可以穿戴在手指上的智能戒指)或是可以或不可以由用户穿戴的许多其他类型的智能设备的形式(例如，智能珠宝、智能鞋、头饰、眼镜等)。在2点测量方法的情况下，电极110a、110b、110c和110d可以位于用于测量生物信号的装置100之内。当用户将用于测量生物信号的装置100穿戴在其手腕上时，电极110a、110b、110c和110d可以接触手腕部分的皮肤。
图27是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图。
参照图27，用于测量生物信号的装置100可以在改变阻抗测量器120的测量模式时测量第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。同样，用于测量生物信号的装置100可以从第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p以及电流源122的内部阻抗zs来获得受检者的生物阻抗zm。同样，用于测量生物信号的装置100可以基于获得的生物阻抗zm来输出受检者的生物信息。
在操作1110中，电极单元110的电极110a、110b、110c和110d可以被放置为接触受检者的表面(例如，皮肤)。所有的电极110a、110b、110c和110d可以接触受检者的表面，或替代性地，只有电极110a、110b、110c和110d中的一部分可以接触受检者的表面。
在操作1120中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至第一模式。示范性地，根据第一模式，阻抗测量器120可以切换至图4示出的状态。模式控制器130可以控制阻抗测量器120的开关126a和126b，以便控制阻抗测量器120的模式。
在操作1130中，阻抗测量器120可以测量第一阻抗值z4p。示范性地，如图4示出的，阻抗测量器120可以通过使用电压计124测量电极110c与110d之间的电压vm来测量第一阻抗值z4p。
在操作1140中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至第二模式。示范性地，当根据第二模式运行时，阻抗测量器120可以切换至图5示出的状态。然而，图5中的该配置是示范性的，并且示范性实施例不限于此。根据第二模式的电路的配置可以是使得阻抗测量器120能够测量与第一模式的阻抗值不同的阻抗值的配置。因此，阻抗测量器120可以切换至与图5示出的状态不同的状态。
在操作1150中，阻抗测量器120可以测量第二阻抗值z2p。示范性地，如图5示出的，阻抗测量器120可以通过使用电压计124测量电极110c与110d之间的电压vm来测量第二阻抗值z2p。
在操作1160中，生物阻抗获得器140可以从第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p以及电流源122的内部阻抗zs来获得生物阻抗zm。因为，在获得生物阻抗zm时，生物阻抗获得器140考虑电流源122的内部阻抗zs，可以改善获得的生物阻抗zm的准确度。
在操作1170中，生物阻抗输出单元150可以从生物阻抗zm来输出受检者的生物信息。生物信息输出单元150输出的受检者的生物信息可以包括受检者的物理特性的许多不同的指标，例如，受检者的体脂量、基础代谢量、骨骼肌量、血流量、呼吸率、心率和心率变化等。生物信息输出单元150可以经由如图25示出的显示单元来输出受检者的生物信息。
图27示出阻抗测量器120在两种模式下测量第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p的示例。然而，阻抗测量器120测量阻抗所根据的模式的数量可以多于两种。例如，如图15示出的，在电极110a、110b、110c和110d的所有接触阻抗zc1、zc2、zc3和zc4彼此不同的情况下，模式控制器130可以使用多于两种模式来控制阻抗测量器120。
图28是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图。
参照图28，测量生物信号的方法可以在改变阻抗测量器120的测量模式时测量第一至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5。
在操作1220中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图15示出的第一模式。同样，阻抗测量器120可以在第一模式下测量第一阻抗值z1。阻抗测量器120可以通过使用电压计124测量电压来测量第一阻抗值z1。
在操作1230中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图16示出的第二模式。同样，阻抗测量器120可以在根据第二模式运行时测量第二阻抗值z2。根据第二模式，可以进行3点测量，其中第一电极110a没有用于阻抗测量。
在操作1240中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图17示出的第三模式。同样，阻抗测量器120可以根据第三模式测量第三阻抗值z3。根据第三模式，可以进行3点测量，其中第二电极110b没有用于阻抗测量。
在操作1250中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图18示出的第四模式。同样，阻抗测量器120可以根据第四模式测量第四阻抗值z4。根据第四模式，可以进行3点测量，其中第三电极110c没有用于阻抗测量。
在操作1260中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图19示出的第五模式。同样，阻抗测量器120可以根据第五模式测量第五阻抗值z5。根据第五模式，可以进行3点测量，其中第四电极110d没有用于阻抗测量。
在操作1270中，生物阻抗获得器140可以从第一至第五阻抗值z1、z2、z3、z4和z5以及电流源122的内部阻抗zs来获得生物阻抗zm。生物阻抗获得器140可以通过同时解算方程式10至14来计算zc1、zc2、zc3、zc4和zm，并且甚至当zc1、zc2、zc3和zc4的值未知或未计算时，生物阻抗获得器140也可以计算zm。同样，生物阻抗获得器140可以通过使用查找表而不是直接计算生物阻抗值zm来输出生物阻抗值zm。
