DE19733592A1

DE19733592A1 - Vorrichtung zum Messen der Tomeszenz und Rigidität

Info

Publication number: DE19733592A1
Application number: DE19733592A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hilburg; Herbert Kotowski; Rob Philips
Original assignee: Innocept Medizintechnik 45966 Gladbeck De GmbH; INNOCEPT MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: Biobedded Systems 46045 Oberhausen De GmbH
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 1998-09-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Tumeszenz und Rigidität eines Penis, mit einem Meßwertaufnehmer, der eine ringartige Meßschlaufe aufweist, welche um den unerigierten Penis legbar und beim Anschwellen des Penis entgegen einer bestimmten Rückstellkraft dehnbar ist, wobei der Meßwertaufnehmer ein die Dehnung repräsentierendes Meßsignal abgibt.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise bekannt aus der EP 149 627 B1 und dem hiermit korrespondierenden US-Patent 4,515,166. Dabei wird die Meßschlaufe von einem undehnbaren Band gebildet, welches durch eine geringe Federkraft eng um den Penis gezogen wird. Durch Messung der Länge des den Penis umschließenden Bandabschnittes wird die Tumeszenz ermittelt. Zu bestimmten Zeitpunkten übt ein Drehmomentmotor eine erhöhte Zugkraft auf das Band aus, so daß es enger um den Penis gezogen wird. Durch die bei diesem Vorgang entstehende Längenänderung kann der Innendruck ermittelt werden, welcher den Penis zum Anschwellen bringt. Somit ist die Rigidität des Penis feststellbar. Steuermittel sind vorgesehen, welche elektrisch mit dem durch das Band gebildeten Meßwertaufnehmer verbunden sind und welche das Hin- und Herschalten zwischen der Rigiditätsmessung einerseits und der Tumeszenz messung andererseits steuern sowie die Unterscheidung der Signale, die einerseits der Rigidität und andererseits der Tumeszenz entsprechen, bewirken. Die in den genannten Schriften offenbarte Vorrichtung umfaßt zwei durch jeweils ein Band gebildete Meßwertaufnehmer, welche einerseits an der Peniswurzel und andererseits in der Nähe der Glans die Rigidität und Tumeszenz messen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die aufwendige Steuerung der Aufnahme der beiden unterschiedlichen Meßwerte entfallen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßwertaufnehmer eine zweite Meßschlaufe aufweist, welche neben der ersten Meßschlaufe angeordnet ist und die entgegen einer Rückstellkraft dehnbar ist, welche größer als die Rückstellkraft der ersten Meßschlaufe ist.

Diese zweite Meßschlaufe, welche dem Anschwellen des Penis eine erheblich größere Kraft entgegensetzt, dient der permanenten Rigiditätsmessung. Der Schwellkörper des Penis kann als einseitig offenes und dehnbares hydraulisches Gefäß betrachtet werden, welches eine maximale Dehnfähigkeit aufweist. Durch die einseitige Öffnung strömt Blut mit einem bestimmten Blutdruck in den Schwellkörper. Bei diesem Vorgang wird die erste Meßschlaufe mit der geringen Rückstellkraft bei ansteigendem Blutdruck schnell gedehnt, bis der Schwellkörper seinen maximalen Durchmesser erreicht. In diesem Zustand verhindern die den Schwellkörper des Penis umgebenden Gewebe schichten eine weitere Ausdehnung des Penis. Die erste Meßschlaufe dient daher der permanenten Messung der Tumeszenz des Penis. Die zweite Meßschlaufe mit der erhöhten Rückstellkraft wird erst bei außerordentlich hohem Innendruck innerhalb des Schwellkörpers auf den maximalen Umfang des Penis ausgedehnt. Aufgrund der bekannten Rückstellkraft und der meßbaren Dehnung der zweiten Meßschlaufe läßt sich mit dieser Meßschlaufe permanent die Rigidität des Penis ermitteln.

