本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種仿生自動排尿裝置。

背景技術：

目前臨床上使用的患者體內(nèi)有創(chuàng)留置導尿管幫助患者進行導尿，導尿通路由導尿管與導尿袋相連接組成。適用于各種原因引起的排尿障礙或特定的手術，可以解除尿潴留，預防褥瘡發(fā)生。危重患者留置導尿能準確記錄尿量、觀察尿量、即時采集尿標本用以協(xié)助臨床診斷。在監(jiān)護患者的過程中，如果將導尿管路一直打開，長期需要插管的患者尿液連續(xù)排放，會引起膀胱功能退化。所以護士在日常護理過程中，通常需要用夾子夾緊導尿管/導尿袋，每3～4小時手動打開夾子放尿一次，放尿量約600～800mL，從而仿生正常排尿的過程，對患者的膀胱功能進行訓練。這大大增加醫(yī)護人員工作量。

現(xiàn)有技術的缺陷和不足：目前臨床上普遍使用的導尿管與導尿袋的技術無法實現(xiàn)仿生自動排尿過程，護理人員必須每隔一段時間手動排尿，工作量大。

因此，人們試圖對上述技術方案進行改進。中國專利文獻CN201520710398.8提供了《一種帶自動泄壓功能的導尿管》，包括導尿管本體、導尿管連接件、泄壓閥和尿袋，所述導尿管連接件的一端與所述導尿管本體相連；所述導尿管連接件的另一端、泄壓閥和尿袋通過排尿軟管依次相連，所述尿袋上設置一排液閥。本發(fā)明的帶自動泄壓功能的導尿管，結構簡單，泄壓閥是自動泄壓的，到了設定的膀胱壓就自動排尿，方便了臨床的使用，減輕了醫(yī)護人員的工作量。

然而，該技術方案依舊存在不足。首先，該導尿管的泄壓閥為帶電裝置，故障時存在漏電或短路風險，可能會對患者造成傷害；當電路損壞、停電、壓力傳感器失靈的情況時，會影響設備和耗材的正常使用。另外，該導尿管的成本會非常昂貴，給醫(yī)護人員增加了不少護理操作，對于導尿管這種臨床上大規(guī)模使用的醫(yī)療器械來說，昂貴的價格會導致患者的接受度不高，而且不能真正減輕護理工作量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種操作容易、風險低、不插電、價格便宜的能自動判斷膀胱內(nèi)尿液量從而進行導尿操作的自動不插電導尿裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種仿生自動排尿裝置，包括依次連接的近端管、仿生排尿閥和遠端管，所述仿生排尿閥包括由彈性材料制成的彈性圈體，該彈性圈體為回轉體，彈性圈體的縱截面包括對稱的兩個分截面，分截面的輪廓線包括外側輪廓線和內(nèi)側輪廓線，內(nèi)側輪廓線包括連接外側輪廓線的朝向近端管一端的第一過渡段、連接外側輪廓線的朝向遠端管一端的第二過渡段以及連接在第一過渡段與第二過渡段之間的中間段，對稱的兩個分截面的兩第一過渡段之間設有彈性圈體的近端管連接端口，近端管連接端口與近端管的其中一個端口對接，對稱的兩個分截面的兩第二過渡段之間設有彈性圈體的遠端管連接端口，遠端管連接端口與遠端管的其中一個端口對接，當仿生排尿閥閉合狀態(tài)時，對稱的兩分截面的兩中間段相貼合；當仿生排尿閥打開狀態(tài)時，對稱的兩分截面的兩中間段相間隔且兩者之間形成連通近端管和遠端管的液體通道。

彈性圈體的外圈包覆一層用于防止彈性圈體向外擴張變形的仿生體壁。

在彈性圈體的內(nèi)圈表面涂敷一層用于促進液體快速排出的親水涂層。

在彈性圈體內(nèi)嵌有兩個半圓環(huán)形的第一磁體，兩個第一磁體間隔相對且相互磁吸，兩個半圓環(huán)形的第一磁體對稱設于彈性圈體的回轉中心線兩側。

