一種男性夜間陰莖勃起測量儀及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種男性夜間陰莖勃起測量儀及使用方法，其包括微波信號產(chǎn)生?發(fā)射部、微波相位檢測部、電源，微波信號產(chǎn)生?發(fā)射部與微波相位檢測部連接，電源分別與微波信號產(chǎn)生?發(fā)射部、微波相位檢測部連接；本發(fā)明測量儀可以獨立測量得到陰莖的變化長度、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)簡單、操作方便，適于工業(yè)化生產(chǎn)，利于市場推廣應(yīng)用。
【專利說明】
一種男性夜間陰莖勃起測量儀及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于微波相位、幅度檢測技術(shù)的男性夜間陰莖勃起測量儀及使用 方法，屬于醫(yī)學(xué)檢測儀器領(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個月不能達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能（impotence)，我國稱之為陽痿， 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 見病，據(jù)估計全球目前有1億多不同程度患者，美國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)和社會問題。
[0003] 和其他疾病一樣，勃起功能障礙的診斷也需要詳細的病史搜集(包括性生活史，醫(yī) 學(xué)系統(tǒng)回顧和精神心理及社會交往經(jīng)歷等情況），還要有系統(tǒng)針對性的體格檢查和基本實 驗室檢查數(shù)據(jù)。勃起功能國際問卷IIEF-5評分可初步評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合下發(fā)生，而在另外 的場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，在任何情景和場合均不能達到滿 意勃起和維持足夠時間，患者無晨勃和夜間勃起，或者明顯減退。
[0005] 夜間陰莖的勃起是指睡眠時陰莖的自發(fā)勃起。一般情況下，健康男性自嬰兒時期 開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，勃起時間逐漸縮短。而60歲以上，每晚仍有60min左右的勃起時間。從生理學(xué) 角度看，陰莖夜間勃起是植物神經(jīng)活動的一個組成部分，常發(fā)生在睡眠的快速動眼期，通常 夜間勃起發(fā)生很突然，并很快達到最大硬度;勃起消退也很快，所以有些男子在晨間清醒時 并不知道自已陰莖有過勃起。夜間勃起是潛意識的陰莖活動的客觀表現(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)我們檢測勃起正常存在時，說明其勃起的基本條件無 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不正常，都會引起夜 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。那么我們對于勃起的 檢測通常也是針對這三個方面進行的：
[0007] 1、硬度測試儀(Rigiscan):夜間入睡前將兩個測試環(huán)分別安置在陰莖前端和根 部，分別同步記錄陰莖粗細和硬度于捆綁在患者大腿的記錄儀上，次日清晨可通過連接計 算機軟件打印結(jié)果供分析。本檢測簡單，方便，無創(chuàng)。可用于任何場合下陰莖勃起硬度的客 觀量化測定，正常的夜間勃起參數(shù):每夜勃起頻率約3~6次，每次勃起時間持續(xù)10~15分 鐘，硬度超過70 %。（表1)
[0008] 表1:國際陽痿研究學(xué)會Rigiscan檢測勃起狀況判斷標(biāo)準(zhǔn)
[0009]
[0010] 硬度計的原理是:是根據(jù)陰莖勃起后局部物理量(張力）的變化通過電極片轉(zhuǎn)變?yōu)?電量變化的原理研制的，數(shù)據(jù)通過holter記錄后可以連接計算機打印結(jié)果供醫(yī)務(wù)人員分 析。它的測定圖譜上可以直觀了解陰莖勃起硬度和持續(xù)時間，但是不能對ED類型進行準(zhǔn)確 判斷。
[0011] 2、NEVA陰莖勃起生物電測定系統(tǒng):該系統(tǒng)由美國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 來測定心輸出量。此后Knoll等根據(jù)該原理設(shè)計了能連續(xù)測定陰莖勃起次數(shù)、持續(xù)時間、長 度、血容量變化等指標(biāo)的生物電測定系統(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計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測定阻抗，當(dāng)陰莖皿流量增加造成橫截面 變化時，相應(yīng)地帶來根部電極所測阻抗的變化，同時陰莖勃起時長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)測陰莖的"變硬"，"變長"， "變粗"。數(shù)據(jù)同樣通過holter記錄后可以連接計算機分析結(jié)果。特別是可以通過陰莖勃起 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的NPT檢測 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)原理相對簡單，但檢測指標(biāo)相對單一，偏向于陰莖勃 起的硬度檢測。對勃起功能狀況的評估較為片面。而NEVA系統(tǒng)檢測指標(biāo)較多，偏向于檢測陰 莖血容量的變化。
[0015]但是NEVA的技術(shù)基礎(chǔ)一生物電阻抗測量取決于測量段內(nèi)的三個因素:橫截面積、 長度和內(nèi)部介質(zhì)變化，而在陰莖狀態(tài)變化過程中，上述三個量均有變化，NEVA測量得到應(yīng)該 是這三個量總的變化情況，對其中一個分量的量化準(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。陰莖血流動力學(xué)會發(fā)生明顯改變，生物電阻抗變化較大，檢測結(jié) 果更有較大的誤差。目前國內(nèi)只有少數(shù)幾家大型教學(xué)醫(yī)院配備NEVA系統(tǒng)，尚缺乏國內(nèi)大規(guī) 模及多中心實驗的研究結(jié)果，其對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)價格昂貴，難以在基層醫(yī)院開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明提供了一種基于微波相位、幅度檢測技術(shù)的男性夜間陰莖勃起測量儀，該 儀器采用微波三角相位檢測法檢測陰莖的勃起前后長度及粗度變化，根據(jù)微波幅值的變化 檢測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，精確對患者的 勃起功能障礙進行全面評估，相對于NEVA系統(tǒng)的通過生物阻抗檢測長度、血供變化而言，準(zhǔn) 確性更高。
