超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统研究

临床上采取尿道插管引流、膀胱造瘘转流等辅助排尿措施，克服无法治愈的神经源性膀胱排尿功能障碍，由于存在引发泌尿系统感染等并发症问题，难以达到保护病人肾脏、改善生活质量的目的。本项目提出一种利用热力辅助膀胱排尿的新方法，拟研究一种新型的超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统。它与尿液非接触，具有无感染、无损伤、无漏尿、无返流、与生理组织相容等特点。本项目将理论分析和研究基于工质气-液相变的热力驱动排尿助力系统的储排尿原理；应用超声学、热力学、力学和流体力学理论建立体外超声波控制量与膀胱压、尿流率等多场耦合关系模型；应用材料力学、人体解剖学理论研究系统的结构及优化设计方法；通过模拟和动物实验，研究系统的排尿动力特性及工作可靠性。目标是获得符合人体生理特点的排尿助力系统的排尿动力特性及设计准则，为临床应用奠定基础。

针对神经源性膀胱导致病人生活障碍和引起并发症等问题，本项目提出并研究了一种超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统。建立了体外超声波控制量与膀胱压和尿流率的多场耦合关系数学模型、AMESim仿真模型和虚拟样机模型，仿真分析了排尿助力系统的工作原理及排尿动力特性；研制了模拟实验系统，实验研究了排尿助力系统的排尿动力特性；采用正交试验设计法，研究了排尿助力系的优化设计方法；利用有限元分析法，研究了主要元件的结构设计方法；采用故障树分析法，提出了尿道阀可靠性仿真算法并仿真计算了尿道阀可靠性指标。理论分析、模拟实验及动物实验结果表明：排尿助力系统原理可行，模型有效，排尿动力特性与人体膀胱功能相接近，但其结构和参数尚需进一步改进和优化。本项目研究成果将为研制适于临床的排尿助力系统提供设计依据，对开发新型的辅助膀胱排尿动力装置有重要的指导作用。