CN116793854A - 一种骨科植入物测试辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨科植入物测试辅助装置，包括测试底座、多维旋转磨损测试装置、试件和加载机构，所述测试底座上壁固接设有固定架，所述多维旋转磨损测试装置设于固定架上，所述加载机构设于固定架上壁且设于多维旋转磨损测试装置上方，所述试件通过骨水泥固定设于多维旋转磨损测试装置上，所述加载机构的底端设有球臼部，试件的球头部与球臼部转动相连，所述多维旋转磨损测试装置包括一维转动调节机构、二维平移旋转调节机构和试件固定组件。本发明属于压力测试领域，具体是提供了一种在人工髋关节转动到任意角度，均可对人工髋关节施加载荷，且可仿真人体运动时压力倍增的骨科植入物测试辅助装置。

Description

一种骨科植入物测试辅助装置

技术领域

本发明属于压力测试领域，具体是指一种骨科植入物测试辅助装置。

背景技术

骨科植入物主要包括骨接合植入物以及关节植入物，如接骨板、接骨螺钉、髓内钉、脊柱内固定植入物、人工关节等，当人体关节因退化、病变或外伤导致疼痛、僵硬或变形，甚至行动不便，无法以药物或其他治疗方法缓解症状时，通常会以手术的方式为病人置换人工关节，使病人恢复日常的活动能力。人工关节的置换包括有髋、膝、肩、肘、腕等关节的置换，其中髋关节和膝关节是人体主要的受力和磨损部位，损坏率高，所以手术主要以其为主。

疲劳性能是人工髋关节假体技术中一项重要参数指标，直接影响假体的可靠性与长期稳定性。现有的测试装置，仅能在一种载荷条件下对人工髋关节进行测试，但是对于人体关节来说，高冲击的运动对关节产生更大的瞬时压力，而现有的测试装置难以较为真实的模拟人体运动时人工髋关节的疲劳性能和磨损性能，因此亟需设计一种模拟人体运动时人工髋关节的疲劳性能和磨损性能的测试装置。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种在人工髋关节转动到任意角度，均可对人工髋关节施加载荷，且可仿真人体运动时压力倍增的骨科植入物测试辅助装置。

本发明采取的技术方案如下：本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置，包括测试底座、多维旋转磨损测试装置、试件和加载机构，所述测试底座上壁固接设有固定架，所述多维旋转磨损测试装置设于固定架上，所述加载机构设于固定架上壁且设于多维旋转磨损测试装置上方，所述试件通过骨水泥固定设于多维旋转磨损测试装置上，所述加载机构的底端设有球臼部，试件的球头部与球臼部转动相连，所述多维旋转磨损测试装置包括一维转动调节机构、二维平移旋转调节机构和试件固定组件，所述一维转动调节机构转动设于固定架内，二维平移旋转调节机构设于固定架上，二维平移旋转调节机构套设于一维转动调节机构外侧，试件固定组件与一维转动调节机构、二维平移旋转调节机构滑动连接，一维转动调节机构包括转轴、固定滑架和转动驱动组件，所述转轴固接设于固定滑架的两侧，固定滑架通过转轴转动设于固定架内，所述固定滑架横截面呈圆弧形设置，固定滑架上设有弧形滑道，弧形滑道与固定滑架同轴线设置，所述试件固定组件与弧形滑道滑动连接，试件固定组件通过弧形滑道滑动设于固定滑架上，所述转动驱动组件设于固定架侧壁上，转动驱动组件与转轴同轴固接，所述二维平移旋转调节机构包括平移滑架以及驱动平移滑架往复滑动的平移驱动组件，所述平移驱动组件设于固定架上壁，所述平移滑架设于平移驱动组件下端，平移滑架滑动轨迹与转轴平行，平移滑架呈圆弧形设置，平移滑架上设有贯通的弧形滑动通孔，所述试件固定组件的两侧设有平移随动轴，所述平移随动轴滑动设于弧形滑动通孔内，平移滑架中线滑动至固定滑架中线时，平移滑架的圆心与固定滑架圆心重合，球臼部的球心与固定滑架圆心重合，试件固定在试件固定组件和球臼部之间，通过加载机构可对试件施加压力，进行压力测试，通过一维转动调节机构带动试件固定组件和试件绕球臼部前后移动仿真人腿活动时股骨和髋关节的抬降，通过二维平移旋转调节机构带动试件固定组件和试件绕球臼部左右移动，仿真人腿左右转动姿态，便于仿真不同姿态下人工髋关节的压力测试。

其中，所述转动驱动组件包括驱动腔体、调速电机一、蜗轮、蜗杆、往复齿轮、推拉框和往复齿条，所述驱动腔体设于固定架侧壁上，所述蜗轮转动设于驱动腔体内，所述蜗杆转动设于驱动腔体内，蜗杆与蜗轮侧壁啮合，所述调速电机一设于驱动腔体侧壁上，调速电机一的输出轴与蜗杆同轴固接，所述蜗轮侧壁偏心设有推拉轴，所述推拉框滑动设于驱动腔体内壁上，推拉框设于蜗轮和驱动腔体内壁之间，推拉轴滑动设于推拉框内，所述往复齿条垂直设于推拉框侧壁上，往复齿条侧壁设有轮齿，驱动腔体侧壁设有限位滑槽，往复齿条滑动卡接设于限位滑槽内，所述往复齿轮转动设于驱动腔体内上部，往复齿轮与转轴同轴固接，往复齿轮与往复齿条啮合，通过调速电机一带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮通过推拉轴带动推拉框上下往复滑动，推拉框带动往复齿条上下往复滑动从而带动往复齿轮往复转动，往复齿轮带动固定滑架往复转动，蜗轮和蜗杆便于固定滑架停在任意角度，调速电机一在电信号作用下可以实现调速，从而仿真人体做不同运动时人工髋关节的转速。

