Способ определения толщины спинного жира у свиней

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51 4 А О К 29/00 СЕС(1 ЖР И АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВНИИА АВТОР ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Донской сельскохозяйственный институт(56) Ультразвуковой толщиномер типа ТУК. Описание и инструкция по эксплуатации. Кишинев, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СПИННОГО ЖИРА У СВИНЕЙ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выведении новых типов и пород свиней. Цель изобретения - по- вышение точности способа путем исхлещи чения эхо-импульсов, отраженных от йромежуточных границ в жировом слое,Измерение толщины жира проводят вобласти 6 7 грудных позвонков. Измеряют промежуток времени ьТ, междумоментами приема .каждого последующего эхо-импульса и каждого предыдущего и определяют отношение их амплитуд О 1 /Ю . На эталонных образцахмышечной ткани измеряют коэффициентзатухания И и скорость распространения С ульразвука. Толщину слоя жираопределяют по времени распростране-.ния первого (предыдущего) иэ такойпары эхо-импульсов, для которых выполняются соотношенияс е;с 5,6 мкс;О/Ц рехр(И С ЮС), где 0,/О;"отношение амплитуд йредыдущего и последующего импульсов, Ф - наименьшееразрешаемое время измерительногоустройства.ил., 3 табл.25 Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способамопределения толщины слоев жира имышц сельскохозяйственных животных.Цель изобретения - повышение точности определения толщины шпика свиней путем исключения эхо-импульсов,отраженных от промежуточных границв жировом слое, 10На чертеже изображена многослойная система, в которой 1, 1, 1 -толщина слоев; сп = 1, 2, 3) иС(а1, 2, 3) - коэффициент затухания и скорость ультразвука всоответствующем слое; Р - пьезопреобразователь; ц, Ь, с - нижняя граница первого, второго и третьего слоя соответственно; К К К- коэффициенты отражения ультразвука на нижней, 20границе первого, второго и третьегослоя соответственно; БПи Уамплитуда эхо-импульсов, отраженныхот границ а, б, с непосредственнона входе пьезопреобразователя Р,Способ осуществляется следующимобразом,Сначала производят измерения скорости С и коэффициента затуханияультразвука на образцах жира, а также скорости С, и коэффициента затухания Ы, на образцахмышечной тканисвиней, Эти измерения производят одним из известных методов.Затем с помощью приемно-передающего преобразователя, помещенногона поверхности кожи животного, возбуждают ультразвуковые импульсы конечной длительности с частотой заполнения, например, 1,8 МГц, которые 40распространяются в слое шпига. В качества генератора импульсов можетбыть использован, например, генератор прибора УД. Эхо-импульсы, отраженные от акустически контрольныхграниц в слое шпига, возвращаютсяна совмещенный преобразователь, элект.рические колебания которого подаютсяна вход приемного устройства, В качестве приемного устройства можетбыть использован, например, осциллограф С 1-65. С помощью приемного устройства производится измерение промежутков времени з с;, между моментами приема каждого последующего импульса и каждого предыдущего, а также отношения их амплитуд в. По из- .Б;меренным значениям С, Ы, и ьй, определяют значение величины ехр(Ы, С,М ) сравнивают ее со значениями1отношений амплитуд Б;,/11 и для дальнейшего анализа оставляют такие пары эхо-импульсов, для которыхъ ехр(Ы, С д С, ) .1Затем для всех оставленных пар импульсов производится сравнение А , с контрольным промежутком временинижняя граница которого равна наименьшему разрешаемому времени измерительного устройства, а верхняя - 7,5 мкс, и оставляют для дальнейшего анализа только такие пары импульсов, для которыхс 1, 5,6 мкс, Из всех пар импульсов, удовлетворяющих этому условию, выби 1 ается пара с максимальной (с учетом затухания) амплитудой и производится измерение .