CN215492414U

CN215492414U - 人工膝关节磨损试验机

Info

Publication number: CN215492414U
Application number: CN202121908171.6U
Authority: CN
Inventors: 周菊梅
Original assignee: Shanghai Aose Testing Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Aose Testing Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-08-13

Abstract

本申请公开了一种人工膝关节磨损试验机，其包括：工作台，第二传感器和摆动机构；工作台上设有四根导柱和水平顶板；导柱呈矩形排布；水平顶板与导柱顶端固定；水平顶板上安装有凸轮；凸轮与第一电机连接；凸轮连接传动轴，传动轴连接弹簧，弹簧顶于连接板上；连接板设有第一传感器、连接板通过伸缩柱连接中板；中板与四根导柱活动连接；中板设有第一传感器；中板连接左固定板和右固定板；左固定板上安装第二电机；第二电机连接摆动板；摆动板与右固定板活动连接；摆动板上设有第二夹具；水平顶板上设有滑轮；中板通过钢丝绳连接配重块；钢丝绳绕过滑轮；底板上方安装有带动第二传感器摆动。本申请能取得更全面的磨损试验数据。

Description

人工膝关节磨损试验机

技术领域

本申请涉及医用设备测试技术领域，具体而言，涉及一种人工膝关节磨损试验机。

背景技术

随着技术的进步，将人工架体植入人体代替骨骼关节帮助患者取得自由行动能力，目前在医学领域已经是较为常见的技术。人工假体在植入人体后，服役过程中会与人体自身的骨骼和组织产生相对运动。这个过程中如人工架体出现磨损、其产生的小颗粒会滞留在人体内并造成健康隐患。因此，人工假体制造出来后都需要进行磨损试验。现有技术中的人工膝关节磨损试验主要包括全面磨损试验和关节模拟试验两部分。其中，关节模拟试验主要在各类削盘式摩擦磨损试验机上以滑动接触方式进行。这种技术方案存在的问题是：此外，人体膝关节运动模式为兼有屈曲、滚动、滑动、侧移和轴位旋转的复杂多自由度的运动模式，常规的削盘式摩擦磨损试验机不足以检验其摩擦磨损性能。此外，现有技术中是对单个待测样品进行检测，因此无法排除外部突发因素造成的检测干扰。因此，如何开发出一种新型的人工膝关节磨损试验机，以克服上述问题，是本领域技术人员需要研究的方向。

实用新型内容

本申请提供了一种人工膝关节磨损试验机，能够规避外部突发因素的干扰，同时使人工膝关节样品实现接近于天然膝关节的各种运动方式，取得更全面的磨损试验数据。

其采用的技术方案如下：

一种人工膝关节磨损试验机，其包括：工作台；所述工作台的上端面设有四根导柱，所述四根导柱等长、分别沿垂直方向延伸且呈矩形排布；所述四根导柱的顶端分别与一块水平顶板相连接；所述水平顶板上安装有凸轮；所述凸轮与第一电机连接；所述第一电机用于带动凸轮旋转；所述凸轮连接传动轴的上端、用于带动传动轴沿垂直方向往复运动；所述传动轴的下端与弹簧的上端连接，所述弹簧的下端顶于连接板的上端面；所述连接板的下端面设有伸缩柱、所述连接板通过伸缩柱连接中板；所述中板的四角分别活动连接于四根导柱上；所述中板的上端面设有第一传感器，所述第一传感器上设有第一放置槽，所述第一放置槽用于放置比对样品；所述第一传感器用于感应比对样品受到的压力值；所述中板通过螺栓分别连接左固定板和右固定板；所述左固定板上安装有第二电机；所述第二电机连接摆动板、用于驱动摆动板沿水平方向往复运动；所述摆动板与右固定板活动连接；所述水平顶板上设有滑轮组；所述中板连接钢丝绳一端，所述钢丝绳另一端穿过滑轮组与配重块连接；所述工作台上还安装有定位座和摆动机构；所述定位座位于中板下方，所述定位座上设有第二放置槽，所述第二放置槽用于放置待测样品；所述定位座下方安装有第二传感器，所述第二传感器用于感应待测样品受到的压力值；所述摆动机构连接定位座、用于带动定位座摆动。

