[发明专利]一种膝髌股关节力学测试试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种膝髌股关节力学测试试验机，属于生物医学以及医疗器械制造领域。

背景技术

膝关节为人体最大的关节，分为胫股关节和髌股骨关节两部分。髌骨是人体最大的籽骨，是伸膝结构的重要组成部分，在伸膝机制中起着重要作用，但在日常生活和体育运动中，髌骨有可能受到各种各样的创伤，如髌骨软骨症等。随着医学与科技的进步，和髌股关节有关的全膝关节置换手术实施的越来越多，全膝关节置换术后髌股关节并发症是引起术后翻修的重要因素，正确地评价人体膝髌股关节的相对运动和应力分布对于解决这些问题有着重要意义。

本发明在研究髌股关节运动的基础上，设计出一种膝髌股关节力学测试试验机，能测试膝关节及膝关节模型骨屈曲0°~120°范围内任意角度下的髌股关节力学数据，其目标是用于髌股关节的力学测试及力学特性分析。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种膝髌股关节力学测试试验机，来实现在不同屈曲角度下的离体膝关节及膝关节模型骨髌股关节力学测试及力学特性分析。同时，该力学测试试验机是人体膝关节力学测试的基础设备，也用于髌股关节损伤修复及全膝关节置换术后膝髌股关节的力学测试，为修复与置换等术后并发症分析提供数据和方法。

2、技术方案：本发明一种膝髌股关节力学测试试验机，它包括四个部分，即支撑架，加载装置，导轨和膝关节模型骨夹持固定装置。它们之间的位置连接关系是：支撑架直接放置于地面上，导轨均固定连接在支撑架上，加载装置和膝关节模型骨夹持固定装置均在导轨中运动。

所述支撑架是一个框架式结构，对整个装置起支撑连接作用。通过导轨和膝关节模型骨夹持固定装置，将膝关节模型骨固定于某一固定角度。加载时，由控制系统驱动加载装置沿着导轨运动施加载荷；并能通过加载装置中的测头转动装置，调节所施加力的大小和方向；不加载时，加载装置提供向上的拉力平衡自身重力，使整个系统保持平衡。该支撑架包括底座，薄铝板外壳，支撑杆，支撑上板，支撑杆上垫板，支撑杆下垫板和三角架，它们之间的位置连接关系是：底座放置在地面上，支撑杆通过支撑杆下垫板与底座固定，支撑上板通过支撑杆上垫板与支撑杆连接，薄铝板外壳固定于支撑杆上垫板和支撑杆下垫板，三角架安装在支撑杆上垫板侧面和支撑上板底面。该底座是带有四个支脚的长方体铸钢件，四个支脚处加工有圆形通孔，便于底座放置在地面上时定位，铸钢件两侧分别加工三个通孔，分别对四根支撑杆及两根圆柱导轨进行定位固定；该薄铝板外壳是用矩形板料折弯成凹形状，它固定在支撑杆外围，起挡尘护板的作用；该支撑杆是细长轴零件，支撑杆两端设计成轴肩定位，在端部加工外螺纹，通过螺母将底座和支撑上板连接在一起，其数量为4根，对称安装在底座两侧中靠近边缘的四个通孔处；该支撑上板是矩形板料，其上设置有6个圆形通孔供固定连接用；该支撑杆上垫板是矩形板料，其上设置有圆形通孔与支撑杆的端部的轴肩配合定位；该支撑杆下垫板也是矩形板料，其上设置有圆形通孔与支撑杆的端部轴肩配合定位；该三角架是在角钢的两端部位连接一钢板构成三角状，增加承载能力，角钢两端部各加工有两个通孔，对支撑架起加固作用。试验机中的气压缸导轨，测头导轨，圆柱导轨以及模型骨夹持固定装置导轨均固连于该支撑架上。