一種男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x及使用方法，其包括微波信號(hào)產(chǎn)生?發(fā)射部、微波相位檢測(cè)部、電源，微波信號(hào)產(chǎn)生?發(fā)射部與微波相位檢測(cè)部連接，電源分別與微波信號(hào)產(chǎn)生?發(fā)射部、微波相位檢測(cè)部連接；本發(fā)明測(cè)量?jī)x可以獨(dú)立測(cè)量得到陰莖的變化長(zhǎng)度、硬度以及血供等信息，數(shù)據(jù)精度和可靠性得到提高；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適于工業(yè)化生產(chǎn)，利于市場(chǎng)推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
一種男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于微波相位、幅度檢測(cè)技術(shù)的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x及使用 方法，屬于醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 陰莖勃起功能障礙(ED )，是指陰莖持續(xù)至少6個(gè)月不能達(dá)到和維持足夠的勃起硬 度以獲得滿意的性生活，本病早先在西方被稱之為性無(wú)能（impotence)，我國(guó)稱之為陽(yáng)痿， 兩者都是醫(yī)患雙方不愿意接受的貶義詞，勃起功能障礙不僅是老年男性也是成年男性的常 見(jiàn)病，據(jù)估計(jì)全球目前有1億多不同程度患者，美國(guó)馬賽諸塞州男性增年研究(MMAS)的隨 訪資料顯示:40~70歲男性中有52%患者有不同程度的ED。中國(guó)上海40歲以上的男性ED的 患病率:40~49為32.8%，50~59為36.4%，60~69為74.2%，70歲以上高達(dá)86.3%，重慶城 區(qū)男子性功能狀況的初步調(diào)查顯示：18~97歲男性ED的患病率為44.8%。而大于40歲男子 的患病率為69.7%，ED嚴(yán)重危害男性的身體和心理健康，危害家庭和諧，是應(yīng)該足夠引起 重視的醫(yī)學(xué)和社會(huì)問(wèn)題。
[0003] 和其他疾病一樣，勃起功能障礙的診斷也需要詳細(xì)的病史搜集(包括性生活史，醫(yī) 學(xué)系統(tǒng)回顧和精神心理及社會(huì)交往經(jīng)歷等情況），還要有系統(tǒng)針對(duì)性的體格檢查和基本實(shí) 驗(yàn)室檢查數(shù)據(jù)。勃起功能國(guó)際問(wèn)卷IIEF-5評(píng)分可初步評(píng)估患者勃起功能障礙的嚴(yán)重程度。
[0004] 勃起功能障礙的分類:勃起功能障礙按照發(fā)病機(jī)理的不同可分為心理性和器質(zhì)性 兩大類;心理性勃起功能障礙:起病比較突然，往往在特定的情景和場(chǎng)合下發(fā)生，而在另外 的場(chǎng)合或者情景下卻能正常勃起(如手淫等），有明顯夫妻關(guān)系，情緒和社會(huì)等精神心理誘 發(fā)因素，患者仍保持有良好的晨間和夜間勃起。器質(zhì)性勃起功能障礙:發(fā)病在不知不覺(jué)中， 且逐漸加重，或者在手術(shù)，外傷或者服用某種藥物后發(fā)生，在任何情景和場(chǎng)合均不能達(dá)到滿 意勃起和維持足夠時(shí)間，患者無(wú)晨勃和夜間勃起，或者明顯減退。
[0005] 夜間陰莖的勃起是指睡眠時(shí)陰莖的自發(fā)勃起。一般情況下，健康男性自嬰兒時(shí)期 開(kāi)始到老年都有夜間勃起。正常情況下每晚大約有4~6次勃起，共約120~150min左右，隨 著年齡的增長(zhǎng)，勃起時(shí)間逐漸縮短。而60歲以上，每晚仍有60min左右的勃起時(shí)間。從生理學(xué) 角度看，陰莖夜間勃起是植物神經(jīng)活動(dòng)的一個(gè)組成部分，常發(fā)生在睡眠的快速動(dòng)眼期，通常 夜間勃起發(fā)生很突然，并很快達(dá)到最大硬度;勃起消退也很快，所以有些男子在晨間清醒時(shí) 并不知道自已陰莖有過(guò)勃起。夜間勃起是潛意識(shí)的陰莖活動(dòng)的客觀表現(xiàn)，也是清醒狀態(tài)下 陰莖勃起能力的可靠生物學(xué)指標(biāo)。當(dāng)我們檢測(cè)勃起正常存在時(shí)，說(shuō)明其勃起的基本條件無(wú) 論是血管、神經(jīng)還是內(nèi)分泌的調(diào)控均正常;反之，勃起條件的任何一項(xiàng)不正常，都會(huì)引起夜 間陰莖勃起的異常。因此，夜間陰莖勃起(NPT)是否正常存在，是目前準(zhǔn)確地判斷患者勃起 狀況，鑒別心理性和器質(zhì)性的可靠手段。