通过采用这种技术方案：凸轮在旋转过程中令传动轴往下移动，传动轴通过弹簧将压力传导至连接板及伸缩柱，伸缩柱在这个过程中产生压缩，连接板的下侧面压迫比对样品，同时中板同步向下移动，带动摆动板同步向下移动，使得摆动板的下侧面同步压迫待测样品。由此，令比对样品和待测样品同步收到相同的压力值，以达到数据比对的效果，从而避免了外部突发因素对样品数据的干扰。上述过程中，通过设置第二电机实现对摆动板的位置在水平方向进行微调，有助于摆动板的中心对准待测样品下压，优化取得的比对数据。通过设置摆动机构在检测过程中实现待测样品的左右摆动，使样品的磨损试验更接近天然膝关节的各种运动方式，以取得更全面的磨损试验数据。在摩擦试验完成后，通过操作配重块将中板拉回至初始位置。

优选的是，上述人工膝关节磨损试验机中：所述摆动机构包括第三电机，圆盘和摇杆；所述圆盘同轴安装于第三电机的电机轴上；所述圆盘边缘活动连接摇杆的一端，所述摇杆的另一端与定位座活动连接。

通过采用这种技术方案：第三电机驱动时，带动同轴安装于电机轴上的圆盘进行旋转，摇杆的一端随着圆盘的旋转同步旋转。由于摇杆的长度是一定的，因此定位座在摇杆的传动作用下进行往复的左右摆动动作。

更优选的是，上述人工膝关节磨损试验机中：所述摆动机构还包括导轨和底盘；所述定位座活动安装于底盘上；所述底盘卡嵌安装于导轨上。

通过采用这种技术方案：令底盘于导轨上移动，从而微调所述圆盘和定位座之间的相对位置，从而间接调整定位座在摇杆传动作用下，其左右摆动的幅度。

进一步优选的是，上述人工膝关节磨损试验机中：还包括外框体，所述外框***于定位框、定位座和摆动机构外侧。

通过采用这种技术方案：设置外框体对导柱、定位座和摆动机构实现外部保护。

更进一步优选的是，上述人工膝关节磨损试验机中：所述工作台底部设有万向轮和可升降地脚。

通过采用这种技术方案：设置万向轮实现对人工膝关节磨损试验机的滚动移动。设置可升降地脚在人工膝关节磨损试验机移动至指定位置后抬升整个工作台、令万向轮离开地面，保证试验过程中工作台的稳定不动。

与现有技术相比，本申请结构简单，易于实现，能够使人工膝关节样品在进行磨损试验时模仿做出天然人体膝关节做出各种运动方式，从而取得更全面的磨损试验数据。

附图说明

图1为实施例1的立体视图，本图中省略了钢丝绳和待测样品；

图2为图1中第二电机和摆动板的结构示意图；

图3为图1中摆动机构的结构示意图；

图4为图1的侧视示意图；

图5为图1的主视示意图，且本图中补入了待测样品。

各附图标记与部件名称对应关系如下：

1、工作台；2、导柱；3、水平顶板；4、凸轮；5、第一电机；6、传动轴；7、弹簧；8、连接板；9、伸缩柱；10、中板；11、第一传感器；12、左固定板；13、右固定板；14、第二电机；15、摆动板；16、滑轮；17、配重块；18、定位座；19、第二传感器；20、第三电机；21、圆盘；22、摇杆；23、导轨；24、底盘；25、外框体；26、万向轮；27、可升降地脚；28、比对样品；29、待测样品。

具体实施方式

如图1-5所示为本申请的实施例1：

一种人工膝关节磨损试验机，其包括：工作台1；所述工作台1底部设有万向轮26和可升降地脚27。

所述工作台1的上端面设有四根导柱2，所述四根导柱2等长、分别沿垂直方向延伸且呈矩形排布；所述四根导柱2的顶端分别与一块水平顶板3相连接；所述水平顶板3上安装有凸轮4；所述凸轮4与第一电机5连接；所述第一电机5用于带动凸轮4旋转；所述凸轮4连接传动轴6的上端、用于带动传动轴6沿垂直方向往复运动；所述传动轴6的下端与弹簧7的上端连接，所述弹簧7的下端顶于连接板8的上端面；所述连接板8的下端面设有伸缩柱9、所述连接板8通过伸缩柱9连接中板10；所述中板10的四角分别活动连接于四根导柱2上；所述中板10的上端面设有第一传感器11，所述第一传感器11上设有第一放置槽，所述第一放置槽用于放置比对样品28；所述第一传感器11用于感应比对样品28受到的压力值；所述中板10通过螺栓分别连接左固定板12和右固定板13；所述左固定板12上安装有第二电机14；所述第二电机14连接摆动板15、用于驱动摆动板15沿水平方向往复运动；所述摆动板15与右固定板13活动连接；所述水平顶板3上设有滑轮16组；所述中板10连接钢丝绳一端，所述钢丝绳另一端穿过滑轮16组与配重块17连接；所述工作台1上还安装有定位座18和摆动机构；所述定位座18位于中板10下方，所述定位座18上设有第二放置槽，所述第二放置槽用于放置待测样品29；所述定位座18下方安装有第二传感器19，所述第二传感器19用于感应待测样品29受到的压力值；所述摆动机构连接定位座18、用于带动定位座18摆动。

