RU135902U1

RU135902U1 - DEVICE FOR MEASURING THICKNESS OF THE FAT BODY AND THE MUSCLE TONE OF A HUMAN USING ULTRASONIC ECHOLOCATION

Info

Publication number: RU135902U1
Application number: RU2013129358/14U
Authority: RU
Inventors: Роман Владимирович Беляев; Алексей Геннадьевич Кириллов; Александр Михайлович Рейман
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МЕДУЗА" (ООО "МЕДУЗА")
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-12-27

Abstract

Устройство для измерения толщины жировой прослойки и мышечного тонуса человека с помощью ультразвуковой эхолокации, содержащее интерфейс USB, соединенный с микроконтроллером, плату управления прибором и насадку с приемным и передающим пьезоэлектрическими преобразователями в одном корпусе, отличающееся тем, что микроконтроллер соединен с кварцевым генератором преобразователем напряжения, платой управления прибором, при этом передающий пьезоэлектрический преобразователь соединен с микроконтроллером через транзисторный формирователь и усилитель импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, а приемный пьезоэлектрический преобразователь - через тракт обработки принятых сигналов, насадка выполнена съемной с резонансной частотой приемного и передающего пьезоэлектрических преобразователей 2,5 МГц или 5 МГц.A device for measuring the thickness of the body fat and muscle tone of a person using ultrasonic echolocation, containing a USB interface connected to a microcontroller, a device control board and a nozzle with a receiving and transmitting piezoelectric transducers in one case, characterized in that the microcontroller is connected to a crystal oscillator by a voltage converter, the control board of the device, while the transmitting piezoelectric transducer is connected to the microcontroller through a transistor formate s and a pulse amplifier and a digital-to-analog converter and the receiving piezoelectric transducer - processing received signals through path, the nozzle is detachable from the resonant frequency of the transmitting and receiving piezoelectric transducers of 2.5 MHz or 5 MHz.

Description

Изобретение относится к области медицины и предоставляет широкие возможности для диагностики функционального состояния организма человека на основе измерений толщины жировой прослойки и мышечного тонуса человека в различных точках его тела.The invention relates to medicine and provides great opportunities for diagnosing the functional state of the human body based on measurements of the thickness of the body fat and muscle tone of a person at various points in his body.

Ожирение является одной из важнейших медико-социальных мировых проблем. Высокий уровень жира в организме является фактором риска для более чем 30 заболеваний. Ожирение сочетается с артериальной гипертонией, сопровождаемой гипертрофией левого желудочка, ИБС, сердечной недостаточностью; сахарным диабетом (СД) 2 типа с гиперинсулинемией, дислипидемией, с усилением окисления липопротеинов, гиперурикемией, жировой дистрофией печени, дегенеративными заболеваниями суставов, нарушениями свертывающей системы крови, уменьшением концентрации ингибитора плазминогена в плазме крови, нарушением функции дыхательной системы (ночное апноэ), ростом риска гормонзависимых и гормоннезависимых карцином, сексуальных расстройств (снижение либидо, снижение фертильности, нарушение менструального цикла).Obesity is one of the most important medical and social problems in the world. High body fat is a risk factor for more than 30 diseases. Obesity is combined with arterial hypertension, accompanied by left ventricular hypertrophy, ischemic heart disease, heart failure; type 2 diabetes mellitus (DM) with hyperinsulinemia, dyslipidemia, with increased oxidation of lipoproteins, hyperuricemia, fatty liver, degenerative joint diseases, disorders of the blood coagulation system, decreased plasma plasminogen inhibitor concentration, impaired respiratory system function (night apnea), risk of hormone-dependent and hormone-independent carcinomas, sexual disorders (decreased libido, decreased fertility, irregular menstruation).