在彈性圈體內(nèi)嵌有一個第二磁體和一個被第二磁體磁吸的鐵片，第二磁體和鐵片分別間隔相對在彈性圈體的回轉中心線的兩側。

在彈性圈體內(nèi)、圍繞彈性圈體的回轉中心線依次間隔均布地設置有數(shù)個第三磁體，數(shù)個第三磁體兩兩成對設置，成對的兩第三磁體相互磁吸，成對的兩第三磁體對稱設于回轉中心線兩側且與回轉中心線位于同一直線上。

在彈性圈體的外圈間隔套設一個限位管，限位管與彈性圈體之間設有彈簧。

所述近端管上設有手動開關管，手動開關管的外徑大于近端管的外徑。

近端管通過導尿管接口連接導尿管，遠端管通過導尿袋接口連接導尿袋。

所述近端管為導尿管。

所述遠端管為導尿袋自帶的連接管。

本發(fā)明所述的一種仿生自動排尿裝置，具有如下有益效果：a)患者尿液較少時，仿生排尿閥關閉狀態(tài)，導尿通路維持關閉狀態(tài)；b)當患者尿液有一定量時，導尿通路打開，自動進行排尿過程；c)患者排尿結束后，導尿通路關閉，等待下一次排尿過程。

附圖說明

圖1是實施例1的結構示意圖；

圖2是實施例1中仿生排尿閥閉合時的剖視圖；

圖3是實施例1中仿生排尿閥打開時的剖視圖；

圖4是實施例2的結構示意圖；

圖5是實施例3的結構示意圖；

圖6是實施例3中仿生排尿閥打開時的剖視圖；

圖7是實施例3的受力分析圖；

圖8是實施例4的結構示意圖；

圖9是實施例5的結構示意圖；

圖10是實施例6的仿生排尿閥閉合時的剖視圖；

圖11是實施例6的仿生排尿閥打開時的剖視圖；

圖12是實施力6的受力分析圖；

圖13是實施例7的結構示意圖；

圖14是實施例7中手動開關管受擠壓時的受力分析圖；

圖15是實施例7中手動開關管未受擠壓時的受力分析圖；

圖16是實施例8的結構示意圖；

圖17是實施例9的結構示意圖；

圖18是實施例10的結構示意圖；

圖中：近端管1、彈性圈體2、遠端管3、外側輪廓線4、第一過渡段5、中間段6、分截面7、第二過渡段8、遠端管連接端口9、近端管連接端口10、液體通道11、仿生體壁12、第一磁體13、第二磁體14、鐵片15、第三磁體16、限位管17、彈簧18、手動開關管19、導尿管20、導尿管接口21、導尿袋接口22、引流孔23、導尿袋24、內(nèi)側輪廓線25。

具體實施方式

實施例1：

由圖1-圖3所示的一種仿生自動排尿裝置，包括依次連接的近端管1、仿生排尿閥和遠端管3。

所述仿生排尿閥包括由彈性材料制成的彈性圈體2，優(yōu)選地，彈性材料可以為仿生彈性材料，例如硅膠或者聚氨酯彈性體(elasthane)等(當然，本發(fā)明不拘泥于上述形式，彈性材料也可以為其他非仿生彈性材料)，該彈性圈體2為回轉體，彈性圈體2的縱截面包括對稱的兩個分截面7(所述縱截面經(jīng)過彈性圈體2的回轉中心線，對稱的兩個分截面7以及回轉中心線位于同一平面內(nèi))，分截面7的輪廓線包括外側輪廓線4和內(nèi)側輪廓線25，外側輪廓線4為向彈性圈體2外拱起的圓弧形，外側輪廓線4的兩端分別與內(nèi)側輪廓線25的兩端對接并構成整個分截面7的輪廓線。內(nèi)側輪廓線25包括連接外側輪廓線4的朝向(或靠近)近端管1一端的第一過渡段5、連接外側輪廓線4的朝向(或者靠近)遠端管3一端的第二過渡段8以及連接在第一過渡段5與第二過渡段8之間的中間段6。

