[发明专利]一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪

权利要求书

1.一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，包括主机、超声探头和良导体试块，其特征在于，主机包括核心板、激励板、放大板、采样板、按键及显示屏，超声探头通过线缆与主机连接，良导体试块在测量时一面与人体皮肤接触另一面与超声探头接触；核心板为本设计的主要控制单元，负责提供电源，发送激励脉冲，计算皮下脂肪厚度，以及处理人机交互信息；按键与显示屏均直接与核心板连接，按键用于输入皮肤表面的形变值以及开始/停止测量，显示屏用于显示脂肪厚度信息以及人机交互所需信息；激励板通过导线与核心板连接，可将核心板发出的低压激励脉冲转化为足以激励超声探头的高压激励脉冲；放大板通过高压隔离元件与激励板相连接，负责对超声回波信号进行滤波以及放大，提高信噪比便于后续处理；采样板与放大板通过SMA接口相连接，将回波信号的模拟电压值AD转化为数字信号传递回核心板中；由核心板计算出皮下脂肪厚度，显示在显示屏上。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，其特征在于，所述的良导体试块，为圆柱体，其直径与超声探头相等，在其侧面印有以毫米为单位的刻度尺；该试块用于放置在平躺状态的人体表面，由于其自身重量会使皮肤表面产生形变，可通过印于其侧面的刻度尺读出皮肤形变程度的数值；其通过超声耦合剂使其正反两面分别与人体皮肤及超声探头相耦合，使超声波可穿过超声探头、良导体试块及人体。

3.根据权利要求2所述的一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，其特征在于，所述的按键可将良导体试块放置在人体表面时，所读出的形变程度数值输入进主机当中；所读出的形变程度数值并不直接等价于脂肪组织的形变数值，主机处理时通过公式(1)进行换算，其中a,b,c,d均为修正系数，y为脂肪组织形变数值，x为通过良导体试块刻度尺所读出的数值；

y＝a*x³+b*x²+c*x+d (1)。

4.根据权利要求3所述的一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，其特征在于，所述的主机在对回波信号进行处理时，会连续进行M次测量，每次进行测量时会发送N个激励脉冲波，N个激励脉冲波之间间隔10-100ms，M、N均为大于1的整数，每个脉冲波产生的回波会通过由无源RLC硬件电路组成的中心频率为2.5MHz，带宽1MHz的巴特沃斯带通滤波器进行滤波；滤波后的回波信号被ADC进行采集，交由主机去除穿过良导体试块部分产生的回波信号后对剩余信号进行Hilbert变换并取绝对值；

对经过Hilbert变换后的N个回波信号进行叠加取平均，并利用窗口长度为K的平滑滤波器进行平滑处理，K为大于1的整数，视信号中绝对值最大的点为脂肪-肌肉分界层，以此为依据计算皮下脂肪厚度；M次的皮下脂肪厚度测量结果将依大小进行排序，去除最大值与最小值后，其余测量值取平均作为最终脂肪厚度检测结果进行显示。

5.根据权利要求4所述的一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，其特征在于，通过公式(2)计算人体皮下脂肪厚度，

其中L为皮下脂肪厚度，△t为ADC的采样间隔，n为从发射超声波到脂肪-肌肉分界层产生回波之间的采样点数量，v为超声在人体中的传播速度，通常取值为1450～1550m/s，y为由公式(1)计算出的需要补偿的形变数值，m为良导体试块自身厚度。

6.根据权利要求5所述的一种高性能的人体皮下脂肪厚度测量仪，其特征在于，在测量时，实时将采集到的数据处理成可视化的波形进行显示；波形为柱状图，每柱的高度代表着处理后回波信号波峰点处的电压大小；波形的横轴表示时间，换算为实际厚度，纵轴表示电压，代表回波能量大小；使用者在测量时可以在测量点附近轻微移动探头，观察波形显示；当波形多次在屏幕同一位置稳定出现高能量回波时，判断该位置为脂肪-肌肉分界层，此时的测量结果为测量到的皮下脂肪层厚度。