[发明专利]髋关节假体摩擦磨损试验机

说明书

技术领域

本发明属于医疗机械设备技术领域，具体涉及一种髋关节假体摩擦磨损试验机。

背景技术

作为一种股骨替代技术，髋关节置换术是当今临床治疗严重的骨关节炎、关节结核及股骨头坏死的最主要手段，其中人工髋关节假体材料在体内服役寿命一直是人们最为关心的问题。有研究表明，髋关节假体在体内每年承受约100~300万次循环的体重负荷，服役寿命一般被要求达到10~20年，关节头与髋臼间的摩擦磨损是其主要的失效形式。鉴于体内试验的复杂性，通过体外试验研究髋关节假体材料的耐磨特性，进而评估其体内服役寿命一直是科学界的研究热点。因此，研究具有自主知识产权的人工髋关节摩擦磨损试验技术，并将之应用于人工髋关节特性参数的评估上，不但可以提高髋关节假体的使用寿命，而且还能产生巨大的经济效益。

在科学研究和医学应用中，对于每一个新的人工髋关节材料都应在摩擦磨损试验机中进行特定参数下的摩擦学试验。据申请人了解，目前国内有关于髋关节假体摩擦磨损试验机研制方面的报道很少，且现有的髋关节假体摩擦磨损试验机均为开放式，受室内温度变化和髋关节假体摩擦副之间产生的摩擦热的影响，试验过程中的环境温度会时刻发生变化，而环境温度却是影响髋关节假体摩擦磨损特性的一项重要参数（影响其摩擦磨损特性的参数有：材料、载荷、温度、运动形式等），因此现有试验设备在环境温度不断变化的条件下所得到的髋关节假体试件存在试验误差。并且，若想进行同一环境温度、不同运动形式或不同载荷条件下的髋关节假体摩擦磨损试验，就目前的设备来看也是很难实现的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，髋关节假体在温度变化的条件下获取的摩擦试验数据存在误差。

为了解决上述问题，提供一种髋关节假体摩擦磨损试验机，实现髋关节假体在恒温环境下进行不同运动形式或不同载荷条件下的髋关节假体摩擦磨损试验，获取更精确地试验数据。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

髋关节假体摩擦磨损试验机，包括底座（1）、以及安装于底座（1）上的试验箱体（3），试验箱体（3）内通过箱体隔板（22）分隔为上腔体和下腔体，下腔体内安装伺服电动缸（4），伺服电动缸（4）的输出轴穿过箱体隔板（22）的通孔与设置于上腔体内的压力传感器（5）的底端固连，压力传感器（5）的顶端固连下试件安装座（20），下试件安装座（20）的顶端螺旋连接关节头试件（18）；试验箱体（3）的后侧固定安装伺服电机（14），伺服电机（14）的输出轴固连曲柄摇杆机构的偏心盘（12）的中心孔，曲柄摇杆机构的摇杆（11）与扭矩传感器（10）的顶端固连，扭矩传感器（10）的底端与上腔体内的上试件安装座（15）的顶端相连，上试件安装座（15）的底端固定安装髋臼试件（16）；上试件安装座（15）周向上的的环形槽内通过第一抱箍（17）固连密封罩（19）的上端，密封罩（19）的下端通过第二抱箍（21）固连下试件安装座（20）周向上的环形槽内；上腔体的侧面安装半导体制冷片（6）、加热电阻（7）和热电偶传感器（8）。

作为本发明的进一步改进，进一步的，曲柄摇杆机构包括摇杆（11）、偏心盘（12）、和连杆（13），偏心盘（12）的中心孔固连伺服电机（14）的输出轴，偏心盘（12）上沿径向均匀分布有若干个直径相同的通孔，连杆（13）的一端根据扭矩需求与其中一个通孔铰接，其另一端铰接摇杆（11）的一端，摇杆的另一端固连扭矩传感器（10）的顶端。

作为本发明的进一步改进，进一步的，底座（1）上安装控制器（2），控制器（2）用于控制伺服电机（14）的转速，并通过半导体制冷片（6）和加热电阻（7）调节试验箱体（3）内的温度。

作为本发明的进一步改进，进一步的，伺服电动缸（4）驱动关节头试件（18）向上运动使其与髋臼试件（16）紧密接触并施加载荷，压力传感器5测试伺服电动缸（4）所施加的载荷值。

作为本发明的进一步改进，进一步的，试验箱体（3）外侧设有门板（23），门板（23）可沿试验箱体上设置的卡槽往复运动，门板（23）上设有透明观察孔，门板（23）为隔热陶板。

作为本发明的进一步改进，进一步的，试验箱体（3）、箱体隔板（22）均采用隔热陶板。

作为本发明的进一步改进，进一步的，试验箱体（3）的顶端设有轴承端盖（9），轴承端盖（9）内安装推力轴承，推力轴承与扭矩传感器（10）相连

作为本发明的进一步改进，进一步的，密封罩（19）为中空波纹状，材料采用柔性可伸缩防渗漏、耐腐蚀材料，材料为软质PVC。