进一步地，所述平移驱动组件包括平移电机、平移丝杠和平移滑槽，所述平移滑槽固定设于固定架上壁一侧，所述平移丝杠转动设于平移滑槽内，所述平移电机设于平移滑槽侧壁上，平移电机的输出轴与平移丝杠同轴固接，所述平移滑架上端固接设有螺纹滑块，所述螺纹滑块滑动卡接设于平移滑槽内，螺纹滑块与平移丝杠螺纹连接，通过平移电机带动平移丝杠转动，平移丝杠将旋转运动转变为直线往复运动从而通过螺纹滑块带动平移滑架水平移动，所述平移丝杠与转轴平行设置。

为了更好的保证平移滑架移动的平稳性，所述固定架上壁一侧设有限位架，所述限位架内设有与平移丝杠平行设置的限位滑杆，所述平移滑架远离螺纹滑块的一端端部设有限位滑块，所述限位滑块滑动设于限位滑杆上，通过限位滑块和限位滑杆对平移滑架进行限位和固定，保证平移的稳定性。

优选地，所述平移丝杠为往复丝杠，在不改变电机转动方向的前提下，实现平移滑架的往复移动。

其中，所述平移电机为正反转电机，通过电机正转和反转带动平移丝杠的正转和反转。

进一步地，所述平移滑架的内径大于固定滑架的外径。

其中，所述试件固定组件包括弧形滑座、竖向调节组件和横向调节组件以及试件固定座，所述弧形滑座滑动设于固定滑架上，弧形滑座与固定滑架同轴线设置，弧形滑座上设有弧形滑块，弧形滑块滑动卡接设于弧形滑道内，所述竖向调节组件对称设于弧形滑座的两侧，所述横向调节组件设于竖向调节组件上，所述试件固定座设于横向调节组件上，试件固定座上壁通过螺钉固定设有包埋筒，试件通过骨水泥固定在包埋筒内，通过横向调节组件和竖向调节组件对包埋筒进行调节，从而保证试件的球头部固定在球臼部内且试件球头部与球臼部同球心。

进一步地，所述竖向调节组件包括竖向滑架、竖向螺杆和竖向限位杆，所述竖向滑架对称设于弧形滑座的两侧，所述竖向螺杆和竖向限位杆转动设于竖向滑架上，竖向螺杆与竖向限位杆平行设置，所述横向调节组件滑动设于竖向螺杆和竖向限位杆上，横向调节组件与竖向螺杆螺纹连接，所述横向调节组件包括横向滑架、横向螺杆和横向限位杆，所述横向滑架滑动设于竖向螺杆和竖向限位杆上，横向滑架与竖向螺杆螺纹连接，所述包埋筒滑动设于横向限位杆和横向螺杆上，包埋筒与横向螺杆螺纹连接，通过旋转竖向螺杆带动横向调节组件和包埋筒上下移动调节高度，通过旋转横向螺杆带动包埋筒左右移动调节水平位置。

其中，所述加载机构包括加载油缸、加压活塞、压力传感器和压板，所述加载油缸固接设于固定架顶壁下方，加载油缸为下侧开口的腔体设置，所述加压活塞滑动设于加载油缸内，加压活塞底壁设有加压杆，所述压力传感器设于加压杆底壁，所述加载油缸下端对称设有滑动架，所述滑动架上设有滑轴，所述压板两侧设有滑动耳，滑动耳呈倒L形设置，滑动耳与滑轴滑动连接，所述滑轴上设有限位部，限位部对滑动耳进行限位，所述压板通过滑动耳滑动设于滑动架之间，压板滑动设于压力传感器下方，所述球臼部设于压板底壁，所述加载油缸的一侧连通设有油管，所述油管端部连接设有注油装置，注油装置通过油管向加载油缸内注入油液，推动加压活塞下移，加压活塞通过滑动隔板和压板对球臼部以及试件产生压力，压力传感器便于读出对施加所施加的压力。

作为本方案的进一步改进，所述测试底座上设有调挡开关，调挡开关与调速电机一电性连接，通过调挡开关调节调速电机一的转动速度，通过不同转动速度，模仿人体跑走路、跑步和跳跃的运动。

其中，所述测试底座内设有注油腔，所述注油装置设于注油腔内，所述注油装置包括多组横截面积依次递增的注油油缸，多组注油油缸的长度相等，注油油缸的横截面积小于或等于加载油缸的横截面积，注油腔底壁设有支撑座，所述注油油缸设于支撑座上，所述注油油缸端部分别连通设有注油支管，注油支管与油管连通，注油支管上设有开关阀，所述注油油缸内滑动设有施压活塞，所述施压活塞远离注油支管的一侧设有施压弹簧，所述施压弹簧端部固接设有推拉活塞，推拉活塞中心轴部固接设有活塞杆，活塞杆的端部滑动贯穿注油油缸侧壁设于注油油缸外侧，由帕斯卡定律可知，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点，则加载油缸的横截面积是注油油缸横截面积的N倍时，作用于加压活塞上的力是作用于施压活塞上的力的N倍，所述注油腔内设有驱动活塞杆往复移动的驱动组件，驱动组件推动活塞杆往复移动，从而带动推拉活塞往复移动对施压活塞施加压力。

