Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Coatings with advanced microstructure for biomedical applications

Kot M., Major Ł., Major R., Lackner J., Pontié M.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

77--84

EN

The paper presents the effect of the complex architecture of Cr/CrN+a-C:H coatings on their mechanical and tribological properties. These advanced coatings were compared with CrN single coatings and Cr/CrN multilayers. All of them were deposited by the magnetron sputtering technique. The conducted tests allowed nanohardness, elasticity modulus, fracture toughness, and adhesion of coatings to steel substrates to be determined. Tribological tests were carried out under dry friction and in the presence of phosphate-buffered saline PBS and foetal bovine serum FBS. For all test conditions, the friction coefficient and the wear index of the produced coatings were determined. The lowest wear and the lowest coefficient of friction are exhibited by coatings with complex Cr/CrN+a-C:H architecture. Furthermore, they are also resistant to the highly corrosive PBS environment.

PL

W pracy analizowano wpływ złożonej architektury powłok Cr/CrN+a-C:H na ich właściwości mechaniczne i tribologiczne. Porównywano je z powłokami pojedynczymi CrN i wielowarstwowymi Cr/CrN, które wytwarzano techniką magnetronowego rozpylania. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie twardości, modułu sprężystości, odporności na pękanie i adhezji do podłoża. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia suchego oraz w obecności roztworu soli fizjologicznej PBS i surowicy cielęcej FBS. Dla wszystkich warunków tarcia określono współczynnik tarcia oraz odporność na zużycie wytworzonych powłok. Najmniejszym zużyciem oraz najmniejszymi wartościami współczynnika tarcia charakteryzowały się złożone powłoki Cr/CrN+a-C:H. Przy tym są one także odporne na oddziaływanie korozyjne roztworu PBS.

2

Contact mechanics and wear simulations of hip resurfacing devices using computational methods

Ali M., Mao K.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2014

|

Vol. 16, no. 2

103--110

EN

The development of computational and numerical methods provides the option to study the contact mechanics and wear of hip resurfacing devices. The importance of these techniques is justified by the extensive amount of testing and experimental work required to verify and improve current orthopaedic implant devices. As the demands for device longevity is increasing, it is as important as ever to study techniques for providing much needed orthopaedic hip implant solutions. Through the use of advanced computer aided design and the finite element method, contact analysis of hip resurfacing devices was carried out by developing both three-dimensional and twodimensional axisymmetric models whilst considering the effects of loading conditions and material properties on the contact stresses. Following on from this, the three-dimensional model was used in combination with a unique programme to develop wear simulations and obtain cumulative wear for both the acetabular cup and femoral head simultaneously.

3

Właściwości reologiczne i tribologiczne cieczy synowialnej

Mystkowska J., Karpiński M., Klekotka M., Popko J., Dąbrowski J. R.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

64--65

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań in vitro wybranych właściwości reologicznych i tribologicznych naturalnej cieczy synowialnej, pobranej od pacjentów po urazie kolana. Oceniano lepkość dynamiczną w funkcji prędkości ścinania oraz współczynnik tarcia dla pary tribologicznej, wykonanej ze stopu kobaltu, testowanej w środowisku mazi stawowej. Otrzymane wyniki badań wykazały różnice pomiędzy testowanymi próbkami w zakresie przeprowadzonych badań.

EN

The aim of the work was the assessment of rheological and tribological properties of natural synovial fluids from patients with knee trauma. A viscosity in function of shear rate and coefficient of friction were evaluated. Wear tests were made using pin-on-disc tester in a synovial fluid environment. The obtained results clearly indicate differences between synovial samples.

4

Zużycie tribologiczne polietylenu UHMWPE stosowanego w układach biotribologicznych

Madej M., Kowalczyk J., Ozimina D.

Tribologia

|

2012

|

nr 1

93-108

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych materiałów stosowanych na elementy endoprotez stawów: stopu CoCrMo oraz polietylenu ultra-wielkocząsteczkowego UHMWPE. Topografię i analizę powierzchni oceniano z użyciem mikroskopu skaningowego SEM oraz profilometru. Charakterystyki tribologiczne uzyskano na aparacie T-17, pracującym w skojarzeniu: trzpień z polietylenu UHMWPE – płytka ze stopu CoCrMo w warunkach tarcia ze smarowaniem roztworem Ringera. Rezultaty badań i ich analizy pokazały, że rodzaj testowanego materiału ma znaczący wpływ na zużywanie tribologiczne elementów węzła tarcia.