Особая статья - проблема излишнего веса у детей. В развивающихся странах детей с избыточным весом насчитывается почти 35 миллионов, а в развитых - 8 миллионов. Детское ожирение является фактором, обуславливающим более высокую вероятность ожирения, преждевременной смерти и инвалидности во взрослом возрасте. Вместе с тем, помимо повышенного риска в будущей жизни, страдающие ожирением дети испытывают затруднения при дыхании, подвержены повышенному риску переломов, гипертензии, ранних признаков сердечно-сосудистых заболеваний, инсулинорезистентности и психологическим последствиям. Растущая распространенность ожирения у детей и подростков, а в развитых странах за последние 20 лет она удвоилась, и высокая частота нарушений углеводного и липидного обменов, артериальной гипертонии на фоне ожирения свидетельствуют об актуальности исследования проблемы метаболического синдрома именно в этой возрастной группе.A special article is the problem of overweight in children. In developing countries, there are almost 35 million overweight children, and in developed countries, 8 million. Childhood obesity is a factor leading to a higher likelihood of obesity, premature death and disability in adulthood. However, in addition to the increased risk in the future life, obese children have difficulty breathing, are at increased risk of fractures, hypertension, early signs of cardiovascular disease, insulin resistance and psychological consequences. The growing prevalence of obesity in children and adolescents, and it has doubled in developed countries over the past 20 years, and the high frequency of disorders of carbohydrate and lipid metabolism, arterial hypertension against the background of obesity indicate the relevance of the study of the metabolic syndrome in this age group.

Люди на ранних стадиях ожирения обычно даже не подозревают, как это опасно, и прибегают к помощи врача только тогда, когда организм дает сбой. Именно поэтому так важна ранняя диагностика ожирения, и проводить ее для установления предварительного диагноза желательно в рамках плановой диспансеризации А для этого необходимо достаточно мобильное и портативное оборудование, обеспечивающее хорошую точность измерений и доступное по стоимости для широкого тиражирования. Безусловно, такое оборудование будет отнюдь не лишним в спортивных учреждениях и фитнес-центрах для планомерного контроля результатов тренировок, а также станет прекрасным подарком людям, которые стараются поддерживать хорошую физическую форму и смогут в домашних условиях отслеживать результаты применения к себе диеты или приложения спортивных нагрузок.People in the early stages of obesity usually do not even suspect how dangerous this is, and resort to the help of a doctor only when the body fails. That is why early diagnosis of obesity is so important, and it is advisable to conduct a preliminary diagnosis within the framework of a routine medical examination. To do this, you need sufficiently mobile and portable equipment that provides good measurement accuracy and is affordable for a wide replication. Of course, such equipment will not be superfluous in sports facilities and fitness centers for the systematic monitoring of training results, and will also be a great gift for people who are trying to maintain good physical shape and will be able to monitor the results of applying a diet or sports loads at home.

На сегодня существует достаточно устройств для исследования состава тела человека, включающего в том числе и определение процентного содержания жира в организме или толщины жирового слоя и мышечного тонуса, однако те из них, которые обеспечивают высокую точность измерений, на основании которых можно делать объективные выводы о функциональном состоянии организма обследуемого человека, обычно успешно используются в условиях медучреждений и высокого класса фитнес-центров, но неприменимы для массового использования из-за высокой стоимости, сложности конструкции, большого количества требований к помещениям, где они размещены, к состоянию пациента на момент исследования, необходимости длительной профессиональной подготовки обслуживающего персонала.Today, there are enough devices to study the composition of the human body, including the determination of the percentage of fat in the body or the thickness of the fat layer and muscle tone, however, those that provide high accuracy of measurements, based on which objective conclusions about the functional the condition of the body of the person being examined, usually successfully used in medical facilities and high-class fitness centers, but not applicable for mass use because of the high cost ty, the complexity of the design, a large number of requirements to the premises where they are located, to the patient's condition at the time of the study, the need for continuous training of staff.

Так, например, компьютерные томографы (рентгеновские, ЯМР и др.) являются наиболее точными приборами для исследования структуры тела и отдельных внутренних органов. Но их использование требует специальной подготовки помещения, виброзащитный фундамент, систему охлаждения и т.п. Стоимость подобных приборов может достигать нескольких миллионов долларов.So, for example, computed tomographs (X-ray, NMR, etc.) are the most accurate instruments for studying the structure of the body and individual internal organs. But their use requires special preparation of the premises, vibration-proof foundation, cooling system, etc. The cost of such devices can reach several million dollars.

