RU2039537C1 - Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность - Google Patents
Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039537C1 RU2039537C1 RU92009792A RU92009792A RU2039537C1 RU 2039537 C1 RU2039537 C1 RU 2039537C1 RU 92009792 A RU92009792 A RU 92009792A RU 92009792 A RU92009792 A RU 92009792A RU 2039537 C1 RU2039537 C1 RU 2039537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loading
- prosthesis
- testing
- hydraulic
- electro
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/76—Means for assembling, fitting or testing prostheses, e.g. for measuring or balancing, e.g. alignment means
- A61F2002/7695—Means for testing non-implantable prostheses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам и приспособлениям, предназначенным для испытаний протезных изделий на эксплуатационную прочность, и может быть использовано для ресурсных и ускоренных испытаний указанных изделий при обработке новых конструкций и материалов их основных деталей. Существо изобретения: устройство содержит опорную площадку с поворотным сектором, силовой гидроцилиндр, управляемый электрогидравлическим усилителем. Датчики поворота и усилий фиксируют изменение кинематических и динамических параметров. Головка установлена в цапфах. 4 ил.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам и приспособлениям, предназначенным для испытаний протезных изделий на эксплуатационную прочность, и может быть использовано для ресурсных и ускоренных испытаний указанных изделий при отработке новых конструкций и материалов их основных деталей.
Известно устройство для испытания протезов бедра на долговечность (авт. св. N 157824, кл. А 61 F 2/76, 1963), содержащее платформу, установленную на роликах и приводимую в возвратно-поступательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма. Платформа служит опорой для испытуемого протеза, закрепленного на толкателе, который установлен в шарнире с возможностью осевого перемещения и качания в плоскости движения платформы. Через толкатель при помощи ролика испытуемый протез поджимается нажимной пластиной к платформе. Усилие поджатия регулируется винтом. Таким образом, величина сил, действующих на протез, обусловлена затяжкой пружины, а закон изменения их в течение цикла нагружения определяется профилем нажимной пластины.
Недостатком этого устройства является несоответствие закона нагружения протеза во время испытаний (синусоидальный закон нагружения) реальным условиям: отсутствует полная разгрузка, соответствующая переносу ноги. Кроме того, в данном устройстве затруднена переналадка, осуществляемая заменой нажимной планки, изменение закона нагружения, и кривошипа изменение длины шага.
Известно устройство для испытания протезов бедра (Клименко Н.И. Число циклов нагружения протезов бедра, Протезирование и протезостроение. М. 1960, вып. III (VII)). Нагружение протеза в этом устройстве в опорный период шага задается при помощи шестизвенного механизма, приводимого от электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор. Протез устанавливается на опорную доску, причем точка его подвеса может перемещаться по вертикали, вызывая поджатие пружины и обеспечивая этим нагружение испытуемого протеза силой заданной величины. Регулировка положения точки подвеса, т.е. усилия затяжки пружины нагружения, осуществляется с помощью специального приспособления. Переносный период шага на данном стенде имитируется при помощи штанги, выходящей из зацепления с роликом в крайнем положении опорной доски и отключающейся вместе с бедром под действием пружины.
К недостаткам этого устройства следует отнести жесткую зависимость (невозможность изменения) закона нагружения протеза в опорный период шага от геометрии шестизвенного механизма. В этом стенде не предусмотрено регулирование изгибающего момента во фронтальной плоскости и торсионного момента.
Известно устройство [1] включающее опорную площадку, на которую опирается испытуемый протез и которая установлена на платформе с возможностью поворота вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Такая конструкция дает возможность создать в опорный период шага торсионный момент (поворачивая опорную площадку вокруг вертикальной оси) и изгибающий момент во фронтальной плоскости (поворачивая опорную площадку вокруг горизонтальной оси), а также позволяет изменять эти моменты.
Данному устройству присущи основные недостатки, аналогичные вышеперечисленным, а именно несоответствие законов нагружения протеза во время испытаний реальным условиях эксплуатации, так как механизм создания сил нагружения не позволяет их воспроизводить или изменять. Кроме того, в таких устройствах наблюдается искажение заданной формы цикла нагружения, вызываемое упругими несовершенствами испытуемого изделия.
Цель изобретения компенсация искажений, вносимых упругими несовершенствами образца и другими причинами в форму рабочего цикла, т.е. повышение точности воспроизведения заданного закона нагружения испытуемого протеза бедра достигается тем, что устройство снабжено задатчиками формы, амплитуды и частоты повторения рабочих циклов силового динамического нагружения и управляемыми сигналами рассогласования электрогидравлическими усилителями, выходные каналы которых соединены с полостями исполнительных силовых гидроцилиндров.