EN

The paper presents the results of the tribological tests for materials used in elements of hip and knee endoprostheses. The tests were conducted for a CoCrMo alloy and an ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). The topography and the texture analysis were determined by applying scanning electron microscopy and profilometer. The tribological characteristics were obtained with a T-17 tester operating in the pin-on-plate configuration under lubricated friction conditions. The friction pair consisted of a cobalt-based alloy plate and an ultra-high molecular weight polyethylene pin. The model lubricant used in the tests was Ringer's solution. The results indicated that the wear resistance of the endoprosthesis elements was mainly dependent on the material used for the working surfaces in the friction joint.

5

Badania własności ruchowych zdegenerowanych stawów synowialnych

Koziarski C., Trzaskacz T., Ferenc Z.

Tribologia

|

2012

|

nr 5

55--63

PL

W ludzkim organizmie chrząstka stawowa jest jednym z tych elementów, które są najbardziej narażone na zmiany przeciążeniowo-zwyrodnieniowe. W pracy przedstawiono wyniki badań, które mają na celu określenie własności tribologicznych zdegenerowanych chrząstek stawowych człowieka, a co się z tym wiąże stopnia zużycia biologicznego węzła ciernego. Badania przeprowadzono na drodze doświadczalnej, z wykorzystaniem modeli fizycznych. W badaniach próbka i przeciwpróbka wykonują ruch ślizgowo-toczny, co odpowiada możliwie wiernie ruchowi wzajemnemu powierzchni ciernych w stawie. Pomiary momentu tarcia realizowano dla ruchu wahadłowego, przy zachowaniu warunków płynnego tarcia toczno-ślizgowego. Badania realizowano przy sile nacisku Fn = 0÷105[N] i prędkości poślizgu vs = {0, 3, 6, 9}[mm/s] przy prędkości obrotowej w punkcie pomiarowym ω = 0,33[s-1] Materiał badawczy klasyfikowano pod względem uszkodzeń powierzchni chrząstki stawowej. Pozwoliło to na porównanie kolejnych stadiów degeneracji chrząstki i odniesienie ich do zmian parametrów tribologicznych w postaci momentu tarcia i współczynnika tarcia na badanych powierzchniach.

EN

Joint cartilage in the human body is one of those elements that is most vulnerable to overload and degenerative changes. These changes are influenced by factors such as traffic accidents, lack of physical activates or metabolic disturbances. In this paper, the results of research aimed at the determination of the degeneration rate of the cartilage of a human joint on its tribological properties are presented. This experimental research was carried out using physical models. To carry out this research, a test stand modelling a fundamental scheme of loading and motion for the knee joint had been constructed. The measurements of the friction moment were realised for the fluctuate motion, with the proceeding of the time of rolling- sliding fluid friction. The research was realised for load force Fn = 0÷105[N]. (Sliding velocity vs = {0, 3, 6, 9}[mm/s], and the speed of rotation in measuring point ω = 0.33[s-1]) The specimen and counter specimen used in the testing are in sliding/rolling contact, which reflects, to a maximum degree possible, the relative motion of frictional surfaces in a joint. The results of this research were used for the evaluation of the influence of degenerative changes on tribological changes in the joint cartilage.

6

Fenomen mechanizmu smarowania stawów człowieka

Ryniewicz A.M.

Tribologia

|

2011

|

nr 1

125-140

PL

W opracowaniu przedstawiono problematykę związaną z wyjaśnieniem doskonałego mechanizmu smarowania stawów człowieka. Mechanizm ten do tej pory nie został w pełni opisany ani odtworzony w Endoprotezach lub innych węzłach łożyskowych. Przeprowadzone rozważania opierają się na identyfikacji warunków tarcia i smarowania w stawach prawidłowych. Obejmują przestrzenne wyznaczenie geometrycznego układu współpracujących powierzchni stawowych, kształtu szpary stawowej, warstwowej budowy struktur chrzęstnych i kostnych, dodatkowych struktur chrzęstnych wspomagających smarowanie. W procesie smarowania ważną rolę przejmuje ciecz maziowa, dla której przeprowadzono badania reologiczne i tribologiczne. Dokonano modelowania i symulacji kontaktu struktur stawowych z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES), które wskazały na odrębny niż w warunkach technicznych mechanizm smarowania – charakterystyczny dla stawów człowieka.