Существующие же бытовые устройства, как правило, точностью измерений не отличаются, не дают полной картины о состоянии организма человека, хотя и позволяют некоторым образом отслеживать динамику изменений во времени, как, например, устройства, основанные на измерении биоэлектрического сопротивления или на измерении толщины кожной складки.Existing household devices, as a rule, do not differ in measurement accuracy, do not give a complete picture of the state of the human body, although they do allow some way to track the dynamics of changes in time, such as, for example, devices based on measuring bioelectric resistance or measuring the thickness of the skin fold .

Технология ультразвукового исследования на сегодня является наиболее используемым и технологичным методом медицинской диагностики. Современные аппараты УЗИ позволяют получать не только плоские изображения различных структур, но также 3D и 4D объемные картинки, при этом используются сложные многоэлементные акустические антенны с электронным управлением движением луча и изменяемым фокусным расстоянием. С помощью УЗИ можно контролировать состояние практических всех статических и динамических структур человеческого организма. При этом стоимость подобных аппаратов в зависимости от степени сложности и предлагаемых функций варьируется от десятков до сотен тысяч долларов, а их квалифицированное использование требует от специалистов длительной подготовки и практики. Очевидно, что стандартные аппараты УЗИ неприменимы для повседневного индивидуального использования, но простейший ультразвуковой эхолокатор линейного типа без дополнительных функций может быть доступен для массового применения, если будет несложен в обращении и доступен по цене.The technology of ultrasound research today is the most used and most technologically advanced method of medical diagnostics. Modern ultrasound machines make it possible to obtain not only flat images of various structures, but also 3D and 4D three-dimensional images, using complex multi-element acoustic antennas with electronic control of the beam and a variable focal length. With the help of ultrasound it is possible to monitor the state of almost all static and dynamic structures of the human body. At the same time, the cost of such devices, depending on the degree of complexity and the proposed functions, varies from tens to hundreds of thousands of dollars, and their qualified use requires extensive training and practice from specialists. Obviously, standard ultrasound machines are not applicable for everyday individual use, but the simplest linear ultrasonic sonar without additional functions can be available for mass use if it is simple to use and affordable.

Прототипом предлагаемого устройства можно считать прибор BodyMetrix, производимый фирмой IntelaMetrix, Inc. (США). Действие прототипа основано на методе ультразвуковой эхолокации, он портативный, снабжен программным обеспечением, с помощью которого по результатам измерений можно рассчитать самые разнообразные характеристики функционального состояния организма человека. Прототип конструктивно близок к предлагаемому устройству.The prototype of the proposed device can be considered a device BodyMetrix, manufactured by IntelaMetrix, Inc. (USA). The action of the prototype is based on the method of ultrasonic echolocation, it is portable, equipped with software with which the most diverse characteristics of the functional state of the human body can be calculated from the measurement results. The prototype is structurally close to the proposed device.

Недостатком прототипа является то, что он работает только на частоте 2,5 МГц. Для обследовании людей тучных этой частоты вполне достаточно. Однако, как показала практика, при обследовании детей и людей спортивного телосложения, у которых толщина жировой прослойки мала и сравнима с длиной волны зондирующего ультразвукового излучения, разрешающей способности прототипа на выявление жировой прослойки не хватает. Таким образом, происходит существенное падение точности измерений, а значит, не соответствуют действительности и результаты всех последующих вычислений, производимых с помощью прилагаемого к устройству программного обеспечения.The disadvantage of the prototype is that it only works at a frequency of 2.5 MHz. For the examination of obese people, this frequency is quite enough. However, as practice has shown, when examining children and people with a sports physique, in which the thickness of the fat layer is small and comparable to the wavelength of the probe ultrasound radiation, the resolution of the prototype to detect the fat layer is not enough. Thus, a significant decrease in the accuracy of measurements occurs, which means that the results of all subsequent calculations performed using the software supplied with the device do not correspond to reality.

Задачей, на которую направлена полезная модель, является создание устройства для измерения толщины жировой прослойки и мышечного тонуса человека с помощью ультразвуковой эхолокации, которое позволяет с высокой степенью точности осуществлять измерения у людей любого возраста и любой комплекции.The objective of the utility model is to create a device for measuring the thickness of the body fat and muscle tone of a person using ultrasonic echolocation, which allows a high degree of accuracy to carry out measurements in people of any age and any complexion.

