[发明专利]一种股骨头柄球头摩擦磨损实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种股骨头柄球头摩擦磨损实验装置。

背景技术

随着社会发展、各种自然灾害和交通事故频发，使得骨科患者数量有逐年增长的趋势，其中以髋膝关节疾病为主。目前可以通过人工关节置换手术治疗此类关节疾病。在此后的人工关节的使用中，关节的摩擦磨损是决定手术成功与否的主要因素之一。研究表明，由于人体环境的差异，及关节置换材料在人体内经过长时间的摩擦磨损都会引起置换关节的松动，上述因素均会导致关节置换的失败。因此，关节置换材料的耐磨性评价方法在研究人工关节置换的技术上起着至关重要的作用。目前，对人工髋关节摩擦磨损以及润滑方面的研究集中采用临床体内移植观察和体外实验两种方法。由于体内移植观察的方法成本高、过程繁琐、风险较大，因此利用摩擦磨损实验装置进行体外实验为最理想的研究方法。

CN103257076号在先申请中公开了一种人工髋关节动态疲劳磨损试验机，该机包括位于试验机上部的股骨头试样转动部分、夹持试样的试样夹具及给试样施加载荷的试样加载部分，其中股骨头试样转动部分包括转动电机及转动电机带动下转动的下主轴，股骨头试样安装在下主轴上；试样加载部分包括加载电机、与加载电机连接的蜗轮蜗杆减速器和对髋臼试样加载的加载传动部件。结合本申请说明书附可见，位置靠上的股骨头试样5为一带有突出的圆球头的直立部件，对其施加载荷的为位置靠下的与该圆球头球面配合的髋臼试样6，该种结构和加力形式与人体的实际结构是不相符合的。因为在人体双足站立时，体重平均分配至双下肢，每髋承担除下肢重量之外的体重的1/2，一侧下肢负重时，髋关节承担除去一侧下肢重量的中体加上外展肌肌力。该在先申请中只是采用斜下方位置的髋臼试样达到加载测试的目的，没有考虑人体体重的负担问题，显然与实际不符。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够准确模拟人体工作特性和工作环境的髋关节摩擦磨损试验机，为不同假体材料在试验中产生的摩擦机理、磨损情况与实际情况一致，为临床提供可靠的指导性数据，采用的技术方案是：一种股骨头柄球头摩擦磨损实验装置，包括加载系统和股骨头转动系统，其特征在于：所述加载系统位于试验机的上部，所述加载系统的上导向轴11上连接髋臼上试样10；所述股骨头转动系统位于试验机的下部，所述股骨头转动系统的摆轴5连接股骨头下试样9；所述髋臼上试样10的上端与所述上导向轴连接，膨大的下端开有球面凹槽；所述股骨头下试样9的上端具有与所述球面凹槽配合的球面凸，下端与所述摆轴5连接，所述摆轴5的中心轴线与水平呈23度夹角。

本发明的技术方案还有：所述股骨头转动系统包括驱动电机1，与所述驱动电机1连接的下主轴2，在下主轴2上连接仿生摆动机构。

本发明的技术方案还有：所述仿生摆动机构包括连接在所述下主轴2上的支撑斜板3，在所述支撑斜板3的倾斜上表面上开有与所述凹槽，所述摆轴5的端部安装在所述凹槽内。

本发明的技术方案还有：所述仿生摆动机构还包括防转杆7，所述防转杆7的一端固定连接在所述摆轴5上，另一端为抵靠在档杆6上的自由端。

本发明的技术方案还有：所述加载系统包括加载电机22，与所述加载电机22连接的蜗轮蜗杆减速装置，及与所述蜗轮20连接的柔性加力部件，所述柔性加力部件的上导向轴11与所述髋臼上试样10连接。

本发明的技术方案还有：所述柔性加力部件包括与所述蜗轮20连接的传动丝杠19，与所述传动丝杠配合的传动螺母18，在传动丝杠的下端为传动螺杆14，所述传动螺杆14与传力螺母16螺纹配合，加力弹簧一端装在所述传力螺母18上、另一端装在传力螺母16上，所述传动螺杆14穿过组合支架23后朝向所述上导向轴11的一端还装有轴向力传感器13，在所述轴向力传感器13与所述上导向轴11之间还装有扭矩传感器12。

本发明的技术方案还有：所述柔性加力部件还包括分别连接在所述传力螺母16和组合支架23上的支撑弹簧15。

本发明的技术方案还有：所述摆轴5的上端还设有润滑液套杯8，所述润滑液套杯8上设有润滑液进口和润滑液出口。

本发明的有益效果在于：

1)本立式结构的实验装置上，股骨头转动系统位于该装置的中间处，便于操作和观察；

2)仿生摆动机构正确的模拟了人体股骨头和髋臼之间的交叉状复合运动的状态，且股骨头下试样和髋臼上试样更换方便，能根据不同的实验要求对不同的置换材料进行介质试验和干摩擦试验；

3)柔性加载系统加力柔和，与人体实际受力情况更加接近。

附图说明