времени распространенияпервого (предыдущего) из импульсов выбранной пары. Толщина слоя жира определяется по известному соотношению 1 = Сф/2Границы контрольного промежутка времени д 1 установлены из следу ющих соображений. Левая граница является наименьшим разрешаемым временем измерительного устройства, Оноопределяется длительностью ультразву кового импульса, крутизной его фронтов, параметрами электронной схеьы. Правая граница - 5,6 мкс найдена экспериментально и имеет следующую природу. Нижней границей шпига является длиннейшая мышца спины или трапецевидная мышца, которые у живых живот-ных находятся в состоянии частичного сокращения, В этом состоянии в объеме мышцы возникают акустически контрастные неоднородности, вызванные раэ. ной степенью сокращения отдельных мышечных пучков. Эксперименты показали, что первая (в направлении зондирования) из этих неоднородностей воз" никает на таких глубинах от границы шпиг-мышца, максимальному значению которых соответствует задержка эхоимпульса именно на 5,6 мкс по отноше" нию к импульсу, отраженному от границы шпиг-мышца.Обоснование условия следующее: Б,границей с первым слоем, а д т рд- промежутки времени распространений ультразвуковых импульсов в соответствующем слое в прямом и обратном направлениях. Тогда имеем следуюцие уравнения;-Ь 1РТ Дфр Тфг -Ы;С, д 1, - с дс,- ехр(- ( С дс ) = ---- (1)01 1(1 р 2 )1В рассматриваемом случае слой с номеромявляется слоем мышечной тка 5ни, а слой с номером (д - 1) - слоем жира, К , - амплитудный коэффициент отражения ультразвука на границе жира и мышцы, с; - амплитудныйкоэффициент отражения на неоднород. 20ности в объеме мышцы.Значение Е в среднем состав 7ляет0,016. Действительно, по известной формуле1где р,Си С - произведения плотности наскорость ультраэвукадлямьппечной жировой ткани соответственно.В среднем для мьппечной ткани можно принять р = 1,07 г/см , С1,5810 см/с, а для жира Р == 0,92 г/смр С = 1,43 10 см/с. Подставляя эти данные в формулу (2),получим с, = 0,016. В знаменателеправой части равенства (1) выражение- с в 1, поэтому40ехр(-ЫТСТ д 1)1Переходя к ранее обозначенным- Ц( , )( - ),ТТТй50Найдем отношение амплитудЦТ сБ с(1 - с ехр(-ф,с т дел) РТ с ) 553 с; (1 - с 1) ехр( Ы 1 С 39) Аналогично отношение амплитуд эхоимпульсов, отраженных от границ слоя с номером 1 имеет вид 3, с; (1 - с, ) ехр(-А, С, л,)ипи, К .1ехрТ- Ы;С, в 1,) Р;(1 - Р.1 1В рассматриваемом случае слой с номером 1. является слоем мьппечной ткани, а слой с номером.(1 - 1) слоем жира, с;, " амплитудный коэфФициент отражения ультразвука на границе жира и мьшщы, Е; - амплитудный коэффициент отражения на неоднородности в объеме мьппцы. Значение 1;, в среднем составляет .0,016. Действительно, по известной формуле7., Р 1 СТ - гс,с,+ рсгде р С,и )С " произведения плотностина скорость ультразвукадля мьппечной и жировойткани соответственно.В среднем для мьшечной ткани можно принять ,щ 1,07 г/см ; С=- 1,58 10 см/с, а для жира== 0,92 г/см , С = 1,43 .10 см/с. Подставляя эти данные в Формулу (2),юлучим с, = 0,016. В знаменателелравой части равенства (1) выражение1 - с;- 1, поэтому.Поскольку коэффициент отражения ультразвука иа неоднородностях, возникающих в объеме мппцыр т.е. на грани"цах между различными участками одного и того же органа (К;), меньше повеличине коэффициента отражения ультразвука на границе жира с мьппцей(К; ,), т.е. на границе между двумяразными органами, то К;, /К; 7и равенство (3) можно заменить нера"венством..,7 ехр( т) С, д й,). (4)Условие (4) удовлетворяется всегдадля пары импульсов, первый иэ кото 1386125рых отражен от нижней границы шпига, а второй - от неоднородности в объ" еме мьппцы.В тех случаях, когда слой шпига над его нижней границей содержит прослойки мышечной или соединительной ткани достаточно большой толщины, чтобы эхо-импульсы от границ прослойки оказались размещенными измеритель. 10 ным устройством, а время относительной задержки второго из этих импуль" сов укладывается в контрольный про" межуток времени М , отношение амплитуд этих эхо-импульсов не может удовлетворить условно (4), так как коэффициенты отражения на границах прослойки одинаковы.П р и м е р 1. Ширина контрольного промежутка времени дно уста новлена оптимальной, т,е, в пределах отдо 5,6 мкс. Значение наименьшего разрешаемого времени 7 было определено экспериментально и для измерительной установки,.используемой 25 в данном опыте, составило 3,5 мкс. На образцах мьппечной ткани были измерены коэффициент затухания Ы, и скорость ультразвука С,Получены следующие значения 30о(, = (0,21 + 0,03) смС, = (1578 + 9) м/с.Коэффициент затухания измерялся известным способом. Скорость ультразвука определялась импульсным мето дом с общим пьезоэлементом.