對稱的兩個分截面7的兩第一過渡段5之間設有彈性圈體2的近端管連接端口10，所述第一過渡段5為向近端管連接端口10一側拱起的圓弧線，即第一過渡段5為弧口朝向其所在分截面7的圓弧線，近端管連接端口10與近端管1的其中一個端口對接，近端管連接端口10呈向近端管1一側逐漸擴張狀，當然，本發(fā)明不拘泥于上述形式，第一過渡段5也可為與中間段6呈一定鈍角的斜線。連接時，近端管1一端通過粘接或者其他固定方式對接彈性圈體2的朝向近端管1的一端，并且近端管1其中一個端口與近端管連接端口10相對并連通。

對稱的兩個分截面7的兩第二過渡段8之間設有彈性圈體2的遠端管連接端口9，所述第二過渡段8為向遠端管連接端口9一側拱起的圓弧線，即第二過渡段8為弧口朝向其所在分截面7的圓弧線，遠端管連接端口9與遠端管3的其中一個端口對接，遠端管連接端口9呈向遠端管3一側逐漸擴張狀，當然，本發(fā)明不拘泥于上述形式，第一過渡段5也可為與中間段6呈一定鈍角的斜線。連接時，遠端管3一端通過粘接或者其他固定方式對接彈性圈體2的朝向遠端管3的一端，并且遠端管3其中一個端口與遠端管連接端口9相對并連通。

當仿生排尿閥閉合狀態(tài)時，仿生自動排尿裝置處于斷開狀態(tài)，近端管1和遠端管3不連通且兩者通過彈性圈體2切斷，對稱的兩個分截面7的兩中間段6相貼合并互相擠壓，阻斷通路，阻斷近端管連接端口10與遠端管連接端口9，此時，近端管連接端口10的朝向近端管1的外端呈擴張狀、背向近端管1的內(nèi)端為尖端；遠端管連接端口9的朝向遠端管3的外端呈擴張狀、背向遠端管3的內(nèi)端為尖端；近端管連接端口10和遠端管連接端口9均呈錐形狀。

當仿生排尿閥打開狀態(tài)時，仿生自動排尿裝置處于通路狀態(tài)，對稱的兩分截面7的兩中間段6相間隔且兩者之間形成連通近端管1和遠端管3的液體通道11，近端管連接端口10通過液體通道11連通與遠端管連接端口9，此時，近端管連接端口10的朝向近端管1的外端呈擴張狀、背向近端管1的內(nèi)端打開成為內(nèi)端口；遠端管連接端口9的朝向遠端管3的外端呈擴張狀、背向遠端管3的內(nèi)端打開成為內(nèi)端口；近端管連接端口10和遠端管連接端口9均呈錐臺狀。

在彈性圈體2的內(nèi)圈表面涂敷一層用于促進液體快速排出的親水涂層。液體流過親水涂層表面會形成潤滑水膜，可促進液體快速排出。

仿生排尿閥的開關由彈性圈體2受力大小從而膨脹或收縮進行控制。彈性圈體2有兩種狀態(tài)：閉合狀態(tài)——膨脹粘合狀態(tài)(如圖2所示)與打開狀態(tài)——擠壓收縮狀態(tài)(如圖3所示)。無尿液時是彈性圈體2是膨脹粘合狀態(tài)，彈性圈體2在膨脹狀態(tài)下將液體通道11堵住，當液體從液體通道11中通過時彈性圈體2是壓縮狀態(tài)，液體通道11會受到三方面的力的作用：彈性圈體2內(nèi)圈向內(nèi)的粘力F_粘、彈性圈體2壓縮狀態(tài)恢復到膨脹狀態(tài)產(chǎn)生的對液體通道11向內(nèi)的回彈力F_彈和液體通道11中對液體通道11向外的擠壓力F_液。這三者之間的關系(F_粘+F_彈之和與F_液的關系)共同影響仿生開關閥的開關。本實施例所述的一種仿生自動排尿裝置正常運行時的步驟為：

步驟一：當無尿液或尿液較少時，彈性圈體2受到的壓力較小，此時彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會使彈性圈體2的內(nèi)圈擠壓在一起不能形成液體通道11，即堵住了液體流向通道。此時，彈性圈體2內(nèi)圈之間的粘力F_粘很大，彈性圈體2收縮狀態(tài)回彈力F_彈為0，液體對液體通道11的擠壓力F_液很小。此時，液體通道11受到的向內(nèi)的力大于或等于向外的力，即F_粘+F_彈≥F_液，這種狀態(tài)下液體流向通道關閉。

