膀胱動(dòng)力泵電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

曹 睿 李 笑 關(guān) 婷 肖遠(yuǎn)松

1.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣州，510006 2.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院，廣州，510010

0 引言

神經(jīng)源性膀胱是由于神經(jīng)系統(tǒng)病變或損傷導(dǎo)致膀胱或尿道功能障礙進(jìn)而引發(fā)一系列下尿路癥狀及并發(fā)癥的疾病總稱(chēng)，目前尚無(wú)有效治療方法。對(duì)此，一些學(xué)者對(duì)輔助排尿方法進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了一種利用電刺激骶2神經(jīng)來(lái)激發(fā)膀胱排尿的裝置，但臨床效果尚不明確。文獻(xiàn)[2]提出了一種依靠形狀記憶合金(SMA)的形變來(lái)驅(qū)動(dòng)膀胱的輔助排尿系統(tǒng)，其原理是利用珀?duì)栙N元件控制SMA彈簧的溫度，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)將SMA的形變量放大，壓迫膀胱排尿,但驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)龐大，缺乏與生物組織相容性。文獻(xiàn)[3]提出了一種體外電磁驅(qū)動(dòng)的膀胱動(dòng)力泵，其原理是利用電磁驅(qū)動(dòng)力控制尿道口的開(kāi)閉并迫使膀胱排尿，核心機(jī)構(gòu)是由電磁鐵和磁動(dòng)子組成的電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；文獻(xiàn)[4]建立了文獻(xiàn)[3]膀胱動(dòng)力泵電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，理論分析了各因素對(duì)尿流率的影響規(guī)律，并利用ANSYS仿真分析了電磁鐵電流、永磁體間距、角度和數(shù)量對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)力的影響，為泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)；文獻(xiàn)[5]建立了文獻(xiàn)[3]膀胱動(dòng)力泵電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有限元模型，運(yùn)用ANSYS的優(yōu)化算法，對(duì)電磁鐵位置、永磁體間距和氣隙等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。文獻(xiàn)[6]采用正交試驗(yàn)法，以膀胱壓和尿流率為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)電磁鐵電流、永磁體數(shù)量、間距和氣隙等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。上述研究改善了泵的排尿動(dòng)力特性，但因并未對(duì)電磁鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍存在質(zhì)量偏大、便攜性差和可靠性不高等問(wèn)題，尚難應(yīng)用于動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)。因此，研究電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需建立優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，選擇與之適應(yīng)的求解算法，并分析優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。二次規(guī)劃(SQP)法是求解帶約束優(yōu)化問(wèn)題的一類(lèi)最有效的方法。本文建立了膀胱動(dòng)力泵電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，獲得了最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，建立了電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和膀胱動(dòng)力泵三維模型，通過(guò)仿真分析了電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電磁驅(qū)動(dòng)特性、溫升特性及膀胱動(dòng)力泵的排尿動(dòng)力特性，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1 磁動(dòng)子優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

膀胱動(dòng)力泵原理及結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。該泵主要由磁動(dòng)子、定子、電磁鐵組成。磁動(dòng)子為包裹數(shù)塊永磁體的柔性膠膜。定子由非磁性材料制成，固定于恥骨上。磁動(dòng)子的端部與定子固定，構(gòu)成包容膀胱的可變工作容腔。電磁鐵置于前腹壁上，與磁動(dòng)子構(gòu)成電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖1 膀胱動(dòng)力泵原理及結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic and structure diagram of bladder power pump

儲(chǔ)尿階段，電磁鐵未通電，磁動(dòng)子因未受電磁驅(qū)動(dòng)力處于松弛狀態(tài)，輸尿管口打開(kāi)，尿道口關(guān)閉；排尿階段，電磁鐵通電產(chǎn)生磁場(chǎng)吸附磁動(dòng)子，從而產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)力壓迫膀胱，使輸尿管口關(guān)閉，同時(shí)拉扯包裹尿道的橡膠膜，使尿道口打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)輔助排尿的目的。患者通過(guò)重復(fù)以上過(guò)程，便可自行控制排尿。

根據(jù)文獻(xiàn)[4]，膀胱動(dòng)力泵輔助排尿階段，磁動(dòng)子在豎直方向所受電磁驅(qū)動(dòng)力為

(1)