[0006] 通俗意義上講:陰莖勃起的形態(tài)學(xué)改變是:變粗、變硬、變長(zhǎng)。那么我們對(duì)于勃起的 檢測(cè)通常也是針對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行的：
[0007] 1、硬度測(cè)試儀(Rigiscan):夜間入睡前將兩個(gè)測(cè)試環(huán)分別安置在陰莖前端和根 部，分別同步記錄陰莖粗細(xì)和硬度于捆綁在患者大腿的記錄儀上，次日清晨可通過(guò)連接計(jì) 算機(jī)軟件打印結(jié)果供分析。本檢測(cè)簡(jiǎn)單，方便，無(wú)創(chuàng)?？捎糜谌魏螆?chǎng)合下陰莖勃起硬度的客 觀量化測(cè)定，正常的夜間勃起參數(shù):每夜勃起頻率約3~6次，每次勃起時(shí)間持續(xù)10~15分 鐘，硬度超過(guò)70 %。（表1)
[0008] 表1:國(guó)際陽(yáng)痿研究學(xué)會(huì)Rigiscan檢測(cè)勃起狀況判斷標(biāo)準(zhǔn)
[0009]
[0010] 硬度計(jì)的原理是:是根據(jù)陰莖勃起后局部物理量(張力）的變化通過(guò)電極片轉(zhuǎn)變?yōu)?電量變化的原理研制的，數(shù)據(jù)通過(guò)holter記錄后可以連接計(jì)算機(jī)打印結(jié)果供醫(yī)務(wù)人員分 析。它的測(cè)定圖譜上可以直觀了解陰莖勃起硬度和持續(xù)時(shí)間，但是不能對(duì)ED類型進(jìn)行準(zhǔn)確 判斷。
[0011] 2、NEVA陰莖勃起生物電測(cè)定系統(tǒng):該系統(tǒng)由美國(guó)UmMetrics公司研制和生產(chǎn)，其原 理是利用電生物阻抗技術(shù)，該技術(shù)被引入醫(yī)學(xué)界是在20世紀(jì)60年代，Kubicek等首先利用它 來(lái)測(cè)定心輸出量。此后Knoll等根據(jù)該原理設(shè)計(jì)了能連續(xù)測(cè)定陰莖勃起次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、長(zhǎng) 度、血容量變化等指標(biāo)的生物電測(cè)定系統(tǒng)，即NEVA系統(tǒng)。其理論基礎(chǔ)是根據(jù)陰莖在疲軟和勃 起的不同狀態(tài)下生物電阻抗的變化來(lái)計(jì)算陰莖血容量的變化，該系統(tǒng)位于陰莖頭部的電極 向髂部電極發(fā)出電流，位于陰莖根部的電極用來(lái)測(cè)定阻抗，當(dāng)陰莖皿流量增加造成橫截面 變化時(shí)，相應(yīng)地帶來(lái)根部電極所測(cè)阻抗的變化，同時(shí)陰莖勃起時(shí)長(zhǎng)度的增加也使陰莖頭部 與根部電極間距離增加，也造成阻抗的變化。該系統(tǒng)可以持續(xù)監(jiān)測(cè)陰莖的"變硬"，"變長(zhǎng)"， "變粗"。數(shù)據(jù)同樣通過(guò)holter記錄后可以連接計(jì)算機(jī)分析結(jié)果。特別是可以通過(guò)陰莖勃起 后血容量變化情況可以鑒別血管性EDJEVA系統(tǒng)是目前市面上使用的較為先進(jìn)的NPT檢測(cè) 儀器。（表2)
[0012] 表2 NEVA系統(tǒng)診斷勃起功能障礙的標(biāo)準(zhǔn)參考
[0013]
[00?4]如上所述，硬度儀(Rigi scan)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，但檢測(cè)指標(biāo)相對(duì)單一，偏向于陰莖勃 起的硬度檢測(cè)。對(duì)勃起功能狀況的評(píng)估較為片面。而NEVA系統(tǒng)檢測(cè)指標(biāo)較多，偏向于檢測(cè)陰 莖血容量的變化。
[0015]但是NEVA的技術(shù)基礎(chǔ)一生物電阻抗測(cè)量取決于測(cè)量段內(nèi)的三個(gè)因素:橫截面積、 長(zhǎng)度和內(nèi)部介質(zhì)變化，而在陰莖狀態(tài)變化過(guò)程中，上述三個(gè)量均有變化，NEVA測(cè)量得到應(yīng)該 是這三個(gè)量總的變化情況，對(duì)其中一個(gè)分量的量化準(zhǔn)確性較差，特別是當(dāng)受試者罹患高血 月旨，糖尿病，血管性病變時(shí)。陰莖血流動(dòng)力學(xué)會(huì)發(fā)生明顯改變，生物電阻抗變化較大，檢測(cè)結(jié) 果更有較大的誤差。目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家大型教學(xué)醫(yī)院配備NEVA系統(tǒng)，尚缺乏國(guó)內(nèi)大規(guī) 模及多中心實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，其對(duì)于勃起功能障礙診斷的敏感性及特異性還有待商榷，且 NEVA系統(tǒng)價(jià)格昂貴，難以在基層醫(yī)院開(kāi)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明提供了一種基于微波相位、幅度檢測(cè)技術(shù)的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，該 儀器采用微波三角相位檢測(cè)法檢測(cè)陰莖的勃起前后長(zhǎng)度及粗度變化，根據(jù)微波幅值的變化 檢測(cè)陰莖夜間勃起前后的海綿體血供變化;理論上能全面分析男性NPT情況，精確對(duì)患者的 勃起功能障礙進(jìn)行全面評(píng)估，相對(duì)于NEVA系統(tǒng)的通過(guò)生物阻抗檢測(cè)長(zhǎng)度、血供變化而言，準(zhǔn) 確性更高。