EN

The problem concerned with the explanation of a perfect lubrication mechanism is presented in this research. This mechanism has neither been described nor used in any other bearing nodes so far. The major consideration has been based on the identification of friction conditions and lubrication in proper hip joints. The study includes three-dimensional determination of the geometric configuration of cooperating hip joint surfaces, the shape of joint gap, multilayer cartilaginous and bone structures, and additional cartilage structures supporting the lubrication. In the lubrication process, the important role intercepts synovial fluid for which there were made reological and tribological tests. The modelling and simulation of contact using finite element methods (FEM) were made. This simulation shows the mechanism other than in technical condition lubrication. Such a mechanism is characteristic of human hip joints.

7

Tribologiczne aspekty bioniki

Wierzcholski K.

Tribologia

|

2010

|

nr 6

199-208

PL

Bionika jest nauką wskazującą zasady działania systemów technicznych, których charakterystyka jest zbliżona do charakterystyki żywych organizmów. Niniejsza praca przedstawia tribologiczne aspekty bioniki. Uzasadnienie niniejszych rozważań bierze podstawę z następujących stwierdzeń: – świat biologii jest częścią świata fizyki, dlatego prawa mechaniki oraz tribologii mogą być także stosowane w systemach żywych organizmów. – w procesie ewolucji, żywe systemy znajdujące się w ruchu wykształciły narządy uzyskujące minimalną albo maksymalną wartość siły tarcia. W technice mamy łożyska (wymagana minimalna wartość siły tarcia) oraz sprzęgła, hamulce (pożądana maksymalna siła tarcia). • znajdujemy różnorodne powiązania budowy zespołu tkanek u zwierząt i roślin z jednej strony oraz technicznych urządzeń z drugiej strony do dyczących między innymi zawieszeń, podparć, spoin i tym podobnych.

EN

Bionics indicates the main principles of the technical systems that are similar to the characteristics of living organisms. This paper presents tribological aspects of bionics. The reason for such considerations is supported in following statements: • The biological world is a part of the physical world; therefore, the rules of mechanics and tribology can also be applied to living systems. • In the evolutionary process, living motion systems become optimised to minimise friction at one end of the system, while maximising it at the other end. For example in technical world, we have bearings (small frictions) and couplings (large friction desired). • The biological diversity of technical applications is immense. Attachment structures are found in a great variety among animals and plants on the one hand, and technical devices, on the other hand, include various sorts of barbs, hooks, suction cups, and sticky pads. They operate by the use of various non-Newtonian liquids, elastic and hypo-elastic materials, and molecular adhesion forces.

8

Analiza zużycia polietylenu UHMW PE stosowanego w układach biotribologicznych

Madej M., Ozimina D., Cwanek J., Styp-Rekowski M.

Tribologia

|

2010

|

nr 1

61-76

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań materiałów stosowanych na elementy systemów biotribologicznych – endoprotez stawów. Badaniom poddano polietylen ultra-wielkocząsteczkowy UHMW PE w skojarzeniu trącym ze stopem Co-Cr-Mo oraz ze stopem Co-Cr-Mo z powłoką TiN, otrzymaną techniką PVD. Topografię i analizę powierzchni oceniano przy użyciu mikroskopu skaningowego SEM oraz mikroskopu sił atomowych AFM. Charakterystyki tribologiczne uzyskano na aparacie T-17, pracującym w skojarzeniu trzpień–płytka zgodnie z normą ASTM 732-82 w warunkach tarcia ze smarowaniem roztworem Ringera. Badania wykazały, że mechanizmy zużycia polietylenowych elementów zależą przede wszystkim od materiału powierzchni roboczych węzła tarcia.

