本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種仿生自動(dòng)排尿裝置。

背景技術(shù)：

目前臨床上使用的患者體內(nèi)有創(chuàng)留置導(dǎo)尿管幫助患者進(jìn)行導(dǎo)尿，導(dǎo)尿通路由導(dǎo)尿管與導(dǎo)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(shù)，可以解除尿潴留，預(yù)防褥瘡發(fā)生。危重患者留置導(dǎo)尿能準(zhǔn)確記錄尿量、觀察尿量、即時(shí)采集尿標(biāo)本用以協(xié)助臨床診斷。在監(jiān)護(hù)患者的過程中，如果將導(dǎo)尿管路一直打開，長(zhǎng)期需要插管的患者尿液連續(xù)排放，會(huì)引起膀胱功能退化。所以護(hù)士在日常護(hù)理過程中，通常需要用夾子夾緊導(dǎo)尿管/導(dǎo)尿袋，每3～4小時(shí)手動(dòng)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(duì)患者的膀胱功能進(jìn)行訓(xùn)練。這大大增加醫(yī)護(hù)人員工作量。

現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足：目前臨床上普遍使用的導(dǎo)尿管與導(dǎo)尿袋的技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿生自動(dòng)排尿過程，護(hù)理人員必須每隔一段時(shí)間手動(dòng)排尿，工作量大。

因此，人們?cè)噲D對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行改進(jìn)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 201520710398.8提供了《一種帶自動(dòng)泄壓功能的導(dǎo)尿管》，包括導(dǎo)尿管本體、導(dǎo)尿管連接件、泄壓閥和尿袋，所述導(dǎo)尿管連接件的一端與所述導(dǎo)尿管本體相連；所述導(dǎo)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(shè)置一排液閥。本實(shí)用新型的帶自動(dòng)泄壓功能的導(dǎo)尿管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，泄壓閥是自動(dòng)泄壓的，到了設(shè)定的膀胱壓就自動(dòng)排尿，方便了臨床的使用，減輕了醫(yī)護(hù)人員的工作量。

然而，該技術(shù)方案依舊存在不足。首先，該導(dǎo)尿管的泄壓閥為帶電裝置，故障時(shí)存在漏電或短路風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)對(duì)患者造成傷害；當(dāng)電路損壞、停電、壓力傳感器失靈的情況時(shí)，會(huì)影響設(shè)備和耗材的正常使用。另外，該導(dǎo)尿管的成本會(huì)非常昂貴，給醫(yī)護(hù)人員增加了不少護(hù)理操作，對(duì)于導(dǎo)尿管這種臨床上大規(guī)模使用的醫(yī)療器械來(lái)說，昂貴的價(jià)格會(huì)導(dǎo)致患者的接受度不高，而且不能真正減輕護(hù)理工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種操作容易、風(fēng)險(xiǎn)低、不插電、價(jià)格便宜的能自動(dòng)判斷膀胱內(nèi)尿液量從而進(jìn)行導(dǎo)尿操作的自動(dòng)不插電導(dǎo)尿裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種仿生自動(dòng)排尿裝置，包括依次連接的近端管、仿生排尿閥和遠(yuǎn)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(zhuǎn)體，彈性圈體的縱截面包括對(duì)稱的兩個(gè)分截面，分截面的輪廓線包括外側(cè)輪廓線和內(nèi)側(cè)輪廓線，內(nèi)側(cè)輪廓線包括連接外側(cè)輪廓線的朝向近端管一端的第一過渡段、連接外側(cè)輪廓線的朝向遠(yuǎn)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(duì)稱的兩個(gè)分截面的兩第一過渡段之間設(shè)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(gè)端口對(duì)接，對(duì)稱的兩個(gè)分截面的兩第二過渡段之間設(shè)有彈性圈體的遠(yuǎn)端管連接端口，遠(yuǎn)端管連接端口與遠(yuǎn)端管的其中一個(gè)端口對(duì)接，當(dāng)仿生排尿閥閉合狀態(tài)時(shí)，對(duì)稱的兩分截面的兩中間段相貼合；當(dāng)仿生排尿閥打開狀態(tài)時(shí)，對(duì)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(yuǎn)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(kuò)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(jìn)液體快速排出的親水涂層。