其中，所述驱动组件包括调速电机二、施压螺纹套筒、施压滑框和卡件，所述调速电机二固接设于注油腔内壁，调速电机二与调挡开关电性连接，注油腔内壁设有摆动固定架，摆动固定架上设有摆动轴，所述施压螺纹套筒的一端固定设于摆动轴上，摆动轴同轴固接设于调速电机二的输出轴上，所述施压螺纹套筒内螺纹连接设有伸缩摆杆，伸缩摆杆的端部设有偏心轴，所述注油腔内设有施压滑轴，所述施压滑框滑动设于施压滑轴上，施压滑框底壁设有推拉滑槽，偏心轴滑动设于推拉滑槽内，施压滑框侧壁设有贯通的避空滑孔，避空滑孔内壁周向设有滑轨，卡件滑动卡设于滑轨上，所述避空滑孔内等间距滑动设有多组卡件，卡件数量与注油油缸数量相等，所述卡件上设有卡槽，所述活塞杆端部对称设有卡盘，卡盘之间设有卡接缝隙，通过推动卡件沿滑轨滑动，使得卡件的卡槽卡入卡盘之间，即可将施压滑框与活塞杆组装在一起，根据调速电机二档位，选择合适的注油油缸，调速电机二的转速越快，选择横截面积越小的注油油缸，将对应注油油缸的活塞杆与相邻的卡件组装在一起，通过调速电机二带动施压螺纹套筒圆周转动，施压螺纹套筒带动伸缩摆杆和偏心轴绕摆动轴圆周转动，偏心轴通过推拉滑槽带动施压滑框沿施压滑轴往复滑动，施压滑框往复滑动时带动与之组装在一起的活塞杆往复移动，对施压活塞进行施压，进而借助注油油缸和加载油缸内油液对加压活塞处施加压力，通过旋拧伸缩摆杆，调节伸缩摆杆伸出施压螺纹套筒的长度，从而调节施压活塞的滑动行程，进而调节对加压活塞施加的压力大小，伸缩摆杆伸出施压螺纹套筒的长度越长，加压活塞处所施加的压力越大。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

1、通过一维转动调节机构带动试件固定组件和试件绕球臼部前后移动仿真人腿活动时股骨和髋关节的抬降，通过二维平移旋转调节机构带动试件固定组件和试件绕球臼部左右移动，仿真人腿左右转动姿态，便于仿真不同姿态下人工髋关节的压力测试。

2、借助圆环的定心转动，实现试件的球头部始终绕球臼部转动的技术效果，从而便于对人腿的转动进行多角度仿真。

3、蜗轮和蜗杆便于固定滑架停在任意角度，同时平移丝杠也便于带动试件左右旋转到任意角度并停止，可对试件在任意倾斜角度进行静态的压力测试。

4、通过调挡开关调节调速电机一和调速电机二的转动速度，调速电机一和调速电机二在电信号作用下可以实现调速，从而仿真人体做不同运动时人工髋关节的转速，模仿人体走路、跑步和跳跃的运动。

5、根据调速电机二档位，选择合适的注油油缸，调速电机二的转速越快，选择横截面积越小的注油油缸，将对应注油油缸的活塞杆与相邻的卡件组装在一起，巧妙运用帕斯卡定律，将驱动组件施加给施压活塞的压力等大或放大传递给加压活塞，从而便于仿真人体在不同运动时，关节所受压力的强弱，跑步或跳跃时，关节所受压力是平常所受压力的几倍，测试环境更加贴合实际，测试结果更加真实可信。

