DE3123437A1 - Device for testing a body with an application-specific configuration - Google Patents
Device for testing a body with an application-specific configurationInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Prüfung eines Körpers anwendungs- Device for testing a body application-
spezfischer Konfiguration Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 30 01 521.5-52) Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung eines Körpers anwendungsspezifscher Konfiguration, insbesondere einer Endoprothese, bestehend aus einem feststehenden Trageraufbau mit mehreren zum Einspannen des Prüfkörpers vorgesehenen, elastischen Einsätzen, die über Vorspannelemente am Tragerbau gehaltert sind. specific configuration addendum to patent ... (patent application P 30 01 521.5-52) The invention relates to a device for testing a Body application-specific configuration, in particular an endoprosthesis, consisting from a fixed support structure with several for clamping the test body provided, elastic inserts, which are held on the support structure via prestressing elements are.
Derartige Vorrichtungen dienen zur Prüfung der Steifigkeit und der Festigkeit von Körpern, die im Gebrauch verankert werden und Wechselbel astungen ausgesetzt sind, wie z.B. Gelenkprothesen für den menschlichen Körper.Such devices are used to test the rigidity and Strength of bodies that are anchored in use and alternating loads such as joint prostheses for the human body.
Für eine derartige Untersuchung wird der Prüfling in einer Prüfvorrichtung verankert, d-ie möglichst den Steifigkeitseigenschaften der im Gebrauch angewandten Verankerung angenahert ist. Im Fall der Prothesen weist der als Verankerung dienende menschliche Knochen örtlich unterschiedliche Steifigkeiten auf. Für derartige Fälle ist gemäß der Hauptpatentanmeldung eine Prüfvorrichtung der obengenannten Art entwickelt worden, bei der eine Vielzahl von elastischen Einsätzen den Prüfkörper urnfassen. Durch entsprechende Wahl der Elastizitätsmodul e der einzelnen Einsatze laßt sich die Verankerung des Prüfkörpers verhältnismäßig gut und reproduzierbar z.B.For such an examination, the test object is placed in a test device anchored, d-ie the stiffness properties of the applied in use Anchoring is approximated. In the case of the prosthesis, the one serving as an anchor points human bones have locally different stiffnesses. For such cases According to the main patent application, a test device of the above-mentioned type has been developed been using a variety of elastic inserts the test specimen encompass. By appropriate choice of the modulus of elasticity e of the individual inserts can be the anchoring of the test body relatively good and reproducible e.g.
an die lokal unterschiedlichen Eigenschaften des Knochens anpassen, in dem der Prüfkörper bzw. die Prothese eingesetzt werden soll.adapt to the locally different properties of the bone, in which the test body or the prosthesis is to be used.
Zur entsprechenden Verankerung des Prüfkörpers werden die einzelnen Einsatze mittels steuerbarer, hydraulischer Vorspannelemente gegen den Prüfkörper bzw. den Prothesenschaft angedrückt. Mit dem hydraulischen Druck können auch zusätzliche, seitliche Lasten, wie sie durch Muskelkräfte hervorgerufen werden, auf den Schaft aufgebracht werden.The individual Inserts against the test specimen by means of controllable, hydraulic pre-tensioning elements or pressed onto the prosthesis shaft. With the hydraulic pressure, additional, Lateral loads, such as those caused by muscle forces, on the shaft be applied.
Damit läßt sich die Verankerung mit der Prüfvorrichtung verhältnismaßig gut an die tatsachlichen Verhältnisse im menschlichen Knochenbau anpassen.This allows the anchoring with the test device to be proportionate adapt well to the actual conditions in the human bone structure.
Die Herstellung einer derartigen Prüfvorrichtung sowie deren Handhabung ist jedoch relativ aufwendig.The manufacture of such a test device and its handling however, it is relatively complex.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im Bezug auf die Fertigung und die Handhabung verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen.The invention is therefore based on the object, with reference to the production and handling improved device of the aforementioned Kind of creating.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastischen Einsätze in als Schieber ausgebildeten, gegebenenfalls mechanisch betätigbaren Vorspannelementen eingefaßt sind, die sich am Trägeraufbau abstützen, und daß eine der Prüfkörperlange entsprechende Anzahl von den mit Einsätzen versehenen Schiebern im Trägeraufbau aufgestapelt sind.The object is achieved in that the elastic Inserts in pretensioning elements designed as slides, possibly mechanically actuated are bordered, which are supported on the support structure, and that one of the test specimen length corresponding number of the sliders provided with inserts in the support structure are piled up.