式中，K為電磁力修正系數(shù)；Br、Vc、μrec、n分別為永磁體的剩磁、體積、相對(duì)磁導(dǎo)率、數(shù)量；I為電磁鐵電流；N為電磁鐵線(xiàn)圈匝數(shù)；δi、θi、λ分別為第i塊永磁體的氣隙、與定子夾角、結(jié)構(gòu)系數(shù)。

磁動(dòng)子壓迫膀胱，產(chǎn)生的膀胱壓為

(2)

式中，AR為與磁動(dòng)子接觸的膀胱壁面在支撐力方向的投影面積；γ為支撐力與豎直方向的夾角。

根據(jù)正常人體尿動(dòng)力學(xué)參數(shù)[7]，膀胱壓由腹壓和逼尿肌壓組成，腹壓約為4 kPa，逼尿肌壓峰值為4 kPa以上。由于神經(jīng)源性膀胱患者僅是無(wú)法自主產(chǎn)生逼尿肌壓，故本文忽略腹壓，用膀胱動(dòng)力泵輔助產(chǎn)生的逼尿肌壓代表膀胱壓。若該壓力達(dá)到4 kPa，則初始電磁驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為6.23～8.31 N[4]。但在電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了工作可靠，初始電磁驅(qū)動(dòng)力應(yīng)提高30%[8]。

磁動(dòng)子的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要在保證初始電磁驅(qū)動(dòng)力的前提下，使其與定子所構(gòu)成的可變工作容腔體積盡可能小。由圖1可知，該體積受永磁體的幾何尺寸、數(shù)量、間距及磁動(dòng)子與定子初始夾角θ等因素的影響。因此，建立如下優(yōu)化模型：

(3)

式中，a、b、hc、β分別為永磁體的長(zhǎng)、寬、高、間距；V為可變工作容腔的體積；θ為磁動(dòng)子與定子初始夾角。

2 電磁鐵優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

2.1 初算

電磁鐵采用U形直流電磁鐵，線(xiàn)圈有單圈和雙圈兩種放置形式，如圖2所示。

圖2 線(xiàn)圈放置形式Fig.2 Coil placement

由于雙圈式占用空間較大，故本文優(yōu)先采用單圈式。鐵芯和線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)圖3。

圖3 鐵芯、線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)及尺寸Fig.3 Structure and size of iron and coil

U形電磁鐵的初算主要是計(jì)算線(xiàn)圈、磁通及電磁吸力。

線(xiàn)圈采用漆包線(xiàn)繞制。由于膀胱動(dòng)力泵輔助排尿時(shí)間約為40 s，電磁鐵尚處于短時(shí)工作制，因此初選電流密度j=7 A/mm2 [8]，則漆包線(xiàn)銅芯標(biāo)稱(chēng)直徑為

(4)

線(xiàn)圈填充系數(shù)為

(5)

式中，d為漆包線(xiàn)外徑。

每匝線(xiàn)圈的平均長(zhǎng)度為

lx=2(l+D)+πh

(6)

式中，l為磁極極長(zhǎng)；D為磁軛高度；h為鐵芯窗口高度。

線(xiàn)圈電阻為

(7)

式中，ρx為電阻率。

線(xiàn)圈占鐵芯窗口的面積為

(8)

電磁鐵的氣隙磁導(dǎo)為

(9)

由于磁通φδ未知，因此估算磁通

(10)

磁通密度為

(11)

聯(lián)立式(9)～式(11)，計(jì)算磁通密度B，并查鐵芯材料B-H曲線(xiàn)，獲得該磁通密度下對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H。

已知磁場(chǎng)強(qiáng)度H，則鐵芯磁阻為

(12)

式中，lF為磁路平均長(zhǎng)度。

實(shí)際磁通

(13)

電磁吸力

(14)

式中，g為重力加速度。

2.2 復(fù)算

復(fù)算主要是計(jì)算線(xiàn)圈與鐵芯窗口是否匹配，以及線(xiàn)圈溫升及電磁鐵質(zhì)量。

由于計(jì)算磁通及電磁吸力時(shí)，忽略了漏磁通的影響，因此線(xiàn)圈應(yīng)盡量填滿(mǎn)鐵芯窗口，即

wh≥Sx

(15)

