CN109248348B

CN109248348B - 一种辅助膀胱排尿装置

Info

Publication number: CN109248348B
Application number: CN201811108208.XA
Authority: CN
Inventors: 付青云; 李笑; 李树
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN109248348A

Abstract

本发明公开了一种辅助膀胱排尿装置，包括：电能发射单元，用于产生交流电；电能接收单元，用于与电能发射单元电场耦合产生交流电，并转换输出直流电；尿道阀，用于控制尿道的开启和关闭；输尿管阀，用于控制输尿管的开启和关闭；挤压单元，用于挤压膀胱。本发明实施例提供的辅助膀胱排尿装置，通过电场耦合的方式传输电能，电能向尿道阀、输尿管阀和挤压单元供电，贮尿阶段时，输尿管阀保持开启，尿道阀保持关闭，挤压单元不工作；排尿阶段时，输尿管阀保持关闭，尿道阀保持开启，挤压单元挤压膀胱开始排尿。该辅助膀胱排尿装置，结构紧凑、安全可靠、生物相容性好，可以减轻神经源性膀胱病症患者的痛苦，降低并发症的引发风险。

Description

一种辅助膀胱排尿装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种辅助膀胱排尿装置。

背景技术

由脊髓损伤所引发的排尿功能障碍，称之为神经源性膀胱。目前该病症在国际医学亦属于难题之一。神经源性膀胱的临床表现有尿潴留、尿失禁、排尿困难等，易引发泌尿系统感染、结石等并发症，情况严重者会出现肾积水、导致肾功能衰竭。该病症给病患带来了极大的痛苦和生活上的不便，以至于生命威胁。

因此，如何研发出一种辅助膀胱排尿装置，以减轻神经源性膀胱病症患者的痛苦，降低并发症的引发风险，成为本领域技术人员所要研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助膀胱排尿装置，以减轻神经源性膀胱病症患者的痛苦，降低并发症的引发风险。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种辅助膀胱排尿装置，包括：

电能发射单元，用于产生交流电；

电能接收单元，用于与所述电能发射单元电场耦合产生交流电，并转换输出直流电；

尿道阀，用于控制尿道的开启和关闭；

输尿管阀，用于控制输尿管的开启和关闭；

挤压单元，用于挤压所述膀胱；

所述电能接收单元的输出端分别电连接于所述尿道阀、所述输尿管阀、所述挤压单元；

其中，所述电能发射单元位于体外。

可选的，所述电能发射单元置于人体前腹壁上。

可选的，所述电能接收单元固定在人体耻骨上。

可选的，所述电能发射单元包括逆变器和两块发射极板，两块所述发射极板电连接于所述逆变器的输出端；

所述电能接收单元包括电能转换器和两块接收极板，两块所述接收极板电连接于所述电能转换器的输入端；

两个所述接收极板分别与两块所述发射极板耦合。

可选的，所述挤压单元包括压电旋转元件和卷膜，所述压电旋转元件上设有旋转轴，当所述压电旋转元件发生逆压电效应时，所述旋转轴转动；

所述卷膜围绕所述膀胱弯曲设置，所述卷膜的一端连接于所述旋转轴，当所述旋转轴转动时，所述卷膜绷紧或者松弛。

可选的，所述尿道阀套接在所述尿道上，所述尿道阀包括第一镍钛合金壳体、两根第一弹簧、两块第一橡胶柱塞、两块第一铁芯和两个第一线圈；

两块所述第一橡胶柱塞位于所述尿道的两侧，两块所述第一铁芯分别固定在两块所述第一橡胶柱塞内，两个所述第一线圈分别绕制在两块所述第一铁芯上，两个所述第一线圈的绕制方向相反，两根所述第一弹簧的一端分别连接两块所述第一橡胶柱塞，两根所述第一弹簧的另一端分别连接在所述第一镍钛合金壳体上。

可选的，所述输尿管阀套接在输尿管上，所述输尿管阀包括第二镍钛合金壳体、两根第二弹簧、两块第二橡胶柱塞、两块第二铁芯和两个第二线圈；

两块所述第二橡胶柱塞位于所述输尿管的两侧，两块所述第二铁芯分别固定在两块所述第二橡胶柱塞内，两个所述第二线圈分别绕制在两块所述第二铁芯上，两个所述第二线圈的绕制方向相同，两根所述第二弹簧的一端分别连接两块所述第二橡胶柱塞，两根所述第二弹簧的另一端分别连接在所述第二镍钛合金壳体上。

