基于磁控柔性机器人的植入式人工逼尿肌关键技术研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zbiao1222
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
膀胱运动障碍(underactive bladder,UAB)患者由于膀胱在排尿过程中无法有效收缩出现排尿时间延长,膀胱排空不完全,导致严重的泌尿系统问题。UAB在老年人群体内有极高的发病率,其直接原因是膀胱壁内的逼尿肌无法正常收缩导致排尿过程中膀胱内压力无法主动升高。目前,尚无有效的治疗方法可以恢复膀胱的收缩能力。因此,设计一种人工逼尿肌提供机械辅助手段以重建膀胱收缩有望成为解决UAB的途径。新兴的磁控柔性机器人技术具有无绳操控,快速响应,输出力大,生物安全等优势,有望在植入式辅助排尿器件中发挥极大的作用。然而,利用磁控柔性机器人系统构建人工逼尿肌仍在功能实现,结构设计,仿真优化等方面存在许多挑战。本文提出了一个可定制化的植入式磁控柔性人工逼尿肌设计方法,通过压缩膀胱来增加膀胱内压来辅助排尿。以正常膀胱排尿的特点为参考并充分考量了植入患者体内后的应用需求,开展了磁控柔性人工逼尿肌系统的关键技术研究。首先,基于正常膀胱的形状及运动特点,将人工逼尿肌设计为与膀胱同形的磁驱动挤压腔,其磁响应运动方向与尿路方向一致。由于内嵌有坚硬磁颗粒的磁响应软材料具有较高的模量与密度,因此磁响应材料组成的驱动部件分布式地布置于人工逼尿肌的硅胶框架之上。为实现恢复病变膀胱的尿动力学参数的功能,预测人工逼尿肌挤压膀胱产生压力的核心功能数值,建立了液压-磁软体功能仿真分析技术来完善人工逼尿肌的设计。考虑到磁场中梯度磁场的对软体机器人位移移动的关键作用,并且系统体积过大,不宜采用电磁铁作为人工逼尿肌驱动磁场。明确使用永磁体作为人工逼尿肌驱动磁场后,对永磁体的外部磁场进行了理论计算,并集成到运动仿真的子程序中。在前期磁响应软材料的仿真技术的基础上,改进优化了Abaqus中的UEL仿真代码,实现了非均匀磁场中的磁控柔性机器人的运动仿真。最后,为预测磁控柔性机器人挤压膀胱时输出的压力,建立了优化后的水压-磁-软材料的多场耦合仿真模型。针对患者的排尿压力差异化需求,利用该技术完成人工逼尿肌高效轻量化结构的筛选优化。综上,这种可辅助膀胱排尿的磁控柔性机器人工逼尿肌,具有合理的结构与驱动方式,可以完成挤压尿液排出功能的替代。针对人工逼尿肌核心功能实现的设计与分析,完善了磁控软体机器人的仿真建模方法,实现了磁控机器人液压驱动力的计算。围绕患者的差异性需求,建立了一种可以以特定数值压力输出为目的的仿真优化设计方法,高效的获取最优的设计结果。
其他文献
经过组织长期培养,习近平同志光荣地当选为党的中央委员会总书记,这是他被确立为党中央的核心和全党的核心的重要前提。习近平同志担任总书记以来领导创立了充满真理力量的习近平新时代中国特色社会主义思想,取得重大实践成效,必然带来“两个确立”的逻辑结果。可以从国际共产主义运动的经验教训看“两个确立”的重要性,从推动中国特色社会主义事业实现持续健康平稳发展的现实需要来看“两个确立”的重大现实意义。
期刊
目的 探讨四妙勇安汤含药血清对LPS刺激的M1/M2巨噬细胞极化及NF-κB/NLRP3通路的影响。方法 SD大鼠分别给予四妙勇安汤水煎液、生理盐水灌胃制备含药血清及正常对照血清。细胞分组为正常对照组、模型组、四妙勇安汤组、JSH-23组,除正常对照组外,其余组均用LPS诱导RAW264.7巨噬细胞。CCK8法检测细胞活性;ELISA检测细胞上清IL-4、IL-18水平;qRT-PCR法检测细胞i