На фиг. 1, 2 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность; на фиг. 3 изображена принципиальная схема электрогидравлического привода узлов динамического нагружения; на фиг. 4 блок-схема системы дистанционного автоматического управления электрогидравлическим приводом.
Устройство содержит испытуемый протез 1 бедра, стопа 2 которого установлена на опорную площадку 3. Качание опорной площадки 3 осуществляется через поворотный сектор 4 силовым гидроцилиндром 5, управляемым электрогидравлическим усилителем 6. Датчики поворота и усилий, соответственно 7 и 8, фиксируют изменения кинематических и динамических параметров, имеющие место при осуществлении поворота опорной площадки. Верхняя часть протеза закреплена в специальной головке 9, которая установлена в цапфах 10, что позволяет ей качаться в сагиттальной плоскости при качании стопы 2. Через рычаг 11, закрепленный на обойме 12 головки 9, силовой гидроцилиндр 13, управляемый электрогидравлическим усилителем 14, осуществляет ротационные нагружения протеза 1. Осевое нагружение создает силовой гидроцилиндр 15, управляемый электрогидравлическим усилителем 16, на штоке которого закреплена вилка 17 с возможностью осевых перемещений относительно корпуса головки 9. Узлы ротационного и осевого нагружения оснащены датчиками поворота или продольного перемещения, а также датчиками усилий нагружения (на конструктивной схеме эти датчики не показаны).
На фиг. 3 изображена принципиальная схема электрогидравлического привода устройства, который включает насосную установку с тремя приводными гидронасосами 18-20, которые посредством напорных гидролиний соединены через электрогидравлические усилители 6, 14 и 16 с соответствующими им силовыми гидроцилиндрами поворота опорной площадки 5, ротационного нагружения 13 и осевого нагружения 15. Кроме того, каждый электрогидравлический усилитель гидролиниями связан с поршневой и штоковыми полостями гидроцилиндров 5, 13, 15, а также со сливной магистралью. В каждой из напорных магистралей установлены предохранительно-переливные клапаны 21-23, а также манометры 24-26 контроля давления.
Блок-схема системы дистанционного автоматического управления электрогидравлическим приводом (фиг. 4) включает задатчик 27 формы, амплитуды и частоты повторения рабочих циклов нагружения персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), микропроцессорный контроллер 28, который через цифроаналоговые преобразователи 29-31 связан с электрогидравлическими усилителями 6, 14 и 16, осуществляющими управление рабочим циклом нагружения с помощью силовых гидроцилинлров 5, 13 и 15. Силовые и подвижные элементы предлагаемой установки посредством семейства датчиков 32-34 поворота или перемещений и усилий установлены по каждому направлению и связаны через аналого-цифровые преобразователи 35-37 с микропроцессорным контроллером 28 и ПЭВМ 27.
Работа устройства для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность осуществляется в соответствии с заданной программой и режимами нагружений. Устройство позволяет осуществлять при независимых движениях выполняемые по заданным законам и позволяющие имитировать нагружения протеза в процессе ходьбы, а также форсированные режимы.
Для создания циклического нагружения с пульта ПЭВМ 27 по заданной программе производится пуск насосной установки, в результате чего приводные гидронасосы 18-20 нагнетают рабочую жидкость в напорные магистрали гидролинии, связывающие их через электрогидравлические усилители 6, 14 и 16 с исполнительными силовыми гидроцилиндрами 5, 13 и 15 нагружения. На электронные блоки управления электрогидравлическими усилителями подаются управляющие электрические сигналы, изменяющиеся по заданной программе, согласно которой происходит изменение давлений в поршневых и штоковых полостях силовых гидроцилиндров 5, 13 и 15, вызывая этим их соответствующее перемещение или изменение усилия нагружения. При этом будет циклически происходить поворот-качание опорной площадки 3, на которой установлена стопа 2 испытуемого протеза 1, а также его осевое и ротационное нагружение.
Задавая посредством ПЭВМ 27 и других электронных узлов различные режимы нагружения, можно в широких пределах изменять частоту повторения циклических нагружений по всем направлениям. В результате этого можно будет имитировать реальные условия эксплуатации протезов, производить их форсированные испытания при отработке их конструктивных элементов и материалов основных деталей. Плавные программируемые изменения изгибающих и торсионных моментов в необходимых плоскостях позволяют достоверно воспроизводить нагрузки на протез при ходьбе.