Технический результат, заключающийся в повышении точности измерения толщины жировой прослойки и мышечного тонуса у людей любого возраста и любой комплекции, достигается тем, что интерфейс USB, соединенный с микроконтроллером, плату управления прибором и насадку с приемным и передающим пьезоэлектрическими преобразователями в одном корпусе.The technical result, which consists in increasing the accuracy of measuring the thickness of the fat layer and muscle tone in people of any age and any complexion, is achieved by the fact that the USB interface connected to the microcontroller, the device control board and the nozzle with the receiving and transmitting piezoelectric transducers in one case.

Новым в предлагаемой полезной модели является то, что микроконтроллер соединен с кварцевым генератором преобразователем напряжения, платой управления прибором, при этом передающий пьезоэлектрический преобразователь соединен с микроконтроллером через транзисторный формирователь и усилитель импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, а приемный пьезоэлектрический преобразователь - через тракт обработки принятых сигналов, насадка выполнена съемной с резонансной частотой приемного и передающего пьезоэлектрических преобразователей 2,5 МГц или 5 МГц.New in the proposed utility model is that the microcontroller is connected to the crystal oscillator by a voltage converter, a device control board, while the transmitting piezoelectric transducer is connected to the microcontroller via a transistor driver and a pulse amplifier and a digital-to-analog converter, and the receiving piezoelectric converter is through the processing path of the received signals, the nozzle is removable with a resonant frequency of the receiving and transmitting piezoelectric transducers her 2.5 MHz or 5 MHz.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема предлагаемого устройства (см. Фиг.1).The utility model is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of the proposed device (see Figure 1).

Устройство включает интерфейс USB 1 (не путать с протоколом), соединяющий внешний персональный компьютер (ПК) с микроконтроллером 2, кварцевый генератор 3, осуществляющий синхронизацию всех узлов устройства, преобразователь напряжения 4, плату управления прибором 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, транзисторный формирователь и усилитель импульсов 7, передающий пьезоэлектрический преобразователь 8 и приемный пьезоэлектрический преобразователь 9, размещенные в одном корпусе, выполненные в виде съемной насадки и резонансные на частоте 2,5 МГц либо 5 МГц, и тракт обработки принятых сигналов 10.The device includes a USB 1 interface (not to be confused with the protocol), connecting an external personal computer (PC) with a microcontroller 2, a crystal oscillator 3 that synchronizes all nodes of the device, a voltage converter 4, a device control board 5, a digital-to-analog converter 6, a transistor driver and a pulse amplifier 7, transmitting a piezoelectric transducer 8 and a receiving piezoelectric transducer 9, placed in one housing, made in the form of a removable nozzle and resonant at a frequency of 2.5 M Hz or 5 MHz, and the received signal processing path 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Все управление работой осуществляется от ПК с установленным на него прилагаемым к устройству программным обеспечением через USB 1 с помощью микроконтроллера 2 Microchip PIC32MX440F. При подключении устройства к ПК с помощью USB 1 устанавливается соединение через драйвер устройства. При этом ПК может передавать в микроконтроллер 2 команды и получать из него данные. Синхронизация работы всех узлов устройства обеспечивается кварцевым генератором 3 с частотой 8 МГц.All operation control is carried out from a PC with the software attached to the device installed via USB 1 using the Microchip PIC32MX440F microcontroller 2. When connecting the device to a PC using USB 1, a connection is established through the device driver. In this case, the PC can transmit 2 commands to the microcontroller and receive data from it. The synchronization of all nodes of the device is provided by a crystal oscillator 3 with a frequency of 8 MHz.

Электропитание устройства осуществляется от линии +5 В шины USB 1, из которых преобразователем напряжения 4 формируются напряжение +3,3 В для питания микроконтроллера 2 и аналоговых цепей и напряжение +50 В для питания транзисторного формирователя и усилитель импульсов 7. При этом горит светодиодный индикатор «Питание» (зеленый цвет) на плате управления прибором 5, где также располагается светодиодный индикатор «Работа» (красный цвет) и соответствующая кнопка управления.The device is powered from the +5 V line of the USB 1 bus, from which a voltage converter 4 forms a voltage of +3.3 V to power the microcontroller 2 and analog circuits and a voltage of +50 V to power the transistor driver and a pulse amplifier 7. The LED indicator is on. "Power" (green) on the control board of the device 5, which also houses the LED "Work" (red) and the corresponding control button.