期刊
在新冠疫情于全球肆虐的背景下,电子商务行业遭受了极大的冲击,不过在后疫情时代各种新兴的电商销售方式的作用之下,电商整体的交易规模下滑态势有所缓解。如何让电商行业恢复增长成为各大电商平台亟待解决的问题。于是针对目前电子商务平台上信息过载,用户难以寻找到满意的商品这一难题,本文从实现一个混合式的电子商务推荐平台出发进行了相关的研究。电商混合推荐系统按照传统软件开发流程进行开发,从电商网站系统的需求出发
学位
以典型印染工业园区为研究对象,运用主成分分析对园区地下水污染源进行分析,运用环境健康风险评估模型对饮用和皮肤两种途径进行超标污染物致癌和非致癌风险评价。污染来源识别结果表明:工业园区地下水超Ⅳ类指标多,来源复杂,主要为蒸发浓缩和印染企业污水排放复合作用;加油站泄漏和地质背景复合作用;印染企业堆放生产泄漏作用。健康风险评价表明:As的致癌风险高,Sb的非致癌风险较高且差异大,饮用途径的健康风险值高于
期刊
目前世界经济格局及国内外原材料资源紧张、成本不断上涨等形势,企业间的竞争俨然成为企业供应链间的竞争。在S公司这20年发展期间,相对于生产性采购管理而言,非生产性采购管理没受到太多的关注与优化,导致存在物料分类混乱、供应商开发与维护不规范、采购方式及策略单一、人员能力欠缺受质疑等诸多问题。加强并完善非生性产采购管理已刻不容缓。非生产性采购涉及内容较多,诸如工程、设计、营销、租赁、外包、办公服务、IT
学位
“两个确立”是党的十八大以来最重要政治成果,是新时代取得一切成就的根本所在,是关乎党和国家前途命运、党和人民事业成败的根本性问题。在理论逻辑上,“两个确立”彰显了马克思主义建党学说的重要原则;在历史逻辑上,“两个确立”是中国共产党对社会主义事业发展规律的准确把握;在实践逻辑上,“两个确立”是中国共产党基于世情、国情和党情作出的重大政治判断;在价值逻辑上,“两个确立”体现了中国共产党的初心使命。
期刊
近年来,股权质押作为资本市场上的一种新型融资手段,因其便捷、高效等特点成为部分上市公司股东筹资方式的首选,场内质押业务的实施更是推动了股权质押的蓬勃发展,在2018年达到了顶峰。股权质押能够将静态股东权益变为动态货币资金,同时不会削弱股东的控制权,因此受到上市公司股东的青睐。然而我国目前的配套监管政策还不完善,随着市场环境的波动和变化,股权质押潜在风险逐渐暴露,引发资本市场热议。因此,论文拟通过案
学位
精益生产的运用一直以来是公司研究的重要课题。随着时代的发展,全球贸易越来越开放,机会增加的同时也意味着竞争的加剧。激烈的市场竞争,让响应能力和交付能力成为企业抢占市场份额的重要因素。而争分夺秒的同时,企业也希望能不断降本,提高产品利润率。全球很多企业运用精益生产的方法后,大多都提升了企业效率,增加了企业活力,提升了市场竞争力。生产现场使用精益工具后可以提效率,降成本,保质量。而通过与先进信息技术相
学位
报纸
党的十九届六中全会审议通过的《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》,明确提出“确立习近平同志党中央的核心、全党的核心地位,确立习近平新时代中国特色社会主义思想的指导地位”的“两个确立”根本要求。这是站在党和国家发展的新发展阶段,科学把握“两个大局”,深邃思考中国特色社会主义新历史方位,在科学谋划指引社会主义现代化强国新进程目标下作出的重大论断,是在“两个大局”深刻背景下坚持和发展中国
期刊