具体的：所述摆动机构包括第三电机20，圆盘21，摇杆22，导轨23和底盘24；所述定位座18活动安装于底盘24上；所述底盘24卡嵌安装于导轨23上。所述圆盘21同轴安装于第三电机20的电机轴上；所述圆盘21边缘活动连接摇杆22的一端，所述摇杆22的另一端与定位座18活动连接。还包括外框体25，所述外框体25位于导柱2、定位座18和摆动机构外侧。

本例中：所述第一传感器11和第二传感器19均采用称重传感器NS-TH。

实践中，其工作过程如下：

首先将比对样品28安装在第一放置槽上，同时将待测样品29安装在第二放置槽上。然后，启动第二电机14，第二电机14带动摆动板15在水平方向上移动，令预受力点对准待测样品29中心。然后，启动第一电机5，第一电机5带动凸轮4旋转，凸轮4在旋转过程中推动传动轴6往下移动，传动轴6通过弹簧7将压力传导至连接板8，同时弹簧7产生压缩。同时，伸缩柱9在这个过程中受力压缩，令连接板8和中板10的板间距变小。同时连接板8的下侧面压迫比对样品28，同时，中板10受力向下移动，中板10带动摆动板15同步向下移动、令摆动板15压迫待测样品29，使待测样品29同步受到与比对样品28相同的压力值。此时，第一传感器11和第二传感器19同步输出对待测样品29和比对样品28的压力值读数，以达到数据比对的效果，从而避免了外部突发因素对样品数据的干扰。上述实验过程中，摆动机构中的第三电机20启动，通过摇杆22带动安装座左右摆动，使样品的磨损试验更接近天然膝关节的各种运动方式，以取得更全面的磨损试验数据。在摩擦试验完成后，通过操作配重块17将中板10拉伸回至初始位置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种人工膝关节磨损试验机，其特征在于，包括：工作台；

所述工作台的上端面设有四根导柱，所述四根导柱等长、分别沿垂直方向延伸且呈矩形排布；所述四根导柱的顶端分别与一块水平顶板相连接；

所述水平顶板上安装有凸轮；所述凸轮与第一电机连接；所述第一电机用于带动凸轮旋转；所述凸轮连接传动轴的上端、用于带动传动轴沿垂直方向往复运动；所述传动轴的下端与弹簧的上端连接，所述弹簧的下端顶于连接板的上端面；所述连接板的下端面设有伸缩柱、所述连接板通过伸缩柱连接中板；

所述中板的四角分别活动连接于四根导柱上；所述中板的上端面设有第一传感器，所述第一传感器上设有第一放置槽，所述第一放置槽用于放置比对样品；所述第一传感器用于感应比对样品受到的压力值；所述中板通过螺栓分别连接左固定板和右固定板；所述左固定板上安装有第二电机；所述第二电机连接摆动板、用于驱动摆动板沿水平方向往复运动；所述摆动板与右固定板活动连接；所述水平顶板上设有滑轮组；所述中板连接钢丝绳一端，所述钢丝绳另一端穿过滑轮组与配重块连接；

所述工作台上还安装有定位座和摆动机构；所述定位座位于中板下方，所述定位座上设有第二放置槽，所述第二放置槽用于放置待测样品；所述定位座下方安装有第二传感器，所述第二传感器用于感应待测样品受到的压力值；所述摆动机构连接定位座、用于带动定位座摆动。

2.如权利要求1所述人工膝关节磨损试验机，其特征在于：所述摆动机构包括第三电机，圆盘和摇杆；所述圆盘同轴安装于第三电机的电机轴上；所述圆盘边缘活动连接摇杆的一端，所述摇杆的另一端与定位座活动连接。

3.如权利要求1所述人工膝关节磨损试验机，其特征在于：所述摆动机构还包括导轨和底盘；所述定位座活动安装于底盘上；所述底盘卡嵌安装于导轨上。

4.如权利要求2所述人工膝关节磨损试验机，其特征在于：还包括外框体，所述外框***于导柱、定位座和摆动机构外侧。

5.如权利要求4所述人工膝关节磨损试验机，其特征在于：所述工作台底部设有万向轮和可升降地脚。