由神经损伤或先天发育不全而导致的膀胱排尿功能障碍,医学称之为神经源性膀胱。现有的治疗和辅助排尿措施有药物注射、手术、电刺激、造瘘或尿道插管引流等,但疗效不理想或易于导致泌尿系统感染均难以有效解决神经源性膀胱问题。因此,研究体内植入式辅助排尿系统具有实际意义。本课题组前期结合超声波的热效应和热学理论并提出了一种利用热力辅助功能障碍膀胱排尿的新方法,设计了一种可植入式超声汽化蒸汽驱动的辅助排尿助力系统。为了解决驱动囊的散热、工质饱和蒸汽压和生物安全性等问题,本文对工质温升特性进行了仿真研究,搭建了工质饱和蒸汽压数学模型,建立了生物组织有限元模型,分别对平面超声和聚焦超声生物安全性进行了仿真研究。具体研究内容如下:1.建立了驱动囊有限元仿真模型,设置热交互边界条件,仿真研究了声压场和温度场的分布规律,通过模拟实验平台验证了驱动囊有限元仿真模型的准确性。2.基于工质饱和蒸汽压与温度的关系,建立了预压期和排尿期的驱动压数学模型,结合流体力学理论和驱动压特性建立了尿流率数学模型,搭建模拟实验平台验证了数学模型的准确性。3.建立了腹部生物组织在平面超声作用下的有限元仿真模型,设置热交互边界条件,仿真研究了生物组织在不同脂肪厚度和不同声强作用下的声压场和温度场分布规律。4.建立了腹部生物组织在凹球面聚焦超声和碗状聚焦超声作用下的有限元仿真模型,设置热交互边界条件,仿真研究了生物组织在不同脂肪厚度和不同声强影响下的声压场和温度场分布规律,并对比分析了碗状聚焦超声和凹球面聚焦超声的作用效果。研究结果表明:所建立的驱动囊仿真模型和数学模型实用有效;增大声强和延长超声波投射时间均能升高工质温度和增大驱动压;随着辐射时间的延长,工质温度和驱动压的增速逐步放缓,最终达到平衡状态。在满足生物安全性的前提下,对各种超声作用于排尿助力系统的效果进行对比,碗状聚焦超声的工作效率最高、凹球面聚焦超声次之,平面超声最低。研究结果可为辅助排尿助力系统的动物和临床试验研究提供理论与技术指导。