EN

This analysis concerns the interaction of a Co-Cr-Mo alloy head with and without a TiN coating and an ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW PE) acetabular cup. The TiN coatings were deposited on the Co-Cr-Mo alloy substrate using the PVD technology. The morphology and structure of Co-Cr-Mo alloy, TiN coating and UHMW PE were analyzed by scanning electron microscopy. The surfaces topography were made with atomic force microscopy – AFM. The tribological tests were performed in accordance with ASTM 732-82 in a T-17 tribotester for a sliding-reciprocating motion. The friction pair was analyzed in the pin-on-plate type wear tests. The results indicated that the mechanisms of wear of the endoprosthesis elements were dependent mainly on the material used.

9

Właściwości eksploatacyjne nowych panewek endoprotezy stawu biodrowego

Grądzka-Dahlke M.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2009

|

nr 19 (91)

47-50

PL

Alloplastyka stawów jest jedną z dziedzin, które intensyfikują rozwój inżynierii biomedycznej. W ostatnich dziesięcioleciach obserwuje się niesłabnące działania w kierunku zwiększenia trwałości implantów. Ograniczenia materiałowe wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań. W referacie przedstawiono koncepcję nowej panewki stawu biodrowego z metaliczną warstwą porowatą. Idea oparta na założeniu łożyska samosmarnego powinna zapewnić korzystne warunki pracy i minimalizację zużycia elementów współpracujących. Przeprowadzono analizę numeryczną przepływu cieczy w warstwie porowatej oraz weryfikujące badania eksperymentalne na symulatorze tarcia stawu biodrowego. Uzyskane wyniki potwierdziły słuszność przyjętej koncepcji. Przepływ cieczy w porowatej panewce zapewnia dobre smarowanie powierzchni trących i zmniejsza zużycie elementów.

EN

Joint alloplastics is one of the domains intensifying biomedical engineering development. Last decades show unabated activity towards increase of implant durability. Material restrictions force the search for new solutions. In this work the conception of new hip joint cap with metallic porous layer is presented. The idea based on self-lubricating bearing should ensure favourable conditions and minimize wear of co-working elements. Numeric analysis of the lubricating fluid flow in porous layer has been taken as well as verifying experimental research on hip joint friction simulator. Obtained results confirmed the fairness of the admitted assumptions. The fluid flow in porous cap ensures good lubrication of sliding layers and decrease wear of elements.

10

Contribution in biobearing lubrication

Wierzcholski K. C., Nyashin Y., Loghov V.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

|

2008

|

Vol. 43, nr 1

33-54

EN

This paper presents the general description of a lubrication problem for two co-operating living cartilage surfaces separated with a bio-fluid in human joints for unsteady boundary conditions. The synovial bio-fluid has visco-elastic properties. The growth of the tissue is taking into account. The congenial growth strain rates in the synovial fluid and in the cartilage are presented in the described bio-tribological model. The tissue occuring in the thin boundary cartilage layer has elastic, hype-elastic, or hypo-elastic properties. Some particular remarks about isotropic growth strains are presented in this paper. Moreover, some cases of pressure distributions and capacities occuring in a human hip joint are obtained in a numerical way.

PL

Niniejsza praca przedstawia ogólny opis problemu smarowania dwóch żywych współpracujących ze sobą powierzchni chrząski stawowej człowieka, oddzielonych płynem smarującym w warunkach niestacjonarnego przepływu. Płyn smarujący ma właściwości lepko-sprężyste. Uwzględniany jest wzrost oraz deformacja chrząstki stawowej. W przedstawionym problemie o charakterze bio-tribologicznym przyjęto genetyczny tensor wzrostu oraz deformacji współpracujących ciał traktowanych jako materiał łożyskowy. Rozpatrywane warstwy wierzchnie chrząski stawowej posiadają w mniejszym zakresie właściwości sprężyste, natomiast dominują właściwości podsprężyste oraz hypersprężyste. Ten fakt ma wpływ na założone warunki brzegowe w szczelinie stawu człowieka. Jako szczególny przypadek omówiono materiał łożyskowy o właściwościach izotropowych. Przykłady numeryczne rozkładów wartości ciśnienia hydrodynamicznego w zakresie tarcia płynnego oraz granicznego na powierzchni sferycznej głowy kostnej stawu biodrowego człowieka obejmują efekty wywołane ruchem obrotowym, jak również wyciskaniem płynu smarującego.