6、通过一维转动调节机构与加载机构配合，仿真人体运动时，向上抬升关节压力减小而下落时压力增大。

7、通过调节伸缩摆杆伸出施压螺纹套筒的长度，从而调节施压活塞的滑动行程，进而调节对加压活塞施加的压力大小。

附图说明

图1为本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置另一视角的结构示意图；

图3为本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置的主视图；

图4为本发明提供的多维旋转磨损测试装置的结构示意图；

图5为本发明提供的多维旋转磨损测试装置另一视角的结构示意图；

图6为本发明提供的一维转动调节机构和试件固定组件的组合结构示意图；

图7为本发明提供的转动驱动组件的透视图；

图8为本发明提供的试件固定组件的结构示意图；

图9为本发明提供的加载机构和测试底座的剖视图；

图10为图9的A部分局部放大图；

图11为本发明提供的注油装置和测试底座的剖视图；

图12为本发明提供的注油装置的结构示意图；

图13为本发明提供的驱动组件的结构示意图；

图14为本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置与往复丝杠的组装示意图。

其中，1、测试底座，2、多维旋转磨损测试装置，3、试件，4、加载机构，5、固定架，6、球臼部，7、一维转动调节机构，8、二维平移旋转调节机构，9、试件固定组件，10、转轴，11、固定滑架，12、转动驱动组件，13、弧形滑道，14、平移滑架，15、平移驱动组件，16、弧形滑动通孔，17、平移随动轴，18、驱动腔体，19、调速电机一，20、蜗轮，21、蜗杆，22、往复齿轮，23、推拉框，24、往复齿条，25、推拉轴，26、平移电机，27、平移丝杠，28、平移滑槽，29、螺纹滑块，30、限位架，31、限位滑杆，32、限位滑块，33、弧形滑座，34、竖向调节组件，35、横向调节组件，36、试件固定座，37、弧形滑块，38、包埋筒，39、竖向滑架，40、竖向螺杆，41、竖向限位杆，42、横向滑架，43、横向螺杆，44、横向限位杆，45、加载油缸，46、加压活塞，47、压力传感器，48、压板，49、加压杆，50、滑动架，51、滑轴，52、滑动耳，53、限位部，54、油管，55、注油装置，56、调挡开关，57、注油腔，58、注油油缸，59、支撑座，60、注油支管，61、开关阀，62、施压活塞，63、施压弹簧，64、推拉活塞，65、活塞杆，66、驱动组件，67、调速电机二，68、施压螺纹套筒，69、施压滑框，70、卡件，71、摆动固定架，72、摆动轴，73、伸缩摆杆，74、偏心轴，75、施压滑轴，76、推拉滑槽，77、避空滑孔，78、滑轨，79、卡槽，80、卡盘，81、卡接缝隙。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图6所示，本发明提供的一种骨科植入物测试辅助装置，包括测试底座1、多维旋转磨损测试装置2、试件3和加载机构4，所述测试底座1上壁固接设有固定架5，所述多维旋转磨损测试装置2设于固定架5上，所述加载机构4设于固定架5上壁且设于多维旋转磨损测试装置2上方，所述试件3通过骨水泥固定设于多维旋转磨损测试装置2上，所述加载机构4的底端设有球臼部6，试件3的球头部与球臼部6转动相连，所述多维旋转磨损测试装置2包括一维转动调节机构7、二维平移旋转调节机构8和试件固定组件9，所述一维转动调节机构7转动设于固定架5内，二维平移旋转调节机构8设于固定架5上，二维平移旋转调节机构8套设于一维转动调节机构7外侧，试件固定组件9与一维转动调节机构7、二维平移旋转调节机构8滑动连接。

参阅图4-图6，所述一维转动调节机构7包括转轴10、固定滑架11和转动驱动组件12，所述转轴10固接设于固定滑架11的两侧，固定滑架11通过转轴10转动设于固定架5内，所述固定滑架11横截面呈圆弧形设置，固定滑架11上设有弧形滑道13，弧形滑道13与固定滑架11同轴线设置，所述试件固定组件9与弧形滑道13滑动连接，试件固定组件9通过弧形滑道13滑动设于固定滑架11上，所述转动驱动组件12设于固定架5侧壁上，转动驱动组件12与转轴10同轴固接。

如图7所示，所述转动驱动组件12包括驱动腔体18、调速电机一19、蜗轮20、蜗杆21、往复齿轮22、推拉框23和往复齿条24，所述驱动腔体18设于固定架5侧壁上，所述蜗轮20转动设于驱动腔体18内，所述蜗杆21转动设于驱动腔体18内，蜗杆21与蜗轮20侧壁啮合，所述调速电机一19设于驱动腔体18侧壁上，调速电机一19的输出轴与蜗杆21同轴固接，所述蜗轮20侧壁偏心设有推拉轴25，所述推拉框23滑动设于驱动腔体18内壁上，推拉框23设于蜗轮20和驱动腔体18内壁之间，推拉轴25滑动设于推拉框23内，所述往复齿条24垂直设于推拉框23侧壁上，往复齿条24侧壁设有轮齿，驱动腔体18侧壁设有限位滑槽，往复齿条24滑动卡接设于限位滑槽内，所述往复齿轮22转动设于驱动腔体18内上部，往复齿轮22与转轴10同轴固接，往复齿轮22与往复齿条24啮合，通过调速电机一19带动蜗杆21转动，蜗杆21带动蜗轮20转动，蜗轮20通过推拉轴25带动推拉框23上下往复滑动，推拉框23带动往复齿条24沿限位滑槽上下往复滑动从而带动往复齿轮22往复转动，往复齿轮22带动固定滑架11往复转动，蜗轮20和蜗杆21便于固定滑架11停在任意角度，调速电机一19在电信号作用下可以实现调速，从而仿真人体做不同运动时人工髋关节的转速。

如图1所示，所述测试底座1上设有调挡开关56，调挡开关56与调速电机一19电性连接，通过调挡开关56调节调速电机一19的转动速度，通过不同转动速度，模仿人体跑走路、跑步和跳跃的运动。

如图6和图8所示，所述试件固定组件9包括弧形滑座33、竖向调节组件34和横向调节组件35以及试件固定座36，所述弧形滑座33滑动设于固定滑架11上，弧形滑座33与固定滑架11同轴线设置，弧形滑座33上设有弧形滑块37，弧形滑块37滑动卡接设于弧形滑道13内，所述竖向调节组件34对称设于弧形滑座33的两侧，所述横向调节组件35设于竖向调节组件34上，所述试件固定座36设于横向调节组件35上，试件固定座36上壁通过螺钉固定设有包埋筒38，试件3通过骨水泥固定在包埋筒38内，通过横向调节组件35和竖向调节组件34对包埋筒38进行调节，从而保证试件3的球头部固定在球臼部6内且试件3球头部与球臼部6同球心；所述竖向调节组件34包括竖向滑架39、竖向螺杆40和竖向限位杆41，所述竖向滑架39对称设于弧形滑座33的两侧，所述竖向螺杆40和竖向限位杆41转动设于竖向滑架39上，竖向螺杆40与竖向限位杆41平行设置，所述横向调节组件35滑动设于竖向螺杆40和竖向限位杆41上，横向调节组件35与竖向螺杆40螺纹连接，所述横向调节组件35包括横向滑架42、横向螺杆43和横向限位杆44，所述横向滑架42滑动设于竖向螺杆40和竖向限位杆41上，横向滑架42与竖向螺杆40螺纹连接，所述包埋筒38滑动设于横向限位杆44和横向螺杆43上，包埋筒38与横向螺杆43螺纹连接，通过旋转竖向螺杆40带动横向调节组件35和包埋筒38上下移动调节高度，通过旋转横向螺杆43带动包埋筒38左右移动调节水平位置。