Измерение толщины спинного жира предлагаемым способом производилось на свиньях донского мясного и степного типов в "убойном цехе перед убо" 40 ем. Контрольные измерения осуществлялись миллиметровой линейкой сразу после убоя животных. В одной и той же точке (в области 6-7 грудных позвонков) измерения производились 45 трижды как предлагаемым, так и контрольным способами и вычислялись из трех измерений. Полученные данные обарабатывались следующим образом. Рассчитывались отклонения результа" тов измерений, полученных предлагаемым способом, от соответствующих контрольных результатов. Подсчитывалось число отклонений, лежащих в пределах 0-3 мм, и число отклонений, превьппающих 3 мм.Отклонения первой группы (0-3 мм) обусловлены случайными причинами, связанными с несовершенством обоих(контрольного и предлагаемого)методов, а отклонения второй Группы являются "просчетами" предлагаемого метода,вызванными ошибками идентификации эхоимпульса, соответствующего нижней границе шпига. Результаты приведены втабл. 1.В данном примере отклонения, превышающие 3 мм (т,е. "просчеты"), ненаблюдались,П р и м е р 2. Ширина контрольного промежутка Д 1 больше оптималь"ной 3,5 мкс ( Л С10 мкс.Остальные условия эксперимента - те же,что и в примере 1. Результаты приведены в табл. 2Число отклонений, превышающих3 мм (т.е. число "просчетов"), в данном примере составляет подавляющуючасть измерений (9 из 11),П р и м е р 3. Ширина контроль"ного промежутка Л С меньше оптимальнойф 3,5 мкс ( лС Р ( 5,0 мкс. Остальные условия эксперимента - те же,что и в примере 1Результаты приведены в табл. 3.В данном примере 3 число отклонений, превышающих 3 мм, т.е. число"просчетов", составляет 36 Х от общего числа измерений.Сравнение данных, приведенных в табл. 1-3, показывает, что наиболее точные результаты получаются при тех условиях, которые соответствуют предложенному способу. Применение предлагаемого способа в народном хозяйстве позволит улучшить селекционную работу при выведении новых типов и пород свиней, а также может быть положено в основу при разработке нового толщиномера.Формула изобрет енияСпособ определения толщины спинного жира у свиней, включающий подачу посредством приемно-передающего преобразователя, расположенного на поверхности тела животного, ультразвуковых импульсов внутрь тела животного, прием эхо-импульсов, отражен" ных от границ между слоями тканей, измерение времени распространения эхо-импульса с максимальной амплитудой, предварительное измерение скорости и коэффициента затухания ультразвука в эталонных образцах, о т л иклонения,ина шп нтролособ 0,0 36,41,0855 0877 5 41,06 34,0 34,3 37,7 111 38,0 105 38,7 О,3,86 37,0 34,0 38,7 824 36,0 38 в 2,0 0,0 0816 0,0 3,3 10 10 ф 7 85 4,34 884 42,1,9 0842 104 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности способа путем исключения эхо-импульсов, отраженных от промежуточных границ в жировом слое, дополнительно измеряют промежутки времени Л Т 1 между моментами приема каждого последующего и предыдущего импульсов, определяют отношение их амплитуд О/О а коэффициент затухания 4 и скорость распространения ультразвука измеряют на эталонных образцах мышечной ткани, после чего толщину слоя жира определяют по времени распространения первого из такой пары эхо-импульсов, для которой выполняются соотношенияфГ(де ( 5 6 мкс;/О ехр(о(с л 1 ) промежутки времени между моментами приема каждого последующего и предыдущего эхо-импульсов;отношение амплитуд предыдущего и последующего импульсов; наименьшее разрешаемое время измерительного устройства; коэффициент затухания ультразвука в эталонных образцах;скорость распространения ультразвука в эталонных образцах10 1386125 Толщина шпига, мм тклонения, мм Контрольный способ 6,0 1963 57,0 2639 50,0 36,0 50,0 41,0 38,0 9,0 4,0 1277 7,0 2791 1193 0,5 2931 8,0 2736 50,0 38,0 30,0 39,0, 40,0 2509 5,0 4,0 0,0 4,0 2705 2269 3103 Толщина шпига, мм агаемый Конт рол Отклонения,Предльн способспособ57,0 53,О 48,0 1963 З,О 50,0 2639 2,0 36,0 38,0 1277 50,0 41,0 45,5 40,0 2791 0,5 1,0 1193 6,0 38,0 29,31 2736 2,0 50,0 5,0 38,0 2509 30,0 4,0 2705 39,0 1,5 2269 2,5 40,0 3103 Индивидуальный номер аивотного Индивидуальный номер зивотного Предлагаемыйспособ 63,0 41,0 40,0 43,0 40,8 46,0 54,0 33,0 34,0 39,0 44,0 44,0 48,0 33,0 34,0 37,5 42,5 Т аблица 2 Таблица 3138 Ь 125 а зьми Составитель Б. Техред Л. Олийнык актор В, Да аж 519 Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийа, Ж-Э 5, Раущская наб.д. 4/ аказ 1437 Произв еино-поли ческ Тир ВНИИПИ Гос по делам 113035,Моск