超聲汽化蒸汽驅(qū)動的膀胱動力泵元件結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究.pdf

1、因神經(jīng)源性膀胱所引起的排尿功能障礙，不僅會給患者生活和工作帶來極大的不便，也易引發(fā)患者泌尿系統(tǒng)感染、結(jié)石、腎積水等病癥，影響患者的生活質(zhì)量和壽命。該病通常難以用藥物或手術(shù)治愈，必須采取人工輔助排尿措施。針對因神經(jīng)源性膀胱引發(fā)的排尿功能障礙的問題，課題前期提出了一種超聲汽化蒸汽驅(qū)動的膀胱動力泵，其中機(jī)架和尿道閥是泵的重要組成元件。為了合理設(shè)計膀胱動力泵的結(jié)構(gòu)，本文設(shè)計了膀胱動力泵機(jī)架和尿道閥，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元仿真分析，建立了尿道閥的

2、數(shù)學(xué)模型，仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的有效性，開展了尿道閥特性實(shí)驗(yàn)研究和膀胱動力泵輔助排尿模擬實(shí)驗(yàn)研究，提出了膀胱動力泵的可靠性仿真算法，研究了膀胱動力泵的可靠性。具體工作內(nèi)容如下:
　　根據(jù)人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和膀胱動力泵組成原理，設(shè)計了膀胱動力泵機(jī)架和尿道閥的結(jié)構(gòu)，選擇了與人體生理組織相容結(jié)構(gòu)的主要材料。
　　利用Solidworks軟件和ANSYS Workbench軟件建立了機(jī)架和尿道閥的三維實(shí)體模型和有限元模型，對機(jī)架進(jìn)

3、行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和優(yōu)化設(shè)計，仿真和實(shí)驗(yàn)研究了驅(qū)動力對尿道閥開口量的影響，仿真分析了尿道閥的結(jié)構(gòu)以及不同材料和受力方式對尿道閥開口量的影響。
　　基于超聲學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)理論，建立了尿道閥的驅(qū)動力和尿流率數(shù)學(xué)模型。設(shè)計并搭建了模擬實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了驅(qū)動力數(shù)學(xué)模型和尿流率數(shù)學(xué)模型的有效性。利用Matlab和模擬實(shí)驗(yàn)平臺仿真和實(shí)驗(yàn)分析了不同超聲控制參數(shù)對尿道閥驅(qū)動特性的影響，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了尿道閥的啟閉特性良好，制作了膀胱動力泵

4、的物理模型，開展了膀胱動力泵的輔助排尿模擬實(shí)驗(yàn)研究。
　　根據(jù)膀胱動力泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，利用故障樹分析法建立并分析了膀胱動力泵的故障樹?；诠收蠘浞治鼋Y(jié)合蒙特卡羅法，提出了膀胱動力泵的可靠性仿真算法，仿真計算了膀胱動力泵的可靠性指標(biāo)，通過理論計算驗(yàn)證了可靠性仿真算法的有效性。
　　研究結(jié)果表明:所設(shè)計的膀胱動力泵機(jī)架和尿道閥具有符合人體生理結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選用鈦合金和硅橡膠材料作為機(jī)架和尿道閥的材料是可行的;尿道閥的數(shù)學(xué)模