在彈性圈體內(nèi)嵌有兩個(gè)半圓環(huán)形的第一磁體，兩個(gè)第一磁體間隔相對(duì)且相互磁吸，兩個(gè)半圓環(huán)形的第一磁體對(duì)稱設(shè)于彈性圈體的回轉(zhuǎn)中心線兩側(cè)。

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

在彈性圈體內(nèi)、圍繞彈性圈體的回轉(zhuǎn)中心線依次間隔均布地設(shè)置有數(shù)個(gè)第三磁體，數(shù)個(gè)第三磁體兩兩成對(duì)設(shè)置，成對(duì)的兩第三磁體相互磁吸，成對(duì)的兩第三磁體對(duì)稱設(shè)于回轉(zhuǎn)中心線兩側(cè)且與回轉(zhuǎn)中心線位于同一直線上。

在彈性圈體的外圈間隔套設(shè)一個(gè)限位管，限位管與彈性圈體之間設(shè)有彈簧。

所述近端管上設(shè)有手動(dòng)開關(guān)管，手動(dòng)開關(guān)管的外徑大于近端管的外徑。

近端管通過導(dǎo)尿管接口連接導(dǎo)尿管，遠(yuǎn)端管通過導(dǎo)尿袋接口連接導(dǎo)尿袋。

所述近端管為導(dǎo)尿管。

所述遠(yuǎn)端管為導(dǎo)尿袋自帶的連接管。

本實(shí)用新型所述的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，具有如下有益效果：a)患者尿液較少時(shí)，仿生排尿閥關(guān)閉狀態(tài)，導(dǎo)尿通路維持關(guān)閉狀態(tài)；b)當(dāng)患者尿液有一定量時(shí)，導(dǎo)尿通路打開，自動(dòng)進(jìn)行排尿過程；c)患者排尿結(jié)束后，導(dǎo)尿通路關(guān)閉，等待下一次排尿過程。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1中仿生排尿閥閉合時(shí)的剖視圖；

圖3是實(shí)施例1中仿生排尿閥打開時(shí)的剖視圖；

圖4是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實(shí)施例3中仿生排尿閥打開時(shí)的剖視圖；

圖7是實(shí)施例3的受力分析圖；

圖8是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是實(shí)施例6的仿生排尿閥閉合時(shí)的剖視圖；

圖11是實(shí)施例6的仿生排尿閥打開時(shí)的剖視圖；

圖12是實(shí)施力6的受力分析圖；

圖13是實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是實(shí)施例7中手動(dòng)開關(guān)管受擠壓時(shí)的受力分析圖；

圖15是實(shí)施例7中手動(dòng)開關(guān)管未受擠壓時(shí)的受力分析圖；

圖16是實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：近端管1、彈性圈體2、遠(yuǎn)端管3、外側(cè)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(yuǎn)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(dòng)開關(guān)管19、導(dǎo)尿管20、導(dǎo)尿管接口21、導(dǎo)尿袋接口22、引流孔23、導(dǎo)尿袋24、內(nèi)側(cè)輪廓線25。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

由圖1-圖3所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，包括依次連接的近端管1、仿生排尿閥和遠(yuǎn)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(dāng)然，本實(shí)用新型不拘泥于上述形式，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(zhuǎn)體，彈性圈體2的縱截面包括對(duì)稱的兩個(gè)分截面7(所述縱截面經(jīng)過彈性圈體2的回轉(zhuǎn)中心線，對(duì)稱的兩個(gè)分截面7以及回轉(zhuǎn)中心線位于同一平面內(nèi))，分截面7的輪廓線包括外側(cè)輪廓線4和內(nèi)側(cè)輪廓線25，外側(cè)輪廓線4為向彈性圈體2外拱起的圓弧形，外側(cè)輪廓線4的兩端分別與內(nèi)側(cè)輪廓線25的兩端對(duì)接并構(gòu)成整個(gè)分截面7的輪廓線。內(nèi)側(cè)輪廓線25包括連接外側(cè)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(cè)輪廓線4的朝向(或者靠近)遠(yuǎn)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(duì)稱的兩個(gè)分截面7的兩第一過渡段5之間設(shè)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(cè)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(gè)端口對(duì)接，近端管連接端口10呈向近端管1一側(cè)逐漸擴(kuò)張狀，當(dāng)然，本實(shí)用新型不拘泥于上述形式，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(shí)，近端管1一端通過粘接或者其他固定方式對(duì)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(gè)端口與近端管連接端口10相對(duì)并連通。