[0017] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的：
[0018] 本發(fā)明男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x包括微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測(cè)部、電 源，微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部與微波相位檢測(cè)部連接，電源分別與微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部、微波 相位檢測(cè)部連接；
[0019] 其中所述微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部由恒溫晶振、鎖相環(huán)、功率放大器、發(fā)射天線依次 連接組成;所述微波相位檢測(cè)部由至少2個(gè)接收天線、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊或發(fā)射模塊數(shù)據(jù)依次連接組成，發(fā)射天線與接收天線無(wú)線連接，且設(shè) 置在待測(cè)物上的位置相對(duì)。
[0020] 通過(guò)恒溫晶振、鎖相環(huán)、功率放大器、發(fā)射天線系統(tǒng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，采用相位、幅值 檢測(cè)芯片AD8302對(duì)2個(gè)以上收天線接收到的信號(hào)進(jìn)行相位差、幅值差的檢測(cè)，確定陰莖勃起 前后的長(zhǎng)度及粗度變化(相位差中得到）、陰莖海綿體內(nèi)血供的變化(從幅值差中得到），同 時(shí)通過(guò)壓力傳感器測(cè)量陰莖勃起前后的硬度變化情況;上述測(cè)量數(shù)據(jù)均通過(guò)核心單片機(jī)的 AD端進(jìn)行采集，并在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊儲(chǔ)存，或通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)(藍(lán)牙或WIFI)將數(shù)據(jù)傳至上 位機(jī)保存。
[0021] 所述恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在10-9以上，由鎖相環(huán)將其倍頻到 2.5GHz~2.7GHz，由功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出；接收天線接收信號(hào)后經(jīng)相位及幅 值比較器對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)采 集該兩種電壓信號(hào)，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)。 [0022] 所述相位及幅值比較器芯片為采用相位、幅度比較器芯片AD8302。
[0023]所述發(fā)射天線和接收天線為常規(guī)結(jié)構(gòu)的微帶貼片天線，天線工作頻率為2.5~ 2.7GHz，實(shí)現(xiàn)增益-5~5dBi，駐波比小于2。
[0024]微帶貼片天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，能與載體共形，能和有源器件、電路等集成為統(tǒng) 一的整體，已被大量應(yīng)用于100MHz~100GHz寬頻域上的無(wú)線電設(shè)備中，特別是在飛行器和 地面便攜式設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。微帶貼片天線的優(yōu)點(diǎn)是:可以有任意的幾何形狀和尺 寸;能夠提供50 Ω輸入阻抗，不需要匹配電路或變換器;比較容易精確制造，可重復(fù)性較好； 輻射方向圖具有較好同向性。
[0025] 本發(fā)明測(cè)量?jī)x還包括一個(gè)以上的壓力傳感器，壓力傳感器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片 機(jī)連接;壓力傳感器為直徑為2-4mm的圓形貼片，以纏繞形式綁定于陰莖體上，用于測(cè)量陰 莖硬度變化。
