Стенд испытаний протезов тазобедренного сустава Советский патент 1989 года по МПК A61B5/10 A61F2/32 

1

(21)4397508/28-14

(22)22.02.88

(46) 07.П.89. Бюл. № 41

(71)Латвийский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии

(72)Е. Д. Никитина

(53)615.47:616.71.089(088.8)

(56)Medicina and Biologica Engioner (США), I970, V. 8, стр. 37-43.

(54)СТЕНД ИСПЫТАНИЙ ПРОТЕЗОВ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

(57)Изобретение относится к травматологии и ортопедии, а именно к испытательным машинам для исследования антифрикционных .характеристик конструкционных

э,лементов искусственного сустава. Цель изобретения- обеспечение измерения момента трения вращения. Стенд содержит портал 2, на верхней балке которого размещен поворотный круг 7 с вертлужной впадиной 8. Портал 2 выполнен качающимся. Вертлуж- ная впадина. 8 приводится во вращение поводком 19 от стационарного копира, а качающаяся люлька 5 с головкой бедренной кости 6 свободна от приводов и снабжена консольной балочкой с тензодатчиком 24. Изобретение позволяет расщирить функциональные возможности стенда путем обеспечения снятия и записи момента трения вращения в устройстве. 3 ил.

Стенд испытаний протезов тазобедренного сустава относится к травматологии и ортопедии, а именно к испытательным машинам для исследования антифрикционных характеристик конструкционных элементов искусственного сустава. Цель изобретения - обеспечение измерения момента трения вращения. Стенд содержит портал 2 на верхней балке, у которого размещен поворотный круг 7 с вертлужной впадиной 8. Портал 2 выполнен качающимся. Вертлужная впадина 8 приводится во вращение поводком 19 от стационарного копира, а качающаяся люлька 5 с головкой бедренной кости 6 свободна от приводов и снабжена консольной балочкой с тензодатчиком 24. Изобретение позволяет расширить функциональное возможности стенда путем обеспечения снятия и записи момента трения вращения в устройстве. 3 ил.

сд

о

Од

ел

/7

Изобретение относится к травматолог ии и ортопедии, а именно к испытательным машинам, предназначенным для исследования антифрикционных характеристик и износостойкости пар материалов, предлагаемых для использования в искусственных суставах.

Цель изобретения - обеспечение измерения момента трения вращения.

На фиг. 1 изображена схе.ма стенда испытаний протезов тазобедренного сустава; на фиг. 2 схема принципиального узла стенда; на фиг. 3портал и качающаяся люлька стенда.

(тенд испытаний протезов тазобедренно- I o сустава размещен на опорной раме 1 и включает порта. 2, состоящий из четырех боковых стоек 3 и верхней балки 4, а также качающуюся люльку 5 с головкой бедренной кости t). На верхней балке 4 размещен поворотный круг 7 с вертлужной впадиной 8 (фиг. 3), причем балка 4 снабжена П-образ- ной т)аверсой 9 и портал вывеп1ен за концы траверсы 9 с возможностью качания вокруг геометрической оси Z, совпадающей с осью EipanieiiMH . 1К)льки 5, опертой при помощи твердосплавных призм 10 и свободно качающейся отн(х ите, 1ьно опорной рамы 1. Порта, 2 В, р блОКОВ 1 I И груюк 12.

(.оставляющие искусственно ) сустава (() 6 И 8) закрепляются од углами, характерным для рабочего оложения естественного сустава.

{л1стема обест ечения естественного цикла 1еремещен Й включает 1 ривод

13 (ф. 1 ), КрИВО И 0- 11аТу Н,1Й 14, КачаК) К)рта,1 и ИМИТИруЮ1 1,ИЙ 1ИКЛ

х(), к()ир 15 с системой рычагов для ередач уси. Р., ia С чусствен 1 Й сустав. и система для ередач у СИ Л я PI а искусственный сустав е ижа- . чилиe Р передается на верхнюю ба.ку через то,1катель 16 (фиг. 3). от 1ос 1тель ого ереме 1ения вертлужной ) и ГОЛОВКИ бедренной кости 6 выпол- ен де п арово о сектора 17 с 1рорезью 18, а вертлужная 8 С)абжена овод- ком 19, размещен ым в прорези 18.