Optimalerweise werden die beiden Rückstellkräfte der Meßschlaufen so gewählt, daß die Rückstellkraft der ersten Meßschlaufe dem Anschwellen des Penis nur eine geringfügige Kraft entgegenstellt, wogegen die Rückstellkraft der zweiten Meßschlaufe ein vollständiges Anschwellen des Penis möglichst verhindert. Auf diese Weise mißt die erste Meßschlaufe zuverlässig die Anschwellung (Tumeszenz) des Penis unabhän gig von der Schwellkraft und die zweite Meßschlaufe die Rigidität des Penis durch
Ermittlung des radial nach außen wirkenden Drucks innerhalb des Schwellkörpers des Penis, welcher aus der bekannten Rückstellkraft und der bekannten Dehnung der zweiten Meßschlaufe ermittelt werden kann. Ist die Rückstellkraft der zweiten Meß schlaufe zu klein, so hat der Meßwertaufnehmer einen begrenzten Meßbereich, welcher unterhalb der maximalen Rigidität des Penis endet.

Vorzugsweise werden die beiden Meßschlaufen aus einem elektrisch leitenden, elastischen Material gebildet, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Materialdehnung verändert. Ein elektrisch leitfähiges Silicon, genauer gesagt ein Siliconelastomer, in dessen Siliconelastomer-Grundmasse Kohlenstoffpartikel einge mischt sind, hat sich als besonders geeignet für die Herstellung der Meßschlaufen erwiesen. Mit diesen Siliconschlaufen läßt sich ein äußerst kostengünstiger Meß wertaufnehmer herstellen, der aus Hygienegründen zur einmaligen Verwendung vorgesehen sein kann.

Bei sorgsamer Verarbeitung des Siliconelastomers läßt sich ein nahezu lineares Verhältnis zwischen der Schlaufendehnung und dem elektrischen Widerstand der Siliconschlaufe erzielen. Das Siliconelastomer hat die Materialeigenschaften einer Feder, welche mit einer festen Federkonstanten eine über die Längung linear anstei gende Rückstellkraft erzeugt. Durch diese Materialeigenschaften läßt sich anhand der gemessenen Längung der zweiten Meßschlaufe zuverlässig der radial nach außen wirkende Druck innerhalb des Schwellkörpers des Penis ermitteln.

Vorzugsweise sind die Meßschlaufen zur Isolierung mit einer elektrisch nicht leitenden Materialschicht umgeben. Diese Maßnahme hat zunächst den Vorteil, daß die Meßer gebnisse durch Nebenströme des Meßstroms, welche über die Haut in das Gewebe des Penis eingeleitet werden, nicht verfälscht werden. Darüber hinaus verhindert die Isolation eine Diffusion der Kohlenstoffpartikel aus dem Siliconelastomer in das menschliche Gewebe, welche allergische Reaktionen hervorrufen könnte.

Ahnlich dem bekannten Stand der Technik werden vorzugsweise zwei Meßwertauf nehmer verwendet, welche eine Tumeszenz- und Rigiditätsmessung einmal im Bereich der Peniswurzel und einmal in der Nähe der Glans durchführen.

Bei dieser Verwendung zweier Meßwertaufnehmer können zwischen diesen Meß wertaufnehmern längliche Meßstreifen angeordnet werden, die entgegen einer Rück stellkraft in Längsrichtung dehnbar sind und ein die Dehnung repräsentierendes Signal abgeben. Vorzugsweise werden drei Meßstreifen in möglichst gleichmäßigen Win kelabständen entlang einer Mantellinie des Penis angeordnet. Aufgrund der Längungen der drei Meßstreifen während des Tumeszenzereignisses (Anschwellung des Penis) lassen sich eventuelle Krümmungen des Penis ermitteln. Auch die Meßstreifen bestehen vorzugsweise aus kohlenstoffhaltigem Siliconelastomer.

Die Messung mit den Meßschlaufen oder Meßstreifen der beschriebenen Vorrichtung erfolgt einfach durch den Anschluß eines Widerstandsmeßgerätes, welches durch Einspeisung eines geringen Stroms in die beiden Enden der Meßschlaufe oder des Meßstreifens den Widerstand ermittelt. Aufgrund der Materialeigenschaften kann der ermittelte Meßwert direkt in die Dehnung der Meßschlaufe oder des Meßstreifens sowie ggf. die radiale Spannkraft der Meßschlaufe umgerechnet werden.

Zur Überwachung der Tumeszenzereignisse während einer Meßperiode, üblicherweise während einer Nacht, sollte ein Aufnahmegerät vorgesehen sein, welches die Meßwerte des Widerstandsmeßgerätes entweder kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen aufzeichnet. Die Auswertung der aufgenommenen Meßwerte erfolgt mit den üblichen Mitteln der elektronischen Datenverarbeitung.

