膀胱動力泵虛擬樣機設計及其特性研究.pdf

1、人體控制排尿的中樞神經(jīng)或周圍神經(jīng)受到損害后會引起膀胱排尿功能障礙,為解決病人的膀胱排尿功能障礙問題,采用體外電磁驅(qū)動膀胱動力泵輔助排尿成為一種有效方法。膀胱泵是一種新型的以體外電磁力驅(qū)動膀胱實現(xiàn)排尿的動力裝置,其基本原理是電磁鐵吸引永磁體,產(chǎn)生磁場吸力以驅(qū)動柔性帶,增加膀胱內(nèi)壓,實現(xiàn)膀胱排尿。為了提高設計質(zhì)量和效率,降低研發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,本論文設計了膀胱動力泵虛擬樣機,并以該樣機為基礎,對膀胱泵的電磁驅(qū)動特性和排尿特性進行了仿真研

2、究。
　　 本課題主要完成內(nèi)容如下:
　　 1)根據(jù)膀胱動力泵的工作原理及人體生理特點,確定了膀胱動力泵驅(qū)動特性和排尿動力特性的影響參數(shù)。
　　 2)依據(jù)上述影響參數(shù),應用Solidworks軟件建立了膀胱動力泵虛擬樣機參數(shù)化三維CAD模型。
　　 3)選用ADPL命令流編寫了參數(shù)化的程序,實現(xiàn)了虛擬樣機有限元模型的建立與分析,包括導入了CAD模型、參數(shù)化劃分了網(wǎng)格、參數(shù)化定義了材料、參數(shù)化定義了載荷和邊

3、界條件、設定了物理環(huán)境、求解和分析了電磁-結(jié)構(gòu)耦合和流體-結(jié)構(gòu)耦合,并完成了后處理。
　　 4)基于建立的虛擬樣機,完成了控制參數(shù)(電流 I)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(永磁體與鐵芯垂直相對距離從永磁體與鐵芯水平相對距離B、永磁體數(shù)量N、永磁體與電磁鐵鐵芯相對角度D、永磁體間距C、永磁體厚度E)對電磁力F、膀胱壓力P、最大尿流率q影響的仿真試驗與分析。
　　 研究結(jié)果表明:增加電磁鐵驅(qū)動電流和永磁體厚度有利于提高電磁力、膀胱壓力和最大尿

4、流率；永磁體與電磁鐵垂直相對距離、永磁體與電磁鐵夾角的增大會減小膀胱壓力和最大尿流率；合理選取永磁體間距、永磁體與電磁鐵水平相對距離有利于改善初始狀態(tài)下電磁力、膀胱壓力和最大尿流率；永磁體數(shù)量從兩塊增加到三塊對最大尿流率影響較小,但有利于改善膀胱動力泵工作連續(xù)性。
　　 本文設計的虛擬樣機能夠直觀地反應膀胱動力泵模型的形狀,可以模擬在膀胱動力泵輔助下膀胱排尿的運動過程,并能夠?qū)Π螂讋恿Ρ迷诟鞣N工況下的驅(qū)動特性和排尿動力特性進行仿