基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置、系统及方法

本发明属于医疗器械相关，更具体地，涉及一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置、系统及方法。

背景技术：

1、阴茎勃起功能障碍是男性的常见疾病，因此对阴茎勃起功能障碍的研究尤其是对阴茎勃起硬度的研究具有重要意义，而现有技术中的检测装置体积大，检测单一，灵敏度低，例如，中国专利cn2020208360167提供了一种基于柔性传感器的阴茎勃起多参数测评系统，其中的硬度测量装置测量单一精度低；中国专利cn2020111435549公开了一种可穿戴无线阴茎硬度检测仪，该装置体积庞大，并且是主动施压是测量，体验感极差；中国专利cn2022115927611公开了一种阴茎硬度测量方法及系统，通过布置两级弹力环，布置较为困难，在勃起的过程中容易脱落，难以实现。因此，亟需设计一种体积小巧、操作简单、佩戴舒适、成本低廉且检测精度高的可以医家两用的检测装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置、系统及方法，可以实现阴茎勃起硬度的精确检测，并且体积小检测灵敏度高，操作简单，用户体验感极好。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置，所述装置包括：多个不同刚度级别的材料单元首尾连接的环状结构，所述环状结构的外部设有检测芯片，其中，每个材料单元内部包括封装层、导电材料以及导线，所述导电材料设于封装层内部，导线一端与导电材料连接另一端与所述检测芯片连接，以将电信号传输至检测芯片，进而检测芯片根据电信号获得弹性应力，进一步根据阴茎皮肤拉伸曲线获得硬度大小。

3、优选的，所述导电材料为还原氧化石墨烯、多壁碳纳米管或石墨中的一种或多种组合。

4、优选的，材料单元外部材料为硅橡胶或水凝胶。

5、优选的，多个不同刚度级别的材料单元按刚度的不同顺时针或逆时针排列，刚度越大长度越短。

6、优选的，多个不同刚度级别的材料单元的刚度范围为0.1～100mpa

7、优选的，所述环状结构的内部倒圆角和/或涂润滑脂处理。

8、优选的，所述检测芯片还包括输出模块，以实现信息输出。

9、本申请另一方面提供了一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测系统，其特征在于，所述系统包括多个上述的检测装置。

10、本申请再一方面提供了一种上述述基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置的检测方法，所述方法包括：s1：将所述装置套于阴茎上；s2：检测芯片实时获取阴茎勃起过程各材料单元的电信号并对电信号进行处理获得弹性应力和弹性应变的阴茎皮肤拉伸曲线；s3：对所述阴茎皮肤拉伸曲线进行硬度划分得到弹性应力对应的硬度。

11、优选的，步骤s2根据如下公式(1)获得电信号与弹性应变的关系，进而获得弹性应变大小，进一步根据公式(2)获得各阶段的耦合应力σ：

12、

13、

14、其中，rn是第n级材料单元的电阻值，σ1、σ2和σn分别为第1级、第2级以及第n级材料单元的弹性应力，l1、l2和ln为第1级、第2级以及第n级材料单元的弹性应变大小，l1,limit、l2,limit和ln,limit为第1级、第2级以及第n级材料单元的极限拉伸长度。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置、系统及方法主要具有以下有益效果：

16、1.本申请采用多个不同刚度级别的材料单元进行阴茎勃起硬度的检测，可以适应阴茎勃起的不同阶段，初期阶段硬度低，此时低刚度的材料单元可以捕捉微弱的扩张信号，在后期阶段硬度增速快，高刚度的材料单元可以很好检测，同时由于低刚度材料单元的存在即使在后期硬度最大时也不会产生束缚，避免了器件对阴茎勃起的影响，既提高了检测精度又极大的提升了舒适度，几乎可以做到无感检测。

17、2.本申请的导电材料优选为还原氧化石墨烯、多壁碳纳米管或石墨，在阴茎膨胀时，导电材料被拉伸，在拉伸过程中表面发生破损，表面的导电通路减少，电阻上升，检测芯片接收的电信号减少，以此判断拉伸长度也即弹性应变，通过多级导电材料的数据耦合可以精确获得应力和应变的阴茎皮肤拉伸曲线，实现硬度的确定。

18、3.本申请的检测装置进行了模块化设计，可以通过设置多个检测装置来实现阴茎勃起过程中不同部位硬度的测量，操作方便，适应度高。

19、4.本申请的方法仅需获得阴茎皮肤拉伸曲线，即可获得阴茎勃起硬度，操作简单，对用户的专业度要求低，适用于家用。

技术特征：

1.一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电材料为还原氧化石墨烯、多壁碳纳米管或石墨中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，材料单元外部材料为硅橡胶或水凝胶。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个不同刚度级别的材料单元按刚度的不同顺时针或逆时针排列，刚度越大长度越短。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的装置，其特征在于，多个不同刚度级别的材料单元的刚度范围为0.1～100mpa。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环状结构的内部倒圆角和/或涂润滑脂处理。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测芯片还包括输出模块，以实现信息输出。

8.一种基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测系统，其特征在于，所述系统包括多个权利要求1～7任意一项所述的装置。

9.一种权利要求1～7任意一项所述基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤s2根据如下公式(1)获得电信号与弹性应变的关系，进而获得弹性应变大小，进一步根据公式(2)获得各阶段的耦合应力σ：

技术总结
本发明属于医疗器械相关技术领域，其公开了基于多级刚度材料的阴茎勃起硬度检测装置、系统及方法，装置包括：多个不同刚度级别的材料单元首尾连接的环状结构，所述环状结构的外部设有检测芯片，其中，每个材料单元内部包括封装层、导电材料以及导线，所述导电材料设于封装层内部，导线一端与导电材料连接另一端与所述检测芯片连接，以将电信号传输至检测芯片，进而检测芯片根据电信号获得弹性应力，进一步根据阴茎皮肤拉伸曲线获得硬度大小。本申请可以实现阴茎勃起硬度的精确检测，并且体积小检测灵敏度高，操作简单，用户体验感极好。

技术研发人员：吴志刚,宗子盛,凌青,刘继红,蒋嵚,蒲萌浩,柴治平
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15