Hierdurch ist eine Vorrichtung geschaffen, die aus fertigungstechnisch einfach herstellbaren und leicht zus-ammenbaubaren Elementen besteht. Die Vorrichtung wird lediglich durch Aufstapeln der mit den elastischen Einsitzen versehenen Schiebern innerhalb des Trägeraufbaus zusammengesetzt. Der Prüfling wird zwischen den elastischen Einsätzen, die sich über den jeweiligen Schieber am Trägeraufbau abstützen, direkt durch die Spannkraft der Einsätze verankert. Es ist hierbei also-keine Fremdkraft für die Verankerung notwendig.This creates a device that is made of manufacturing technology elements that are easy to manufacture and easy to assemble. The device is only made by stacking the sliders provided with the elastic inserts assembled within the support structure. The test object is between the elastic Inserts that are supported by the respective slide on the carrier structure, directly anchored by the resilience of the inserts. So here it is -not an alien force necessary for anchoring.
Die erfindungsgemäße Ausführung ist daher nicht nur wirtschaftlich, sondern auch wartungsfreundlicher und sie ermöglicht eine genauere und besser reproduzierbare Kraftübertragung auf den Prüfling. Mit den individuellen -elastischen Einsätzen kann außerdem durch unterschiedliche elastische Eigenschaften der Einsätze ein heterogenes Elastizitätsfeld weitgehend anwendungsgetreu nachgeahmt werden.The design according to the invention is therefore not only economical, but also more maintenance-friendly and it enables a more precise and more reproducible Power transmission to the test object. With the individual elastic inserts can also be heterogeneous due to the different elastic properties of the inserts Field of elasticity can be largely imitated true to the application.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ferner den Vorteil, daß sie flexibel in Bezug auf die Form und Dimension des Prüfkörpers ist. In die - zunächst den Mittelbereich der Prüfvorrichtung voll ausfüllenden -elastischen Einsätze wird eine Vertiefung in der Neg-ativform- des Prüflings eingefräst. Für die Länge des Prüflings ist die Anzahl der aufgestapelten Einsitze verantwortlich. In der Prothesentechnik lassen sich somit sämtliche Gelenkprothesen, so wie Hüft-, Bein-, Arm- flnd Fi ngergelenkprothesen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung untersuchen. Je nach Bedarf wird der Prothesenschaft entweder in der ausgefrästen Vertiefung der Prüfvorrichtung einzementiert oder darin zementfrei verankert.The device according to the invention also has the advantage that it is flexible in relation to the shape and dimensions of the specimen. In the - first the middle area The elastic inserts that fill the test fixture will create a depression Milled into the negative form of the test object. For the length of the test item is the Number of stacked single seats responsible. Leave in the prosthesis technique This means that all joint prostheses, such as hip, leg, arm and finger joint prostheses examine with the device according to the invention. Depending on your needs, the prosthesis socket cemented either in the milled recess of the test device or in it anchored without cement.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch in einer fertigungstechnisch einfachen Weise mit Wegmessern ausgerüstet werden, indem die elastischen Einsätze und die zugehörigen Schieber jeweils mit Bohrungen zur Aufnahme von Wegmeßstäben versehen werden. Damit läßt sich die Verformung des Prüfkörpers sehr genau feststellens so daß die Vorrichtung sowohl zur Eignungsprüfung als auch für Untersuchungen bei Entwicklungsarbeiten optimal geeignet ist.The device according to the invention can also be used in a manufacturing process easily equipped with odometers by using the elastic inserts and the associated slide each with holes for receiving measuring rods be provided. This allows the deformation of the test body to be determined very precisely so that the device is used both for proficiency testing and for examinations Development work is optimally suited.
Vorzugsweise sind zwischen jeweils zwei Schiebern je eine Gleitplatte vorgesehen, die im Trägeraufbau verankert sind und individuelle radiale Verschiebungen der Schieber zulassen. Durch diese Beweglichkeit kann eine radiale Kraft auf entsprechende Schieber eingeleitet werden, un damit zusätzliche, lokale Belastungen auf den Prüfling aufzubringen. Hi ernli t lassen sich z.B. bei der Untersuchung von Prothesen zusätzliche Lasten nachahmen, die aufgrund der Muskelkräfte bei Bewegungen auf die Knochen und damit auf den darin verankerten Prothesenschaft einwirken.Preferably there is a slide plate between each two slides provided, which are anchored in the support structure and individual radial displacements allow the slider. Due to this mobility, a radial force can be exerted on the corresponding Slides are introduced, thereby additional, local loads on the test object to raise. Additional information can be provided when examining prostheses, for example Imitate loads that are exerted on the bones and thus act on the prosthesis stem anchored in it.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Schieber mit den zugehörigen Einsatzen in Stapelrichtung komprimierbar. Bei der Untersuchung von Gelenk prothesen können hierdurch auch Stauchungen des Knochens in Längsrichtung nachgeahmt werden.According to a development of the invention, the slide with the associated inserts compressible in the stacking direction. When examining Joint prostheses can also compress the bone in the longitudinal direction to be imitated.