對(duì)稱的兩個(gè)分截面7的兩第二過渡段8之間設(shè)有彈性圈體2的遠(yuǎn)端管連接端口9，所述第二過渡段8為向遠(yuǎn)端管連接端口9一側(cè)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(yuǎn)端管連接端口9與遠(yuǎn)端管3的其中一個(gè)端口對(duì)接，遠(yuǎn)端管連接端口9呈向遠(yuǎn)端管3一側(cè)逐漸擴(kuò)張狀，當(dāng)然，本實(shí)用新型不拘泥于上述形式，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(shí)，遠(yuǎn)端管3一端通過粘接或者其他固定方式對(duì)接彈性圈體2的朝向遠(yuǎn)端管3的一端，并且遠(yuǎn)端管3其中一個(gè)端口與遠(yuǎn)端管連接端口9相對(duì)并連通。

當(dāng)仿生排尿閥閉合狀態(tài)時(shí)，仿生自動(dòng)排尿裝置處于斷開狀態(tài)，近端管1和遠(yuǎn)端管3不連通且兩者通過彈性圈體2切斷，對(duì)稱的兩個(gè)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(yuǎn)端管連接端口9，此時(shí)，近端管連接端口10的朝向近端管1的外端呈擴(kuò)張狀、背向近端管1的內(nèi)端為尖端；遠(yuǎn)端管連接端口9的朝向遠(yuǎn)端管3的外端呈擴(kuò)張狀、背向遠(yuǎn)端管3的內(nèi)端為尖端；近端管連接端口10和遠(yuǎn)端管連接端口9均呈錐形狀。

當(dāng)仿生排尿閥打開狀態(tài)時(shí)，仿生自動(dòng)排尿裝置處于通路狀態(tài)，對(duì)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(yuǎn)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(yuǎn)端管連接端口9，此時(shí)，近端管連接端口10的朝向近端管1的外端呈擴(kuò)張狀、背向近端管1的內(nèi)端打開成為內(nèi)端口；遠(yuǎn)端管連接端口9的朝向遠(yuǎn)端管3的外端呈擴(kuò)張狀、背向遠(yuǎn)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(yuǎn)端管連接端口9均呈錐臺(tái)狀。

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

仿生排尿閥的開關(guān)由彈性圈體2受力大小從而膨脹或收縮進(jìn)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(wú)尿液時(shí)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(dāng)液體從液體通道11中通過時(shí)彈性圈體2是壓縮狀態(tài)，液體通道11會(huì)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(fù)到膨脹狀態(tài)產(chǎn)生的對(duì)液體通道11向內(nèi)的回彈力F_彈和液體通道11中對(duì)液體通道11向外的擠壓力F_液。這三者之間的關(guān)系(F_粘+F_彈之和與F_液的關(guān)系)共同影響仿生開關(guān)閥的開關(guān)。本實(shí)施例所述的一種仿生自動(dòng)排尿裝置正常運(yùn)行時(shí)的步驟為：

步驟一：當(dāng)無(wú)尿液或尿液較少時(shí)，彈性圈體2受到的壓力較小，此時(shí)彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會(huì)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(shí)，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(duì)液體通道11的擠壓力F_液很小。此時(shí)，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(guān)閉。

步驟二：當(dāng)膀胱尿液較多時(shí)而仿生排尿閥為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，此時(shí)膀胱壓力變大，施加到液體流向通道的壓力也會(huì)變大。此時(shí)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(duì)液體通道11的擠壓力F_液在逐漸變大。三者的動(dòng)態(tài)平衡在改變。

