[發明專利]六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機

有效

• 申請號: 201210139465.6
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102680344A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 黃榮瑛;朱君;鄭紅光;鄭海東
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：它由右部件、左部件及底座組成，右部件在本磨損機右側，是驅動結構；左部件在本磨損機左側，是執行結構；右部件里的飛輪，通過連接件與左部件里的滑塊、導桿相連接，右部件和左部件都安裝固定在底座上；

所述右部件，包含電機、電機減速器、電機支撐平臺和飛輪；電機與電機減速器同心連接并固定在電機支撐平臺上，飛輪的圓柱凸臺端安裝在電機減速器的輸出軸上；該電機是底腳安裝型齒輪減速三相異步電動機；該電機減速器型號是YCJ120-170-B3；該電機支撐平臺是由型材制成的丌字型的金屬結構支架；該飛輪是帶圓柱凸臺的圓盤狀件；

所述左部件，包含支撐架、液壓缸、上、下球鉸、球鉸蓋板、球鉸底座、液壓缸連接板、長軸、配重、動平臺、股骨楔塊、脛骨平臺鍋、導桿和滑塊；股骨楔塊設置在長軸中部，配重安裝在長軸上并位于股骨楔塊兩側，導桿和滑塊套接并裝在長軸的右端部位，長軸穿過兩支撐架，而支撐架固定在底座上；脛骨平臺鍋置于股骨楔塊的下方，脛骨平臺鍋下面與動平臺上平面連接，動平臺下平面通過螺栓、螺母與球鉸底座連接，球鉸底座下面依照次序是球鉸蓋板、上球鉸、液壓缸、液壓缸連接板、下球鉸、球鉸蓋板、球鉸底座和底座，它們通過螺栓、螺母，彼此相連；該支撐架是由型材制成的倒Ｔ字型的金屬結構支架；該液壓缸是型號為CHN液壓缸；該上、下球鉸是按需選購的市購件；該球鉸蓋板是與上、下球鉸配套使用的法蘭盤狀件；該球鉸底座是與球鉸蓋板配套使用的兩端帶法蘭盤狀件；該液壓缸連接板是與液壓缸配套使用的凹形金屬結構件；該長軸是其上開有鍵槽的普通臺階軸；該配重是其上設置有安裝孔的“8”字形金屬塊；該動平臺是一塊其上設置有連接孔的圓形板料；該股骨楔塊是其上設置有連接孔和溝槽的六面體件；該脛骨平臺鍋是帶底板的圓環狀件，由上而下依次包含股骨假體、脛骨聚乙烯襯墊、脛骨平臺和脛骨平臺鍋固定板；其通過螺釘固定在動平臺上平面，鍋內加入類似于人體內環境的關節液或潤滑液；該股骨假體、脛骨聚乙烯襯墊以及脛骨平臺是型號為T-Free膝關節假體產品；該脛骨平臺鍋固定板是L形狀連接件；該導桿是一端設置有安裝孔的普通圓軸；該滑塊是其內安裝有四排滾珠的四面體件，滑塊是由上半滑塊、下半滑塊、滑塊擋板和螺釘組合而成；

所述底座是一塊矩形板料。

2.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：在底座上，加工有六個圓形凹槽，六個圓形凹槽對稱分布在圓周上，兩兩圓形凹槽對稱軸成120度夾角，每個圓形凹槽設置有三個螺紋孔，用以固定球鉸底座，同時在底座上加工出支撐架、電機支撐平臺凹槽以及相應的螺紋孔，以固定支撐架和電機支撐平臺。

3.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：球鉸底座安裝在底座上，并與底座水平面之間成60度夾角，球鉸底座軸線與球鉸的軸線重合，球鉸能夠沿球鉸底座軸線頂角為60度的圓錐體范圍內活動，球鉸底座與動平臺的安裝固定則與其和底座安裝的方向相反，使得動平臺在初始位置能與底座保持平行。

4.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：將脛骨平臺鍋通過脛骨平臺鍋支架板及螺釘固定在動平臺上，這樣能夠使脛骨平臺鍋隨著動平臺實現空間六自由度運動、即脛骨相對股骨的內旋、外旋、內翻、外翻、前移、后移運動特性。

5.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：配重塊制成下粗上細的“8”字形結構固定在長軸的兩側，以模擬膝關節承受的載荷，使力能夠更好的加載于股骨與脛骨平臺接觸面上，股骨屈曲擺動更穩定，并且配重根據需要選擇不同的重量，可調范圍在400-1600N。

6.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：股骨的擺動通過電機驅動實現，使用擺動導桿機構把電動機的回轉運動轉化為股骨的擺動，即屈曲運動，使整個裝置結構更加緊湊；擺動導桿機構的曲柄由于較短，為了便于安裝和制造及電機回轉過程穩定，將曲柄制成飛輪形式，在預定范圍內調節股骨屈曲的角度。

7.根據權利要求1所述的六自由度并聯與擺動導桿機構組合膝關節置換假體磨損機，其特征在于：擺動導桿機構的滑塊是連接飛輪及導桿的裝置，它不僅隨著飛輪一起轉動，還要繞自身軸轉動，并且相對導桿還有滑動；滑塊分為上下兩個半部，每個半部有兩排滾珠，通過滑塊擋板將上下兩個滑塊半部連接在一起，這樣變滑塊相對于導桿的滑動摩擦為滾動摩擦，提高了滑塊以及導桿的使用壽命，滿足股骨屈曲運動500萬次的要求。