可选的，所述卷膜由柔性非弹性材料制成。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的辅助膀胱排尿装置，通过电场耦合的方式传输电能，电能向尿道阀、输尿管阀和挤压单元供电，贮尿阶段时，输尿管阀保持开启，尿道阀保持关闭，挤压单元不工作；排尿阶段时，输尿管阀保持关闭，尿道阀保持开启，挤压单元挤压膀胱开始排尿。该辅助膀胱排尿装置，结构紧凑、安全可靠，电能通过电荷重新分布传递，于金属表面无电涡流产生，不存在温升现象，对膀胱周围组织无热损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的辅助膀胱排尿装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的尿道阀的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的输尿管阀的结构示意图。

图示说明：

压电旋转元件1；电能发射单元2；驱动控制器3；卷膜4；电能接收单元5；前腹壁6；耻骨7；膀胱8；输尿管阀9；输尿管10；尿道阀11；尿道12；第一镍钛合金壳体13；第一弹簧14；第一橡胶柱塞15；第一铁芯16；第一线圈17；第二镍钛合金壳体18；第二弹簧19；第二橡胶柱塞20；第二铁芯21；第二线圈22。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3所示，本实施例提供了一种辅助膀胱排尿装置，用于减轻神经源性膀胱病症患者的痛苦，降低并发症的引发风险。

具体的，该辅助膀胱排尿装置包括：电能发射单元2，用于产生交流电；电能接收单元5，用于与所述电能发射单元2电场耦合产生交流电，并转换输出直流电；尿道阀11，用于控制尿道12的开启和关闭；输尿管阀9，用于控制输尿管10的开启和关闭；挤压单元，用于挤压所述膀胱8；所述电能接收单元5的输出端分别电连接于所述尿道阀11、所述输尿管阀9、所述挤压单元；其中，所述电能发射单元2位于体外。因此，电能接收单元5输出的直流电用于向尿道阀11、输尿管阀9和挤压单元供电。

需要说明的是，电能接收单元5、尿道阀11、输尿管阀9和挤压单元位于人体内。

贮尿阶段时，输尿管阀9保持开启，尿道阀11保持关闭，挤压单元不工作；排尿阶段时，输尿管阀9保持关闭，尿道阀11保持开启，挤压单元挤压膀胱8开始排尿。该辅助膀胱排尿装置，结构紧凑、安全可靠，电能通过电荷重新分布传递，于金属表面无电涡流产生，不存在温升现象，对膀胱8周围组织无热损伤。

进一步的，排尿时，所述电能发射单元2置于人体前腹壁6上。

进一步的，所述电能接收单元5固定在人体耻骨7上。

进一步的，所述电能发射单元2包括逆变器和两块发射极板，两块所述发射极板电连接于所述逆变器的输出端。通过逆变器将直流逆变成高频交流电，然后加载在两块发射极板上，两块发射极板上分别产生正、负电荷。

所述电能接收单元5包括电能转换器和两块接收极板，两块所述接收极板电连接于所述电能转换器的输入端。两个所述接收极板分别与两块所述发射极板耦合。

两块接收极板分别与两块发射极板耦合，使得两块接收极板分别产生与耦合的发射极板相反的电荷。

当发射极板电荷极性交替改变时，接收极板得到交流电荷，通过回路形成交变电流。最后通过电能转换器整流、滤波输出直流电。该直流电向挤压单元、尿道阀11和输尿管阀9供电。进一步的，该电能接收单元5还包括驱动控制器3，用于控制挤压单元、尿道阀11和输尿管阀9。

因此，当发射极板面积足够大时，在与体内接收极板发生错位时仍能保持电场耦合，电能传输的可靠性更高。

进一步的，所述挤压单元包括压电旋转元件1和卷膜4，所述压电旋转元件1上设有旋转轴，当所述压电旋转元件1发生逆压电效应时，所述旋转轴转动；所述卷膜4围绕所述膀胱8弯曲设置，所述卷膜4的一端连接于所述旋转轴，当所述旋转轴转动时，所述卷膜4绷紧或者松弛。

具体的，当压电旋转元件1受电时，旋转轴产生转动动作。当旋转轴向第一方向旋转时，卷膜4绷紧，进而挤压膀胱8，辅助排尿。当旋转轴向第二方向旋转时，卷膜4松弛，不挤压膀胱8。需要说明的是，当第一方向为顺时针方向时，第二方向为逆时针方向。当第一方向为逆时针方向时，第二方向为顺时针方向。

采用压电旋转元件1作为驱动卷膜4的器件具有以下优点：单位体积提供的驱动力是电磁电机的10倍，低速性能好，功率密度大，能够代替膀胱逼尿肌提供排尿动力；压电旋转元件1无磁场和电场，无电磁干扰和电磁噪声，不会对电场耦合产生影响，也不会产生噪声；压电旋转元件1启动响应快、制动转矩大，断电可自锁，具有良好启闭响应特性，适用于驱动人体膀胱8排尿。

具体的，压电旋转元件1固定在电能接收单元5的上缘，卷膜4的两端分别与电能接收单元4的下缘和旋转轴相连接。因此，膀胱8位于卷膜4与电能接收单元5形成的半封闭容腔中。