式中，w為鐵芯窗口寬度。

為避免灼傷皮膚，膀胱動(dòng)力泵在輔助排尿階段，線(xiàn)圈溫升應(yīng)不超過(guò)15 ℃。線(xiàn)圈溫升

(16)

A=Sw+αsSn

式中，KT、c、m分別為線(xiàn)圈的散熱系數(shù)、比熱容、質(zhì)量；t為膀胱動(dòng)力泵輔助排尿時(shí)間；Q為發(fā)熱功率，Q=I2Rx；A為線(xiàn)圈散熱面積；Sw為線(xiàn)圈外表散熱面積；Sn為線(xiàn)圈內(nèi)表散熱面積；αs為線(xiàn)圈內(nèi)外散熱表面散熱條件差異系數(shù)。

磁鐵鐵芯體積

Vd=[2q(h+D)+wD]l

(17)

漆包線(xiàn)總長(zhǎng)

L=Nlx=N[2(l+D)+πh]

(18)

電磁鐵質(zhì)量

M=ρdVd+mxL

(19)

式中，ρd為鐵芯材料密度；mx為漆包線(xiàn)單位長(zhǎng)度質(zhì)量。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

電磁鐵優(yōu)化設(shè)計(jì)是選最小質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以電磁吸力、線(xiàn)圈溫升、窗口面積為約束條件。建立如下優(yōu)化模型：

(20)

式中，τ為線(xiàn)圈溫升。

3 電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)上述優(yōu)化設(shè)計(jì)模型、膀胱動(dòng)力泵結(jié)構(gòu)及人體生理組織特點(diǎn)，本文選取磁動(dòng)子優(yōu)化設(shè)計(jì)初始條件為

(21)

1A≤I≤3A30°≤θ≤40°

n=2,3,4N=700

選取電磁鐵優(yōu)化設(shè)計(jì)初始條件為

(22)

根據(jù)SQP法的基本原理，對(duì)于如下約束優(yōu)化問(wèn)題：

(23)

在點(diǎn)X(k)處，構(gòu)造一個(gè)二次規(guī)劃子問(wèn)題，以子問(wèn)題的解作為迭代搜索方向d(k)，并通過(guò)迭代公式X(k+1)=X(k)+α(k)d(k)得到點(diǎn)X(k+1)，依此循環(huán)，最終使X(k+1)逼近原問(wèn)題的最優(yōu)解。求解流程見(jiàn)圖4。

圖4 求解流程Fig.4 Flow chart of solution

運(yùn)用MATLAB編寫(xiě)SQP法程序并求解，得到優(yōu)化結(jié)果，見(jiàn)表1，表1中優(yōu)化前電磁鐵為雙圈式。線(xiàn)圈溫升曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。可以看出：優(yōu)化后，可變工作容腔的體積減小14.03%，電磁鐵質(zhì)量減小59.57%，且電磁驅(qū)動(dòng)力小幅度增大；優(yōu)化后電磁鐵散熱面積減小，導(dǎo)致溫升比優(yōu)化前略高，但在安全范圍之內(nèi)。

圖5 線(xiàn)圈溫升仿真曲線(xiàn)Fig.5 Simulation of the coil temperature rise

表1 電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果

4 電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及膀胱動(dòng)力泵仿真

4.1 電磁驅(qū)動(dòng)特性仿真

優(yōu)化前后，電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三維模型見(jiàn)圖6。

圖6 電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三維模型Fig.6 The 3D models of the electromagnetic driven system

運(yùn)用ANSYS Workbench中的Maxwell 3D模塊可對(duì)模型進(jìn)行靜態(tài)和瞬態(tài)磁場(chǎng)分析。其中靜態(tài)磁場(chǎng)分析可以較為準(zhǔn)確地掌握磁場(chǎng)分布情況。