[0026] 本發(fā)明測(cè)量?jī)x還包括一條以上的測(cè)試帶，發(fā)射天線、接收天線、壓力傳感器設(shè)置在 測(cè)試帶上。
[0027] 本發(fā)明另一目的是提供一種上述測(cè)量?jī)x的測(cè)量使用方法，具體為將發(fā)射天線、至 少2個(gè)接收天線貼附在陰莖的相對(duì)位置處，恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在ΚΓ 9 以上，由鎖相環(huán)將其倍頻到2.5GHz~2.7GHz，再由功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出；相位 及幅值比較器將接收天線采集得到相位差轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)A V，然后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 單片機(jī)將該電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化，通過(guò)公另
汁算陰莖長(zhǎng)度變化，其中
RFU為斜率參數(shù)，10mV/(° ); AL2為發(fā)射天線相位中心到貼于陰莖冠狀溝 部位的接收天線在疲軟和勃起狀態(tài)下的距離變化，λ為發(fā)射天線的信號(hào)波長(zhǎng)；同時(shí) 通過(guò)相位及幅值比較器將兩接收天線接收到的幅值差轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)VMAC，然后 通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)將該電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化，通過(guò)公式 + 得知&、如發(fā)生的變化，進(jìn)而獲得血供的變化趨 勢(shì)；
[0028]其中RFlsLP = 600mv/10倍，為斜率因子;Vcp兩輸入信號(hào)幅值相同時(shí)的幅值差電壓輸 出，為在勃起狀態(tài)下發(fā)射天線到位于陰莖根部的接收天線之間的信道衰減因 子，A2在勃起狀態(tài)下發(fā)射天線到位于冠狀溝部位的接收天線之間的信道衰減因子;L bfdP Lbf2分別為在自由空間中，同樣距離的衰減值：
[0029]
[0030])i為發(fā)射天 線的輸入功率。
[0031] 本發(fā)明的關(guān)鍵在于：
[0032] 1、本發(fā)明的理論基礎(chǔ)在于：陰莖在疲軟和勃起狀態(tài)下，長(zhǎng)度L和內(nèi)在血供發(fā)生了變 化，根據(jù)放置于陰莖不同位置的2個(gè)以上接收天線對(duì)同一位置的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行接收后做相 位檢測(cè)可以推算出長(zhǎng)度的變化;而血供的變化則反映在了發(fā)射天線至接收天線之間的介電 常數(shù)(W)發(fā)生的變化，通過(guò)測(cè)量任意兩個(gè)接收天線之間的幅值差的變化可以得知當(dāng)前狀態(tài) 下的介電常數(shù)值，進(jìn)而推出血供的變化；同時(shí)壓力傳感器可以采集到其在陰莖膨脹前后的 壓力變化情況；
[0033] 2、出于對(duì)測(cè)量穩(wěn)定性和誤差降低方面的考慮，我們采用了恒溫晶振+鎖相環(huán)的信 號(hào)產(chǎn)生方案，其能產(chǎn)生穩(wěn)定性較好的單頻信號(hào)；
[0034] 3、選取相位、幅值檢測(cè)芯片AD8302對(duì)兩接收天線收到的信號(hào)進(jìn)行相位差和幅度差 到電壓之間的轉(zhuǎn)化，然后采用單片機(jī)上的AD(analog to digital，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元)進(jìn)行數(shù)據(jù) 采集，其中根據(jù)采樣位數(shù)-測(cè)量量化精度之間的關(guān)系，可以達(dá)到3-5mm的測(cè)量精度，這對(duì)男性 陰莖的變化情況分析是足夠的；
[0035] 其中兩路輸入信號(hào)的相位差-電壓輸出通過(guò)下列公式計(jì)算，
[0036] Vphs = -RfI?( | Φ (V皿)-Φ (Vinb) | -90。）+Vcp;
[0037] 其中ΙΜφ為斜率參數(shù)：10mV/(° )，Φ (Vina)、Φ (Vine)分別為AD8302兩個(gè)檢測(cè)端口的 輸入電壓相位(圖4、5、6);中心點(diǎn)Vcp為900mV，對(duì)應(yīng)相位差相差90°時(shí)候的電壓輸出，0~180° 相位范圍對(duì)應(yīng)輸出電壓范圍為1.8V~0V;
