因神经源性膀胱所引起的排尿功能障碍,不仅会给患者生活和工作带来极大的不便,也易引发患者泌尿系统感染、结石、肾积水等病症,影响患者的生活质量和寿命。该病通常难以用药物或手术治愈,必须采取人工辅助排尿措施。针对因神经源性膀胱引发的排尿功能障碍的问题,课题前期提出了一种超声汽化蒸汽驱动的膀胱动力泵,其中机架和尿道阀是泵的重要组成元件。为了合理设计膀胱动力泵的结构,本文设计了膀胱动力泵机架和尿道阀,并对其结构进行了有限元仿真分析,建立了尿道阀的数学模型,仿真和实验验证了数学模型的有效性,开展了尿道阀特性实验研究和膀胱动力泵辅助排尿模拟实验研究,提出了膀胱动力泵的可靠性仿真算法,研究了膀胱动力泵的可靠性。具体工作内容如下：根据人体生理结构特点和膀胱动力泵组成原理,设计了膀胱动力泵机架和尿道阀的结构,选择了与人体生理组织相容结构的主要材料。利用Solidworks软件和ANSYS Workbench软件建立了机架和尿道阀的三维实体模型和有限元模型,对机架进行了静力学分析、模态分析和优化设计,仿真和实验研究了驱动力对尿道阀开口量的影响,仿真分析了尿道阀的结构以及不同材料和受力方式对尿道阀开口量的影响。基于超声学、热力学和流体力学理论,建立了尿道阀的驱动力和尿流率数学模型。设计并搭建了模拟实验平台,实验验证了驱动力数学模型和尿流率数学模型的有效性。利用Matlab和模拟实验平台仿真和实验分析了不同超声控制参数对尿道阀驱动特性的影响,实验验证了尿道阀的启闭特性良好,制作了膀胱动力泵的物理模型,开展了膀胱动力泵的辅助排尿模拟实验研究。根据膀胱动力泵的结构特点和工作原理,利用故障树分析法建立并分析了膀胱动力泵的故障树。基于故障树分析结合蒙特卡罗法,提出了膀胱动力泵的可靠性仿真算法,仿真计算了膀胱动力泵的可靠性指标,通过理论计算验证了可靠性仿真算法的有效性。研究结果表明：所设计的膀胱动力泵机架和尿道阀具有符合人体生理结构的特点,选用钛合金和硅橡胶材料作为机架和尿道阀的材料是可行的；尿道阀的数学模型和膀胱动力泵的可靠性仿真算法简单有效；增大超声控制参数可以提高尿道阀的驱动特性,尿道阀的启闭特性良好,膀胱动力泵的辅助排尿性能良好；膀胱动力泵平均寿命达到80000次的可靠度为0.88。研究结果可为进一步设计优化膀胱动力泵元件结构和提高系统的可靠性提供依据,也可为其它人体可植入式元件的设计提供重要参考。