將模型導(dǎo)入Maxwell 3D模塊，在模型周?chē)⑼鈬諝鈭?chǎng)，并分配材料、劃分網(wǎng)格、加載、設(shè)定邊界條件，求解得出優(yōu)化前后電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布云圖，見(jiàn)圖7(為便于觀察，將線(xiàn)圈隱藏)?？梢钥闯觯簝?yōu)化前后，電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度均集中分布在永磁體部分；磁感應(yīng)強(qiáng)度在鐵芯窗口徑向間隙或尖角處最大能達(dá)到1.43T、1.46T。

圖7 靜態(tài)磁場(chǎng)分析Fig.7 Analysis of the static magnetic field

由于磁動(dòng)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角度減小，引起電磁驅(qū)動(dòng)力變化，因此還需進(jìn)行瞬態(tài)磁場(chǎng)分析。瞬態(tài)磁場(chǎng)分析需建立空氣域Band和In_region，將永磁體和電磁鐵分開(kāi)并使所有運(yùn)動(dòng)物體形成一個(gè)連通區(qū)域，見(jiàn)圖8。

對(duì)模型求解得出電磁驅(qū)動(dòng)力隨磁動(dòng)子角度變化曲線(xiàn)， 見(jiàn)圖9?？梢钥闯觯?優(yōu)化前后，電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的初始電磁驅(qū)動(dòng)力分別為8.20 N和8.45 N；優(yōu)化后，電磁驅(qū)動(dòng)力小幅度增大；隨著角度的減小，電磁驅(qū)動(dòng)力逐漸增大；越靠后的永磁體所受初始電磁驅(qū)動(dòng)力越小，電磁驅(qū)動(dòng)力增大幅度越大，這有利于泵持續(xù)工作。

圖8 修改后的三維有限元模型Fig.8 The modified 3D FE model

4.2 電磁鐵溫升特性仿真

為避免人體灼傷，應(yīng)對(duì)電磁鐵溫升特性進(jìn)行仿真分析。

運(yùn)用ANSYS Workbench的電磁熱耦合功能，將Maxwell 3D模塊求解出的“銅損”和“鐵損”作為熱源導(dǎo)入Transient Thermal模塊，對(duì)電磁鐵進(jìn)行熱分析，得出“銅損”、“鐵損”曲線(xiàn)、電磁鐵溫度場(chǎng)分布、線(xiàn)圈溫升曲線(xiàn)，見(jiàn)圖10。可以看出：“銅損”在工作期間一直存在；“鐵損”在通電瞬間因磁場(chǎng)突變迅速增大，當(dāng)磁場(chǎng)穩(wěn)定后下降到0，且相對(duì)于“銅損”可忽略不計(jì)；優(yōu)化前電磁鐵銅損較大，但散熱面積也較大，導(dǎo)致溫升略低；當(dāng)環(huán)境溫度為30 ℃，工作40s后，優(yōu)化前后的電磁鐵線(xiàn)圈溫升分別為8.14 ℃和9.42 ℃；與MATLAB計(jì)算結(jié)果基本吻合。

圖10 溫升特性分析Fig.10 Analysis of the temperature rise performance

4.3 排尿動(dòng)力特性仿真

膀胱動(dòng)力泵三維模型見(jiàn)圖11。

圖11 膀胱動(dòng)力泵三維模型Fig.11 The 3D model of the bladder power pump

利用ANSYS Workbench的耦合分析功能，將電磁驅(qū)動(dòng)力耦合到柔性膠膜上，使其發(fā)生位移形變，壓迫膀胱產(chǎn)生壓力。通過(guò)雙向流固耦合，分析在壓力作用下，膀胱壓和尿流率的分布及變化，得出膀胱壓和尿流率分布及變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖12。可以看出：膀胱受壓后，膀胱壓迅速上升并均勻近似相等，膀胱內(nèi)部壓力較大，出口壓力較??；膀胱受壓后，尿液沿出口流出，膀胱內(nèi)部流速很小，出口流速較大，且流速在出口壁面至中心處呈階梯上升；優(yōu)化前后，膀胱壓峰值分別為4.25 kPa和4.36 kPa；尿流率峰值分別為22.6 mL/s和25.2 mL/s。

圖12 排尿動(dòng)力特性分析Fig.12 Analysis of the micturition performance

5 實(shí)驗(yàn)研究

5.1 電磁驅(qū)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)