[0038] 兩路輸入信號(hào)的幅值差-電壓輸出通過(guò)下列公式計(jì)算：
[0039] Vmag = ( RfIslp/20) ( Pina-P 1_) +VCP，其中 PIΝΑ、PINB分別為 INPA端、INPB端的信號(hào)功 率;RFISLP為斜率因子，被外部電路所決定，為600mv/10倍；
[0040] 或者VMAG = RFlsLpl〇g(VlNA/VlNB)+VcP，其中 V皿、VlNB分別為AD8302兩個(gè)檢測(cè)端 口的輸 入電壓值(圖4)，VCP兩端口輸入電壓相等時(shí)的幅值差電壓輸出為900mV;
[0041] 4、為了避免和無(wú)線傳輸信號(hào)（主要工作在2.4G Hz)相互干擾，我們采用的發(fā)射信 號(hào)在2.5GHz-2.7GHz之間；
[0042] 5、數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為1秒，即每隔1秒將全部采集得到數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)缴衔?機(jī)進(jìn)行保存。
[0043]本發(fā)明的效果是：
[0044] 如上述前文提到的，目前醫(yī)療臨床運(yùn)用的兩種測(cè)量設(shè)備的測(cè)試數(shù)據(jù)均有其局限 性，本發(fā)明可以獨(dú)立測(cè)量得到陰莖的變化長(zhǎng)度、硬度以及血供等信息，數(shù)據(jù)精度和可靠性得 到提高;通過(guò)判斷NPT檢測(cè)是否正常，為男性勃起功能障礙的臨床診斷治療決策提供準(zhǔn)確的 參考依據(jù)。同時(shí)，本發(fā)明涉及的設(shè)備較為經(jīng)濟(jì)，我國(guó)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)均可普及使用，有利于提 高我國(guó)的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)診療水準(zhǔn)，服務(wù)人民。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)不意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明帶壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖3為本發(fā)明信號(hào)傳輸途徑示意圖；
[0048] 圖4為本發(fā)明AD8302芯片電路示意圖；
[0049]圖5為本發(fā)明AD8302相位-幅值檢測(cè)芯片兩輸入信號(hào)幅值差-電壓輸出曲線；
[0050]圖6為本發(fā)明AD8302相位-幅值檢測(cè)芯片兩輸入信號(hào)相位差-電壓輸出曲線；
[00511圖7為本發(fā)明測(cè)試原理示意圖，A圖為勃起狀態(tài);B圖為疲軟狀態(tài)；
[0052]圖8為帶發(fā)射天線、接收天線的檢測(cè)帶結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖9為帶發(fā)射天線、接收天線、壓力傳感器的檢測(cè)帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖中：卜恒溫晶振;2-鎖相環(huán);3-功率放大器;4-發(fā)射天線;5-電源;6-帶模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的單片機(jī);7-相位及幅值比較器;8-接收天線;9-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊或發(fā)射模塊；10-壓力傳感 器;11-測(cè)試帶；12-接收天線I; 13-接收天線Π 。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于 所述內(nèi)容。
[0056] 實(shí)施例1:如附圖1、3、7所示，本基于微波相位、幅度檢測(cè)技術(shù)的男性陰莖夜間勃起 測(cè)量?jī)x，其包括微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測(cè)部、電源5,微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部與微 波相位檢測(cè)部連接，電源5分別與微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測(cè)部連接；