步驟三：當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時(shí)(F_粘+F_彈＝F_液)，此時(shí)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(shí)液體向外的擠壓力(F_液)遠(yuǎn)大于彈性材料回彈力(F_彈)，此時(shí)尿液快速排出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)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(shí)(未閉合時(shí))，膀胱壓力變小，從而施加到液體流向通道的壓力也會(huì)變小，彈性圈體2緩緩收縮回彈。由于彈性圈體2材質(zhì)比較軟，形變小，能夠在這段收縮回彈的時(shí)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(dāng)剩余尿液較少或沒有時(shí)，彈性圈體2回彈到初始膨脹粘合狀態(tài)，再次自動(dòng)閉合液體通道11。此時(shí)F_粘很大，F(xiàn)_粘+F_彈≥F_液，液體流向通道關(guān)閉。

實(shí)施例2：

由圖4所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置與實(shí)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(kuò)張變形的仿生體壁12。其中仿生體壁12為硬質(zhì)材料形成，能夠限制彈性圈體2的形狀使其不向外擴(kuò)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(huì)發(fā)生變化。

實(shí)施例3：

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

兩個(gè)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(chǎng)，兩者形成的類環(huán)形磁鐵。第一磁體13磁性較弱，兩個(gè)半環(huán)形磁體之間有微弱的吸引力。液體流向通道與實(shí)施例1沒有變化，液體流向通道的開關(guān)由彈性圈體2受到的力的平衡關(guān)系進(jìn)行控制。第一磁體13鑲嵌在彈性圈體2內(nèi)部，當(dāng)彈性圈體2發(fā)生形變時(shí)，第一磁體13也會(huì)發(fā)生形變或相應(yīng)的位移。

永磁鐵磁力大小F_磁與距離(L)之間的關(guān)系為：

F_磁應(yīng)用于本實(shí)施例中，為兩個(gè)對(duì)稱的第一磁體13之間的力，L在本實(shí)施例中為兩個(gè)對(duì)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(dāng)距離變大時(shí)，磁力會(huì)驟降；距離變小時(shí)，磁力也會(huì)驟然變大。本實(shí)施例利用磁力與距離之間的非線性關(guān)系的原理，利用對(duì)稱磁性材料之間距離改變時(shí)對(duì)彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對(duì)液體通道進(jìn)行開關(guān)。

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(dāng)無(wú)尿液或尿液較少時(shí)為膨脹粘合狀態(tài)；尿液較多進(jìn)入排尿過程時(shí)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(shí)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(dāng)液體在液體通道11中對(duì)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(guān)系，控制液體通道11的開關(guān)。

本實(shí)施例的一種仿生自動(dòng)排尿裝置正常運(yùn)行時(shí)的步驟為：

步驟一：如圖5所示，當(dāng)無(wú)尿液或尿液較少時(shí)，彈性圈體2受到的壓力較小，此時(shí)彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會(huì)擠壓在一起封閉液體通道11，即堵住了液體流向通道。對(duì)稱的第一磁體13之間有互相作用的吸引磁力，由于兩塊對(duì)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(shí)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(jì)，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(duì)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(duì)彈性圈體的向內(nèi)的作用大于液體排出時(shí)所需的液體對(duì)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(dāng)膀胱尿液較多時(shí)且液體流向通道關(guān)閉時(shí)，此時(shí)膀胱壓力變大，施加到液體流向通道的壓力也會(huì)變大，液體對(duì)彈性圈體2的向外的擠壓力F_液也會(huì)變大。在這種狀態(tài)下，此時(shí)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(dòng)態(tài)平衡在逐漸改變。