(л стема измерения усилий включает 20, ()раю цийся на балку с тензодатчика- 21, соединенными с усилителем 22, и в :)П)й ча . ти редназначена для контроля Р,,. Аналогичнь м образом устр) система ко троля усилия Pj, разме ценная на ротив то, кагеля 16 задействуемая ри аксиа, качаю иейся люльк 5.

(Л с тем а змерения момента вра- редставле а КОНСОЛЬЕЮЙ балочкой 23, разме 1ен ой на качаю 1ейся люльке 5 и снабжении те зодатчикам 24, звестн 1м образом соедине О Ь ми через ус литель 22 с м()гоканальным осциллографом 25 (. 1|.

Температура на поверхности трения контролируется термопарой, которая введена через отверстие в -оловке бедренной кости 6 и записывается на ленте электронного авто- матического 1 отенциометра 26.

Искусственный сустав снабже системой одачи смазки, редставленной на фиг. 1 термостатом 27.

Для регистрации количества циклоб система содержит датчик счета и счетчик 28

циклов.

0

Стенд работает следующим образом.

Привод 13 вращает кривощипно-ц атун- механизм 14, копир 15, которые качают 5 портал, выве енный за концы траверсы 9 вокруг геометрической оси и нагружают его, 1.М тируя цикл ходьбь, угловое перемещение бедра относительно таза в сагиттальной г лоскости на 60° (изгиб выпрямление). 0 Поводок 19 при качании Ортала ходит по рорези 18 шарового сектора 17, закреплен- ного на о Ориой раме 1 и поворачивает вертлужную впадину 8, установленную в поворотном круге 7 верхней балки 4 качающегося Ортала, имитируя угловое перемещение 5 бедра относительно таза в венечной плоскости (внутреннее и внешнее вращение). Привод 13 обеспечивает плавное изменение частоты циклов в единицу времени. Нагру- сустава по осям У и Z воспроизводится как функция времени. С помощью те 1зодатчиков 21 и 24 усилителя 22 и ос- 1иллографа 25 производится контроль нагрузок в момент цикла.

Через центр вращения искусственного сустава роходит геометрическая ось Z, , ось вра цения портала и качающейся люльки 5. Последнее, а также то, что люлька 5 с головкой бедренной кости 6 свободна от риводов, позволяет ис 1ользовать ее для реализации на ней момента трения вращения, а снабжение люльки 5 консоль- 0 1()й балочкой 23 с тензодатчиком 24 позво- .1яет ре 1стрировать его изменение в течение iuiK,:ia, а также в течение срока службы сустава. Свободный конец консольной балоч- ки 23 опирается на упоры, размещенные на о юрной раме 1. Расстояние от центра вращения сустава до упора известно и, следовательно, любой момент трения вращения испытываемый суставом, можно измерить от- тарированным тензодатчиком 24.

Использование стенда испытаний проте- Q зов тазобедренного сустава позволяет проводить исследования антифрикционных свойств ра.з,личнь х систем в условиях, максимально приближенных к реальным и подбирать ог тимальнь е пары сочетанных материа, для ис 1ользования в искусст- 5 венных суставах. Снятие и запись момента вра цения в суставе, обеспечивае.мые ко струк шей предлагаемого стенда, качественно рас пиряют функциональные возмож5

ности стенда, сокращают время проведения испытаний в целом и повышают их результативность.

Формула изобретения

Стенд испытаний протезов тазобедренного сустава, содержащий портал, включающий боковые стойки, верхнюю балку, на которой размещен поворотный круг с верт- лужной впадиной, качающуюся люльку с головкой бедренной кости, размещенную под порталом, измерители усилий, привод и копиры для обеспечения естественного цикла

27

15

1

нагрузок и перемещений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения момента трения вращения, в него введены П-образ- ная траверса, соединенная с верхней бaЛJ кой, поводок, установленный на вертлужной впадине, консольная балочка с тензодатчи- ком, размещенная на качающейся люльке, причем портал вывещен за концы траверсы с возможностью качания вокруг геометрической оси, совпадающей с осью вращения люльки, а копир относительного перемещения вертлужной впадины и головки бедренной кости вьшолнен в виде щарового сектора с прорезью, в которой размещен поводок вертлужной впадины.

2В

28

Фи,.1

Pu2.2