Многопозиционный симулятор тазобедренного сустава — это специализированное трибологическое испытательное оборудование, предназначенное для моделирования трения и износа искусственных тазобедренных суставов в условиях физиологической походки. Приводимый в действие двигателями и сервопневматической системой нагружения, он воспроизводит анатомически реалистичное движение головки бедренной кости относительно вертлужного компонента с динамической двухосевой нагрузкой. Многопозиционная конструкция позволяет параллельную работу нескольких станций, обеспечивая экономичное решение для длительных испытаний на износ, исследований и оценки качества имплантатов тазобедренного сустава.
Применение
Вы можете использовать данный симулятор для:
(1) In vitro моделирования износа тотальных или частичных тазобедренных суставов;
(2) Оценки износостойкости пар трения «головка бедренной кости — вертлужный компонент»;
(3) Исследования пар трения металл–полимер, керамика–керамика и керамика–полимер;
(4) Изучения долгосрочного износа и механизмов разрушения искусственных суставов;
(5) Сравнительных испытаний при разработке медицинских изделий;
(6) Типовых испытаний и проверки стабильности продукции тазобедренных суставов;
(7) Биотрибологических исследований в университетах и научных институтах;
(8) Регистрационных испытаний, сертификации и контроля качества искусственных тазобедренных суставов.
Стандарты
ASTM F732 — метод возвратно-поступательных испытаний «штифт–пластина» (применимо к симуляторам суставов)
Параметры
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Конфигурация испытаний | Вертлужный компонент / головка бедренной кости |
| Количество станций | 6 или 12 |
| Частота испытаний | 1,06 Гц (50 Гц) / 1,27 Гц (60 Гц) |
| Максимальная нагрузка | 3 кН (6 станций) / 2 кН (12 станций) |
| Минимальная нагрузка | 0,4 кН |
| Средняя нагрузка | 1,2 кН |
| Форма нагрузки | Динамическая двухпиковая нагрузка |
| Сгибание-разгибание (FE) | 46° |
| Отведение-приведение (AA) | 12° |
| Форма траектории силы | Эллиптическая |
| Коэффициент траектории силы | 3,8 |
| Длина траектории | 1,73 × r (r — радиус головки бедра) |
| Привод | Двигатель + механический кривошип |
| Мощность двигателя | 370 Вт |
| Объём смазки | 500 мл |
| Управляемые параметры | Нагрузка, количество циклов |
Особенности
(1) Многопозиционная конструкция позволяет одновременно испытывать 6 или 12 суставов;
(2) Анатомически точное крепление воспроизводит физиологическую нагрузку при ходьбе;
(3) Двухосевое движение (FE + AA) с фазовым сдвигом π/2;
(4) Динамическая двухпиковая кривая нагрузки точно приближена к реальному профилю ходьбы;
(5) Сервопневматическая система обеспечивает стабильную работу с минимальным обслуживанием;
(6) Механический кулачковый механизм формирует нагрузочную кривую без сложного управления в реальном времени;
(7) Высокая повторяемость установки образцов позволяет проводить как непрерывные, так и периодические проверки;
(8) Большой резервуар смазки снижает риск перегрева и деградации модельных биожидкостей.
Принадлежности
(1) Держатель головки бедренной кости — анатомическое позиционирование;
(2) Держатель вертлужного компонента — повторяемая установка;
(3) Сервопневматический узел нагружения — общий пневмоконтур;
(4) Датчик силы — контроль нагрузки основной станции;
(5) Резервуар смазки (акриловый, 500 мл);
(6) Смазочная среда — сыворотка или имитирующая биожидкость;
(7) Сменные кулачковые узлы — изменение профиля нагрузки.
Процедура испытаний
Принцип:
Симулятор использует асинхронный двигатель постоянной скорости для привода двухосевого механического кривошипа. Головка бедренной кости совершает синусоидальные движения по осям сгибание-разгибание (FE) и отведение-приведение (AA) с фазовым сдвигом π/2. Вертлужный компонент фиксирован, а контакт осуществляется под динамической вертикальной нагрузкой. Пневматические актуаторы создают нагрузку, а система кулачок–LVDT формирует заданный двухпиковый профиль нагрузки без необходимости сложного управления в реальном времени, моделируя физиологическую походку.
Операция:
(1) Выберите соответствующие держатели для головки бедра и вертлужного компонента;
(2) Установите образцы с анатомически правильной ориентацией;
(3) Установите пиковую нагрузку и проверьте стабильность подачи воздуха;
(4) Заполните резервуар смазкой до требуемого объёма;
(5) При длительных испытаниях периодически останавливайте оборудование для проверки образцов и среды;
(6) При необходимости заменяйте кулачковые механизмы для изменения профиля нагрузки;
(7) Обеспечьте повторяемость установки при повторном монтаже образцов.
Экспериментальный процесс:
(1) Установите образцы головки бедренной кости и вертлужного компонента;
(2) Настройте количество станций и параметры нагрузки;
(3) Заполните резервуар смазкой и установите его;
(4) Запустите симулятор для непрерывного циклического нагружения;
(5) Остановите испытание после достижения заданного числа циклов;
(6) Извлеките образцы для очистки, измерения износа и анализа;
(7) При необходимости установите образцы обратно в исходное положение для продолжения испытаний.
Обслуживание
(1) Регулярно проверяйте пневматическую и сервосистему на утечки и стабильность работы;
(2) Очищайте держатели и резервуары смазки для предотвращения загрязнения;
(3) Контролируйте соосность кулачка и датчика LVDT;
(4) Проверяйте качество подачи воздуха для исключения деградации работы привода;
(5) Правильно храните расходные смазочные материалы.
Заключение
Многопозиционный симулятор тазобедренного сустава обеспечивает надёжное и анатомически корректное моделирование износа тазобедренного сустава в условиях физиологической походки. Благодаря параллельной многопозиционной работе, двухосевому движению, динамической двухпиковой нагрузке и точному позиционированию образцов он идеально подходит для исследований имплантатов, длительных испытаний на износ, а также регуляторных и контрольных задач.
Часто задаваемые вопросы
(1) Что это за продукт?
Это многопозиционный симулятор тазобедренного сустава для моделирования трения и износа искусственных суставов в условиях, имитирующих ходьбу.
(2) Для чего используется этот продукт?
Используется для оценки износа, механизмов разрушения и совместимости материалов компонентов тазобедренных имплантатов.
(3) Как работает этот продукт?
Головка бедренной кости совершает двухосевые движения (FE + AA) под динамической нагрузкой относительно фиксированного вертлужного компонента. Пневматика и кулачково-LVDT система формируют двухпиковый цикл нагрузки.
(4) Почему этот продукт важен?
Он обеспечивает реалистичное и воспроизводимое моделирование износа имплантатов, поддерживая НИОКР, регистрацию и контроль качества.
(5) Для каких отраслей подходит этот продукт?
Для производителей медицинских изделий, ортопедических лабораторий, университетов, регуляторных органов и испытательных центров имплантатов.