Hierzu können entweder die Schieber und/oder gegebenen-Gleitplatten aus elastischem Material hergestellt werden. Um die Möglichkeit einer zuverlässigen radialen Kraftübertragung über die Schieber mit einer axialen Stauchung zu vereinbaren, ist es vorteilhaft, wenn die Schieber lediglich in ihrer senkrechten Richtung elastisch ausgebildet sind. In Verbindung mit starren Gleitplatten ist hierbei außerdem für eine gute Beweglichkeit der Schieber gesorgt. Es ist aber auch möglich, nur die Gleitplatten elastisch auszubilden, um eine Stauchung des gesamten Aufbaus zu ermöglichen.Either the slide and / or given slide plates can be used for this purpose be made of elastic material. To the possibility of reliable to reconcile radial power transmission via the slide with axial compression, it is advantageous if the slide is only elastic in its vertical direction are trained. In conjunction with stare Sliding plates is here in addition, good mobility of the slide is ensured. But it is also possible only to make the sliding plates elastic in order to compress the entire structure to enable.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung im Längs- bzw. Querschnitt schematisch gezeigt.An embodiment according to the invention is shown in the drawing Shown longitudinally and cross-section schematically.
In Fig. 1 ist eine Prüfvorrichtung 10 im Längsschnitt dargestellt, die aus einen Trägeraufbau 11 bts 13 und mehreren elastischen Einsätzen 14 sowie Vorspannelementen 15 und gegebenenfalls 16 besteht.In Fig. 1, a test device 10 is shown in longitudinal section, consisting of a support structure 11 bts 13 and several elastic inserts 14 as well Pre-tensioning elements 15 and optionally 16 consists.
Der feststehende Trägeraufbau ist durch eine Grundplatte 11, ein aus mehreren gestapelten Platten 12 gebildetes Gestell und einer Deckplatte 13 gebildet, die mit Bolzen 17 oder dergleichen zusammengehalten sind. Der Trägeraufbau dient zur Aufnahme der elastischen Einsätze 14, die jeweils, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einem Schieber 15 eingefaßt sind. Hierzu sind in den Gestell platten 12 entsprechend geformte zentrische Löcher 19 vorgesehen, in denen die Einsatz-Schieber-Sätze eingepaßt sind. Gemäß der Zeichnung sind pro Stapelschicht vier Einsätze 14 mit den zugehörigen Schiebern 15 vorgesehen, die in einem kleeblattförmigen Loch 19 radial beweglich angeordnet sind. Es können je nach Anssendungsfall auch weniger oder mehr Einsätze pro Schicht verwendet werden.The fixed support structure is through a base plate 11, in multiple stacked plates 12 formed frame and a cover plate 13, which are held together with bolts 17 or the like. The carrier structure is used for receiving the elastic inserts 14, each of which, as can be seen from FIG. 2, are enclosed in a slide 15. For this purpose, plates 12 are in the frame accordingly shaped centric holes 19 are provided in which the insert slide sets are fitted are. According to the drawing, four inserts 14 with the associated ones are per stacked layer Slides 15 are provided which are radially movable in a cloverleaf-shaped hole 19 are arranged. Depending on the application, fewer or more missions can be made can be used per shift.
Je nach Länge des Prüflings, der im vorliegenden Fall eine Hüftgelenkprothese 20 ist, wird eine gewisse Anzahl von Gestellpl atten 12 mit dem zugehörigen Einsatz-Schieber-Satz aufeinandergelegt und mit den Bolzen 17 befestigt.Depending on the length of the test item, which in the present case is a hip joint prosthesis 20 is a certain number of frame plates 12 with the associated insert slide set placed on top of one another and fastened with the bolts 17.