В процессе испытаний могут наблюдаться искажения заданного закона нагружения, вносимые упругими несовершенствами деталей протеза и другими причинами в форму рабочего цикла, которые будут фиксироваться соответствующими датчиками перемещений, поворота или усилий и передаваться в виде электрических сигналов на обработку в ПЭВМ 27. Благодаря такой обратной связи будет происходить соответствующая корректировка закона управления режимами нагружения с целью повышения точности воспроизведения заданных законов нагружения.
Claims (1)
- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРОТЕЗОВ БЕДРА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ, содержащее опорную площадку для размещения испытуемого протеза, установленную на платформе с возможностью поворота вокруг горизонтальной и вертикальной осей, механизм поворота опорной площадки, механизмы осевого и ротационного нагружения с головкой для крепления протеза, отличающееся тем, что оно снабжено задатчиками формы, амплитуды и частоты повторения рабочих циклов силового динамического нагружения, причем механизмы поворота опорной площадки, осевого и ротационного нагружения выполнены в виде исполнительных силовых гидроцилиндров, соединенных соответственно с опорной площадкой и головкой, и управляемых электрогидравлических усилителей, выходные каналы которых соединены с полостями исполнительных силовых гидроцилиндров, при этом задатчики формы, амплитуды и частоты соединены с управляемыми электрогидравлическими усилителями.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92009792A RU2039537C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92009792A RU2039537C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2039537C1 true RU2039537C1 (ru) | 1995-07-20 |
Family
ID=20133092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92009792A RU2039537C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039537C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002064068A1 (fr) * | 2001-02-15 | 2002-08-22 | S.P. Korolev Rocket And Space Public Corporation Energia | Procede de tests de performance de protheses et articles orthopediques |
CN112842640A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-05-28 | 重庆熙科医疗科技有限公司 | 一种植入距骨假体生物稳定性的测试方法及装置 |
RU2791952C1 (ru) * | 2022-07-11 | 2023-03-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Экспериментальный стенд для определения максимально выдерживаемой силы тяговой нити в биотехническом протезе |
-
1992
- 1992-12-07 RU RU92009792A patent/RU2039537C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1477402, кл. A 61F 2/76, 1987. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002064068A1 (fr) * | 2001-02-15 | 2002-08-22 | S.P. Korolev Rocket And Space Public Corporation Energia | Procede de tests de performance de protheses et articles orthopediques |
CN112842640A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-05-28 | 重庆熙科医疗科技有限公司 | 一种植入距骨假体生物稳定性的测试方法及装置 |
RU2791952C1 (ru) * | 2022-07-11 | 2023-03-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Экспериментальный стенд для определения максимально выдерживаемой силы тяговой нити в биотехническом протезе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110063822B (zh) | 假肢膝关节的测试系统 | |
US6223604B1 (en) | Mobile truss testing apparatus | |
CN103257076A (zh) | 一种人工髋关节动态疲劳磨损试样夹具及试验机 | |
RU2039537C1 (ru) | Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность | |
RU2728216C1 (ru) | Стенд для износных испытаний автомата перекоса вертолета | |
US20070169561A1 (en) | Mechanism arrangement for orthopedic simulator | |
US5033298A (en) | Process and an apparatus for testing spring-loaded elements having essentially linear pitch of spring | |
RO123041B1 (ro) | Stand pentru testarea cupelor cotiloide | |
US20070169573A1 (en) | Orthopedic simulator with fluid concentration maintenance arrangement for controlling fluid concentration of specimen baths | |
CN219179146U (zh) | 膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统 | |
US20070260319A1 (en) | Testing | |
WO2022195478A1 (en) | Walking simulator, in particular to test a prosthetic device | |
UA50548A (ru) | Устройство для испытания протезов бедра на эксплуатационную прочность | |
RU2755375C1 (ru) | Нагрузочный стенд для испытаний рулевой машины | |
CN114858450A (zh) | 一种利用气压加载的关节轴承寿命试验装置及方法 | |
CN201831982U (zh) | 一种基于钢丝绳传动的髋关节试验机 | |
RU2352912C1 (ru) | Испытательный стенд для создания регулируемых динамичных нагрузок | |
GB2205959A (en) | Stress testing materials | |
CN117405377A (zh) | 多自由度的人工膝关节磨损试验机 | |
US9730812B2 (en) | Adjustable testing apparatus for an orthopaedic specimen such as a knee implant prosthesis | |
RU2760598C1 (ru) | Стенд для испытаний невращающихся элементов автомата перекоса вертолета | |
CN110926787A (zh) | 作动筒万向接头伺服耐久试验装置 | |
US7762147B2 (en) | Orthopedic simulator with integral load actuators | |
JPH02297361A (ja) | 人工関節シミュレータ | |
Belokurov et al. | Test bench for full-scale cycling of prosthesis: Artificial lower limb |