步驟二：當膀胱尿液較多時而仿生排尿閥為關閉狀態(tài)時，此時膀胱壓力變大，施加到液體流向通道的壓力也會變大。此時彈性圈體2之間的粘力F_粘不變，彈性圈體2收縮狀態(tài)回彈力F_彈為0，液體對液體通道11的擠壓力F_液在逐漸變大。三者的動態(tài)平衡在改變。

步驟三：當壓力達到臨界值時(F_粘+F_彈＝F_液)，此時彈性圈體2收縮，液體通道11打開，液體流向通道打開，尿液流出。彈性圈體2一旦打開后，彈性材料的粘合力F_粘就不存在了(F_粘＝0)，此時液體向外的擠壓力(F_液)遠大于彈性材料回彈力(F_彈)，此時尿液快速排出，從而實現(xiàn)自動導尿的過程。

步驟四：尿液排出一定量后而彈性圈體2未粘合時(未閉合時)，膀胱壓力變小，從而施加到液體流向通道的壓力也會變小，彈性圈體2緩緩收縮回彈。由于彈性圈體2材質比較軟，形變小，能夠在這段收縮回彈的時間內(nèi)排空剩余尿液。這一過程中，彈性材料的F_粘為0，F(xiàn)_彈與F_液都逐漸變小。

步驟五：當剩余尿液較少或沒有時，彈性圈體2回彈到初始膨脹粘合狀態(tài)，再次自動閉合液體通道11。此時F_粘很大，F(xiàn)_粘+F_彈≥F_液，液體流向通道關閉。

實施例2：

由圖4所示的一種仿生自動排尿裝置與實施例1的不同之處在于：彈性圈體2的外圈包覆一層用于防止彈性圈體2向外擴張變形的仿生體壁12。其中仿生體壁12為硬質材料形成，能夠限制彈性圈體2的形狀使其不向外擴張，即不論彈性圈體2膨脹粘合狀態(tài)或壓縮狀態(tài)，彈性圈體2的外形都不會發(fā)生變化。

實施例3：

由圖5-圖7所示的一種仿生自動排尿裝置與實施例1或者實施例2的不同之處在于：在彈性圈體2內(nèi)嵌有兩個半圓環(huán)形的第一磁體13，兩個第一磁體13間隔相對且相互磁吸，一個第一磁體13的S極、N極與另一個第一磁體13的N極、S級間隔磁吸。兩個半圓環(huán)形的第一磁體13對稱設于彈性圈體2的回轉中心線兩側。

兩個第一磁體13之間有相互吸引的引力，能圍繞彈性圈體2的軸心形成穩(wěn)定的磁場，兩者形成的類環(huán)形磁鐵。第一磁體13磁性較弱，兩個半環(huán)形磁體之間有微弱的吸引力。液體流向通道與實施例1沒有變化，液體流向通道的開關由彈性圈體2受到的力的平衡關系進行控制。第一磁體13鑲嵌在彈性圈體2內(nèi)部，當彈性圈體2發(fā)生形變時，第一磁體13也會發(fā)生形變或相應的位移。

永磁鐵磁力大小F_磁與距離(L)之間的關系為：

F_磁應用于本實施例中，為兩個對稱的第一磁體13之間的力，L在本實施例中為兩個對稱的第一磁體13之間的距離，k、b為常數(shù)。由此可見，磁力大小與距離的指數(shù)呈反比，當距離變大時，磁力會驟降；距離變小時，磁力也會驟然變大。本實施例利用磁力與距離之間的非線性關系的原理，利用對稱磁性材料之間距離改變時對彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對液體通道進行開關。