Die elastischen Einsätze 14 füllen zunächst den zentrischen Raum entsprechend den gestrichelten Linien 22 aus. Zur Ein- führung des Prothesenschaftes 23 wird dessen Negativforn 24 in den Mittelbereich der Einsätze 14 herausgearbeitet bzw.The elastic inserts 14 initially fill the central space accordingly the dashed lines 22 from. To guidance of the prosthesis stem 23, its negative form 24 is worked out in the central area of the inserts 14 respectively.
ausgefräst. Damit ist die Verankerung des Prothesenschaftes 23 für Untersuchungen oder Serienprüfungen von einer Prothesensorte bereit.milled out. This is the anchoring of the prosthesis shaft 23 for Examinations or series tests of one type of prosthesis ready.
Der Schaft 23 wird in die Aushöhlung 24 der Einsätze 14 hineingedrückt und zur Prüfung der Prothesenfestigkeit bzw. -Steifigkeit an einen nicht dargestellten Bewegungssimulator angeschlossen. Die Verankerung des Schaftes erfolgt direkt durch die Spannkraft der elastischen Einsätze 14, wobei die Schieber 15 sich an ihren vom Prüfling entgegengesetzten Ende an den Gestellplatten 12 abstützen.The shaft 23 is pressed into the cavity 24 of the inserts 14 and to test the prosthesis strength or stiffness on a not shown Motion simulator connected. The shaft is anchored directly through the clamping force of the elastic inserts 14, the slider 15 on their Support the opposite end from the test specimen on the frame plates 12.
Durch entsprechende Wahl des E-Moduls der jeweiligen, aus entsprechendem Elastomer bestehenden Einsätze 14 wird die Verankerung lokal an die örtliche Elastizitat des den Schaft umliegenden Knocheninaterials angepaßt.By appropriate choice of the E-module of the respective, from the corresponding Elastomer existing inserts 14 are anchoring locally to the local elasticity adapted to the bone material surrounding the shaft.
Bei Bewegungen, z.B. Aufstehen, Gehen, wirken zusätzliche, gesonderte Muskelkräfte beispielsweise auf den Femur, die sich auf den eingepflanzten Prothesenschaft übertragen. Auch diese Lasten lassen sich mit der Prüfvorrichtung nachahmen, indem an den entsprechenden Stellen des Schaftes mittels Druckzylindern 16 über die Schieber 15 eine zusätzliche Belastung auferlegt wird. Für die Beweglichkeit der Schieber 15 ist zwischen benachbarten Schiebern 15 einer Stapelschicht jeweils ein Spalt 28 vorgesehen und zwar derart, daß die Schieber 15 radial in Schaftrichtung schiebbar sind. Zwischen je zwei Schiebern 15 vorgesehene und in den Stapelplatten 12 verankerte Gleitplatten 30 erlauben eine ungestörte individuelle Verschiebung der einzelnen Schieber 15.With movements, e.g. getting up, walking, additional, separate ones work Muscle forces, for example on the femur, which affect the implanted prosthesis shaft transfer. These loads can also be imitated with the test device by at the corresponding points on the shaft by means of pressure cylinders 16 over the slide 15 an additional burden is imposed. For the mobility of the slider 15 is a gap between adjacent slides 15 of a stack layer 28 is provided in such a way that the slide 15 can be pushed radially in the direction of the shaft are. Provided between two slides 15 and anchored in the stacking plates 12 Slide plates 30 allow an undisturbed individual displacement of the individual Slider 15.
Mit der Prüfvorrichtung 10 lassen sich auch genaue Untersuchungen über die Verformungen des Prüflings in der Verankerung machen, die unter einer Last verursacht werden. Hierfür sind in den Schiebern 15 und den zugehorigen Einsätzen 14 jeweils eine Bohrung 31 zur Aufnahme eines Stabes 32 von einem Wegmesser 33 vorgesehen.The test device 10 can also be used for precise examinations Make about the deformations of the test specimen in the anchorage under a load caused. For this purpose are in the slides 15 and the associated inserts 14 each have a bore 31 for receiving a rod 32 from an odometer 33.
Die Prüfvorrichtung 10 läßt sich ferner mit elastischen Schiebern 15 und/oder Gleitplatten ausführen, z.B. aus elastischem Kunststoff. Eine derartige Ausführung bietet die Möglichkeit, auch langsgerichtete Lasten auf den Schaft 23 aufzubringen, wie sie bei Stauchungen der Beinknochen beim Laufen hervorgerufen werden.The test device 10 can also be equipped with elastic slides 15 and / or slide plates, e.g. made of elastic plastic. Such a one Execution offers the possibility of also longitudinally directed loads on the shaft 23 to apply, as caused by compression of the leg bones while running will.