进一步的，通过驱动控制器3控制压电旋转元件1的转矩和转速，可实现膀胱8受力以及排尿速度控制，使排尿过程符合人体尿动力学的规律。

进一步的，所述卷膜4由柔性非弹性材料制成。可选的，卷膜4采用聚氨酯制作而成。驱动柔性卷膜4挤压膀胱8不会造成损伤，聚氨酯制成的卷膜4耐疲劳性强，与人体的生物相容性好。

进一步的，所述尿道阀11套接在所述尿道12上，所述尿道阀11包括第一镍钛合金壳体13、两根第一弹簧14、两块第一橡胶柱塞15、两块第一铁芯16和两个第一线圈17；两块所述第一橡胶柱塞15位于所述尿道12的两侧，两块所述第一铁芯16分别固定在两块所述第一橡胶柱塞15内，两个所述第一线圈17分别绕制在两块所述第一铁芯16上，两个所述第一线圈17的绕制方向相反，两根所述第一弹簧14的一端分别连接两块所述第一橡胶柱塞15，两根所述第一弹簧14的另一端分别连接在所述第一镍钛合金壳体13上。当两个第一线圈17不通电时，两根第一弹簧14处于压缩状态，使得尿道阀11关闭。当两个第一线圈17通电时，两块第一铁芯16同性相斥，进一步压缩两根第一弹簧14，使得尿道阀11开启。

进一步的，所述输尿管阀9套接在输尿管10上，所述输尿管阀9包括第二镍钛合金壳体18、两根第二弹簧19、两块第二橡胶柱塞20、两块第二铁芯21和两个第二线圈22；两块所述第二橡胶柱塞20位于所述输尿管10的两侧，两块所述第二铁芯21分别固定在两块所述第二橡胶柱塞20内，两个所述第二线圈22分别绕制在两块所述第二铁芯21上，两个所述第二线圈22的绕制方向相同，两根所述第二弹簧19的一端分别连接两块所述第二橡胶柱塞20，两根所述第二弹簧19的另一端分别连接在所述第二镍钛合金壳体18上。

当两个第二线圈22不通电时，两根第二弹簧19处于自然状态，使得输尿管阀9开启。当两个第二线圈22通电时，两块第二铁芯21异性相吸，使得输尿管阀9关闭。

综上所述，本发明实施例提供的辅助膀胱排尿装置结构紧凑、安全可靠、生物相容性好，可以减轻神经源性膀胱病症患者的痛苦，降低并发症的引发风险。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种辅助膀胱排尿装置，其特征在于，包括：

电能发射单元，用于产生交流电；

尿道阀，用于控制尿道的开启和关闭；

输尿管阀，用于控制输尿管的开启和关闭；

挤压单元，用于挤压所述膀胱；

其中，所述电能发射单元位于体外；

所述挤压单元包括压电旋转元件和卷膜，所述压电旋转元件上设有旋转轴，当所述压电旋转元件发生逆压电效应时，所述旋转轴转动；

所述卷膜围绕所述膀胱弯曲设置，所述卷膜的一端连接于所述旋转轴，当所述旋转轴转动时，所述卷膜绷紧或者松弛；

所述电能发射单元置于人体前腹壁上；

所述电能接收单元固定在人体耻骨上；

所述电能发射单元包括逆变器和两块发射极板，两块所述发射极板电连接于所述逆变器的输出端；

两个所述接收极板分别与两块所述发射极板耦合；

所述尿道阀套接在所述尿道上，所述尿道阀包括第一镍钛合金壳体、两根第一弹簧、两块第一橡胶柱塞、两块第一铁芯和两个第一线圈；

两块所述第一橡胶柱塞位于所述尿道的两侧，两块所述第一铁芯分别固定在两块所述第一橡胶柱塞内，两个所述第一线圈分别绕制在两块所述第一铁芯上，两个所述第一线圈的绕制方向相反，两根所述第一弹簧的一端分别连接两块所述第一橡胶柱塞，两根所述第一弹簧的另一端分别连接在所述第一镍钛合金壳体上；

所述输尿管阀套接在输尿管上，所述输尿管阀包括第二镍钛合金壳体、两根第二弹簧、两块第二橡胶柱塞、两块第二铁芯和两个第二线圈；

两块所述第二橡胶柱塞位于所述输尿管的两侧，两块所述第二铁芯分别固定在两块所述第二橡胶柱塞内，两个所述第二线圈分别绕制在两块所述第二铁芯上，两个所述第二线圈的绕制方向相同，两根所述第二弹簧的一端分别连接两块所述第二橡胶柱塞，两根所述第二弹簧的另一端分别连接在所述第二镍钛合金壳体上；

所述卷膜由柔性非弹性材料制成。