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01
内容概览
现有技术缺点：
当前用于勃起功能障碍（ED）诊断的标准设备体积大、不可穿戴，采用机械负载原理，干扰自然勃起，影响检测的可靠性和患者的依从性。 主要设备RigiScan依赖复杂的机械控制，存在尺寸、重量和噪声问题，不适合长期穿戴和家庭使用。
文章亮点：
文章提出了一种可穿戴的自适应硬度监测系统（WARM），采用无机械负载的测量方式，通过双环传感器精确监测阴茎的勃起和硬度。
双环传感器具有高分辨率（0.1%）、强大的机械和电气稳定性，能够承受超过1000次循环并抵抗外界干扰。
系统集成了柔性电路，能够实时传感并通过蓝牙传输数据，极大提高了便携性和患者舒适度。
应用场景：
WARM系统用于诊断勃起功能障碍，特别适合长期监测患者夜间自然勃起，能够在家庭或非医院环境中使用。
系统可以与睡眠监测同时进行，适用于远程医疗和个性化健康监控。
总结：
WARM系统是一种可穿戴、精确且对患者友好的设备，通过弹性传感器无干扰地监测勃起硬度，与现有设备相比，更适合日常使用，且在临床诊断中展示了与标准设备相当的准确性。该系统为ED的检测提供了更可靠、更便捷的解决方案。
文章名称：A wearable adaptive penile rigidity monitoring system for assessment of erectile dysfunction
期刊：Microsyst Nanoengineering
文章DOI：
https://doi.org/10.1038/s41378-024-00721-5
通讯作者：中国科技大学潘挺睿(Tingrui Pan)教授
02
图文简介
首先，将WARM系统的工作原理与临床上广泛认可的RigiScan进行比较。RigiScan评估阴茎膨胀和硬度的原理是基于动态力学测量。具体来说，评估的膨胀反映了勃起过程中阴茎周长的变化，评估的硬度反映了在已知压缩力作用下抵抗径向变形的能力，如图1a所示。在该研究中，勃起和硬度的原理遵循与RigiScan相似的概念，重点关注阴茎周长和径向硬度。然而，采用了一种被称为双环法的被动测量技术，其中使用具有伸长测量能力的弹性双环传感器，而不是动态拉伸负载。
图1 可穿戴适应性硬度监测（WARM）系统。a RigiScan与WARM系统工作原理的比较。RigiScan采用两步法测量阴茎的勃起和硬度。相对而言，WARM系统利用两种不同弹性模量的应变传感环进行这些测量。b WARM系统的示意图。c WARM系统的框图，包括用于阴茎勃起和硬度评估的双环传感器、用于信号采集、处理和无线传输的柔性印刷电路，以及用于数据展示和分析的终端。d WARM系统的光学图像。
图2 双环传感器的设计与表征。a 双环传感器的平面布局，采用7层平行板传感架构设计。b 双环传感器的光学图像。c 固定电极层宽度下，介电层厚度对传感器电性能的影响。d 在0.1 mm变形作用下，电极层宽度为3 mm、5 mm和7 mm的传感器的电容响应。e 由不同硅橡胶制成的样品的机械性能。设计规格要求测量环的最大拉力小于RigiScan用于硬度测量的力（Tm），且参考环的最大拉力小于该值的20%。f 参考环和测量环的电容-周向位移及拉力-周向位移响应。g 在经历分步1 mm变形时，测量环的电容和拉力记录。h 五名志愿者中测量环在非接触和接触状态下的初始电容比较。i 在1000次拉伸循环中测量环的机械和电性能。插图：第1-10次、第496-505次和第991-1000次循环期间的性能。j 在循环拉伸、保持10分钟、放松后再保持10分钟期间测量环的机械和电性能。
图3 WARM系统的可行性测试。a 阴茎勃起模拟器，包括一个可扩展的阴茎模型、用于调节模型硬度和周长的流量控制器，以及配备相应控制软件的计算机。b 使用WARM系统和RigiScan对可扩展阴茎模型在不同内部压力下的勃起测量进行比较（N = 3），并与柔性测量带的标准测量结果进行基准对比。c 使用WARM系统和RigiScan对可扩展阴茎模型在不同内部压力下的硬度测量进行比较（N = 3）。d 对两个系统的硬度测量进行线性回归分析。线性回归的决定系数R²为0.98。e 在模拟阴茎勃起过程中，两种系统之间的勃起和硬度测量比较。阴茎模型的内部压力设计为以1 mmHg/s的速度从0增加到60 mmHg，然后在3分钟、1分钟或0分钟内保持，随后迅速降至0 mmHg。
图4 志愿者使用WARM系统进行持续阴茎勃起评估的测试。a AVSS测试的程序，使用RigiScan和WARM系统作为阴茎勃起监测工具。b 在AVSS测试中，两个系统的勃起和硬度测量比较。c NPTR测试的程序：连续三晚监测睡眠，随后在某一晚进行同步的NPTR睡眠测试。d 通过Fitbit记录的连续四晚的睡眠阶段数据。睡眠阶段分为深睡眠、浅睡眠、快速眼动（REM）和清醒期。在第四晚，Fitbit和WARM系统同时佩戴用于NPTR测试。观察到的深睡眠和REM睡眠的比例与前面三晚无显著差异。e 第四晚的睡眠阶段及阴茎勃起和硬度数据。阴茎周长增加超过6 mm或硬度超过60%的区域用红色突出显示。一方面，夜间勃起与REM之间的密切关系得到了验证；另一方面，WARM系统的可靠性得到了确认。
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文献来源
Wang, X., Wang, R., Zhang, Y. et al. A wearable adaptive penile rigidity monitoring system for assessment of erectile dysfunction. Microsyst Nanoeng 10, 131 (2024). https://doi.org/10.1038/s41378-024-00721-5
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