Przedmiotem wynalazku jest aparat do badań wytrzymałościowych protez, aparatów ortopedycznych i ich elementów oraz endoprotez stawów i elementów kostnych. Wynalazek ma zastosowanie w technice medycznej, zwłaszcza w ortopedii i traumatologii.The subject of the invention is an apparatus for strength tests of prostheses, orthopedic appliances and their components, as well as endoprostheses of joints and bone components. The invention has application in medical technology, especially in orthopedics and traumatology.
Endoprotezy stawów oraz inne protezy, aparaty ortopedyczne i ich elementy powinny przed przekazaniem do użytkowania przechodzić badania wytrzymałościowe w sposób symulujący ich współpracę z organizmem ludzkim. Aparat do takich badań powinien umożliwiać odtworzenie ruchu kątowego, odpowiadającego naturalnemu ruchowi protezowanego stawu lub kończyny oraz powodować nacisk dynamiczny o wielkości siły przenoszonej przez ten staw lub kończynę, z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa. W przypadku protez kończyn dolnych nacisk powinien być przerywany cyklicznie, odpowiednio do przerw obciążenia kończyny w fazie chodu, zwanej przenoszeniem.Joint endoprostheses and other prostheses, orthopedic appliances and their components should undergo strength tests in a manner simulating their cooperation with the human body before they are put into use. The apparatus for such tests should enable the reproduction of angular movement corresponding to the natural movement of the prosthetic joint or limb and should generate dynamic pressure of the amount of force transmitted by this joint or limb, taking into account the safety factor. In the case of lower limb prostheses, pressure should be periodically interrupted, in accordance with the breaks in the load on the limb during the gait phase, known as the transfer.
Znane urządzenia i aparaty do cyklicznych badań wytrzymałościowych stosowane w metalurgii, przemyśle budowlanym i innych gałęziach produkcji nie spełniają wymogów medycznych i nie nadają się do badań w technice ortopedycznej. Nie są one przystosowane do symulowania warunków środowiskowych stawu pracującego w organiźmie, jak też cykliczności tego ruchu.Known devices and devices for cyclic strength tests used in metallurgy, construction industry and other branches of production do not meet medical requirements and are not suitable for tests in orthopedic technique. They are not adapted to simulating the environmental conditions of a joint working in the body, as well as the cyclical nature of this movement.
Z powyższych względów opracowano konstrukcję aparatu do badań wytrzymałościowych i dynamicznych, w którym usytuowana proteza, lub element protezowy wykonuje ruchy zgięcia kątowego, odpowiadające ruchowi stawu lub kończyny naturalnej, przy czym poddawane są one naciskom dynamicznym o wielkości siły przenoszonej przez organizm. W przypadku protez kończyny dolnej, nacisk jest odpowiednio przerywany.For the above reasons, the construction of the apparatus for strength and dynamic tests has been developed, in which a placed prosthesis or prosthetic element performs angular flexion movements corresponding to the movement of a joint or a natural limb, and they are subjected to dynamic pressures of the amount of force transmitted by the body. In the case of lower limb prostheses, the pressure is appropriately interrupted.
Aparat do badań wytrzymałościowych według wynalazku stanowi konstrukcję pozwalającą symulować ruchy i obciążenia, którym podlega proteza, aparat ortopedyczny lub ich elementy w czasie ich użytkowania przez inwalidę. Aparat wyposażony jest w silnik elektryczny, napędzający skrzynię przekładniową, której wałek odbiorczy połączony jest mimośrodowo za pośrednictwem dźwigien i przegubów z pojemnikiem w kształcie jednostronnie zamkniętego cylindra, w którym umieszcza się badany przedmiot i który umocowany jest obrotowo na ramie nośnej. Końcówka dźwigni popycha nastawny zderzak, umieszczony na ramieniu, na którym znajduje się uchwyt do mocowania elementu współpracującego z badanym i znajdującym się w pojemniku przedmiotem oraz hak do zawieszania obciążników. Ramię umocowane jest obrotowo na ramie nośnej aparatu. Całość konstrukcji spoczywa na podstawie w formie płyty.The apparatus for endurance tests according to the invention is a structure that allows to simulate the movements and loads imposed on the prosthesis, orthopedic apparatus or their components during their use by an invalid. The apparatus is equipped with an electric motor, driving a gearbox, the receiving shaft of which is eccentrically connected by means of levers and joints with a container in the shape of a one-sidedly closed cylinder, in which the tested object is placed and rotatably mounted on the support frame. The end of the lever pushes the adjustable bumper, placed on the arm, on which there is a handle for fixing an element cooperating with the tested object and the object in the container, and a hook for hanging weights. The arm is rotatably mounted on the apparatus support frame. The entire structure rests on a plate-like base.