圖13所示為優(yōu)化前后的電磁鐵及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由直流電源、電磁鐵、永磁體、柔性帶、模擬膀胱、定子、拉壓力試驗(yàn)機(jī)和計(jì)算機(jī)組成。拉壓力試驗(yàn)機(jī)能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)直流電源對(duì)電磁鐵供電，電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)而吸附磁動(dòng)子，從而產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)力；利用拉壓力試驗(yàn)機(jī)的實(shí)時(shí)測(cè)量及串口通信功能， 將測(cè)量的電磁驅(qū)動(dòng)力通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)顯示。

圖13 電磁鐵及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.13 Electromagnets and experiment platform

表2所示為兩種電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以看出，優(yōu)化后，電磁鐵的體積減小65.45%，質(zhì)量減小60.25%。

表2 電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)

利用上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)得優(yōu)化前后電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁驅(qū)動(dòng)力， 見(jiàn)圖14。 可以看出： 優(yōu)化前后，電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的初始電磁驅(qū)動(dòng)力分別為8.15 N和8.32 N；隨著角度減小，電磁驅(qū)動(dòng)力逐漸增大；優(yōu)化后，電磁驅(qū)動(dòng)力小幅度增大；實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果基本吻合。

圖14 電磁驅(qū)動(dòng)力隨磁動(dòng)子角度變化曲線(xiàn)Fig.14 Curves of electromagnetic driven force affected by angles of magnet

5.2 溫升實(shí)驗(yàn)

圖15a所示為測(cè)溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由熱電偶測(cè)溫儀、直流電源和電磁鐵組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在線(xiàn)圈表面隨機(jī)選取多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量溫升，取平均值得到溫升曲線(xiàn)，如圖15b所示?？梢钥闯觯簝?yōu)化前后的電磁鐵通3A電流40 s后，溫升分別達(dá)到8.07 ℃和9.71 ℃，實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果較為接近。

圖15 測(cè)溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.15 The temperature measurement platform and experimetal results

5.3 膀胱壓尿流率測(cè)量實(shí)驗(yàn)

圖16所示為膀胱壓尿流率測(cè)量平臺(tái)及原理，該平臺(tái)由泌尿系統(tǒng)模擬單元和測(cè)控單元組成。泌尿系統(tǒng)模擬單元由直流電源、電磁鐵、永磁體、柔性帶、模擬膀胱、定子和排水管等組成；測(cè)控單元由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制箱、壓力傳感器、量杯和高精度電子稱(chēng)等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)模擬膀胱內(nèi)壓力，通過(guò)高精度電子稱(chēng)檢測(cè)量杯內(nèi)排出液體的質(zhì)量，間接計(jì)算尿流率。數(shù)據(jù)采集卡采集壓力傳感器的檢測(cè)信號(hào)并送入計(jì)算機(jī)，高精度電子稱(chēng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信并將檢測(cè)到的信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理。信號(hào)處理程序采用LabView編寫(xiě)，主要包括、轉(zhuǎn)換、處理、顯示和保存模塊。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制箱用來(lái)控制各檢測(cè)元件的啟閉。

圖16 膀胱壓尿流率測(cè)量平臺(tái)Fig.16 The measurement platform of intravesical pressure and urine flow rate

利用該測(cè)量平臺(tái)，測(cè)得膀胱壓和尿流率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖17?？梢钥闯觯簝?yōu)化前后膀胱壓峰值分別為4.02 kPa和4.13 kPa，尿流率峰值分別為23.2 mL/s和26.5 mL/s，實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果基本吻合。

圖17 膀胱壓尿流率測(cè)量結(jié)果Fig.17 The measuring results of intravesical pressure and urine flow rate

6 結(jié)論

(1)經(jīng)本文方法優(yōu)化后的電磁鐵體積可減小65.45%，質(zhì)量可減小60.25%，電磁驅(qū)動(dòng)力提高2.09%，膀胱壓峰值提高2.74%，尿流率峰值提高14.22%，溫升僅增加1.64 ℃，改善了膀胱動(dòng)力泵的排尿動(dòng)力特性。

(2)本文建立的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和有限元仿真模型有效實(shí)用，可為設(shè)計(jì)便攜、可靠及適用于動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)研究的膀胱動(dòng)力泵提供參考。