彈性圈體2有兩種狀態(tài)：膨脹粘合狀態(tài)與擠壓收縮狀態(tài)。當無尿液或尿液較少時為膨脹粘合狀態(tài)；尿液較多進入排尿過程時是壓縮狀態(tài)。受力圖如圖7所示。液體通道11受到的力包括四部分：兩塊第一磁體13相互吸引形成的向內(nèi)的磁吸力F_磁；彈性圈體2壓縮狀態(tài)時向膨脹狀態(tài)回彈的向內(nèi)的回彈力F_彈；膨脹狀態(tài)下彈性圈體2之間的向內(nèi)的粘合力F_粘；以及當液體在液體通道11中對彈性圈體2的向外的擠壓力F_液。通過液體通道11內(nèi)的液體受到的向內(nèi)的力F_磁、F_彈、F_粘之和與向外的力F_液之間的平衡關系，控制液體通道11的開關。

本實施例的一種仿生自動排尿裝置正常運行時的步驟為：

步驟一：如圖5所示，當無尿液或尿液較少時，彈性圈體2受到的壓力較小，此時彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會擠壓在一起封閉液體通道11，即堵住了液體流向通道。對稱的第一磁體13之間有互相作用的吸引磁力，由于兩塊對稱的第一磁體13之間距離較近，吸力較大，能夠幫助液體通道11更好的閉合。此時的彈性圈體2向內(nèi)的回彈力F_彈很小，幾乎可以忽略不計，彈性圈體2之間有較大的粘合力為F_粘。在這種狀態(tài)下，兩塊對稱的第一磁體13之間的磁吸引力F_磁、彈性圈體2之間粘合力F_粘、彈性圈體2向內(nèi)的回彈力F_彈三者之和對彈性圈體的向內(nèi)的作用大于液體排出時所需的液體對液體通道11的向外的擠壓力F_液，即F_磁+F_彈+F_粘≥F_液。

步驟二：當膀胱尿液較多時且液體流向通道關閉時，此時膀胱壓力變大，施加到液體流向通道的壓力也會變大，液體對彈性圈體2的向外的擠壓力F_液也會變大。在這種狀態(tài)下，此時F_液在逐漸變大，而F_磁、F_粘、F_彈這些向內(nèi)的力大小不變，內(nèi)/外作用力的動態(tài)平衡在逐漸改變。

步驟三：如圖6所示，當膀胱尿液壓力達到臨界值時(F_磁+F_彈+F_粘＝F_液)，彈性圈體2收縮，液體通道11打開，液體流向通道打開。此時兩第一磁體13之間距離L較遠，對稱的兩第一磁體13之間的吸力(F_磁)變小，且液體流向通道一旦打開，彈性圈體2之間的粘力F粘不存在，數(shù)值為0，實現(xiàn)自動導尿的過程，此時尿液快速排出。在這種狀態(tài)下，兩塊對稱的第一磁體13之間的磁吸引力(F_磁)變小，彈性材料之間粘力(F_粘)為0，彈性圈體2壓縮狀態(tài)回彈力(F_彈)變大，這三者之和對液體通道11的作用小于等于液體排出時對彈性圈體(液體通道11)向外的擠壓力(F_液)，即F_磁+F_彈+F_粘≤F_液。

步驟四：尿液排出一定量后而液體通道11未關閉時，膀胱壓力變小，從而施加到液體通道11的壓力也會變小，彈性圈體2受到的壓力變小，緩緩收縮回彈。由于對稱兩第一磁體13之間的磁力與兩者間距離的非線性關系，當兩個第一磁體13之間距離較遠時，磁力會非常小，彈性圈體2的形變就會比較慢，形變時間比較長；當兩第一磁體13之間的距離靠近時，磁力作用會突然變大，彈性圈體2的形變會更多的受到磁性材料的影響，加快液體通道11的閉合。另外，彈性圈體2材質比較軟，形變小，能夠在這段收縮回彈的時間內(nèi)排空剩余尿液。在這種狀態(tài)下，此時F_液漸漸變小，F(xiàn)_磁漸漸變大，F(xiàn)_彈逐漸變小，F(xiàn)_粘為零，三者之間的動態(tài)平衡在逐漸改變。