Aparat do badań wytrzymałościowych według wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na załączonym rysunku. Aparat składa się z silnika elektrycznego 1 napędzającego skrzynię przekładniową 2. Na ramie nośnej 5 aparatu umocowane są obrotowo, pojemnik 9 w kształcie jednostronnie zamkniętego cylindra oraz ramię 8. Pojemnik 9 połączony jest za pomocą dźwigien 12 i przegubów 13 mimośrodowo z końcówką 4 wałka odbiorczego skrzyni przekładniowej 2, zaś końcówka 14 dźwigni jest doprowadzona do zderzaka 11 regulującego amplitudę wahania ramienia 8. Na ramieniu 8 usytuowany jest uchwyt 10 do umocowania elementu współpracującego, lub naciskającego na badany przedmiot umieszczony w pojemniku oraz hak 7 do zawieszania obciążników.The apparatus for strength tests according to the invention is shown in the exemplary embodiment in the attached drawing. The apparatus consists of an electric motor 1 driving a gearbox 2. A container 9 in the shape of a one-sidedly closed cylinder and an arm 8 are rotatably mounted on the support frame 5 of the apparatus. The container 9 is connected by means of levers 12 and joints 13 eccentrically with the end 4 of the transmission shaft. gear 2, and the tip 14 of the lever is brought to the stop 11 regulating the amplitude of the arm 8 oscillation. On the arm 8 there is a holder 10 for fixing the mating element or pressing on the test object placed in the container and a hook 7 for suspending the weights.
Badany element umieszcza się w pojemniku 9, a w przypadku potrzeby, przykładowo gdy jest to endoproteza, zanurza się ją w cieczy o własnościach analogicznych do płynu fizjologicznego. W uchwycie 10 ramienia 8 umocowuje się przedmiot współpracujący z elementem w pojemniku, przykładowo panewkę endoprotezy. Obroty mimośrodu końcówki 4 wałka odbiorczego skrzyni przekładniowej 2 powodują ruch posuwisto-zwrotny dźwigien 12, który wprawia w ruch wahadłowy pojemnik 9 oraz, poprzez końcówkę 14 i zderzak 11, ramię 8. Obciążniki zawieszone na haku 7 wywierają odpowiedni nacisk przedmiotu umieszczonego w uchwycie 10 na element usytuowany w pojemniku 9. Odpowiednia regulacja końcówki dźwigien 14 i zderzaka 11 umożliwia dokonanie zmian amplitudy wahania ramienia 8 i uzyskanie przerw cyklicznych nacisku, odpowiadających analogicznym przerwom naturalnym.The test element is placed in the container 9 and, if necessary, for example when it is an endoprosthesis, it is immersed in a liquid with properties analogous to the physiological fluid. In the holder 10 of the arm 8, an object cooperating with an element in the container, for example a socket of an endoprosthesis, is fixed. The rotations of the eccentric of the tip 4 of the gearbox 2 input shaft cause the reciprocating movement of the levers 12, which sets the container 9 in swinging motion and, through the ending 14 and the stop 11, the arm 8. Weights suspended on the hook 7 exert an appropriate pressure of the object placed in the holder 10 an element located in the container 9. Appropriate adjustment of the tip of the levers 14 and the stop 11 allows for changes in the swing amplitude of the arm 8 and for obtaining cyclic pressure intervals corresponding to analogous natural intervals.
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złDepartment of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000