[0017] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明目的：
[0018] 本發(fā)明男性夜間陰莖勃起測量儀包括微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測部、電 源，微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部與微波相位檢測部連接，電源分別與微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部、微波 相位檢測部連接；
[0019] 其中所述微波信號產(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;所述微波相位檢測部由至少2個接收天線、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 單片機、數(shù)據(jù)存儲模塊或發(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線連接，且設(shè) 置在待測物上的位置相對。
[0020] 通過恒溫晶振、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，采用相位、幅值 檢測芯片AD8302對2個以上收天線接收到的信號進行相位差、幅值差的檢測，確定陰莖勃起 前后的長度及粗度變化(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 時通過壓力傳感器測量陰莖勃起前后的硬度變化情況;上述測量數(shù)據(jù)均通過核心單片機的 AD端進行采集，并在數(shù)據(jù)存儲模塊儲存，或通過無線傳輸系統(tǒng)(藍牙或WIFI)將數(shù)據(jù)傳至上 位機保存。
[0021] 所述恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號，其長穩(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；接收天線接收信號后經(jīng)相位及幅 值比較器對信號進行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機采 集該兩種電壓信號，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計算機。 [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，實現(xiàn)增益-5~5dBi，駐波比小于2。
[0024]微帶貼片天線結(jié)構(gòu)簡單，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)明測量儀還包括一個以上的壓力傳感器，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，用于測量陰 莖硬度變化。
[0026] 本發(fā)明測量儀還包括一條以上的測試帶，發(fā)射天線、接收天線、壓力傳感器設(shè)置在 測試帶上。
[0027] 本發(fā)明另一目的是提供一種上述測量儀的測量使用方法，具體為將發(fā)射天線、至 少2個接收天線貼附在陰莖的相對位置處，恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號，其長穩(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A V，然后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 單片機將該電壓信號進行數(shù)字量化，通過公另
汁算陰莖長度變化，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)射天線的信號波長；同時 通過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VMAC，然后 通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機將該電壓信號進行數(shù)字量化，通過公式 + 得知&、如發(fā)生的變化，進而獲得血供的變化趨 勢；
[0028]其中RFlsLP = 600mv/10倍，為斜率因子;Vcp兩輸入信號幅值相同時的幅值差電壓輸 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個以上接收天線對同一位置的發(fā)射信號進行接收后做相 位檢測可以推算出長度的變化;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，通過測量任意兩個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，進而推出血供的變化；同時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、出于對測量穩(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 號產(chǎn)生方案，其能產(chǎn)生穩(wěn)定性較好的單頻信號；
[0034] 3、選取相位、幅值檢測芯片AD8302對兩接收天線收到的信號進行相位差和幅度差 到電壓之間的轉(zhuǎn)化，然后采用單片機上的AD(analog to digital，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元)進行數(shù)據(jù) 采集，其中根據(jù)采樣位數(shù)-測量量化精度之間的關(guān)系，可以達到3-5mm的測量精度，這對男性 陰莖的變化情況分析是足夠的；
[0035] 其中兩路輸入信號的相位差-電壓輸出通過下列公式計算，
[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AD8302兩個檢測端口的 輸入電壓相位(圖4、5、6);中心點Vcp為900mV，對應(yīng)相位差相差90°時候的電壓輸出，0~180° 相位范圍對應(yīng)輸出電壓范圍為1.8V~0V;