Цикл работы устройства осуществляется следующим образом. ПК через USB 1 передает в микроконтроллер 2 управляющий байт, являющийся командой начала цикла и одновременно значение этого байта записывается в цифро-аналоговый преобразователь 6 для формирования общего усиления. Микроконтроллер 2 вырабатывает короткий (длительность 100 нс) логический импульс «Старт», поступающий на транзисторный формирователь и усилитель импульсов 7. При этом на выходе транзисторного формирователя и усилителя импульсов 7 получается короткий радиоимпульс (основная энергия в пределах одного периода, т.е. 400 нс) амплитудой не менее 50 В.The cycle of the device is as follows. The PC via USB 1 transfers the control byte to the microcontroller 2, which is the command to start the cycle, and at the same time the value of this byte is written to the digital-to-analog converter 6 to form the overall gain. Microcontroller 2 generates a short (duration of 100 ns) logic pulse “Start”, which is fed to the transistor driver and pulse amplifier 7. At the same time, a short radio pulse is obtained at the output of the transistor driver and pulse amplifier 7 (main energy within one period, i.e. 400 ns) with an amplitude of at least 50 V.

Сформированный импульс подается в съемную насадку устройства на передающий пьезоэлектрический преобразователь 8, который излучает ультразвуковой сигнал. Известно, что акустическое излучение при распространении в среде активно переотражается от границ слоев среды с резким изменением акустического импеданса. Структуры человеческого тела: кожный покров, жировой слой, мышечная и костные ткани обладают резко отличающимися акустическими свойствами, поэтому при прохождении через них излучения, часть акустической энергии отражается от границ слоев в обратном направлении. Зная величину скорости звука в каждой структуре и зарегистрировав время прихода отраженного импульса можно легко рассчитать толщину каждой структуры относительно поверхности тела (точки приложения насадки устройства).The generated pulse is fed into a removable nozzle of the device to the transmitting piezoelectric transducer 8, which emits an ultrasonic signal. It is known that acoustic radiation propagating in a medium is actively reflected from the boundaries of the layers of the medium with a sharp change in acoustic impedance. The structures of the human body: the skin, fat layer, muscle and bone tissue have sharply different acoustic properties, therefore, when radiation passes through them, part of the acoustic energy is reflected from the boundaries of the layers in the opposite direction. Knowing the value of the speed of sound in each structure and registering the arrival time of the reflected pulse, it is easy to calculate the thickness of each structure relative to the surface of the body (the point of application of the nozzle of the device).

Базовая частота излучения 2,5 МГц была определена опытным путем. При увеличении частоты можно получить более высокое разрешение прибора, но при этом за счет высокого затухания возникают проблемы при локации тучных людей (толщина жирового слоя более 35 мм), а также мешающие отражения от кожного покрова. При понижении частоты за счет уменьшения затухания можно измерить самых толстых, но при этом мы можем не выявить жировой слой у людей средней комплекции. Эксперименты на частоте 2,5 МГц показали наилучшие результаты в широком диапазоне значений жирового слоя. Для локации детей и подростков, а также лиц умеренной комплекции предусмотрена сменная насадка, настроенная на частоту 5 МГц.The base radiation frequency of 2.5 MHz was determined empirically. By increasing the frequency, you can get a higher resolution of the device, but due to the high attenuation, problems arise when locating obese people (fat layer thickness is more than 35 mm), as well as interfering reflections from the skin. By lowering the frequency by reducing attenuation, the thickest ones can be measured, but at the same time we may not reveal the fat layer in people of average complexion. Experiments at a frequency of 2.5 MHz showed the best results in a wide range of values of the fat layer. For the location of children and adolescents, as well as people of moderate complexion, a replaceable nozzle is tuned to a frequency of 5 MHz.

Отраженные от границ слоев внутренних структур человеческого тела эхосигналы принимаются приемным пьезоэлектрическим преобразователем 9, расположенным в одной сменной насадке с передающим пьезоэлектрическим преобразователем 8, и поступают в тракт обработки принятых сигналов 10. После усиления, детектирования и оцифровки в тракте обработки принятых сигналов 10 полученные данные поступают в микроконтроллер 2 и запоминаются в его оперативной памяти.The echo signals reflected from the boundaries of the layers of the internal structures of the human body are received by the receiving piezoelectric transducer 9, located in the same interchangeable nozzle with the transmitting piezoelectric transducer 8, and enter the received signal processing section 10. After amplification, detection and digitization in the received signal processing section 10, the received data is received to microcontroller 2 and are stored in its RAM.

