[實用新型]一種多功能人工髖關節磨損試驗機

有效

• 申請號: 201721344541.1
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207396253U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 鮑雨梅;陳賀;吳霄;張志斌;王成武;周威
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本實用新型公開了一種多功能人工髖關節磨損試驗機，包括機架組件、液壓加載機構、動力旋轉機構、髖關節模擬試驗機構和銷盤模擬試驗機構，所述液壓加載機構安裝在機架組件的上方，動力旋轉機構安裝在機架組件的下方，髖關節模擬試驗機構或銷盤模擬試驗機構安裝在液壓加載機構和動力旋轉機構之間，液壓加載機構為髖關節模擬試驗機構或銷盤模擬試驗機構的上半部分提供穩定的載荷，動力旋轉機構帶動髖關節模擬試驗機構或銷盤模擬試驗機構的下半部分穩定轉動；本實用新型利用通用件和特殊件的組合，通過更換特殊件可以實現在同一個試驗設備上實現人工髖關節摩擦磨損測試和銷盤磨損試驗，為教學及科研儀器的設計提供了一種新的思路。

技術領域

本實用新型涉及試驗設備技術領域，更具體的說，尤其涉及一種多功能人工髖關節磨損試驗機。

背景技術

隨著社會的發展，生產力水平的提高，人的生命價值被廣泛地認同，在“生命高于一切”的思想指導下，醫療行業將成為繼汽車、房地產、IT、互聯網之后的第五個爆發式發展行業。而在疾病、戰爭和事故中發生的人體骨骼病變和損傷，是導致許多重大疾病甚至殘疾的原因之一。在人體的所有骨骼中，髖關節是連接軀干與下肢的重要關節，也是全身負荷體重最多、受力最重的關節。髖關節在日常功能活動中承受巨大應力作用的同時，也在人類直立行走中起著特殊的力傳導作用。因此，髖關節作為人體最大的負重關節，很容易受到損傷，導致諸如股骨頭壞死、風濕性關節炎、退化性關節炎、僵直性脊椎炎等，嚴重影響正常生活。為了更好地幫助這部分人，緩解他們的痛苦，重獲正常、健康的生活與身體，很多人都在研究解決人體骨骼的材料、成型、植入和再生性的問題。目前行業內有兩種解決方法，一是通過人身自身的生物機能進行骨骼的再生或植入帶有骨生長因子的小塊異種骨誘導骨生長。這類方法效果較好，但時間長，見效慢，只適合于小塊骨缺損的修復。另一種方法是用人造生物材料(高分子材料、金屬、陶瓷等)制成替代骨植入人體，以解決大塊缺損骨骼的修復。在此基礎上，髖關節置換術應運而生。

人工髖關節置換是指用生物相容性和機械性能良好的金屬材料制成的一種類似人體骨關節的假體，利用手術方法將人工關節置換被疾病或損傷所破壞的關節面，其目的是切除病灶，清除疼痛，恢復關節的活動與原有的功能，這是治療各種髖關節疾病最重要也是最有效的手術之一。美國現有總人口中的0.83％接受過人工髖關節置換術，我國的人工髖關節置換術經歷了數十年的發展，特別是近20年成規模、規范化的發展，取得了巨大的進步。2014年，我國的人工關節置換術總量已達近40萬例，其中近60％為人工髖關節置換，而且隨著規范化手術技術的推廣與普及、患者對手術接受度的提高以及醫療保障制度的完善，髖關節置換的手術量仍將以較快的速度不斷增長。

因此，研究人工髖關節的材料與磨損成了一個重要的課題。因為人體關節屬于身體活動的連接機構，接觸面間必然會發生相對滑動，產生摩擦、磨損，這種磨損不僅會破壞關節假體本身結構，引起機械性失效，還會產生大量磨損顆粒，誘導假體周圍骨骼溶解，導致骨質惡化、髖臼松動甚至脫落。因此，我們需要對人工關節的強度、蠕變和磨損進行系統研究，這也是人工髖關節模擬試驗機的由來，它需要在試驗室環境中準確模擬人體髖關節的實際運動工況，以使試件在試驗過程中產生的摩擦機理、磨損形式與實際使用條件下相一致，從而可以準確可靠地測試人工關節材料的生物摩擦學特性參數，為臨床應用提供指導性試驗數據。

實驗室常用的磨損試驗機主要分為兩類，一種是摩擦測試試驗機，這是人工關節摩擦學常規試驗設備，以滑動接觸方式進行摩擦磨損試驗，通過圓盤與加工成銷狀的試驗樣品之間所形成的相對運動來研究材料的摩擦性能和滑液的潤滑性能。它們專門提供所研究材料的固有特性的信息，其測試過程很快。但是該試驗機不能準確的反映測試生物材料的幾何特性，而其幾何特性影響接觸面的潤滑和接觸應力。因此它只能近似的再現假體材料在人體內相同磨損機制，但是使用的是較簡化的模型而不是仿人體關節假體。因此，由于在試驗中忽略了材料形態方面的區別，該試驗機對移植關節的磨損率測試不夠準確。