11

Układ kształtujący pneumatyczne sygnały okresowe w urządzeniu do badań biotrybologicznych

Kulesza Z., Siemieniako F.

Przegląd Mechaniczny

|

2006

|

nr 2

25-29

PL

Przedstawiono koncepcję modernizacji układu sterowania urządzenia do badań biotrybologicznych. Urządzenie jest wykorzystywane w badaniach eksperymentalnych różnych elementów układu stomatognatycznego. Opracowaniu program komputerowy, który za pośrednictwem pneumatycznego zaworu proporcjonalnego, steruje wartością normalnego obciążenia próbki i synchronizuje cykl obciążenia z ruchem oscylacyjnym przeciwpróbki.

EN

There was presented an idea of control system modernization for biotribological experiments. This device is applied for stomagnatic system investigations. The computer program, broking pneumatic proportional valve, control the value of sample normal load and synchronize load cycle with the anti-sample oscillatory motion.

12

Tribological properties of tissue in biobearings and bioreactors as the histotribological parameters.

Wierzcholski K., Ghaemi M.H.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2005

|

Vol. 40, nr 3

17-30

EN

This paper presents the main ideas behind a Transfer of Knowledge (ToK) project funded by European Commission, called "BioBearing". BioBearing is designed to be run for the period of 2005-2008. The main field of research is tribology of tissue. Tissue is considered as a histotribological element. Particularly, lubrication of human joints by non-Newtonian synovial fluids in unsteady state condition is considered. In this relation, stochastic behavior of cartilage deformation in human joints is described. Additionally, the cultivation process of cartilage tissues of human joints in bioreactors and possibility of shear force and shear rate control during this process will be investigated.

PL

Autorzy przedstawiają zarys głównych celów badawczych podjętych w unijnym projekcie badawczym zatwierdzonym przez komisję Europejską do realizacji w latach 2005-2008. Koordynatorem projektu jest K. Wierzcholski, autor niniejszego artykułu. Badania teoretyczne, numeryczne i eksperymentalne dotyczyć będą problemów tribologii tkanek jako elementów histotribologii a w szczególności smarowania stawów nienewtonowskimi cieczami synowialnymi w warunkach nieustalonych z uwzględnieniem deformacji chrząstki stawowej w opisie stochastycznym. Ponadto rozpatrywany będzie problem hodowli chrząstki stawowej w bioreaktorze z uwzględnieniem możliwości sterowania siłami tarcia.

13

Tribologia biołożysk i inteligentnych bioreaktorów tematem grantu europejskiego

Wierzcholski K.

Tribologia

|

2005

|

nr 5

67-80

PL

Autor przedstawia zarys głównych celi badawczych podjętych w unijnym projekcie badawczym zatwierdzonym przez Komisję Europejską do realizacji w latach 2005-2008. Badania teoretyczne, numeryczne i eksperymentalne dotyczyć będą smarowania stawów nienewtonowskimi cieczami synowialnymi w warunkach nieustalonych z uwzględnieniem deformacji chrząstki stawowej w opisie stochastycznym. Ponadto rozpatrywany będzie problem hodowli chrząstki stawowej w bioreaktorze z uwzględnieniem możliwości sterowania siłami tarcia.

