人工肛门括约肌夹持机构的设计与优化

作     者：柴川页 颜国正 韩玎 赵凯 华芳芳 CHAI Chuan-ye;YAN Guo-zheng;HAN Ding;ZHAO Kai;HUA Fang-fang

作者机构：上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海交通大学医疗机器人研究院上海200240 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.61673271,No.81971767) 上海市科研支撑项目(No.19441910600,No.19441913800,No.19142203800) 上海交通大学医疗机器人研究院项目(No.IMR2018KY05) 上海市科委科技创新基地项目(No.19DZ2255200) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2021年第29卷第11期

页      码：2640-2648页

摘      要：针对现有人工肛门括约肌夹持机构存在生物相容性低、响应时间长的缺点,本文基于排便机制及力学特点,设计了一种新型封闭连杆式人工肛门括约肌(Novel Closed-link Artificial Anal Sphincter,NCAAS)的夹持机构。NCAAS夹持机构由基于沟槽凸轮摆杆的传动机构的三组交错叠放的夹持臂组成。为研究生物相容性与响应时间,本文根据虚功原理推导夹持臂的夹持力方程,并通过有限元分析夹持臂与肠道的力学特性。仿真所得机构控便时最大夹持力为1.6 N,肛肠角为62.2°~95.2°,满足人体日常控便需求。所制得NCAAS原型机质量55.19 g、高度42.7 mm、机构总长度不大于68.2 mm,平均响应时长为7.25 s。本文还通过猪大肠离体实验验证了NCAAS夹持肠道的生物相容性,最终控便量达700 g、肛肠角小于90°。NCAAS小型轻巧,生物相容性良好,响应时间较传统人工肛门括约肌大幅度缩短。

主 题 词：人工肛门括约肌 虚功原理 有限元分析 夹持机构 凸轮传动 离体实验 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/OPE.20212911.2640

馆 藏 号：203106566...