如图1-5所示，所述二维平移旋转调节机构8包括平移滑架14以及驱动平移滑架14往复滑动的平移驱动组件15，所述平移驱动组件15设于固定架5上壁，所述平移滑架14设于平移驱动组件15下端，平移滑架14滑动轨迹与转轴10平行，平移滑架14呈圆弧形设置，平移滑架14与固定滑架11垂直设置，平移滑架14上设有贯通的弧形滑动通孔16，所述试件固定组件9的两侧设有平移随动轴17，所述平移随动轴17滑动设于弧形滑动通孔16内，平移滑架14中线滑动至固定滑架11中线时，平移滑架14的圆心与固定滑架11圆心重合，球臼部6的球心与固定滑架11圆心重合，试件3固定在试件固定组件9和球臼部6之间，通过加载机构4可对试件3施加压力，进行压力测试，通过一维转动调节机构7带动试件固定组件9和试件3绕球臼部6前后移动仿真人腿活动时股骨和髋关节的抬降，通过二维平移旋转调节机构8带动试件固定组件9和试件3绕球臼部6左右移动，仿真人腿左右转动姿态，便于仿真不同姿态下人工髋关节的压力测试。

参阅图4和图5，所述平移驱动组件15包括平移电机26、平移丝杠27和平移滑槽28，所述平移滑槽28固定设于固定架5上壁一侧，所述平移丝杠27转动设于平移滑槽28内，所述平移电机26设于平移滑槽28侧壁上，平移电机26的输出轴与平移丝杠27同轴固接，所述平移滑架14上端固接设有螺纹滑块29，所述螺纹滑块29滑动卡接设于平移滑槽28内，螺纹滑块29与平移丝杠27螺纹连接，通过平移电机26带动平移丝杠27转动，平移丝杠27将旋转运动转变为直线往复运动从而通过螺纹滑块29带动平移滑架14水平移动，所述平移丝杠27与转轴10平行设置。

如图5所示，为了更好的保证平移滑架14移动的平稳性，所述固定架5上壁一侧设有限位架30，所述限位架30内设有与平移丝杠27平行设置的限位滑杆31，所述平移滑架14远离螺纹滑块29的一端端部设有限位滑块32，所述限位滑块32滑动设于限位滑杆31上，通过限位滑块32和限位滑杆31对平移滑架14进行限位和固定，保证平移的稳定性。

其中，所述平移电机26为正反转电机，通过电机正转和反转带动平移丝杠27的正转和反转；所述平移滑架14的内径大于固定滑架11的外径。

参阅图14，在一些实施例中，所述平移丝杠27为往复丝杠，在不改变电机转动方向的前提下，实现平移滑架14的往复移动。

如图9和图10所示，所述加载机构4包括加载油缸45、加压活塞46、压力传感器47和压板48，所述加载油缸45固接设于固定架5顶壁下方，加载油缸45为下侧开口的腔体设置，所述加压活塞46滑动设于加载油缸45内，加压活塞46底壁设有加压杆49，所述压力传感器47设于加压杆49底壁，所述加载油缸45下端对称设有滑动架50，所述滑动架50上设有滑轴51，所述压板48两侧设有滑动耳52，滑动耳52呈倒L形设置，滑动耳52与滑轴51滑动连接，所述滑轴51上设有限位部53，限位部53对滑动耳52进行限位，所述压板48通过滑动耳52滑动设于滑动架50之间，压板48滑动设于压力传感器47下方，当滑动耳52与限位部53贴合时，压板48与压力传感器47贴合，所述球臼部6设于压板48底壁，所述加载油缸45的一侧连通设有油管54，所述油管54端部连接设有注油装置55，注油装置55通过油管54向加载油缸45内注入油液，推动加压活塞46下移，加压活塞46通过加压杆49和压板48对球臼部6以及试件3产生压力，压力传感器47便于读出对施加所施加的压力。

参阅图9、图11和图12，所述测试底座1内设有注油腔57，所述注油装置55设于注油腔57内，所述注油装置55包括多组横截面积依次递增的注油油缸58，多组注油油缸58的长度相等，注油油缸58的横截面积小于或等于加载油缸45的横截面积，注油腔57底壁设有支撑座59，所述注油油缸58设于支撑座59上，所述注油油缸58端部分别连通设有注油支管60，注油支管60与油管54连通，注油支管60上设有开关阀61，所述注油油缸58内滑动设有施压活塞62，所述施压活塞62远离注油支管60的一侧设有施压弹簧63，所述施压弹簧63端部固接设有推拉活塞64，推拉活塞64中心轴部固接设有活塞杆65，活塞杆65的端部滑动贯穿注油油缸58侧壁设于注油油缸58外侧，由帕斯卡定律可知，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点，则加载油缸45的横截面积是注油油缸58横截面积的N倍时，作用于加压活塞46上的力是作用于施压活塞62上的力的N倍，所述注油腔57内设有驱动活塞杆65往复移动的驱动组件66，驱动组件66推动活塞杆65往复移动，从而带动推拉活塞64往复移动对施压活塞62施加压力。

