[發明專利]多工作臺人工髖關節磨損檢測實驗裝置

有效

• 申請號: 201210372315.X
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102871778A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 華子愷;朱毅臣
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61F2/46
• 分類號: A61F2/46
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種分析測試平臺，特別是一種磨損檢測實驗裝置，能夠針對人工假肢，即人工髖關節進行摩擦磨損評價。

背景技術

目前，人工關節廣泛應用于關節炎的晚期治療、外傷致殘和骨瘤切除手術中,?并已成為一種常規的外科手術。人工關節的置換包括有髖、膝、肩、肘、腕等關節的置換，其中髖關節和膝關節是人體主要的受力和磨損部位，損壞率高，所以手術主要以其為主。在我國，大約有3000萬人需要進行人工關節置換術，目前只有3萬套，其中進口產品約占市場的1/4，而估計每年中國有100—150?萬骨關節炎患者需實施人工關節置換手術，年增長約為25%以上。隨著醫學的發展,?人工關節的需求量會越來越大。

在人工關節實際應用中，關節的摩擦磨損是主要問題之一，其中包括人工關節服役中自身的磨損，以及摩擦副材料磨損后的磨粒引起關節周圍的異物反應，引發關節松動，最終導致人工關節失效。對人工髖關節摩擦、磨損和潤滑方面的研究主要分為生物體內研究和體外模擬實驗研究。生物體內研究，是將人工關節植入動物體內一段時間后，通過手術、解剖等形式對關節的磨損情況進行觀察、分析研究。體外模擬實驗研究主要是以人工髖關節模擬實驗機作為載體，通過模擬髖關節的復雜運動，來分析研究人工髖關節的摩擦磨損情況。由于體內實驗過程比較復雜，且實驗風險大、成本高、周期長，所以較體內實驗而言，體外實驗因其實驗過程較為簡單，易于觀察和分析，實驗干擾因素較少，且成本低的特點，得到了廣泛的推廣和使用。而體外模擬實驗的難點在于實際使用中的人工髖關節與模擬實驗中的關節存在著一定運動差異，即真實情況還原度的問題。現有的體外模擬實驗機還不能滿足對人工髖關節的新型材料的摩擦和磨損性能的評定要求，大多數還為單工作臺，不能很好地滿足不同規格和精度要求的多個人工髖關節測試，可靠性不高，其技術方案還不夠理想。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于提供一種多工作臺人工髖關節磨損檢測實驗裝置，具有較強的兼容性，為人工髖關節實驗提供操作平臺，成本低，易于操作。不但能夠真實地模擬能對相關材料進行分析研究。此外，通過本發明裝置模擬實驗所產生和實際人體應用過程中相近甚至是相同的磨粒形態，在此基礎之上，市使對滑液性能、磨損顆粒引起的異物反應等的分析也更具現實性和科學性。

為達到上述發明目的，本發明的構思是：

本發明的多工作臺人工髖關節磨損檢測實驗裝置包括機臺框架、人工髖關節模擬工作臺模塊、試驗機工作臺傳動模塊和試驗機工作臺加載模塊。人工髖關節模擬工作臺模塊由斜面支撐托件、斜面軸承套與股骨球擺動下托盤部件構成，主要通過交叉滾子軸承聯接，借此保證支撐件與托盤之間的相對運動，多工作臺裝置由單電機驅動，形成仿人體髖關節運動。即為，機臺框架上的中橫梁通過平面軸承轉動插置一個轉動托盤；的轉動托盤的向下延伸的轉軸通過一套偏心傳動模塊與的變速馬達聯接，而上端的托盤與實驗模塊的下轉盤夾具連接；機臺框架頂部有一套加載模塊，其中心處固定連接一個加載頂壓柱，頂壓柱的中部加有載荷傳感器，加載頂壓柱與實驗模塊的機電加載系統相連接。

根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種多工作臺人工髖關節磨損檢測實驗裝置，包括機臺框架、人工髖關節驅動裝置和控制器，人工髖關節驅動裝置固定于機臺框架上，人工髖關節由相互球面配合的人工髖關節球臼和人工股骨球構成運動副，控制器控制人工髖關節驅動裝置向人工髖關節球臼和人工股骨球分別輸出驅動力，人工髖關節驅動裝置為人工髖關節的運動合成機構，包括人工髖關節模擬工作臺模塊、試驗機工作臺傳動模塊和試驗機工作臺加載模塊,人工髖關節設置于人工髖關節模擬工作臺模塊和試驗機工作臺加載模塊之間，人工髖關節模擬工作臺至少包括兩組，分別與各人工髖關節對應，各組人工髖關節模擬工作臺模塊皆通過推力球軸承和角接觸球軸承組合固定在機臺框架上，在人工髖關節運動時對人工髖關節模擬工作臺的軸向和徑向運動進行定位，各組人工髖關節模擬工作臺的底部的被傳動端還分別通過彈性聯軸器與試驗機工作臺傳動模塊動力輸出端相連接，控制器控制試驗機工作臺傳動模塊驅動人工髖關節模擬工作臺轉動，進而驅動人工股骨球轉動，試驗機工作臺加載模塊設置于機臺框架的頂端，試驗機工作臺加載模塊也至少包括兩組，分別與各人工髖關節對應，控制器還控制試驗機工作臺加載模塊對人工髖關節球臼進行軸向加載，在機臺框架的頂層橫平框架上固定設置直線軸承導套，直線軸承導套對試驗機工作臺加載模塊的徑向運動定位，并限制試驗機工作臺加載模塊的軸向運動的行程。