SMA驱动的膀胱配流阀仿真与实验

针对重度尿失禁患者并发输尿管逆流问题,提出一种形状记忆合金(SMA)驱动的硅胶膜式膀胱配流阀,建立了驱动元件数学模型和配流阀有限元仿真模型,仿真分析并优化设计了配流阀的结构参数,搭建模拟实验平台实验研究了驱动元件温升特性、尿道尿流率特性、输尿管逆流率特性和配流阀交替启闭特性。结果表明,该阀尿液配流原理可行,启闭特性良好,尿流率特性和逆流率特性满足人体膀胱储排尿要求,结构紧凑,模型有效,可为优化设计适用于临床的膀胱配流阀提供指导,也可为其他人工括约肌的设计提供借鉴和参考。

基于SVM-RBFNN的膀胱尿液容量监测系统

针对植入式膀胱尿液容量监测系统存在损伤膀胱组织、传感器易脱落及尿液容量预测模型精度低等问题,设计了一种基于多点位分布式力检测的植入式膀胱尿液容量监测系统,并提出了一种基于SVM-RBFNN的变姿态膀胱尿液容量预测模型。该系统通过体内装置多个微型力传感器和无线通讯模块实现膀胱压力信号的采集和传输;体外装置对压力信号进行接收、处理、显示和存储,并通过无线供能模块向体内装置供电。该模型通过结合支持向量机(SVM)和径向基函数神经网络(RBFNN)实现变姿态下的尿液容量预测。通过搭建模拟实验平台,对该系统和预测模型进行测试。测试结果表明:监测系统可稳定采集膀胱压力信号,传感器不易脱落。预测模型姿态识别正确率达93.75%。尿液容量预测平均精度达96%以上,最大误差绝对值和预测精度均优于BP神经网络。可为设计新型的膀胱尿液容量监测系统提供技术指导。

基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金驱动尿道阀研究

针对现有尿道阀存在引发尿道组织血液循环不畅甚至坏死等问题,提出一种基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金(SMA)驱动尿道阀,建立尿道阀数学模型和有限元模型,仿真分析了尿道阀的压闭、反馈和驱动机构参数对启闭特性的影响,搭建模拟实验平台,实验研究了尿道阀的反馈调节特性和尿流率特性。结果表明,尿道阀原理可行,通过增大阀芯初始角、减小阀芯与尿道接触面积和膀胱支撑膜面积,均可改善尿道阀的启闭特性,尿流率达14 ml/s,与人体尿动力学规律相符;该研究可为适用于临床的尿道阀的设计提供指导,也可为其它人工括约肌的设计提供借鉴和参考。