[0057]其中所述微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部由恒溫晶振1、鎖相環(huán)2、功率放大器3、發(fā)射天線4 依次連接組成;所述微波相位檢測(cè)部由接收天線112、接收天線Π 13、相位及幅值比較器7、 帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)6、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊9依次連接組成，發(fā)射天線分別與接收天線112、接 收天線Π 13無(wú)線連接，接收天線112、接收天線Π 13設(shè)置在陰莖上與發(fā)射天線4相對(duì)的位置， 相位及幅值比較器芯片型號(hào)為AD8302;發(fā)射天線、接收天線112、接收天線Π 13為微帶貼片 天線，天線工作頻率為2.5GHz，實(shí)現(xiàn)增益3dBi，駐波比小于2。
[0058]使用時(shí)，發(fā)射天線設(shè)置在陰莖根部，接收天線112、接收天線Π 13安裝在相對(duì)于發(fā) 射天線的陰莖另一面，見(jiàn)圖7;恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在10-9以上，由鎖相 環(huán)將其倍頻到2.5GHz，由功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出；接收天線接收信號(hào)后經(jīng)相位 及幅值比較器對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片 機(jī)采集該兩種電壓信號(hào)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為1秒，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。
[0059] 本發(fā)明裝置長(zhǎng)度變化的計(jì)算依據(jù)：
[0060] 從圖7,在陰莖勃起狀態(tài)下發(fā)射天線相位中心到接收天線112(位于發(fā)射天線對(duì)側(cè)， 陰莖根部）、接收天線Π 13(位于冠狀溝處)的距離分別記為L(zhǎng)1、L2;根據(jù)波長(zhǎng)λ和相位之間換 算關(guān)系，此時(shí)兩接收天線接收到信號(hào)的相位差符合下列公式：
[0061]
[0062]帶入公式Vphs = -RfI<i>( | Φ (V皿)-Φ (ViNB) |_90° )+Vcp，此時(shí)相位差電壓為：
[0063] Vphs = -RfU( | Α φ |-90° )+Vcp；
[0064] 在陰莖疲軟狀態(tài)下發(fā)射天線相位中心到接收天線112、接收天線Π 13的距離分別 記為IV、L2' ；根據(jù)波長(zhǎng)λ-一相位之間換算關(guān)系，此時(shí)兩天線接收到信號(hào)的相位差符合下列 公式：
[0065]
[0066]帶入公式Vphs = -RfI<i>( | Φ (V皿)-Φ (Vine) |-90° )+Vcp，此時(shí)相位差電壓為：
[0067] V'phs = _RfI4)( | Δ φ ' |-90。）+Vcp;
[0068] 將兩次采集得到電壓值進(jìn)行差值：
[0069]
[0070] 該差值電壓Δ V正比于兩個(gè)長(zhǎng)度變化的差值，而在疲軟到勃起L1的變化(毫米級(jí)） 相對(duì)于L2的奪化（匣米級(jí)）是個(gè)小量，為此上述計(jì)算可以簡(jiǎn)化為：
[0071]
[0072] 陰莖實(shí)際長(zhǎng)度變化AL為：
[0073]
[0074]血供變化的計(jì)算依據(jù)：
[0075] 從圖7,在陰莖勃起狀態(tài)下發(fā)射天線相位中心到接收天線112、接收天線Π 13間介 電常數(shù)記為ε，該參數(shù)為此時(shí)陰莖內(nèi)血供情況的函數(shù)即ε(Β);
[0076] 設(shè)發(fā)射天線的信號(hào)為ΡΣ，設(shè)它的輸入功率為Pi，此時(shí)發(fā)射天線增益系數(shù)為Gi，在自 由空間中，離實(shí)際接收天線r處的最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)Εο為：
[0077]
[0078] 通過(guò)電場(chǎng)一坡應(yīng)亭矢量So (功率)之間的關(guān)系：
[0079]
[0080] 如果接收天線的增益系數(shù)為Gr，有效接收面積為Ae，則在距離發(fā)射天線r處的接收 天線所接收到的功率Pr為：
[0081]
[0082]考慮到勃起狀態(tài)下的接收天線I、接收天線Π 距離發(fā)射天線為L(zhǎng)1、L2,則接收天線 I、接收天線Π的功率分別為pR1、pR2:
[0083]
[0084]
[0085] 上述發(fā)射功率和接收功率PR1、PR2之比定義為自由空間的基本傳輸損耗Lbf i、Lbf2， 即：
[0086]
[0087]
[0088]用分貝表不為：
[0089]
[0090]
[0091] 而放到真實(shí)的陰莖血供狀態(tài)下，較之于自由空間的基本損耗增加了一個(gè)信道衰減 因子A，而A的變化取決于介電常數(shù)ε(Β)，此時(shí)的由于血供引起的信道衰減可以表示為：