Zur Erlangung einer axialen Kompressibilität können biegbare Gleitplatten 30 aus Stahl und elastische Schieber 15 mit radialen Versteifungen 36 vorgesehen werden. Hierdurch laßt sich eine gut radiale-Gleitfähigkeit der Schieber 15 mit einer axialen Kompressibilität im Achsbereich der Vorrichtung 10 vereinbaren. Für die Stauchungskrafte wird ein nicht naher dargestellter, insbesondere auf den Achsbereich wirkender Druckzylinder vorgesehen.To achieve axial compressibility, flexible sliding plates 30 made of steel and elastic slides 15 with radial stiffeners 36 can be provided. This allows a good radial sliding ability the slide 15 agree with an axial compressibility in the axial area of the device 10. A pressure cylinder, not shown in detail, which acts in particular on the axis area, is provided for the compressive forces.
In einer einfacheren Ausführung können auch nur die Gleitplatten 30 elastisch ausgebildet werden, so daß lediglich ein direkt auf die Grundplatte 11 wirkender Druckzylinder 37 vorgesehen werden kann.In a simpler embodiment, only the sliding plates 30 be made elastic, so that only one directly on the base plate 11 acting pressure cylinder 37 can be provided.
Die Vorrichtung 10 ist außerdem in der Weise ausbaubar, daß man die Schieber 15 sowie die elastischen Einsatze 14 in ihrer Form individuell ausgestalten kann. Damit ist eine Anpassung an jede Prüfl i ngsform möglich.The device 10 is also expandable in such a way that the Customize the shape of the slide 15 and the elastic inserts 14 can. This means that it can be adapted to any test object shape.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist es in dieser Weise auch möglich, zum Teil anstelle von elastischen Einsätzen 14 eine Kunstharz-Gußmasse 38 zu verwenden.As shown in Fig. 1, it is also possible in this way, to use a synthetic resin casting compound 38 in part instead of elastic inserts 14.
Im Falle von Ellbogen-, Knie-, Fingerknöchelgelenken ist die Prüfvorrichtung 10 in Doppelausführung anwendbar, indem die beiden zusammenwirkenden Gelenkteile in je eine Prüfvorrichtung 10 eingespannt werden.In the case of elbow, knee, knuckle joints, the testing device is 10 applicable in double design by the two interacting joint parts be clamped in a test device 10 each.
Eine Vorrichtung 10 bleibt dabei feststehend und die zweite wird mit dem Bewegungsimul ator verbunden.A device 10 remains stationary and the second is with connected to the motion simulator.
Die Vorrichtung 10 ist sowohl für die Prothesentechnik als auch zur Prüfung von jeder Art von Körpern, insbesondere unregelmäßiger Konfiguration, geeignet.The device 10 is both for prosthetic technology and for Testing of any type of body, especially irregular configuration, suitable.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813123437 DE3123437A1 (en) | 1980-01-17 | 1981-06-12 | Device for testing a body with an application-specific configuration |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803001521 DE3001521C2 (en) | 1980-01-17 | 1980-01-17 | Method and device for testing a fiber-matrix composite body or the like. application-specific configuration, in particular a prosthetic leg socket |
DE19813123437 DE3123437A1 (en) | 1980-01-17 | 1981-06-12 | Device for testing a body with an application-specific configuration |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3123437A1 true DE3123437A1 (en) | 1983-01-27 |
Family
ID=25783196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813123437 Withdrawn DE3123437A1 (en) | 1980-01-17 | 1981-06-12 | Device for testing a body with an application-specific configuration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3123437A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998001090A1 (en) * | 1996-07-06 | 1998-01-15 | Cerasiv Gmbh Innovatives Keramik-Engineering | Method of testing ceramic cotyloid cavities for hip joint endoprostheses |
WO2009118196A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Mathys Ag Bettlach | Test device for testing geometric properties of a prosthesis part |
WO2016134891A1 (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | Waldemar Link Gmbh & Co. Kg | Orientation device for orienting femoral hip-stem implant components for test purposes |
-
1981
- 1981-06-12 DE DE19813123437 patent/DE3123437A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998001090A1 (en) * | 1996-07-06 | 1998-01-15 | Cerasiv Gmbh Innovatives Keramik-Engineering | Method of testing ceramic cotyloid cavities for hip joint endoprostheses |
WO2009118196A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Mathys Ag Bettlach | Test device for testing geometric properties of a prosthesis part |
WO2016134891A1 (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | Waldemar Link Gmbh & Co. Kg | Orientation device for orienting femoral hip-stem implant components for test purposes |
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AF | Is addition to no. |
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