EN

Taking into account the increasing need to artificial joints for in-vitro use, this paper presents a layout of a challenge leading to detail analyzing of regeneration problems of articular joint and gives a step-by-step plan for designing a novel intelligent artificial joint. This paper has been prepared based on the objective of European Project MTKD-CT-2004-517226 to represent the methodology and goal of the idea described in and make possible wider discussion on this subject for further developments during the realization. Gdansk University of Technology, as the coordinator, in cooperation with other European universities: Graz University of Technology, Clinic for Orthopaedics and Sportorthopaedics of the Tech. University Munich, University of Applied Sciences in Giessen-Friedberg, Institute for Fluid Mechanics in University of Karlsruhe and Central Institute for Biomedical Engineering in University of Ulm submitted a ToK proposal to the European Commission on May 2004 which was entitled "Bio and Slide Bearings, their Lubrication by Non-Newtonian Oils and Application in Non-Conventional Systems". The proposal was submitted under Sixth Framework Programme, with Call Identifier: FP6-2003-No.517226, and finally is accepted as the Contract MTKD-CT-2004-517226. The proposal after negotiation is confirmed to financing from 2005 to 2008 due to high level marks for scientific, technological, socio-economic and European impact issues, as well as management aspects. The World Health Organization (WHO) has declared the present decade the bone and joint decade. In 1988 in USA the estimated total cost of osteoarthrosis was $54.6 billion. Annually in Germany more than 30 million medical treatments and more than 50 million days of temporary or permanent disablement, are due to the diseases of cartilage and bone. It is not surprising that the number of human joint diseases shows an exponential increase over the last years in Europe. In last ten years in European Union the number of bone fractures caused by the osteoarthritis increased twofold. More than 100000 total hip or knee joints are implanted during one year in Germany. Within ten years 5% of them fail by aseptic loosening. It can be estimated that yearly 2.5 million joint fractures occur worldwide. Only in 2000 in EU 414000 joint fractures was recorded. The increase in number of joint fractures in EU, anticipated on the ground of demographic development in the next 50 years, would reach about one million.

14

Badania tribologiczne chrząstki stawowej

Trzaskacz T.

Tribologia

|

2004

|

nr 4

265-272

PL

W pracy przedstawiono przebieg i wyniki badań tribologicznych chrząstki stawowej. Próbki kostne wraz z chrząstką wycięto z kłykci kości udowej. Umieszczono je na stanowisku badawczym przedstawionym w pracy [L. 10]. Pomiary momentu tarcia realizowano dla ruchu wahadłowego. Próbki pracowały w warunkach płynnego tarcia toczno-ślizgowego. Badania realizowano dla prędkości poślizgu Vs = {0, 3, 6, 9} [mm/s] przy prędkości obrotowej w punkcie pomiarowym omega = 0,33 [obr./s], dla siły nacisku Fn z przedziału od 0 - 105 [N]. Zmierzone wartości momentu tarcia w zależności od siły nacisku przedstawiono na Rys. 4, natomiast wartości momentu w zależności od prędkości poślizgu na Rys. 5. Ze zmierzonych wartości momentu tarcia obliczono współczynnik tarcia. Zależność współczynnika tarcia od siły nacisku i prędkości poślizgu przedstawiono na Rys. 6 i 7. Na podstawie wyników stwierdzono, że współczynnik tarcia jest zależny od siły nacisku i prędkości poślizgu.

EN

In this paper method and results of tribological research of articular cartilage were shown. Bone specimens with articular cartilage were cut off from the condyles of femur bone. They were fixed on test setup, which was presented previously in paper [L. 10]. Measurements of moment of friction was realized for swinging motion. Specimens worked with rolling - sliding fluid friction. Investigations were realized for sliding velocity Vs = {0, 3, 6, 9} [mm/s], and speed of rotation in measuring point omega = 0,33 [1/s], and load force FN = 0 - 105 [N]. Measured values of moment of friction as a function of load force were introduced on Fig. 4, and as a function of sliding velocity were introduce on Fig. 5. From measured value of moment of friction it was obtained coefficient of friction. Dependence of coefficient of friction from load force and sliding velocity introduced on Fig. 6 and 7. On the base of results ascertained, that coefficient of friction i dependent from load force and sliding velocity.

15

Wpływ anatomii i tribologii na mechanizm powstawania zmian zwyrodnieniowych w stawie biodrowym

Ryniewicz A.M.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2000

|

Vol. 35, nr 3

133-143

PL

W opracowaniu przedstawiono badania anatomicznego kształtu powierzchni roboczych stawu biodrowego. Rzeczywisty kształt powierzchni stawowych głowy i panewki oraz ich wzajemna kongruencja lub jej brak, może decydować o mechaniźmie smarowania stawu. Zapewnienie w biołożysku istnienia szczelin wypełnionych cieczą synowialną w warunkach znacznych nacisków kontaktowych, przy stosunkowo małych prędkościach warstw cieczy synowialnej, może warunkować powstanie dodatnich ciśnień bioelastohydrodynamicznych. Ciśnienia te równoważą naciski kontaktowe i tym samym przeciwdziałają zużywaniu się tkanki chrzęstnej. Specyficzny kształt powierzchni stawowych głowy i powierzchni księżycowatej panewki, nie wykazujących kongruencji stwarza warunki tarcia płynnego i tym samym może stanowić istotny czynnik w diagnozowaniu choroby zwyrodnieniowej stawów.