[0092] j:R
[0093] 此時(shí)接收天線I、接收天線Π收到的功率可以表示為：
[0094]
[0095]令：P'R1 = PiNB，P'R2 = PiNA，帶入公式 Vmag=(RfIslp/20)(PiNa-Pinb)+Vcp 中得到 AD8302 幅值差電壓輸出滿足下列計(jì)算：
[0096] \ λ.· v
上.vy y
[0097] 當(dāng)血供變化時(shí)兩路衰減因子記為：
[0098] Αι'=Αι+Δ Ai;Ai'=A2+A A2
[0099] 此時(shí)的幅值差電壓輸出滿足下列計(jì)算：
[0100]
[0101] 由于L2的路徑較之于L1的路徑長(zhǎng)，其作用更顯著，即
[0102] ΔΑ2> AAi
[0103] 測(cè)量反應(yīng)在：
[0104] Vmag^V'mag
[0105] 則可推知心、知發(fā)生了相應(yīng)的變化，為此可以進(jìn)一步推測(cè)反應(yīng)血供的介電常數(shù)ε(Β) 發(fā)生變化。
[0106] 實(shí)施例2:如圖1、7、8所示，本實(shí)施例測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同在于:所述微波相 位檢測(cè)部由2個(gè)接收天線8、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)、發(fā)射模塊數(shù)據(jù)依次 連接組成，測(cè)量?jī)x還包括2條的測(cè)試帶11，一條測(cè)試帶上相對(duì)設(shè)置有發(fā)射天線4、接收天線I 12，另一條測(cè)試帶上設(shè)置有接收天線Π 13;
[0107] 恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在10-9以上，由鎖相環(huán)將其倍頻到 2.7GHz，由功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出；接收天線接收信號(hào)后經(jīng)相位及幅值比較器 對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)采集該兩種 電壓信號(hào)，并由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)保存。
[0108] 發(fā)射天線發(fā)出的信號(hào)穿過(guò)陰莖海綿體，通過(guò)接收天線被吸收，通過(guò)各天線收到信 號(hào)的相位差判斷該接收天線距離發(fā)射天線的遠(yuǎn)近，且通過(guò)兩天線接收到信號(hào)的幅度差判斷 陰莖海綿體勃起前后的血供變化情況;本實(shí)施例測(cè)量?jī)x使用方法同實(shí)施例1。
[0109] 實(shí)施例3:如圖2、9所示，本實(shí)施例測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)同實(shí)施例2，不同在于:測(cè)量?jī)x還包括 4個(gè)的壓力傳感器10,壓力傳感器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)連接;測(cè)量?jī)x還包括2條的測(cè)試 帶11，一條測(cè)試帶上相對(duì)設(shè)置有發(fā)射天線4、接收天線112、2個(gè)壓力傳感器10,另一條測(cè)試帶 上設(shè)置有接收天線Π 、2個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器2組，一組捆扎固定于陰莖根部，一組捆 扎固定于冠狀溝附近，通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)對(duì)該電壓進(jìn)行量化、存儲(chǔ)，用于測(cè)量陰莖 硬度變化;本實(shí)施例測(cè)量?jī)x使用方法同實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:包括微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位 檢測(cè)部、電源，微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部與微波相位檢測(cè)部連接，電源分別與微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā) 射部、微波相位檢測(cè)部連接； 其中所述微波信號(hào)產(chǎn)生-發(fā)射部由恒溫晶振、鎖相環(huán)、功率放大器、發(fā)射天線依次連接 組成； 所述微波相位檢測(cè)部由至少2個(gè)接收天線、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片 