[发明专利]六自由度并联与摆动导杆机构组合膝关节置换假体磨损机

说明书

技术领域：

本发明涉及一种六自由度并联与摆动导杆机构组合膝关节置换假体磨损机，属于生物医学以及医疗器械制造领域。

背景技术：

膝关节是人体中最大、最重要、最复杂的关节，它起着支撑体重，平衡、传递及协调运动的作用；同时，还具有关节润滑与轻度损伤修复作用。但因膝关节的外裸性极易损伤。损伤后的关节通过全膝关节置换手术恢复膝关节功能。

膝关节损伤人群来自疲劳损伤（老年人）、交通事故、极限运动及自然灾害（例如：地震、飓风等）等。现代化进程及较优越生活，促使社会的老龄化，交通繁忙及自然灾害，引起交通及天然事故发生频繁，都促使关节置换人群增长迅速，导致膝关节假体制造业及全膝置换手术逐渐成为社会关注的焦点问题，同时，也成为国民经济的新增长点。但术后含膝假体的使用状况却不尽如意。由膝关节置换术后的随访调查表明：术后假体磨损导致植入假体失效造成二次手术、假体磨损产生关节失稳及假体磨屑堵塞关节软骨组织细胞，引起其它类的关节疾病。由此，术后假体的磨损问题成为关节假体制造与应用领域的亟待解决的关键问题。

与广阔的市场及迫切需求不相适应的是国内没有膝关节假体磨损检测的成型设备，也缺乏假体磨损测试实验器械，对假体磨损的研究也不广泛，因此，本申请应用六自由度并联与摆动导杆机构组合设计出膝关节置换假体磨损机，能模拟人体关节伸屈运动的旋转、翻转及位移运动及关节面间的运动磨损，目标是实现胫骨假体聚乙烯衬垫的磨损测试，为假体关节面间的磨损实验及新假体形面的磨损性能提供实验器械。

发明内容

1、目的：本发明的目的是为了提供一种六自由度并联与摆动导杆机构组合膝关节置换假体磨损机，它克服了现有技术的不足，能实现模拟人体膝关节运动特性的膝关节假体磨损测试，用于假体关节面磨损预测的检测及新假体形面的磨损测试。为全膝关节置换手术提供技术与数据。

2、技术方案：为了达到上述目的，本发明是这样构思的：并联机构具有刚度大，承载能力强，精度高，结构简洁，累积误差小等优势。利用六自由度并联机构动平台可以模拟实现人体膝关节股骨在运动屈曲的过程中，胫骨相对于股骨作内旋、外旋、内翻、外翻、前移、后移等复杂的动作。同时利用摆动导杆机构把电机的回转运动转化为摆动运动，以驱动股骨作屈曲运动，这样通过设定初始参数，以实现股骨、胫骨运动耦合，达到同步协调运动的目的。

本发明一种六自由度并联与摆动导杆机构组合膝关节置换假体磨损机，它由右部件、左部件及底座组成，它们之间的位置连接关系是：右部件在本磨损机右侧，是本发明的驱动结构；左部件在本磨损机左侧，是本发明的执行结构；右部件里的可调曲柄——即飞轮，通过连接件与左部件里的滑块、导杆相连接，右部件和左部件都安装固定在底座上。

所述右部件，见图1，包含电机、电机减速器、电机支撑平台和飞轮；它们之间的位置连接关系是：电机与电机减速器同心连接并固定在电机支撑平台上，飞轮的圆柱凸台端安装在电机减速器的输出轴上。该电机是是底脚安装型齿轮减速三相异步电动机；该电机减速器型号是YCJ120-170-B3；该电机支撑平台是由型材制成的丌字型的金属结构支架；该飞轮是带圆柱凸台的圆盘状件。