Weitere Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeich nungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Meßwertaufnehmer der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2a-c die schematische Darstellung des Meßwertaufnehmers aus Fig. 1 in drei unterschiedlichen Schwellzuständen des Penis,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Penis mit der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung mit zwei Meßwertaufnehmern,

Fig. 4 und 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Meßwertaufnehmern und Krümmungssensoren.

Die Fig. 1 zeigt einen Meßwertaufnehmer 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche in der Nähe der Glans 2 eines Penis 3 angeordnet ist. Der Meßwertaufnehmer 1 umfaßt eine dünne Meßschlaufe 4 und eine dicke Meßschlaufe 5. Beide Meßschlaufen 4,5 bestehen aus elektrisch leitfähigem Siliconelastomer, in welches Kohlenstoffpartikel eingelagert sind. Die dünne Meßschlaufe 4 hat einen kleine Federkoeffizienten c₁, wogegen die dicke Meßschlaufe 5 einen großen Federkoeffizienten c₂ hat. Bei Dehnung der dünnen Meßschlaufe 4 entsteht daher nur eine geringe Rückstellkraft und bei Dehnung der dicken Meßschlaufe 5 eine hohe Rückstellkraft. Mit dem Bezugszeichen 6 sind die Meßanschlüsse bezeichnet, mit welchen die beiden Meßschlaufen 4 und 5 an ein Widerstandsmeßgerät angeschlossen werden.

In den Fig. 2a-c ist das Meßprinzip des Meßwertaufnehmers mit den beiden Meß schlaufen 4 und 5 dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 2a den Penis 3 in erschlafftem Zustand. Innerhalb des Schwellkörpers herrscht nur ein geringer Druck. Aufgrund der erhöhten Rückstellkraft der dicken Meßschlaufe 5 weist diese einen kleinen Durchmes ser s₂ auf, wogegen der Durchmesser s₁ der dünnen Meßschlaufe 4 etwas größer ist. Da der Druck innerhalb des Schwellkörpers auf beide Meßschlaufen 4 und 5 die gleiche Kraft ausübt, ist das Produkt der Änderung der Umfangslänge der beiden Meßschlau fen 4, 5 mit der jeweiligen Federkonstanten c₁ bzw. c₂ der beiden Meßschlaufen 4, 5 identisch. In diesem Zustand lassen sich mit der Meßschlaufe 4 sowohl die Tumeszenz als auch die Rigidität des Penis 3 bestimmen. Die Tumeszenz (Anschwellung) läßt sich aus der Dehnung der Meßschlaufe 4 berechnen, die den gemessenen Widerstandswert repräsentiert. Die Rigidität (Steifigkeit) ist das Maß für den Innendruck in dem Schwellkörper, der sich aus der Spannkraft (Produkt der Dehnung mit der Feder steifigkeit c₁) der Meßschlaufe 4 bestimmen läßt. Alternativ kann die Rigidität in diesem Zustand mit der Meßschlaufe 5 bestimmt werden.

In Fig. 2b ist ein Zustand dargestellt, in dem die radiale Kraft des Innendrucks des Schwellkörpers ausreicht, die dünne Meßschlaufe 4 soweit zu dehnen, daß der Penis 3 seinen maximalen Umfang erreicht. Die zweite Meßschlaufe 5 vermag immer noch, den Penis 3 leicht einzuschnüren, so daß weitere Messungen der radial nach außen wirkenden Kräfte des Schwellkörpers möglich sind. Die radialen Kräfte innerhalb des Schwellkörpers sind eindeutig dem jeweiligen Widerstand innerhalb der Meßschlaufe 5 zuzuordnen, wobei idealerweise ein linearer Zusammenhang zwischen dem Wider standwert und der umfangsmäßigen Längenänderung der Meßschlaufe 5 besteht. Die Meßschlaufe 4 hat dagegen einen dem maximalen Penisumfang entsprechenden Umfang erreicht, so daß sie keine für die Bestimmung der Rigidität verwendbaren Werte mehr liefert. Die Tumeszenz beträgt 100%.