图29是示出根据示范性实施例的测量生物信号的方法的流程图。
参照图29，阻抗测量器120不仅可以测量电极110b与110c之间的电压，还可以测量在每种模式下向电极单元110提供的电流量。同样，可以通过不仅考虑由电压计124测量的电压vm、还考虑根据各种模式由电流计125测量的电流i2来确定第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p。
下文中，参照图20至图23描述图29的相应操作。
在操作1310中，各个电极被放置为接触受检者的表面。
在操作1320中，模式控制器130可以将阻抗测量器120切换至如图20示出的第一模式。
在操作1330中，阻抗测量器120的电流计125可以测量向电极单元110提供的电流量i1。电流计125可以测量电流量i1，从而在获得生物阻抗zm的同时反映向电极单元110提供的电流量i1由于电流源122的内部阻抗zs而引起的改变。
在操作1340中，生物阻抗获得器140可以从电压vm和根据第一模式测量的电流i1来确定第一阻抗值z4p。生物阻抗获得器140可以通过使用如图22示出的cpu141来确定第一阻抗值z4p。如图23所示，生物阻抗获得器140可以包括确定第一阻抗值z4p的第一阻抗确定器145a。
在操作1350中，模式控制器130将阻抗测量器120切换至如图21示出的第二模式。
在操作1360中，阻抗测量器120的电流计125可以测量向电极单元110提供的电流量i1。电流计125可以测量电流量i1，从而在获得生物阻抗zm的同时反映向电极单元110提供的电流量i1由于电流源122的内部阻抗zs而引起的改变。
在操作1370中，生物阻抗获得器140可以从电压vm和根据第二模式测量的电流i1来确定第二阻抗值z2p。生物阻抗获得器140可以通过使用如图22示出的cpu141来确定第二阻抗值z2p。如图23所示，生物阻抗获得器140可以包括确定第二阻抗值z2p的第二阻抗确定器145b。
在操作1380中，生物阻抗获得器140可以从第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p来获得生物阻抗zm。该情况下，可以由通过同时解算方程式1和2而获得的结果来获得生物阻抗zm。因为在确定第一阻抗值z4p和第二阻抗值z2p的过程中已经考虑了由于电流源122的内部阻抗zs而引起的电流改变，即使没有使用内部阻抗值zs，生物阻抗获得器140也可以获得生物阻抗值zm。
以上说明中，已经参照图1至图29描述根据示范性实施例测量生物信号的装置和方法。
根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置可以无视接触阻抗来测量生物阻抗。
同样，根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置可以通过使用具有小尺寸的电极来测量生物阻抗。
同样，根据示范性实施例的用于测量生物信号的装置可以通过考虑电流源的内部阻抗来改善生物阻抗测量值的准确度。
根据本示范性实施例的装置可以包括处理器、用于存储程序数据和执行所存储的程序数据的存储器、例如磁盘驱动器的永久性存储单元、用于处理与外接设备的通信的通信端口、以及用户接口装置(包括触摸面板、按键、按钮等)。当涉及软件模块或算法时，这些软件模块可以存储成在非易失性计算机可读记录介质上的处理器上可执行的程序指令或计算机可读代码。计算机可读记录介质的示例包括磁存储介质(例如，rom、ram、软盘、硬盘等)和光记录介质(例如，光盘rom、数字通用光盘(dvd)等)。非易失性计算机可读记录介质还可以分布在网络耦合计算机系统上，从而以分布式的方式存储和执行计算机可读代码。这种介质可以被计算机读取、存储在存储器中、并且由处理器执行。
可以根据功能块部件和各种处理步骤来描述这些示范性实施例。这种功能块可以通过被配置成执行指定功能的任何数量的硬件和/或软件部件来实现。例如，这些示范性实施例可以采用各种集成电路(ic)部件，例如，存储元件、处理元件、逻辑元件、查找表等，这些集成电路部件可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。类似地，当使用软件编程或软件元件来实现发明概念的元件时，这些示范性实施例可以通过任何编程或脚本语言来实现，例如c、c++、java、汇编程序语言等，其中各种算法通过数据结构、对象、进程、例程或其他编程元件的任意组合来实现。功能方面可以通过在一个或多个处理器上执行的算法来实现。此外，这些示范性实施例可以采用用于电子配置、信号处理和/或控制、数据处理等的任何数量的技术。词语“机构”、“元件”、“装置”和“配置”被广泛使用并且不限于机械或物理的示范性实施例，而是可以包括与处理器等结合的软件例程。
本文中示出和描述的具体实现方式是示范性实施例的示出性示例并且不旨在以任何方式另外限制这些示范性实施例的范围。为简洁起见，可以不详细描述电子器件、控制系统、软件开发和系统的其他功能方面。此外，在各个附图示出的连接线或连接器旨在代表示范性功能关系和/或在各个元件之间的物理或逻辑联接。应注意的是，在根据示范性实施例的实现装置中可以存在许多替代或额外的功能关系、物理连接或逻辑联接。
在描述示范性实施例的上下文中(尤其在以下权利要求的上下文中)使用术语“一个”和“一种”以及“该”和类似指示应解释为同时覆盖单数和复数。此外，本文中所叙述的数值范围仅仅是一种个别地提及属于相关范围的每个单独的值的速记方法，除非在此另有指明，并且每个单独的值都并入本说明书中，如同这些值在此被个别地叙述一样。同样，本文中所描述的所有方法的步骤都可以按任何适当次序加以执行，除非在此另有指明或上下文有明确的反驳。这些示范性实施例不限于这些步骤的描述顺序。在本文中使用的任何及所有的示例或示范性语言(例如，“例如”)仅旨在更好地阐释示范性实施例，并且不在示范性实施例的范围方面构成限制，如非另外要求。在不背离示范性实施例的精神与范围的情况下，很多修改和改动对本领域普通技术人员是显然的。
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