如图12和图13所示，所述驱动组件66包括调速电机二67、施压螺纹套筒68、施压滑框69和卡件70，所述调速电机二67固接设于注油腔57内壁，调速电机二67与调挡开关56电性连接，注油腔57内壁设有摆动固定架71，摆动固定架71上设有摆动轴72，所述施压螺纹套筒68的一端固定设于摆动轴72上，摆动轴72同轴固接设于调速电机二67的输出轴上，施压螺纹套筒68为一侧开口腔体设置，所述施压螺纹套筒68内螺纹连接设有伸缩摆杆73，伸缩摆杆73的端部设有偏心轴74，所述注油腔57内设有施压滑轴75，所述施压滑框69滑动设于施压滑轴75上，施压滑框69底壁设有推拉滑槽76，偏心轴74滑动设于推拉滑槽76内，施压滑框69侧壁设有贯通的避空滑孔77，避空滑孔77内壁周向设有滑轨78，卡件70滑动卡设于滑轨78上，所述避空滑孔77内等间距滑动设有多组卡件70，卡件70数量与注油油缸58数量相等，所述卡件70上设有卡槽79，所述活塞杆65端部对称设有卡盘80，卡盘80之间设有卡接缝隙81，通过推动卡件70沿滑轨78滑动，使得卡件70的卡槽79卡入卡盘80之间，即可将施压滑框69与活塞杆65组装在一起，根据调速电机二67档位，选择合适的注油油缸58，调速电机二67的转速越快，选择横截面积越小的注油油缸58，将对应注油油缸58的活塞杆65与相邻的卡件70组装在一起，通过调速电机二67带动施压螺纹套筒68圆周转动，施压螺纹套筒68带动伸缩摆杆73和偏心轴74绕摆动轴72圆周转动，偏心轴74通过推拉滑槽76带动施压滑框69沿施压滑轴75往复滑动，施压滑框69往复滑动时带动与之组装在一起的活塞杆65往复移动，对施压活塞62进行施压，进而借助注油油缸58和加载油缸45内油液对加压活塞46处施加压力，通过旋拧伸缩摆杆73，调节伸缩摆杆73伸出施压螺纹套筒68的长度，从而调节施压活塞62的滑动行程，进而调节对加压活塞46施加的压力大小，伸缩摆杆73伸出施压螺纹套筒68的长度越长，加压活塞46处所施加的压力越大。