步驟五：當剩余尿液較少或沒有時，彈性圈體2回彈到初始膨脹狀態(tài)(如圖9所示)，再次自動堵住液體通道11。在這種狀態(tài)下，兩塊對稱的第一磁體13之間的磁吸引力F_磁、彈性材料向內(nèi)的回彈力F_彈與彈性圈體內(nèi)圈中間段之間粘結力F_粘對彈性圈體的向內(nèi)的作用之和大于液體排出時對彈性圈體的向外的擠壓力F_液，即F_磁+F_彈+F_粘≥F_液。

實施例4：

由圖8所示的一種仿生自動排尿裝置，與實施例1或者實施例2的不同之處在于：在彈性圈體2內(nèi)嵌有一個第二磁體14和一個被第二磁體14磁吸的鐵片15，第二磁體14和鐵片15間隔相對設置，第二磁體14與鐵片15分別設于彈性圈體2的回轉中心線的兩側，鐵片15與第二磁體14的形狀相同、重量相等，第二磁體14能夠對鐵片15產(chǎn)生吸引磁力，磁力較弱。其工作原理與具體實施步驟與實施例3一致，故不贅述。

永磁鐵磁力大小F_磁與距離(L)之間的關系為：

F_磁應用于本實施例中，為第二磁體14與鐵片15之間的磁吸力，L在本實施例中為第二磁體14與鐵片15之間的距離，k、b為常數(shù)。由此可見，磁力大小與距離的指數(shù)呈反比，當距離變大時，磁力會驟降；距離變小時，磁力也會驟然變大。本實施例利用磁力與距離之間的非線性關系的原理，利用對稱的第二磁體14與鐵片15之間距離改變時對彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對液體通道進行開關。

實施例5：

由圖9所示的一種仿生自動排尿裝置，與實施例1或者實施例2的不同之處在于：彈性圈體2內(nèi)未設置第一磁體13，在彈性圈體2內(nèi)、圍繞彈性圈體2的回轉中心線依次間隔均布地設置有數(shù)個第三磁體16，數(shù)個第三磁體16兩兩成對設置，成對的兩第三磁體16相互磁吸，成對的兩第三磁體16對稱設于彈性圈體2的回轉中心線兩側且與回轉中心線位于同一直線，通過磁場平衡作用也能以仿生自動排尿裝置的彈性圈體2的回轉中心線為圓心，形成穩(wěn)定的磁場。其工作原理與具體實施步驟與實施例3一致，故不贅述。

更優(yōu)的，為保證彈性圈體2的磁力(F磁)受力均勻，第三磁體16數(shù)目最佳為t＝(2n+1)*2(n＝1,2,3...∞),當?shù)谌朋w16數(shù)目滿足t要求時，彈性圈體2能均勻受到磁力作用，受到磁力作用時能夠受力均勻且發(fā)生形變。

永磁鐵磁力大小F_磁與距離(L)之間的關系為：

F_磁應用于本實施例中，為成對的兩第三磁體16之間的磁力，L在本實施例中為成對的兩第三磁體16之間的距離，k、b為常數(shù)。由此可見，磁力大小與距離的指數(shù)呈反比，當距離變大時，磁力會驟降；距離變小時，磁力也會驟然變大。本實施例利用磁力與距離之間的非線性關系的原理，利用對稱的成對兩第三磁體16之間距離改變時對彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對液體通道進行開關。

實施例6：

由圖10-圖12所示的一種仿生自動排尿裝置與實施例1或者實施例3或者實施例4或者實施例5的不同之處在于：在彈性圈體2的外圈間隔套設一個限位管17，限位管17與彈性圈體2之間設有彈簧18，彈簧18圍繞彈性圈體2的回轉中心線間隔均布設置多個，以保證受力均勻。

彈簧18的數(shù)目為p＝2n(n＝1,2,3...∞)。當彈簧18數(shù)目滿足p要求且n≥2時，彈性圈體2能均勻受到彈簧18的彈力，受到彈簧18的彈力時能夠受力均勻且發(fā)生形變。彈簧18有兩種狀態(tài)：壓縮狀態(tài)與較松弛狀態(tài)。較松弛狀態(tài)的彈簧18仍有一定的預置壓縮力。由于限位管17是剛性材料制成，當彈性圈體2發(fā)生變化膨脹位移時，限位管17受力不發(fā)生形變，只是彈簧18發(fā)生形變，彈簧18從較松弛狀態(tài)變成壓縮狀態(tài)。