步驟三：如圖6所示，當(dāng)膀胱尿液壓力達(dá)到臨界值時(shí)(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(shí)兩第一磁體13之間距離L較遠(yuǎn)，對(duì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)尿的過程，此時(shí)尿液快速排出。在這種狀態(tài)下，兩塊對(duì)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(duì)液體通道11的作用小于等于液體排出時(shí)對(duì)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(guān)閉時(shí)，膀胱壓力變小，從而施加到液體通道11的壓力也會(huì)變小，彈性圈體2受到的壓力變小，緩緩收縮回彈。由于對(duì)稱兩第一磁體13之間的磁力與兩者間距離的非線性關(guān)系，當(dāng)兩個(gè)第一磁體13之間距離較遠(yuǎn)時(shí)，磁力會(huì)非常小，彈性圈體2的形變就會(huì)比較慢，形變時(shí)間比較長(zhǎng)；當(dāng)兩第一磁體13之間的距離靠近時(shí)，磁力作用會(huì)突然變大，彈性圈體2的形變會(huì)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(zhì)比較軟，形變小，能夠在這段收縮回彈的時(shí)間內(nèi)排空剩余尿液。在這種狀態(tài)下，此時(shí)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(dòng)態(tài)平衡在逐漸改變。

步驟五：當(dāng)剩余尿液較少或沒有時(shí)，彈性圈體2回彈到初始膨脹狀態(tài)(如圖9所示)，再次自動(dòng)堵住液體通道11。在這種狀態(tài)下，兩塊對(duì)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(jié)力F_粘對(duì)彈性圈體的向內(nèi)的作用之和大于液體排出時(shí)對(duì)彈性圈體的向外的擠壓力F_液，即F_磁+F_彈+F_粘≥F_液。

實(shí)施例4：

由圖8所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，與實(shí)施例1或者實(shí)施例2的不同之處在于：在彈性圈體2內(nèi)嵌有一個(gè)第二磁體14和一個(gè)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(duì)設(shè)置，第二磁體14與鐵片15分別設(shè)于彈性圈體2的回轉(zhuǎn)中心線的兩側(cè)，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?qū)﹁F片15產(chǎn)生吸引磁力，磁力較弱。其工作原理與具體實(shí)施步驟與實(shí)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(guān)系為：

F_磁應(yīng)用于本實(shí)施例中，為第二磁體14與鐵片15之間的磁吸力，L在本實(shí)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(dāng)距離變大時(shí)，磁力會(huì)驟降；距離變小時(shí)，磁力也會(huì)驟然變大。本實(shí)施例利用磁力與距離之間的非線性關(guān)系的原理，利用對(duì)稱的第二磁體14與鐵片15之間距離改變時(shí)對(duì)彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對(duì)液體通道進(jìn)行開關(guān)。

實(shí)施例5：

由圖9所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，與實(shí)施例1或者實(shí)施例2的不同之處在于：彈性圈體2內(nèi)未設(shè)置第一磁體13，在彈性圈體2內(nèi)、圍繞彈性圈體2的回轉(zhuǎn)中心線依次間隔均布地設(shè)置有數(shù)個(gè)第三磁體16，數(shù)個(gè)第三磁體16兩兩成對(duì)設(shè)置，成對(duì)的兩第三磁體16相互磁吸，成對(duì)的兩第三磁體16對(duì)稱設(shè)于彈性圈體2的回轉(zhuǎn)中心線兩側(cè)且與回轉(zhuǎn)中心線位于同一直線，通過磁場(chǎng)平衡作用也能以仿生自動(dòng)排尿裝置的彈性圈體2的回轉(zhuǎn)中心線為圓心，形成穩(wěn)定的磁場(chǎng)。其工作原理與具體實(shí)施步驟與實(shí)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(dāng)?shù)谌朋w16數(shù)目滿足t要求時(shí)，彈性圈體2能均勻受到磁力作用，受到磁力作用時(shí)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(guān)系為：

F_磁應(yīng)用于本實(shí)施例中，為成對(duì)的兩第三磁體16之間的磁力，L在本實(shí)施例中為成對(duì)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(dāng)距離變大時(shí)，磁力會(huì)驟降；距離變小時(shí)，磁力也會(huì)驟然變大。本實(shí)施例利用磁力與距離之間的非線性關(guān)系的原理，利用對(duì)稱的成對(duì)兩第三磁體16之間距離改變時(shí)對(duì)彈性圈體施加力的非線性變化，輔助對(duì)液體通道進(jìn)行開關(guān)。