[0038] 兩路輸入信號的幅值差-電壓輸出通過下列公式計算：
[0039] Vmag = ( RfIslp/20) ( Pina-P 1_) +VCP，其中 PIΝΑ、PINB分別為 INPA端、INPB端的信號功 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AD8302兩個檢測端 口的輸 入電壓值(圖4)，VCP兩端口輸入電壓相等時的幅值差電壓輸出為900mV;
[0041] 4、為了避免和無線傳輸信號（主要工作在2.4G Hz)相互干擾，我們采用的發(fā)射信 號在2.5GHz-2.7GHz之間；
[0042] 5、數(shù)據(jù)采集時間間隔為1秒，即每隔1秒將全部采集得到數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)缴衔?機進行保存。
[0043]本發(fā)明的效果是：
[0044] 如上述前文提到的，目前醫(yī)療臨床運用的兩種測量設(shè)備的測試數(shù)據(jù)均有其局限 性，本發(fā)明可以獨立測量得到陰莖的變化長度、硬度以及血供等信息，數(shù)據(jù)精度和可靠性得 到提高;通過判斷NPT檢測是否正常，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，本發(fā)明涉及的設(shè)備較為經(jīng)濟，我國基層醫(yī)療機構(gòu)均可普及使用，有利于提 高我國的基層醫(yī)療機構(gòu)診療水準(zhǔn)，服務(wù)人民。
【附圖說明】
[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-幅值檢測芯片兩輸入信號幅值差-電壓輸出曲線；
[0050]圖6為本發(fā)明AD8302相位-幅值檢測芯片兩輸入信號相位差-電壓輸出曲線；
[00511圖7為本發(fā)明測試原理示意圖，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;7-相位及幅值比較器;8-接收天線;9-數(shù)據(jù)存儲模塊或發(fā)射模塊；10-壓力傳感 器;11-測試帶；12-接收天線I; 13-接收天線Π 。
【具體實施方式】
[0055] 下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于 所述內(nèi)容。
[0056] 實施例1:如附圖1、3、7所示，本基于微波相位、幅度檢測技術(shù)的男性陰莖夜間勃起 測量儀，其包括微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測部、電源5,微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部與微 波相位檢測部連接，電源5分別與微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位檢測部連接；
[0057]其中所述微波信號產(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6、數(shù)據(jù)存儲模塊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相對的位置， 相位及幅值比較器芯片型號為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，實現(xiàn)增益3dBi，駐波比小于2。
[0058]使用時，發(fā)射天線設(shè)置在陰莖根部，接收天線112、接收天線Π 13安裝在相對于發(fā) 射天線的陰莖另一面，見圖7;恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號，其長穩(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；接收天線接收信號后經(jīng)相位 及幅值比較器對信號進行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片 機采集該兩種電壓信號，數(shù)據(jù)采集時間間隔為1秒，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊中。
[0059] 本發(fā)明裝置長度變化的計算依據(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L1、L2;根據(jù)波長λ和相位之間換 算關(guān)系，此時兩接收天線接收到信號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λ-一相位之間換算關(guān)系，此時兩天線接收到信號的相位差符合下列 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行差值：
[0069]
[0070] 該差值電壓Δ V正比于兩個長度變化的差值，而在疲軟到勃起L1的變化(毫米級） 相對于L2的奪化（匣米級）是個小量，為此上述計算可以簡化為：
[0071]
[0072] 陰莖實際長度變化AL為：
[0073]
[0074]血供變化的計算依據(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)射天線的信號為ΡΣ，設(shè)它的輸入功率為Pi，此時發(fā)射天線增益系數(shù)為Gi，在自 由空間中，離實際接收天線r處的最大輻射方向上的場強Εο為：
[0077]
[0078] 通過電場一坡應(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L1、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信道衰減 因子A，而A的變化取決于介電常數(shù)ε(Β)，此時的由于血供引起的信道衰減可以表示為：
[0092] j:R
[0093] 此時接收天線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算：
[0096] \ λ.· v
上.vy y
[0097] 當(dāng)血供變化時兩路衰減因子記為：
[0098] Αι'=Αι+Δ Ai;Ai'=A2+A A2
[0099] 此時的幅值差電壓輸出滿足下列計算：
[0100]
[0101] 由于L2的路徑較之于L1的路徑長，其作用更顯著，即
[0102] ΔΑ2> AAi
[0103] 測量反應(yīng)在：
[0104] Vmag^V'mag