本實施例中，如圖12所示，液體通道11受到的力包括四部分：向內(nèi)的力為彈簧18被壓縮后產(chǎn)生的回彈力，即彈簧18壓縮后對彈性圈體2外部施加的力F_外、彈性圈體2受到壓縮回彈力F_彈以及彈性圈體2內(nèi)圈表面之間的粘合力F_粘。向外的力為當液體在液體通道11中對彈性圈體2的向外的擠壓力F_液。通過彈性圈體2內(nèi)外作用的力的平衡關系(F_外+F_彈+F_粘之和與F_液的平衡關系)共同控制液體通道11的開關。

本實施例的一種仿生自動排尿裝置正常運行時的步驟為：

步驟一：如圖10所示，當無尿液或尿液較少時，彈性圈體2受到的壓力較小，此時彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會擠壓在一起閉合液體通道11，即堵住了液體流向通道。此時彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，此時彈性圈體2粘合力較大，彈性圈體2被液體壓縮的回彈力F_彈很??；彈簧18處于松弛狀態(tài)，彈簧18對液體通道11的作用為F_外。彈簧18對彈性圈體2向內(nèi)的作用力F_外與彈性圈體回彈力F_彈以及彈性圈體2內(nèi)圈的粘合力F_粘之和對大于液體對彈性圈體2的擠壓力F_液，即F_外+F_彈+F_粘≥F_液。

步驟二：當膀胱尿液較多時且液體通道11尚未開放時，此時膀胱壓力變大，施加到液體流向通道的壓力也會變大，即液體對彈性圈體2的擠壓力F_液也會變大。在這種狀態(tài)下，向內(nèi)的力F_外、F_彈、F_粘均不變，動態(tài)平衡正在改變。

步驟三：如圖11所示，當膀胱尿液壓力達到臨界值時(F_外+F_彈+F_粘＝F_液)，彈性圈體2收縮，液體通道11變大打開，液體流向通道打開，實現(xiàn)自動導尿的過程，此時尿液快速排出。在這種狀態(tài)下，由于液體通道11打開，彈性圈體2之間的粘合力不存在，F(xiàn)_粘數(shù)值為0。對液體通道11向內(nèi)的作用力小于等于液體排出時對液體通道11向外的擠壓力F_液，即F_外+F_彈+F_粘≤F_液。

步驟四：尿液排出一定量而液體通道11未關閉時，膀胱壓力變小，從而施加到液體流向通道的壓力也會變小，液體通道11緩緩收縮回彈。同時，彈簧18也越來越松弛。在這種狀態(tài)下，此時F_液、F_彈、F_外都漸漸變小，F(xiàn)_粘為0，三者之間的動態(tài)平衡在逐漸改變。

步驟五：當剩余尿液較少或沒有時，彈性圈體2回彈到初始狀態(tài)(如圖13所示)，再次自動閉合液體通道11。彈簧18對液體通道11向內(nèi)的作用力F_外、彈性圈體2回彈力F_彈、對彈性圈體內(nèi)圈的粘力F_粘之和對彈性圈體向內(nèi)的作用大于液體排出時所需的液體對彈性圈體的擠壓力F_液，即F_外+F_彈+F_粘≥F_液。

實施例7：

由圖13-圖15所示的一種仿生自動排尿裝置，與實施例1-6任一項的區(qū)別之處在于，所述近端管1上設有手動開關管19，手動開關管19為塑料制成的軟管，手動開關管19的外徑大于近端管1的外徑，手動開關管19將近端管1劃分成兩個分段——前個分段和后個分段，手動開關管19連通于(連接于)在兩個分段之間。

手動開關管19方便護士手動放尿操作，當護士需要手動放尿時，可以用手擠壓手動開關管19，促使彈性圈體2的液體通道11打開，液體流向通道暢通，液體快速流下實現(xiàn)排尿。加入手動放尿管可以實現(xiàn)手動放尿/自動放尿兩種放尿方式，方便醫(yī)護人員使用時進行選擇。