EN

When considering hip joint mechanics, friction, wear, dynamic effects, activities, histologic structure and continuity of life processes one can notice a marvellous adaptation to performed functions. A structure of a joint, proceeding physical-chemistry reactions and a system of mutual interactions ensure reliable mechanism of lubrication. Explanation of lubrication mechanism is of a great significance for general konwledge. Understanding the mechanism of lubricating could facilitate hip joint arthritic changes prevention, optimise material selection and artificial hip joint construction. Taking up these issues is extremely important due to relative prolongation of human life, which requires longer maintaining of hip joint functionality of elderly people. Mechanism of bio-bearing lubricating may be considered as perfect because it underwent verification through evolution. It should be emphasised that only biological constructions have a possibility of taking advantage of such an enormous amount of experience. New forms are created and at the same time natural selection of faulty solutions and modifications according to life conditions take place. The paper presents research into hip joint surface forms of matured organism. The research was focused on bio-lubricating reliability.

16

A review of friction forces in human joints

Wierzcholski K., Schwalbe H. J.

Tribologia

|

2000

|

nr 1

225-262

PL

Praca podaje różne rodzaje tarcia w aspekcie tribologii, występujące w stawach człowieka. Przy tej okazji dokonano kilka porównań pomiędzy rodzajami tarcia występującymi w budowie maszyn a rodzajami tarcia, które obserwuje się w biołożyskach. Takie porównania pozwalają lepiej analizować i rozróżniać rodzaje tarcia w ciele człowieka. Powyższe porównania umożliwiają także stworzyć metodę kontroli rodzajów tarcia.Ten fakt pomaga przy stawianiu diagnozy lekarskiej, co ma duże znaczenie w praktyce ortopedycznej.

EN

In the paper the various kinds of friiction occuring in the human joints were presented and illustrated in biotribology aspect. In this occasion have done some comparisons between the kinds of friction occuring in the machine elements and the kinds of friction, which observed in the human biobearing. These comparisons allow making better analysis of the various kinds of friction in the human body. The comparisions also allow to create the methods to control the kinds of friction in order to prophylactic of destroy and wear of co-operating bone elements. This fact may have the influence in creating more right diagnoses, which are very important in the orthopaedic pratcice.

17

Biotribologia struktur kostno-stawowych człowieka

Wierzcholski K.

Problemy Eksploatacji

|

1998

|

nr 2

129-141

PL

Biotribologia jest nauką opisującą procesy tarcia, zużycia i smarowania w węzłach tarcia występujących w żywych organizmach. Węzłami tarcia ślizgowego w organiźmie człowieka są między innymi stawy biodrowe, łokciowe, ramienne, paliczkowe, kolanowe. Celem pracy jest wykazanie tezy o sprzężeniu wartości oddziaływań sił w mięśniach i w składzie kostno-szkieletowym na parametry eksploatacyjne pracy stawów człowieka w aspekcie biomechaniki, a w szczególności kinetyki ruchu.

EN

Biotribology of bone joints human structures represents the science of friction, lubrication and wear processes occurring in joints of living organisms. To the range of human joints, shoulder joints, knee joints, finger joints. The aim of this paper is to prove the thesis about the conjugation of interaction values beetwen forces occurring in muscles and in bone skeleton scheme on the one hand and the work operating parameters of human joints in the aspects of mechanics and kinetics in biology in the other hand. Author shows that the consideration of the alone biobearing where we neglect all loading system which acts on the joint head is unrealistic. This paper mark three fundamental directions of contemporary studies at namely: problem of classical lubrication in reciprocating motion of joint bone head, consideration problem of lubrication through the squeezing out of oil, influence of strength of bone head on the bone beam torsion, bending, tension anf fatigue taking into account specific conditions of the bone skeleton system.