实施例一，测试时，将试件3的股骨柄假体通过骨水泥固定在包埋筒38内部，待固定完成后，通过螺钉将包埋筒38和试件3固定在试件固定座36上，通过旋转竖向螺杆40带动横向调节组件35和包埋筒38上下移动调节高度，通过旋转横向螺杆43带动包埋筒38左右移动调节水平位置，从而使得人工髋关节的球头部固定在球臼部6内且试件3球头部与球臼部6同球心，并推动滑动耳52与限位部53贴合，此时，压板48与压力传感器47贴合，压板48无载荷，启动调速电机一19控制试件3前后转动仿真人体腿部抬升，同时启动注油装置55为试件3施加压力，仿真人体运动时关节所受压力，通过调挡开关56调节调速电机一19和调速电机二67的转动速度，调速电机一19和调速电机二67在电信号作用下可以实现调速，从而仿真人体做不同运动时人工髋关节的转速，模仿人体走路、跑步和跳跃的运动，根据调速电机二67的档位，选择合适的注油油缸58，调速电机二67的转速越快，选择横截面积越小的注油油缸58，将对应注油油缸58的活塞杆65与相邻的卡件70组装在一起，通过推动对应的卡件70沿滑轨78滑动，使得卡件70的卡槽79卡入卡盘80之间，即可将施压滑框69与活塞杆65组装在一起，同时打开与所选注油油缸58相连的注油支管60上的开关阀61，所选注油油缸58与加载油缸45连通，调速电机一19带动蜗杆21转动，蜗杆21带动蜗轮20转动，蜗轮20通过推拉轴25带动推拉框23上下往复滑动，推拉框23带动往复齿条24上下往复滑动从而带动往复齿轮22往复转动，往复齿轮22带动固定滑架11往复转动，固定滑架11带动试件固定座36和试件3绕球臼部6前后往复旋转，人工髋关节的球头部在球臼部6内转动，仿真人腿抬升，同时，调速电机二67带动施压螺纹套筒68圆周转动，施压螺纹套筒68带动伸缩摆杆73和偏心轴74绕摆动轴72圆周转动，调速电机二67的转速始终是调速电机一19转速的2倍，从而当往复齿轮22转动半圈时，摆动轴72转动一圈，当往复齿轮22转动90°，并带动固定滑架11从上往下转动时，摆动轴72带动施压螺纹套筒68和伸缩摆杆73向靠近注油油缸58的一侧滑动，伸缩摆杆73通过偏心轴74推动施压滑框69沿施压滑轴75滑动靠近注油油缸58，施压滑框69带动与之组装在一起的活塞杆65推动推拉活塞64靠近施压活塞62，对施压活塞62施加压力，由帕斯卡定律可知，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点，加载油缸45的横截面积与注油油缸58横截面积相等时，作用于加压活塞46上的力与作用于施压活塞62上的力相等，加载油缸45的横截面积是注油油缸58横截面积的N倍时，作用于加压活塞46上的力是作用于施压活塞62上的力的N倍，对施加的压力进行放大传递，加压活塞46施压给压板48以及固定在压板48上的试件3，通过压力传感器47便于读出对试件3所施加的压力，当偏心轴74转动至最靠近注油油缸58处时，此时试件3所受压力最大，当往复齿轮22转动90°，并带动固定滑架11从下往上转动时，摆动轴72带动施压螺纹套筒68和伸缩摆杆73向远离注油油缸58的一侧滑动，进而通过偏心轴74拉动施压滑框69以及与之相连的活塞杆65远离注油油缸58，活塞杆65拉动推拉活塞64逐渐远离施压活塞62，从而施加在试件3上的压力逐渐减小，通过摆动轴72带动偏心轴74圆周转动配合往复齿轮22带动试件3前后旋转，从而仿真人体运动时，向上抬升关节压力减小而下落时压力增大，且根据调速电机转速而选择不同横截面积的注油油缸58，结合帕斯卡定律，便于仿真人体做不同运动时，关节所受压力的强弱，跑步或跳跃时，关节所受压力是平常所受压力的几倍，测试环境更加贴合实际，测试结果更加真实可信，当需要调节对试件3所施加的压力时，通过旋拧伸缩摆杆73，调节伸缩摆杆73伸出施压螺纹套筒68的长度，从而调节施压活塞62的滑动行程，进而调节对加压活塞46施加的压力大小，伸缩摆杆73伸出施压螺纹套筒68的长度越长，加压活塞46处所施加的压力越大，通过调节二维平移旋转调节机构8的水平位置，可以带动试件固定组件9和试件3绕球臼部6左右移动，仿真人腿左右转动姿态，初始状态时，平移滑架14中线设于固定滑架11中线处，此时平移滑架14的圆心与固定滑架11圆心重合，球臼部6的球心与固定滑架11圆心重合，试件3为竖直状态，通过平移电机26带动平移丝杠27转动，平移丝杠27将旋转运动转变为直线往复运动从而通过螺纹滑块29带动平移滑架14水平移动，平移滑架14通过平移随动轴17带动弧形滑座33沿固定滑架11的弧形滑道13滑动，从而带动试件3绕球臼部6左右移动，仿真人腿左右转动姿态，进行动态压力测试。

实施例二，可以通过一维转动调节机构7和二维平移旋转调节机构8将试件3固定在任意角度上，蜗杆21和蜗轮20便于固定滑架11前后旋转并停在任意角度，同时平移丝杠27也便于带动试件3左右旋转到任意角度并停止，同时启动调速电机二67，即可对试件3在任意倾斜角度进行静态的压力测试。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：包括测试底座、多维旋转磨损测试装置、试件和加载机构，所述测试底座上壁固接设有固定架，所述多维旋转磨损测试装置设于固定架上，所述加载机构设于固定架上壁且设于多维旋转磨损测试装置上方，所述试件通过骨水泥固定设于多维旋转磨损测试装置上，所述加载机构的底端设有球臼部，试件的球头部与球臼部转动相连，所述多维旋转磨损测试装置包括一维转动调节机构、二维平移旋转调节机构和试件固定组件，所述一维转动调节机构转动设于固定架内，二维平移旋转调节机构设于固定架上，二维平移旋转调节机构套设于一维转动调节机构外侧，试件固定组件与一维转动调节机构、二维平移旋转调节机构滑动连接，一维转动调节机构包括转轴、固定滑架和转动驱动组件，所述转轴固接设于固定滑架的两侧，固定滑架通过转轴转动设于固定架内，所述固定滑架横截面呈圆弧形设置，固定滑架上设有弧形滑道，弧形滑道与固定滑架同轴线设置，所述试件固定组件与弧形滑道滑动连接，试件固定组件通过弧形滑道滑动设于固定滑架上，所述转动驱动组件设于固定架侧壁上，转动驱动组件与转轴同轴固接。

2.根据权利要求1所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述二维平移旋转调节机构包括平移滑架以及驱动平移滑架往复滑动的平移驱动组件，所述平移驱动组件设于固定架上壁，所述平移滑架设于平移驱动组件下端，平移滑架滑动轨迹与转轴平行，平移滑架呈圆弧形设置，平移滑架上设有贯通的弧形滑动通孔，所述试件固定组件的两侧设有平移随动轴，所述平移随动轴滑动设于弧形滑动通孔内，平移滑架中线滑动至固定滑架中线时，平移滑架的圆心与固定滑架圆心重合，球臼部的球心与固定滑架圆心重合，试件固定在试件固定组件和球臼部之间。

3.根据权利要求2所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述试件固定组件包括弧形滑座、竖向调节组件和横向调节组件以及试件固定座，所述弧形滑座滑动设于固定滑架上，弧形滑座与固定滑架同轴线设置，弧形滑座上设有弧形滑块，弧形滑块滑动卡接设于弧形滑道内，所述竖向调节组件对称设于弧形滑座的两侧，所述横向调节组件设于竖向调节组件上，所述试件固定座设于横向调节组件上，试件固定座上壁通过螺钉固定设有包埋筒，试件通过骨水泥固定在包埋筒内。