本實施例的手動放尿步驟為：

步驟一：如圖13所示，當無尿液或尿液較少時，彈性圈體2受到的壓力較小，此時彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會擠壓在一起閉合液體通道11，即堵住了尿液通路。此時F_彈≥F_液，液體通過近端管1的前個分段，再流經(jīng)手動開關管19、近端管1的后個分段、在近端管連接端口10結束，液體通道11關閉。

步驟二：如圖14所示，患者需要手動放尿，護士用手擠壓手動開關管19，手動開關管19受到一個向內(nèi)擠壓力F_壓，手動開關管19發(fā)生形變，手動開關腔內(nèi)的液體按照圖14箭頭所指的方向，向近端管1的兩個分段方向迅速流動排空，近端管1管腔內(nèi)壓強驟然變大，擠壓彈性圈體2至壓縮狀態(tài)，最終迫使液體通道11打開。由于重力作用，液體排出速度很快。最終，由于手動開關管19被擠液體不能通過，在手動開關管19前方的液體無法向后流動，在手動開關管19管腔至近端管連接端口10內(nèi)部暫時形成一個沒有液體的相對真空環(huán)境。

步驟三：如圖15所示，護士將手松開，此時手動開關管19受到的向內(nèi)的擠壓力F_壓消失，手動開關管19開始回彈。此時回彈力為F_回，并且由于液體急于補充步驟二中形成的在手動開關管19腔內(nèi)的相對真空環(huán)境，手動開關管19前側部分的液體以更快的流速向后流動，這樣就會繼續(xù)擠壓彈性圈體2至壓縮狀態(tài)，讓液體通道11打開。

步驟四：直至無尿液或尿液較少時，液體通道11受到的壓力較小，此時彈性圈體2漸漸回彈為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會擠壓在一起閉合液體通道11，即堵住了尿液通路。即F_彈≥F_液，液體流向通道關閉。

實施例8：

由圖16所示的一種仿生自動排尿裝置，是在實施例1-7任一項的基礎上實現(xiàn)的，近端管1另一個端部(遠離彈性圈體2的端部)設置導尿管接口21，遠端管3的另一個端部(遠離彈性圈體2的端部)設置導尿袋接口22，其中導尿管接口21為標準接口，可與目前市面上導尿管20相連。導尿袋接口22為標準接口，與市場當前導尿袋24標準接口結構相同，可與導尿袋24相連。近端是指距離患者較近的一端，近端管1通過導尿管接口21連接導尿管20，遠端是指距離患者較遠的一端，遠端管3通過導尿袋接口22連接導尿袋24。當尿液從近端管1通過彈性圈體2進入遠端管3、再進入導尿袋24時，形成了依次從導尿管20管腔、導尿管接口21、近端管1管腔、近端管連接端口10、液體通道11、遠端管連接端口9、遠端管3管腔、導尿袋接口22至導尿袋24管腔的液體流向通道。

實施例9：

由圖17所示的一種仿生自動排尿裝置，是在實施例1-7任一項的基礎上實現(xiàn)的，所述近端管1為導尿管20，即仿生自動排尿裝置為導尿管20的一部分，導尿管20上設有引流孔23，遠端管3的另一個端部(遠離彈性圈體2的端部)設置導尿袋接口22，遠端管3通過導尿袋接口22連接導尿袋24。當尿液從導尿管20通過彈性圈體2進入遠端管3、再進入導尿袋24時，形成了依次從導尿管20管腔、近端管連接端口10、液體通道11、遠端管連接端口9、遠端管3管腔、導尿袋接口22至導尿袋24管腔的液體流向通道。

實施例10：

由圖18所示的一種仿生自動排尿裝置，是在實施例1-7任一項的基礎上實現(xiàn)的，所述遠端管3為導尿袋24自帶的連接管，即仿生自動排尿裝置為導尿袋24的一部分，近端管1另一個端部(遠離彈性圈體2的端部)設置導尿管接口21，近端管1通過導尿管接口21連接導尿管20。當尿液從導尿管20通過彈性圈體2進入遠端管3、再進入導尿袋24時，形成了依次從導尿管20管腔、導尿管接口21、近端管1管腔、近端管連接端口10、液體通道11、連接管管腔至導尿袋24內(nèi)腔的液體流向通道。