實(shí)施例6：

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

彈簧18的數(shù)目為p＝2n(n＝1,2,3...∞)。當(dāng)彈簧18數(shù)目滿足p要求且n≥2時(shí)，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(shí)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(yù)置壓縮力。由于限位管17是剛性材料制成，當(dāng)彈性圈體2發(fā)生變化膨脹位移時(shí)，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(shí)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(duì)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(dāng)液體在液體通道11中對(duì)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(guān)系(F_外+F_彈+F_粘之和與F_液的平衡關(guān)系)共同控制液體通道11的開關(guān)。

本實(shí)施例的一種仿生自動(dòng)排尿裝置正常運(yùn)行時(shí)的步驟為：

步驟一：如圖10所示，當(dāng)無(wú)尿液或尿液較少時(shí)，彈性圈體2受到的壓力較小，此時(shí)彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會(huì)擠壓在一起閉合液體通道11，即堵住了液體流向通道。此時(shí)彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，此時(shí)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?。粡椈?8處于松弛狀態(tài)，彈簧18對(duì)液體通道11的作用為F_外。彈簧18對(duì)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(duì)大于液體對(duì)彈性圈體2的擠壓力F_液，即F_外+F_彈+F_粘≥F_液。

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

步驟三：如圖11所示，當(dāng)膀胱尿液壓力達(dá)到臨界值時(shí)(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(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)尿的過程，此時(shí)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(duì)液體通道11向內(nèi)的作用力小于等于液體排出時(shí)對(duì)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(guān)閉時(shí)，膀胱壓力變小，從而施加到液體流向通道的壓力也會(huì)變小，液體通道11緩緩收縮回彈。同時(shí)，彈簧18也越來(lái)越松弛。在這種狀態(tài)下，此時(shí)F_液、F_彈、F_外都漸漸變小，F(xiàn)_粘為0，三者之間的動(dòng)態(tài)平衡在逐漸改變。

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

實(shí)施例7：

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

手動(dòng)開關(guān)管19方便護(hù)士手動(dòng)放尿操作，當(dāng)護(hù)士需要手動(dòng)放尿時(shí)，可以用手?jǐn)D壓手動(dòng)開關(guān)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(shí)現(xiàn)排尿。加入手動(dòng)放尿管可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)放尿/自動(dòng)放尿兩種放尿方式，方便醫(yī)護(hù)人員使用時(shí)進(jìn)行選擇。

本實(shí)施例的手動(dòng)放尿步驟為：

步驟一：如圖13所示，當(dāng)無(wú)尿液或尿液較少時(shí)，彈性圈體2受到的壓力較小，此時(shí)彈性圈體2為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會(huì)擠壓在一起閉合液體通道11，即堵住了尿液通路。此時(shí)F_彈≥F_液，液體通過近端管1的前個(gè)分段，再流經(jīng)手動(dòng)開關(guān)管19、近端管1的后個(gè)分段、在近端管連接端口10結(jié)束，液體通道11關(guān)閉。

步驟二：如圖14所示，患者需要手動(dòng)放尿，護(hù)士用手?jǐn)D壓手動(dòng)開關(guān)管19，手動(dòng)開關(guān)管19受到一個(gè)向內(nèi)擠壓力F_壓，手動(dòng)開關(guān)管19發(fā)生形變，手動(dòng)開關(guān)腔內(nèi)的液體按照?qǐng)D14箭頭所指的方向，向近端管1的兩個(gè)分段方向迅速流動(dòng)排空，近端管1管腔內(nèi)壓強(qiáng)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(dòng)開關(guān)管19被擠液體不能通過，在手動(dòng)開關(guān)管19前方的液體無(wú)法向后流動(dòng)，在手動(dòng)開關(guān)管19管腔至近端管連接端口10內(nèi)部暫時(shí)形成一個(gè)沒有液體的相對(duì)真空環(huán)境。