4.根据权利要求3所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述加载机构包括加载油缸、加压活塞、压力传感器和压板，所述加载油缸固接设于固定架顶壁下方，加载油缸为下侧开口的腔体设置，所述加压活塞滑动设于加载油缸内，加压活塞底壁设有加压杆，所述压力传感器设于加压杆底壁，所述加载油缸下端对称设有滑动架，所述滑动架上设有滑轴，所述压板两侧设有滑动耳，滑动耳呈倒L形设置，滑动耳与滑轴滑动连接，所述滑轴上设有限位部，所述压板通过滑动耳滑动设于滑动架之间，压板滑动设于压力传感器下方，所述球臼部设于压板底壁，所述加载油缸的一侧连通设有油管，所述油管端部连接设有注油装置。

5.根据权利要求4所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述测试底座内设有注油腔，所述注油装置设于注油腔内，所述注油装置包括多组横截面积依次递增的注油油缸，多组注油油缸的长度相等，注油油缸的横截面积小于或等于加载油缸的横截面积，注油腔底壁设有支撑座，所述注油油缸设于支撑座上，所述注油油缸端部分别连通设有注油支管，注油支管与油管连通，注油支管上设有开关阀，所述注油油缸内滑动设有施压活塞，所述施压活塞远离注油支管的一侧设有施压弹簧，所述施压弹簧端部固接设有推拉活塞，推拉活塞中心轴部固接设有活塞杆，活塞杆的端部滑动贯穿注油油缸侧壁设于注油油缸外侧，所述注油腔内设有驱动活塞杆往复移动的驱动组件。

6.根据权利要求5所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述驱动组件包括调速电机二、施压螺纹套筒、施压滑框和卡件，所述调速电机二固接设于注油腔内壁，注油腔内壁设有摆动固定架，摆动固定架上设有摆动轴，所述施压螺纹套筒的一端固定设于摆动轴上，摆动轴同轴固接设于调速电机二的输出轴上，所述施压螺纹套筒内螺纹连接设有伸缩摆杆，伸缩摆杆的端部设有偏心轴，所述注油腔内设有施压滑轴，所述施压滑框滑动设于施压滑轴上，施压滑框底壁设有推拉滑槽，偏心轴滑动设于推拉滑槽内，施压滑框侧壁设有贯通的避空滑孔，避空滑孔内壁周向设有滑轨，卡件滑动卡设于滑轨上，所述避空滑孔内等间距滑动设有多组卡件，卡件数量与注油油缸数量相等，所述卡件上设有卡槽，所述活塞杆端部对称设有卡盘，卡盘之间设有卡接缝隙。

7.根据权利要求6所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述转动驱动组件包括驱动腔体、调速电机一、蜗轮、蜗杆、往复齿轮、推拉框和往复齿条，所述驱动腔体设于固定架侧壁上，所述蜗轮转动设于驱动腔体内，所述蜗杆转动设于驱动腔体内，蜗杆与蜗轮侧壁啮合，所述调速电机一设于驱动腔体侧壁上，调速电机一的输出轴与蜗杆同轴固接，所述蜗轮侧壁偏心设有推拉轴，所述推拉框滑动设于驱动腔体内壁上，推拉框设于蜗轮和驱动腔体内壁之间，推拉轴滑动设于推拉框内，所述往复齿条垂直设于推拉框侧壁上，往复齿条侧壁设有轮齿，驱动腔体侧壁设有限位滑槽，往复齿条滑动卡接设于限位滑槽内，所述往复齿轮转动设于驱动腔体内上部，往复齿轮与转轴同轴固接，往复齿轮与往复齿条啮合。

8.根据权利要求7所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述测试底座上设有调挡开关，调挡开关与调速电机一、调速电机二电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述平移驱动组件包括平移电机、平移丝杠和平移滑槽，所述平移滑槽固定设于固定架上壁一侧，所述平移丝杠转动设于平移滑槽内，所述平移电机设于平移滑槽侧壁上，平移电机的输出轴与平移丝杠同轴固接，所述平移滑架上端固接设有螺纹滑块，所述螺纹滑块滑动卡接设于平移滑槽内，螺纹滑块与平移丝杠螺纹连接，所述平移丝杠与转轴平行设置，所述平移滑架的内径大于固定滑架的外径；所述固定架上壁一侧设有限位架，所述限位架内设有与平移丝杠平行设置的限位滑杆，所述平移滑架远离螺纹滑块的一端端部设有限位滑块，所述限位滑块滑动设于限位滑杆上。

10.根据权利要求9所述的一种骨科植入物测试辅助装置，其特征在于：所述竖向调节组件包括竖向滑架、竖向螺杆和竖向限位杆，所述竖向滑架对称设于弧形滑座的两侧，所述竖向螺杆和竖向限位杆转动设于竖向滑架上，竖向螺杆与竖向限位杆平行设置，所述横向调节组件滑动设于竖向螺杆和竖向限位杆上，横向调节组件与竖向螺杆螺纹连接，所述横向调节组件包括横向滑架、横向螺杆和横向限位杆，所述横向滑架滑动设于竖向螺杆和竖向限位杆上，横向滑架与竖向螺杆螺纹连接，所述包埋筒滑动设于横向限位杆和横向螺杆上，包埋筒与横向螺杆螺纹连接。