По окончании накопления в памяти заданного количества отсчетов (2048) микроконтроллер 2 передает через USB 1 в ПК, находящийся в режиме ожидания, блок сохраненных данных для дальнейшей обработки. По окончании передачи блока данных цикл может быть повторен.Upon completion of the accumulation in the memory of the specified number of samples (2048), the microcontroller 2 transfers via USB 1 to the PC, which is in standby mode, a block of stored data for further processing. At the end of the transmission of the data block, the cycle can be repeated.

В случае отжатия кнопки «Работа» данные не передаются в ПК и он выходит из режима ожидания через некоторое время, поэтому в ПК будет запоминаться последняя принятая эхограмма.If the “Work” button is pressed, data is not transferred to the PC and it leaves the standby mode after a while, so the last received echo will be remembered in the PC.

Технические характеристики устройства:Device Specifications:

- режим локации- location mode импульсный;impulse; - частота локации- location frequency 2,5 МГц; 5.0 МГц;2.5 MHz; 5.0 MHz; - амплитуда импульса- pulse amplitude 70 В;70 V; - частота повторения- repetition rate 15 Гц;15 Hz; - размеры- sizes ⌀40 мм × 170 мм × 60 мм;⌀40 mm × 170 mm × 60 mm; - масса- weight 0,25 кг0.25 kg

Устройство рассчитано только на работу с персональным компьютером (notebook). Необходимо использование специального геля.The device is designed only for use with a personal computer (notebook). It is necessary to use a special gel.

Прилагаемое к прибору программное обеспечение разработано на основе многочисленных клинических данных и предлагает пользователю максимально широкие возможности в оценке функционального состояния организма на основе измерений жировой прослойки в разных частях тела. Различные показатели рассчитываются не только по результатам ультразвуковых измерений, но также учитываются асимптотические методики (возраст, пол, антропометрические данные), геометрические размеры тела (окружности груди, бедер, талии и т.п.). Пользователь может заложить в программу определенные данные по весу, содержанию жира, физической активности и на 30 модели увидеть как изменится его тело (в лучшую или худшую стороны).The software attached to the device is developed on the basis of numerous clinical data and offers the user the widest possible possibilities in assessing the functional state of the body based on measurements of body fat in different parts of the body. Various indicators are calculated not only by the results of ultrasonic measurements, but also asymptotic methods (age, gender, anthropometric data), geometric dimensions of the body (chest, hips, waist, etc.) are also taken into account. The user can put in the program certain data on weight, fat content, physical activity and on 30 models see how his body will change (for better or for worse).

Основные возможности программного обеспечения:Key features of the software:

- создание 3D модели тела на основе результатов измерений в различных точках;- creating a 3D model of the body based on the results of measurements at various points;

- различные методики замеров на выбор пользователя (1 замер в каждой точке, 3 и более замеров в каждой точке и т.д.);- various measurement techniques at the user's choice (1 measurement at each point, 3 or more measurements at each point, etc.);

- визуализация эхограмм отраженных сигналов;- visualization of echograms of reflected signals;

- автоматический расчет основных параметров телосложения как по результатам акустической локации, так и по другим замерам, определение текущего статуса и выдача рекомендаций для корректировки нарушений:- automatic calculation of the main parameters of the physique, both according to the results of the acoustic location and other measurements, determining the current status and issuing recommendations for correcting violations:

рассчитываются следующие параметры:The following parameters are calculated:

- BMI - индекс массы тела, вычисляется по отношению массы тела (в килограммах) к величине роста (в метрах) в квадрате;- BMI - body mass index, calculated by the ratio of body weight (in kilograms) to the height (in meters) squared;

- BFI - индекс количества жира, общее количество жира, вычисляется по результатам акустической локации;- BFI - index of the amount of fat, the total amount of fat, is calculated according to the results of acoustic location;