Die Fig. 2c zeigt einen Penis 3 mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Meß wertaufnehmer in vollständig erigiertem Zustand. Bei der vorliegenden Darstellung schnürt nun auch die dicke Meßschlaufe 5 den Penis 3 nicht mehr ein. Dies sollte bei einem Meßwertaufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung nur ausnahmsweise bei besonders hoher Rigidität eintreten. Bei normalen Patienten sollte die Federkonstante der Meßschlaufe 5 derart gewählt sein, daß sie selbst bei maximaler Rigidität den Penis noch leicht einschnürt, um zuverlässige Messungen in allen Erektionszuständen zu gewährleisten.

Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ähnlich der Vorrichtung aus dem oben genannten Stand der Technik zwei Meßwertaufnehmer 1 vorgesehen sind, nämlich einer in der Nähe der Glans und der zweite in der Peniswurzel.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Draufsicht auf eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind die Meßwertaufnehmer 1 untereinander mit drei Meßstreifen 7 verbunden, welche eine Messung der Peniskrümmung ermöglichen. Die Meßstreifen 7 sollten möglichst im Winkelabstand von 120° jeweils entlang einer Mantellinie des Penis 3 verlaufen. Die Fig. 4 zeigt einen Penis 3, der in erigiertem Zustand im wesentlichen gerade verläuft. Hier sind die Längen der drei Meßstreifen 7 im wesentli chen gleich, so daß alle drei Meßstreifen 7 einen im wesentlichen übereinstimmenden Widerstandswert haben.

In Fig. 5 ergibt sich eine Peniskrümmung, welche dazu führt, daß der in Fig. 5 unten dargestellte Meßstreifen 7 weniger gedehnt ist als der oben dargestellte Meßstreifen 7. Es ergeben sich unterschiedliche Widerstandswerte für die Meßstreifen 7, so daß exakt die räumliche Krümmung des Penis 3 ermittelt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Meßwertaufnehmer

2

Glans

3

Penis

4

dünne Meßschlaufe

5

dicke Meßschlaufe

6

Meßanschlüsse

7

Meßstreifen

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Tumeszenz und Rigidität eines Penis, mit einem Meßwertaufnehmer (1), der eine ringartige Meßschlaufe (4) aufweist, welche um den unerigierten Penis (3) legbar und beim Anschwellen des Penis (3) entgegen einer bestimmten Rückstellkraft dehnbar ist, wobei der Meßwertaufnehmer (1) ein die Dehnung repräsentierendes Meßsignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (1) eine zweite Meßschlaufe (5) aufweist, welche neben der ersten Meßschlaufe (4) angeordnet ist und die entgegen einer Rückstellkraft dehnbar ist, welche größer als die Rückstellkraft der ersten Meßschlaufe (4) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft der ersten Meßschlaufe (4) so bemessen ist, daß das Anschwellen des Penis (3) nur geringfügig behindert wird, und die Rückstellkraft der zweiten Meßschlaufe (5) so bemessen ist, daß das vollständige Anschwellen des Penis (3) bis zu seinem maximalen Durchmesser bei einem durchschnittlichen Patienten vermieden wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Meß schlaufen (4, 5) aus einem elektrisch leitenden, elastischen Material bestehen, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Materialdehnung verändert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschlaufen (4, 5) aus einem elektrisch leitendem Siliconelastomer bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Siliconelastomer der Meßschlaufen Kohlenstoffpartikel beigemischt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschlaufen (4, 5) mit einer elektrisch nichtleitenden Materialschicht umgeben sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Meßwertaufnehmer (1) vorgesehen ist, der zur Tumeszenz- und Rigiditätsmessung an einer zweiten Position, welche zur Position des ersten Meß wertaufnehmers (1) einen Abstand in Längsrichtung des Penis (1) aufweist, bestimmt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Meßwertaufnehmern (1) die Enden mindestens eines länglichen Meßstreifens (7) befestigt sind, der entgegen einer Rückstellkraft in Längsrichtung dehnbar ist und ein die Dehnung repräsentierendes Meßsignal abgibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Meßwertaufnehmern (1) die Enden dreier länglicher Meßstreifen (7) befestigt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Widerstandsmeßgerät umfaßt, welches zum Messen der Widerstände der Meßschlaufen (4, 5) und/oder der Meßstreifen (7) elektrisch verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Aufnahme gerät umfaßt, welches zur Aufzeichnung der Meßwerte des Widerstandsmeßgerätes während eines bestimmten Zeitraumes auf einen Datenträger vorgesehen ist.