[0105] 則可推知心、知發(fā)生了相應(yīng)的變化，為此可以進一步推測反應(yīng)血供的介電常數(shù)ε(Β) 發(fā)生變化。
[0106] 實施例2:如圖1、7、8所示，本實施例測量儀結(jié)構(gòu)同實施例1，不同在于:所述微波相 位檢測部由2個接收天線8、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機、發(fā)射模塊數(shù)據(jù)依次 連接組成，測量儀還包括2條的測試帶11，一條測試帶上相對設(shè)置有發(fā)射天線4、接收天線I 12，另一條測試帶上設(shè)置有接收天線Π 13;
[0107] 恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號，其長穩(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；接收天線接收信號后經(jīng)相位及幅值比較器 對信號進行相位差-電壓和幅度差-電壓轉(zhuǎn)換，最后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機采集該兩種 電壓信號，并由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計算機保存。
[0108] 發(fā)射天線發(fā)出的信號穿過陰莖海綿體，通過接收天線被吸收，通過各天線收到信 號的相位差判斷該接收天線距離發(fā)射天線的遠近，且通過兩天線接收到信號的幅度差判斷 陰莖海綿體勃起前后的血供變化情況;本實施例測量儀使用方法同實施例1。
[0109] 實施例3:如圖2、9所示，本實施例測量儀結(jié)構(gòu)同實施例2，不同在于:測量儀還包括 4個的壓力傳感器10,壓力傳感器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機連接;測量儀還包括2條的測試 帶11，一條測試帶上相對設(shè)置有發(fā)射天線4、接收天線112、2個壓力傳感器10,另一條測試帶 上設(shè)置有接收天線Π 、2個壓力傳感器，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，通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機對該電壓進行量化、存儲，用于測量陰莖 硬度變化;本實施例測量儀使用方法同實施例1。
【主權(quán)項】
1. 一種男性夜間陰莖勃起測量儀，其特征在于:包括微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部、微波相位 檢測部、電源，微波信號產(chǎn)生-發(fā)射部與微波相位檢測部連接，電源分別與微波信號產(chǎn)生-發(fā) 射部、微波相位檢測部連接； 其中所述微波信號產(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； 所述微波相位檢測部由至少2個接收天線、相位及幅值比較器、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片 機、數(shù)據(jù)存儲模塊或發(fā)射模塊依次連接組成，發(fā)射天線與接收天線無線連接，且設(shè)置位置相 對。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測量儀，其特征在于:恒溫晶振產(chǎn)生10MHz 恒穩(wěn)信號，其長穩(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；接收天線接收信號后經(jīng)相位及幅值比較器對信號進行相位差到電 壓或幅度差到電壓的轉(zhuǎn)換，最后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機采集該兩種電壓信號，并存儲 到數(shù)據(jù)存儲模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計算機。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測量儀，其特征在于:相位及幅值比較器芯 片型號為AD8302。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測量儀，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量儀，其特征在于:測量儀還包括一條以 上的測試帶，發(fā)射天線、接收天線設(shè)置在測試帶上。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的男性夜間陰莖勃起測量儀，其特征在于:測量儀還包括一個以 上的壓力傳感器，壓力傳感器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的男性夜間陰莖勃起測量儀，其特征在于:壓力傳感器設(shè)置在測 試帶上。8. 權(quán)利要求1所述的男性夜間陰莖勃起測量儀的使用方法，其特征在于:將發(fā)射天線、 至少2個接收天線貼附在陰莖的相對位置處，恒溫晶振產(chǎn)生10MHz恒穩(wěn)信號，其長穩(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A V，然后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的單片機將該電壓信號進行數(shù)字量化計算陰莖長度變化，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)射天線的信號波長； 同時通過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VMAC，然后通過帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機將該電壓信號進行數(shù)字量化，通過公式知&、如發(fā)生的變化，進而獲得血供的變化趨 勢;數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊中，或由發(fā)射模塊件將處理數(shù)據(jù)上傳至計算機； 其中RfI SLP = 600mv/10倍，為斜率因子;VCP兩輸入信號幅值相同時的幅值差電壓輸出， 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】A61B5/05GK106037736SQ201610505065
【公開日】2016年10月26日
【申請日】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
【申請人】周亮, 董亮, 吳昕穎