- BMR - базовый метаболический индекс, количество калорий, необходимые испытуемому при данном типе телосложения и различных уровнях физической активности; вычисляется по результатам всех измерений;- BMR - the basic metabolic index, the number of calories needed by the subject with this type of physique and various levels of physical activity; calculated according to the results of all measurements;

по результатам расчетов производится анализ и выдается текущий статус пациента:according to the results of calculations, an analysis is made and the current status of the patient is issued:

- структура тела (масса, % жира, масса без жира и т.п.);- body structure (mass,% fat, mass without fat, etc.);

- степень ожирения (норма, избыточный вес, ожирение определенной степени);- the degree of obesity (normal, overweight, obesity of a certain degree);

- оценочный прогноз риска заболеваний (кардиология, инсульт, диабет);- an estimated prognosis of the risk of diseases (cardiology, stroke, diabetes);

- необходимое количество калорий при различных уровнях физической активности;- the required number of calories at various levels of physical activity;

- рекомендации по образу жизни и терапии при различных уровнях ожирения;- recommendations on lifestyle and therapy for various levels of obesity;

- представление в виде графиков - трендов различных параметров (толщина жирового слоя, % телесного жира, масса тела) для анализа результатов долговременных исследований;- presentation in the form of graphs - trends of various parameters (fat layer thickness,% body fat, body weight) for analysis of the results of long-term studies;

- оценка мышечного тонуса на основе функции ультразвукового сканирования участка тела, когда прибор перемещается по выбранному участку синхронно с движением развертки (аналог B-скана), подобная опция очень удобна при оценке результатов силовых тренировок;- assessment of muscle tone based on the function of ultrasound scanning of a body part when the device moves along a selected area synchronously with the sweep movement (analogue of the B-scan), this option is very convenient when evaluating the results of strength training;

- формирование итоговых результатов исследований в виде протоколов, которые хранятся в электронной базе исследований и могут быть представлены в печатном виде.- the formation of the final research results in the form of protocols that are stored in an electronic research database and can be presented in print.

Таким образом, разработанное устройство предлагает самые широкие возможности для оценки функционального состояния организма обследуемого человека. Кроме того, основная часть этой самой оценки переложена на прилагаемое программное обеспечение, а пользователю не нужно проходить длительное обучение для трактовки получаемых эхограмм, достаточно просто произвести измерения в соответствии с прилагаемой инструкцией.Thus, the developed device offers the widest possibilities for assessing the functional state of the organism of the person being examined. In addition, the main part of this very assessment is transferred to the attached software, and the user does not need to undergo long-term training to interpret the resulting echograms, it is enough to simply take measurements in accordance with the attached instructions.

Для проверки точности работы предлагаемого устройства были произведены сравнительные измерения на компьютерном томографе. Исследовались добровольцы разного возраста и комплекции с применением обеих насадок. В результате погрешность акустического метода относительно расчетов по снимкам компьютерного томографа составила в среднем 2,1%, что является исключительно хорошим результатом для «бытового» устройства.To verify the accuracy of the proposed device, comparative measurements were made on a computer tomograph. We studied volunteers of different ages and complexities using both tips. As a result, the error of the acoustic method with respect to calculations from images of a computer tomograph was on average 2.1%, which is an exceptionally good result for a “household” device.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять измерения толщины жировой прослойки и оценивать мышечный тонус в различных точках тела человека любого возраста и любой комплекции с хорошей степенью точности, обладает относительной дешевизной и простотой использования.Thus, the proposed device allows you to measure the thickness of the fat layer and evaluate muscle tone at various points in the human body of any age and any complex with a good degree of accuracy, has a relatively low cost and ease of use.

Claims

A device for measuring the thickness of the body fat and muscle tone of a person using ultrasonic echolocation, containing a USB interface connected to a microcontroller, a device control board and a nozzle with a receiving and transmitting piezoelectric transducers in one housing, characterized in that the microcontroller is connected to a crystal oscillator by a voltage converter, the control board of the device, while the transmitting piezoelectric transducer is connected to the microcontroller through a transistor formate s and a pulse amplifier and a digital-to-analog converter and the receiving piezoelectric transducer - processing received signals through path, the nozzle is detachable from the resonant frequency of the transmitting and receiving piezoelectric transducers of 2.5 MHz or 5 MHz.