一種股骨頭柄球頭摩擦磨損實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種股骨頭柄球頭摩擦磨損實驗
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會發(fā)展、各種自然災(zāi)害和交通事故頻發(fā)，使得骨科患者數(shù)量有逐年增長的趨勢，其中以髖膝關(guān)節(jié)疾病為主。目前可以通過人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)治療此類關(guān)節(jié)疾病。在此后的人工關(guān)節(jié)的使用中，關(guān)節(jié)的摩擦磨損是決定手術(shù)成功與否的主要因素之一。研宄表明，由于人體環(huán)境的差異，及關(guān)節(jié)置換材料在人體內(nèi)經(jīng)過長時間的摩擦磨損都會引起置換關(guān)節(jié)的松動，上述因素均會導(dǎo)致關(guān)節(jié)置換的失敗。因此，關(guān)節(jié)置換材料的耐磨性評價方法在研宄人工關(guān)節(jié)置換的技術(shù)上起著至關(guān)重要的作用。目前，對人工髖關(guān)節(jié)摩擦磨損以及潤滑方面的研宄集中采用臨床體內(nèi)移植觀察和體外實驗兩種方法。由于體內(nèi)移植觀察的方法成本高、過程繁瑣、風(fēng)險較大，因此利用摩擦磨損實驗裝置進(jìn)行體外實驗為最理想的研宄方法。
[0003]CN103257076號在先申請中公開了一種人工髖關(guān)節(jié)動態(tài)疲勞磨損試驗機(jī)，該機(jī)包括位于試驗機(jī)上部的股骨頭試樣轉(zhuǎn)動部分、夾持試樣的試樣夾具及給試樣施加載荷的試樣加載部分，其中股骨頭試樣轉(zhuǎn)動部分包括轉(zhuǎn)動電機(jī)及轉(zhuǎn)動電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動的下主軸，股骨頭試樣安裝在下主軸上；試樣加載部分包括加載電機(jī)、與加載電機(jī)連接的蝸輪蝸桿減速器和對髖白試樣加載的加載傳動部件。結(jié)合本申請說明書附可見，位置靠上的股骨頭試樣5為一帶有突出的圓球頭的直立部件，對其施加載荷的為位置靠下的與該圓球頭球面配合的髖臼試樣6，該種結(jié)構(gòu)和加力形式與人體的實際結(jié)構(gòu)是不相符合的。因為在人體雙足站立時，體重平均分配至雙下肢，每髖承擔(dān)除下肢重量之外的體重的1/2，一側(cè)下肢負(fù)重時，髖關(guān)節(jié)承擔(dān)除去一側(cè)下肢重量的中體加上外展肌肌力。該在先申請中只是采用斜下方位置的髖臼試樣達(dá)到加載測試的目的，沒有考慮人體體重的負(fù)擔(dān)問題，顯然與實際不符。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確模擬人體工作特性和工作環(huán)境的髖關(guān)節(jié)摩擦磨損試驗機(jī)，為不同假體材料在試驗中產(chǎn)生的摩擦機(jī)理、磨損情況與實際情況一致，為臨床提供可靠的指導(dǎo)性數(shù)據(jù)，采用的技術(shù)方案是:一種股骨頭柄球頭摩擦磨損實驗裝置，包括加載系統(tǒng)和股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征在于:所述加載系統(tǒng)位于試驗機(jī)的上部，所述加載系統(tǒng)的上導(dǎo)向軸11上連接髖臼上試樣10 ;所述股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)位于試驗機(jī)的下部，所述股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的擺軸5連接股骨頭下試樣9 ;所述髖臼上試樣10的上端與所述上導(dǎo)向軸連接，膨大的下端開有球面凹槽；所述股骨頭下試樣9的上端具有與所述球面凹槽配合的球面凸，下端與所述擺軸5連接，所述擺軸5的中心軸線與水平呈23度夾角。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī)1，與所述驅(qū)動電機(jī)I連接的下主軸2，在下主軸2上連接仿生擺動機(jī)構(gòu)。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述仿生擺動機(jī)構(gòu)包括連接在所述下主軸2上的支撐斜板3，在所述支撐斜板3的傾斜上表面上開有與所述凹槽，所述擺軸5的端部安裝在所述凹槽內(nèi)。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述仿生擺動機(jī)構(gòu)還包括防轉(zhuǎn)桿7，所述防轉(zhuǎn)桿7的一端固定連接在所述擺軸5上，另一端為抵靠在檔桿6上的自由端。