機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊或發(fā)射模塊依次連接組成，發(fā)射天線與接收天線無(wú)線連接，且設(shè)置位置相 對(duì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:恒溫晶振產(chǎn)生10MHz 恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在1(T9以上，由鎖相環(huán)將其倍頻到2.5GHz~2.7GHz，再由功率放大器 放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出；接收天線接收信號(hào)后經(jīng)相位及幅值比較器對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位差到電 壓或幅度差到電壓的轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)采集該兩種電壓信號(hào)，并存儲(chǔ) 到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:相位及幅值比較器芯 片型號(hào)為AD8302。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:發(fā)射天線和接收天線 為微帶貼片天線，天線工作頻率為2.5~2.7GHz，實(shí)現(xiàn)增益-5~5dBi，駐波比小于2。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:測(cè)量?jī)x還包括一條以 上的測(cè)試帶，發(fā)射天線、接收天線設(shè)置在測(cè)試帶上。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:測(cè)量?jī)x還包括一個(gè)以 上的壓力傳感器，壓力傳感器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x，其特征在于:壓力傳感器設(shè)置在測(cè) 試帶上。8. 權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測(cè)量?jī)x的使用方法，其特征在于:將發(fā)射天線、 至少2個(gè)接收天線貼附在陰莖的相對(duì)位置處，恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號(hào)，其長(zhǎng)穩(wěn)精度在 1(T 9以上，由鎖相環(huán)將其倍頻到2.5GHz~2.7GHz，再由功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線輸出； 相位及幅值比較器將接收天線采集得到相位差轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)A V，然后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的單片機(jī)將該電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化計(jì)算陰莖長(zhǎng)度變化，其中RFU為斜率參數(shù)，10mV/(° ); AL2為發(fā)射天線相位中心到貼于陰莖冠狀溝 部位的接收天線在疲軟和勃起狀態(tài)下的距離變化，A為發(fā)射天線的信號(hào)波長(zhǎng)； 同時(shí)通過(guò)相位及幅值比較器將兩接收天線接收到的幅值差轉(zhuǎn)化為電壓信 號(hào)VMAC，然后通過(guò)帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)將該電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化，通過(guò)公式知&、如發(fā)生的變化，進(jìn)而獲得血供的變化趨 勢(shì);數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)； 其中RfI SLP = 600mv/10倍，為斜率因子;VCP兩輸入信號(hào)幅值相同時(shí)的幅值差電壓輸出， 為gOOmv;^為在勃起狀態(tài)下發(fā)射天線到位于陰莖根部的接收天線之間的信道衰減因子，A2 在勃起狀態(tài)下發(fā)射天線到位于冠狀溝部位的接收天線之間的信道衰減因子； Lbfl和Lbf2分別為在自由空間中，同樣距離的衰減值：Pi為發(fā)射天線的 ? 輸入功率。
【文檔編號(hào)】A61B5/05GK106037736SQ201610505065
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】周亮, 董亮, 吳昕穎, 馬勝利, 鐘惟德, 鄧軍洪, 卓暉, 汪艷, 霍倩
【申請(qǐng)人】周亮, 董亮, 吳昕穎