步驟三：如圖15所示，護(hù)士將手松開，此時(shí)手動(dòng)開關(guān)管19受到的向內(nèi)的擠壓力F_壓消失，手動(dòng)開關(guān)管19開始回彈。此時(shí)回彈力為F_回，并且由于液體急于補(bǔ)充步驟二中形成的在手動(dòng)開關(guān)管19腔內(nèi)的相對(duì)真空環(huán)境，手動(dòng)開關(guān)管19前側(cè)部分的液體以更快的流速向后流動(dòng)，這樣就會(huì)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(wú)尿液或尿液較少時(shí)，液體通道11受到的壓力較小，此時(shí)彈性圈體2漸漸回彈為膨脹粘合狀態(tài)，良好的彈性會(huì)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(guān)閉。

實(shí)施例8：

由圖16所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，是在實(shí)施例1-7任一項(xiàng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，近端管1另一個(gè)端部(遠(yuǎn)離彈性圈體2的端部)設(shè)置導(dǎo)尿管接口21，遠(yuǎn)端管3的另一個(gè)端部(遠(yuǎn)離彈性圈體2的端部)設(shè)置導(dǎo)尿袋接口22，其中導(dǎo)尿管接口21為標(biāo)準(zhǔn)接口，可與目前市面上導(dǎo)尿管20相連。導(dǎo)尿袋接口22為標(biāo)準(zhǔn)接口，與市場(chǎng)當(dāng)前導(dǎo)尿袋24標(biāo)準(zhǔn)接口結(jié)構(gòu)相同，可與導(dǎo)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(dǎo)尿管接口21連接導(dǎo)尿管20，遠(yuǎn)端是指距離患者較遠(yuǎn)的一端，遠(yuǎn)端管3通過導(dǎo)尿袋接口22連接導(dǎo)尿袋24。當(dāng)尿液從近端管1通過彈性圈體2進(jìn)入遠(yuǎn)端管3、再進(jìn)入導(dǎo)尿袋24時(shí)，形成了依次從導(dǎo)尿管20管腔、導(dǎo)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(yuǎn)端管連接端口9、遠(yuǎn)端管3管腔、導(dǎo)尿袋接口22至導(dǎo)尿袋24管腔的液體流向通道。

實(shí)施例9：

由圖17所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，是在實(shí)施例1-7任一項(xiàng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，所述近端管1為導(dǎo)尿管20，即仿生自動(dòng)排尿裝置為導(dǎo)尿管20的一部分，導(dǎo)尿管20上設(shè)有引流孔23，遠(yuǎn)端管3的另一個(gè)端部(遠(yuǎn)離彈性圈體2的端部)設(shè)置導(dǎo)尿袋接口22，遠(yuǎn)端管3通過導(dǎo)尿袋接口22連接導(dǎo)尿袋24。當(dāng)尿液從導(dǎo)尿管20通過彈性圈體2進(jìn)入遠(yuǎn)端管3、再進(jìn)入導(dǎo)尿袋24時(shí)，形成了依次從導(dǎo)尿管20管腔、近端管連接端口10、液體通道11、遠(yuǎn)端管連接端口9、遠(yuǎn)端管3管腔、導(dǎo)尿袋接口22至導(dǎo)尿袋24管腔的液體流向通道。

實(shí)施例10：

由圖18所示的一種仿生自動(dòng)排尿裝置，是在實(shí)施例1-7任一項(xiàng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，所述遠(yuǎn)端管3為導(dǎo)尿袋24自帶的連接管，即仿生自動(dòng)排尿裝置為導(dǎo)尿袋24的一部分，近端管1另一個(gè)端部(遠(yuǎn)離彈性圈體2的端部)設(shè)置導(dǎo)尿管接口21，近端管1通過導(dǎo)尿管接口21連接導(dǎo)尿管20。當(dāng)尿液從導(dǎo)尿管20通過彈性圈體2進(jìn)入遠(yuǎn)端管3、再進(jìn)入導(dǎo)尿袋24時(shí)，形成了依次從導(dǎo)尿管20管腔、導(dǎo)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(dǎo)尿袋24內(nèi)腔的液體流向通道。