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述加載系統(tǒng)包括加載電機(jī)22，與所述加載電機(jī)22連接的蝸輪蝸桿減速裝置，及與所述蝸輪20連接的柔性加力部件，所述柔性加力部件的上導(dǎo)向軸11與所述髖臼上試樣10連接。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述柔性加力部件包括與所述蝸輪20連接的傳動絲杠19，與所述傳動絲杠配合的傳動螺母18，在傳動絲杠的下端為傳動螺桿14，所述傳動螺桿14與傳力螺母16螺紋配合，加力彈簧一端裝在所述傳力螺母18上、另一端裝在傳力螺母16上，所述傳動螺桿14穿過組合支架23后朝向所述上導(dǎo)向軸11的一端還裝有軸向力傳感器13，在所述軸向力傳感器13與所述上導(dǎo)向軸11之間還裝有扭矩傳感器12。
[0010]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述柔性加力部件還包括分別連接在所述傳力螺母16和組合支架23上的支撐彈簧15。
[0011]本實用新型的技術(shù)方案還有:所述擺軸5的上端還設(shè)有潤滑液套杯8，所述潤滑液套杯8上設(shè)有潤滑液進(jìn)口和潤滑液出口。
[0012]本實用新型的有益效果在于:
[0013]I)本立式結(jié)構(gòu)的實驗裝置上，股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)位于該裝置的中間處，便于操作和觀察；
[0014]2)仿生擺動機(jī)構(gòu)正確的模擬了人體股骨頭和髖臼之間的交叉狀復(fù)合運(yùn)動的狀態(tài)，且股骨頭下試樣和髖白上試樣更換方便，能根據(jù)不同的實驗要求對不同的置換材料進(jìn)行介質(zhì)試驗和干摩擦試驗；
[0015]3)柔性加載系統(tǒng)加力柔和，與人體實際受力情況更加接近。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例的試樣加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型實施例的摩擦副結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實用新型實施例一的股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖4是本實用新型實施例二的股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖5是本實用新型實施例二的實驗裝置主視圖；
[0021]圖6是本實用新型實施例二的實驗裝置左視圖。
[0022]其中:1驅(qū)動電機(jī)，2是下主軸，3是支撐斜板，4是組合軸承，5是擺軸，6是檔板，7是防轉(zhuǎn)桿，8是潤滑液杯，9是股骨頭下試樣，10是髖白上試樣，11是上導(dǎo)向軸，12是扭矩傳感器，13是軸向力傳感器，14是傳動螺桿，15是支撐彈簧，16是傳力螺母，17是加力彈簧，18是傳動螺母，19是傳動絲杠，20是蝸輪，21是蝸桿，22是加載電機(jī)，23是組合支架，24是箱體。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行說明。本實用新型公開了一種股骨頭柄球頭摩擦磨損實驗裝置，該裝置包括位于試驗機(jī)上部的加載系統(tǒng)、摩擦副和股骨頭轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。
[0024]實施例一:
[0025]參見圖1，試樣加載系統(tǒng)包括加載電機(jī)22、與加載電機(jī)22連接的蝸輪20—蝸桿21減速裝置以及對髖白上試樣10施加載荷的加載傳動機(jī)構(gòu)。其中加載傳動機(jī)構(gòu)通過彈簧式柔性施力進(jìn)行加載，具體包括柔性加力部件和傳感部件。
[0026]柔性加力部件包括與傳動絲杠19配合的傳動螺母18，和套裝在傳動螺母18上的加力彈簧17，加力彈簧17的一端裝在傳動螺母18的凹槽內(nèi)，另一端則套裝在傳力螺母16上。傳力螺母16開有與傳動螺桿14配合的內(nèi)孔且該傳動螺桿裝在組合支架23的孔中。
[0027]其中傳力螺母16上還套裝有支撐彈簧15，該支撐彈簧15的兩端分別裝在傳力螺母16和組合支架23上壁的凹槽內(nèi)。組合支架23上還裝有上導(dǎo)向軸11，并且在上導(dǎo)向軸11的下端開有安裝髖白上試樣10的尾部錐孔，在此尾部錐孔的中間還開有垂直于尾部錐孔的橫向錐孔。
[0028]當(dāng)給加載電機(jī)22 —定的脈沖量時，加載電機(jī)22帶動蝸輪20-蝸桿21減速裝置轉(zhuǎn)動，從而帶動傳動絲杠19轉(zhuǎn)動，傳動絲杠19與傳動螺母18之間為梯形螺紋連接，