一种膝关节磨损试验机的制作方法

本发明涉及到一种膝关节磨损试验机，特别是模拟膝关节运动形式对膝关节假体材料的磨损性能进行测试的试验设备。

背景技术：

膝关节是人体活动量最大的关节，且其在运动过程中受到很大的载荷，如果人在运动过程中不注意对膝关节的保护，则很容易损伤膝关节，甚至需要更换膝关节。目前有不少膝关节的替代材料，膝关节假体材料在进行应用前，必须经过磨损性能测试，以评估其在植入人体后的使用寿命。但目前通常的做法是在通用型磨损试验机上采用销盘式的接触形式测试膝关节假体材料的磨损性能，目前尚无模拟膝关节运动形式的摩擦磨损试验机。因此试验测试无法更好的模拟膝关节实际的运动形式。因此有必要发明一种膝关节磨损试验机，能模拟膝关节的运动特点，对膝关节假体材料的磨损性能进行测试。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：一种膝关节磨损试验机，能模拟膝关节的运动特点，对膝关节假体材料的磨损性能进行测试。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种膝关节磨损试验机，包括连杆驱动装置、仿真运动装置等组成。所述连杆驱动装置包括电动机、连杆机构、小腿杆等，电动机产生的旋转运动通过连杆机构的作用，使小腿杆产生往复的摆动。所述仿真运动装置包括大腿杆、假体试样i、假体试样ii、连接扣、顶杆、砝码等，假体试样i、假体试样ii分别置于大腿杆和小腿杆顶端，小腿杆往复的摆动通过连接扣带动大腿杆产往复摆动，大腿杆与顶杆相连，顶杆上有砝码，可放置不同的砝码以模拟不同体重条件下假体材料的磨损性能。通过调节电动机的转速，可带动小腿杆以不同速度进行往复摆动，进而模拟不同速度的膝关节运动。

进一步的，如果需要模拟关节面有润滑液的试验条件，可在大腿杆和小腿杆上加装具有密封效果的软囊，软囊内可充装润滑液，从而保证磨损过程中，假体试样接触面是在有润滑条件下进行的，如图5所述。

本发明的有益作用在于：能很好地模拟人体膝关节的运动形式，并可对载荷和速度进行修改，从而测试不同运动条件下假体试样磨损性能的影响。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明顶杆的三维视图；

图4是本发明连接扣的三维视图；

图5是本发明装上软囊后的主视图。

图中：1、砝码；2、顶杆；201、顶杆体；202、平台；203、固定杆；3、顶杆支架；4、大腿杆；5、假体试样i；6、假体试样ii；7、小腿杆；8、连接杆；9、小腿杆支座；10、连接扣；11、偏心销钉；12、旋转轮；13、侧板；14、扣板；15、电动机；16、电动机底座。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示：一种膝关节磨损试验机，包括连杆驱动装置、仿真运动装置等组成。所述连杆驱动装置包括电动机15、旋转轮12、连接杆8、小腿杆7、小腿杆支座9等。所述电动机15置于电动机底座16上，电动机底座16通过螺栓固定在地面上。所述旋转轮12通过键固定在电动机15的输出轴上，旋转轮某一偏心位置固定有偏心销钉11，偏心销钉11与连接杆8一端的连接孔通过螺母相连，连接杆8的另一端也有连接孔，并通过销钉固定在小腿杆7的中部某一位置，小腿杆7底部通过销钉固定在小腿杆支座9上，小腿杆支座9通过螺栓固定在地面上。电动机15产生的旋转运动通过旋转轮12、偏心销钉11、连接杆9和小腿杆7所形成的四连杆机构的作用，使小腿杆7产生往复的摆动。

所述仿真运动装置包括大腿杆4、假体试样i5、假体试样ii6、连接扣10、顶杆2、砝码1等，假体试样i5、假体试样ii6分别置于大腿杆4底端和小腿杆7顶端，小腿杆7靠近顶部处有连接孔，大腿杆4靠近底部处有连接孔，连接扣10上两个圆柱杆分别穿过小腿杆7和大腿杆4上的连接孔，使得小腿杆7往复的摆动通过连接扣10带动大腿杆4产往复摆动，连接扣10上圆柱杆的末端有螺纹，可用螺母将扣板14固定在连接扣上，从而使假体试样i5和假体试样ii6能持续保持接触。大腿杆4顶端有连接孔，通过销钉与顶杆2相连，顶杆支架3通过螺栓固定在侧板13上，顶杆支架3上有滑槽，顶杆2穿过滑槽并受到滑槽的导向作用。顶杆2上部有平台202，平台中间有一细长的固定杆203，可将砝码1放置在该固定杆203中，从而能改变模拟试验过程中关节材料受到的垂直载荷，进而模拟不同体重条件下假体材料的磨损性能。通过调节电动机的转速，可带动小腿杆以不同速度进行往复摆动，进而模拟不同速度的膝关节运动。

所述的销钉、螺母、螺栓等均采用标准件。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例。本技术领域的的技术人员在本发明的技术方案范围内所做的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。:

本发明的具体操作步骤为：

1．操作者将制备好的膝关节假体试样i5和假体试样ii6分别安装在大腿杆4底端和小腿杆7顶端；

2．将连接扣10上的圆柱杆穿过小腿杆7和大腿杆4上的连接孔，利用螺母将扣板14固定在连接扣10上；

3.将砝码1穿过固定杆203，放置在顶杆2上方的平台202上；

4.启动电动机，使电动机按拟定的转速转动，通过旋转轮12、偏心销钉11、连接杆8带动小腿杆7作往复摆动，在连接扣10的作用下，小腿杆7顶部的假体试样ii6与大腿杆4底部的假体试样i5持续接触并模拟膝关节产生往复运动，砝码1产生的重力通过顶杆2和大腿杆4传递到假体试样i5和假体试样ii6的接触面上，以模拟人体自重在运动过程中对膝关节结合处的作用力；

5.试验结束，停止电动机15，卸下连接扣10和扣板14，将假体试样i5和假体试样ii6卸下并称重，从而获得仿真过程中假体试样的磨损失重结果。

技术特征：

技术总结
一种膝关节磨损试验机，包括连杆驱动装置、仿真运动装置等组成。所述连杆驱动装置包括电动机、连杆机构、小腿杆等，电动机产生的旋转运动通过连杆机构的作用，使小腿杆产生往复的摆动。所述仿真运动装置包括大腿杆、假体试样I、假体试样II、连接扣、顶杆、砝码等，假体试样I、假体试样II分别置于大腿杆和小腿杆顶端，小腿杆往复的摆动通过连接扣带动大腿杆产往复摆动，大腿杆与顶杆相连，顶杆上有砝码，可放置不同的砝码以模拟不同体重条件下假体材料的磨损性能。通过调节电动机的转速，可带动小腿杆以不同速度进行往复摆动，进而模拟不同速度的膝关节运动。

技术研发人员：吴刚;何东明
受保护的技术使用者：湖北阳超机电科技有限公司
技术研发日：2017.09.11
技术公布日：2018.03.06