Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stand for tribological testing of hip endoprostheses

Wiśniewski T., Mróz A., Magda J., Wielowiejska-Giertuga A.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

167--177

EN

The paper presents a new construction of hip-joint simulator. The SBT-01.2 simulator is designed for conducting tribological testing of hip endoprostheses based on ISO 14242-1, which specifies the requirements for the range of motion and load characteristics of the friction pair (femoral head vs. acetabular cup) during one test cycle. The construction of the simulator is based on the anatomical structure of the human hip joint. The prosthesis acetabulum is mounted in the upper part of the mounting head while maintaining the inclination angle relative to the axis of the socket to the direction of the loading force. The head of the prosthesis is mounted on a pin embedded in the bottom, movable base. After placing a special sleeve on the lower base, liquid lubricant is applied on the head-cup tribological system. The employed software enables continuous control, online visualization, and data recording. During testing, parameters such as lubricant temperature, instantaneous loading force, friction torque, and the number of cycles are recorded.

PL

W artykule przedstawiono nową konstrukcję symulatora ruchu stawu biodrowego. Symulator SBT-01.2 przeznaczony jest do realizacji badań tribologicznych endoprotez stawu biodrowego w oparciu o normę ISO 14242-1, która określa wymogi dotyczące zakresu ruchów i charakterystyki obciążenia pary trącej (głowa-panewka) w czasie jednego cyklu badawczego. Konstrukcja symulatora oparta została na anatomicznej budowie stawu biodrowego człowieka. Panewka endoprotezy zamontowana jest w górnej części w głowicy mocującej z zachowaniem kąta inklinacji osi panewki względem kierunku przyłożenia siły obciążającej. Głowa endoprotezy mocowana jest na trzpieniu osadzonym w dolnej, ruchomej podstawie. Po założeniu specjalnego rękawa na dolnej podstawie układ tribologiczny głowa-panewka zalewany jest cieczą smarującą. Zastosowane oprogramowanie umożliwia stałą kontrolę, wizualizację online i zapis danych. Podczas testu rejestrowane są takie parametry jak: temperatura cieczy smarującej, chwilowa wartość siły obciążającej, moment siły tarcia i aktualna liczba cykli.

2

Koncepcja dwuetapowych tribologicznych badań biomateriałów i elementów protezy stawu biodrowego człowieka

Kalbarczyk M., Piekoszewski W., Szczerek M., Wulczyński J.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

223-233

PL

W artykule przedstawiono koncepcje dwuetapowych tribologicznych badań biomateriałów oraz elementów protezy stawu biodrowego. Pierwszy etap badań służy do klasyfikowania skojarzeń biomateriałowych pod względem wartości współczynnika tarcia oraz odporności na zużycie. Badania te realizowane są zgodnie z normą ASTM F 732-82, przy pomocy testera tribologicznego typu trzpień-płytka. Węzeł tarcia zbudowany jest z prostych próbek, stąd niski koszt ich produkcji i przygotowania. Czas pojedynczego testu to około 12 dni. Efektem pierwszego etapu badań jest wyłonienie optymalnej pod względem tribologicznym pary materiałów, z których wyprodukowane zostaną elementy endoprotezy, stanowiące przedmiot drugiego etapu badań. Celem drugiego etapu badań jest ocena właściwości tribologicznych endoprotez wykonanych z materiałów wybranych w pierwszym etapie. Badania realizowane są za pomocą symulatora sferycznych układów kinematycznych w oparciu o normy: ASTM F-732-82, ISO 7206, ISO 14242 oraz raport techniczny ISO TR 9325. Wartość zużycia i intensywności zużywania określana jest za pomocą aparatury do precyzyjnego określania wymiarów (CMM). W przypadku drugiego etapu badań czas pojedynczego testu to co najmniej dwa miesiące, co odpowiada dwuletniemu okresowi użytkowania endoprotezy. Do analizy powierzchni trących, charakteru procesów tribologicznych oraz śladów tarcia wykorzystywany jest mikroskop sił atomowych oraz mikroskop optyczny. Zastosowanie badań dwuetapowych znacząco redukuje koszty próbek oraz wielokrotnie skraca czas trwania testów. Wymieniona wyżej aparatura testująca i analityczna stanowi część wyposażenia Zakładu Tribologii ITeE-PIB.

EN

The paper presents the idea of two-stage tribological investigation of biomaterials and hip joint prosthesis components. The first step concerns the preliminary tribological tests of simple specimens, like pin and disc, performed by means of Reciprocating Pin-on-Flat Testing Machine according to ASTM F 732-82. The aim of this research is to classify the biomaterials according to the wear resistance and friction coefficient and choose the one with the best tribological performance to be investigated in the next stage. The second stage includes the long-term tribological tests of total hip joint prosthesis with the determination of wear volume, wear intensity, friction coefficient, and the surface and structure changes of hip joint elements. The endoprosthesis components research is performed by means of a simulator of tribotesting spheroid kinematic joints, and analytic devices such as optical microscope, atomic force microscope (AFM) and the coordinates measuring machine (CMM). The tribological tests are performed according to conditions suggested in ISO 14242, ISO 7206, ISO TR 9325. The presented idea of the two-stage tribological investigation of biomaterials and hip joint components make it possible to significantly decrease the research costs and radically shorten the investigation time. All aforementioned tribological testing machines as well as analytic devices are parts of equipment of Tribological Laboratory at ITeE-PIB.

3

Physical and mathematical model of human hip joint load

Włodarski J., Szmigiel A., Żołyński K., Kaczmarek J.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2002

|

Vol. 22, no. 1

95-102

EN

Analysing human gait cyclogram and reactions of the foundation, kinematics and dynamics of loads realised on a test stand were tried to be brought closer to real object. To reconstruct hip joint load diagram, basic loads resulting from physiology of movement were isolated. Physical model conditioned on gait cyclogram is designed to describe physical load of human hip joint and may be presented in the form of characteristic "double peak". Mathematical model of human hip joint load approximates with good accuracy time serious of five harmonics. This model has been adapted for the realisation of the design for a test stand - human hip joint simulator enabling to perform static and dynamic testing of an artificial hip joint.