一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装的制作方法

1.本发明涉及人工关节检测设备技术领域，具体涉及一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装。


背景技术：

2.人体膝关节是由股骨、小腿骨的胫骨和腓骨、髌骨构成的；在股骨和胫骨之间有软骨盘，分别称为内侧半月板和外侧半月板，股骨前下端有槽合适安放髌骨，这些关节的表面覆盖软骨，能吸收震动承受压力，软骨特别是半月板在运动时是人体最易受伤的部分，一旦关节受损，就会造成关节疼痛、功能障碍；然而随着科技的进步，将人工膝关节植入人体代替骨骼关节帮助患者取得自由行动能力，目前在医学领域已经是较为常见的技术。
3.人工膝关节在植入人体后，服役过程中会与人体自身的骨骼和组织产生相对运动，这个过程中如人工架体出现磨损、其产生的小颗粒会滞留在人体内并造成健康隐患；同时，人体膝关节服役过程中会受到外力的撞击，若撞击力度过大，极有可能造成关节的错位、脱落等现象；因此，人体膝关节置入人体前进行可靠性检测尤为重要。
4.现有技术中，人工膝关节各项性能的可靠性检测都是分开进行的，检测过程中较为复杂；同时，现有的人工膝关节可靠性检测工装实用性较差，难以适用于不同尺寸的人工膝关节。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装。
6.本发明的技术方案为：一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装，包括检测台、耐磨性检测组件、强度检测组件和plc控制器；检测台包括底座和固定设置在底座上端的检测架，底座上端面两侧对称设置有两个滑动槽，两个滑动槽内部沿其长度方向均设置有导向杆；
7.耐磨性检测组件设置有两个，耐磨性检测组件包括电动缸、推动座和夹持器；两个电动缸分别固定设置在底座上端面且位于两个滑动槽相远离的一端，两个推动座分别一一对应滑动卡接在两个滑动槽内部，且分别与两个滑动槽内部的导向杆一一对应滑动卡接，两个推动座分别与对应侧的电动缸的输出轴固定连接；两个推动座相互靠近的一侧均设置有连接头；两个夹持器分别与两个连接头一一对应活动铰接；
8.强度检测组件包括移动架、微型电机、导向套和击打头；移动架活动卡接在检测架内部上端，移动架上端面两侧均转动卡接有调节丝杠，两个调节丝杠分别贯穿检测架，且分别与检测架螺纹连接；微型电机固定设置在移动架内部，微型电机的输出轴上设置有旋转凸轮，旋转凸轮上活动铰接有凸轮轴；导向套贯穿移动架下底面且与移动架固定连接，导向套内部滑动卡接有塞杆，塞杆顶端与凸轮轴远离旋转凸轮的一端活动铰接；击打头通过插接轴活动插接在导向套下端，插接轴上活动套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧一端与插接轴活动
卡接，另一端与导向套的内壁活动卡接；
9.plc控制器分别与电动缸和微型电机电性连接。
10.进一步地，夹持器包括活动头、卡套和定位片，活动头的一端与连接头活动铰接，卡套设置固定设置在活动头的另一端，卡套周向均匀分布有数个卡槽，卡套远离活动头的一侧外部固定套设有安装环，定位片设置有数个，各个定位片一一对应活动卡接在各个卡槽内部，且各个定位片上均倾斜设置有调节槽，各个调节槽上均滑动卡接有螺纹座，安装环上与各个定位片位置对应处均设置有推动丝杠，各个推动丝杠分别与各个螺纹座一一对应螺纹连接，且各个推动丝杠的端部分别与活动头转动卡接，使用时将人工膝关节股骨段和胫骨段分别与插入两个卡套内部，然后旋转两个卡套上的推动丝杠，推动丝杠旋转过程中各个定位片上的螺纹座沿调节槽内移动，并最终使两个卡套上的各个定位片相互靠近，对人工膝关节股骨段和胫骨段进行固定，提高了人工膝关节可靠性检测的便携性。
11.进一步地，各个定位片相互靠近的一端均设置有定位锥齿；通过在定位片上设置定位锥齿，有利于提高定位片对人工膝关节的固定效果。
12.进一步地，还包括耐腐蚀性检测组件，耐腐蚀性检测组件包括举升构件和容纳盒，举升构件包括举升板、铰接支杆和举升丝杠，举升板活动卡接在底座上端面中心位置，举升板下底面设置有导柱，铰接支杆设置有两个，两个铰接支杆的顶端分别分别与导柱的两个侧壁活动铰接，两个铰接支杆底端均设置有螺纹套，举升丝杠贯穿底座后分别与两个螺纹套螺纹连接，容纳盒由两个结构相同的半盒体拼接而成，两个半盒体分别通过导向架滑动卡接在检测架内部，且位于强度检测组件下端，两个半盒体下底面均螺纹连接有拼装丝杠，两个拼装丝杠分别通过立板与检测架固定连接，两个半盒体连接处均设置与导柱结构对应的弧形卡槽；使用时旋转举升丝杠，利用两个铰接支杆将举升板顶起，从而使人工下关节在举升板的作用下抬升一定高度，然后旋转两个半盒体下底面的拼装丝杠，使得两个半盒体相互靠近完成拼接，此时两个半盒体上的弧形卡槽与导柱卡接，最后向容纳盒内部注入盐溶液或酸溶液进行人工膝关节的耐腐蚀性能检测，有利于提高人工膝关节可靠性检测的全面性，提高了人工膝关节的使用安全性。
13.进一步地，举升板上端面两侧均设置有防护翼板，通过设置防护翼板有利于提高人工膝关节抬升过程中的稳定性。
14.进一步地，两个半盒体连接处均设置有密封条；通过在两个半盒体连接处设置密封条，有利于提高容纳盒的密封效果，从而保证了人工膝关节耐腐蚀性检测工作的高效进行。
15.进一步地，击打头底端设置有弹性缓冲块；通过设置缓冲块能够在击打头移动过程中对人工膝关节形成保护，避免击打头直接撞击人工膝关节而影响检测结果的准确性。
16.进一步地，旋转凸轮上设置有数个安装孔，凸轮轴能够分别与各个安装孔活动铰接，通过在旋转凸轮上设置安装孔，便于对凸轮轴的安装位置进行调节，从而实现了人工膝关节强度检测过程中击打头敲击力度的调节。
17.进一步地，底座下底面设置有防滑垫，通过设置防滑垫有利于提高装置的稳定性。
18.进一步地，底座上端面两侧均设置有检测幅度调节槽，两个检测幅度调节槽内部均滑动卡接有调节块，两个耐磨性检测组件分别一一对应设置在两个调节块上，底座的两侧均贯穿设置有与两个调节块一一对应螺纹连接的水平丝杠；通过在底座上设置调节块，
便于对电动缸的输出轴的移动位移进行调节，从而能够能够人工膝关节进行不同幅度的耐磨性检测。
19.进一步地，连接头与推动座转动卡接，连接头与推动座连接处设置有固定螺杆，连接头与推动座转动卡接便于对人工膝关节进行不同方向的强度检测。
20.本发明的检测方法包括以下步骤：
21.s1、分别将电动缸和微型电机与外部电源连接；
22.s2、将人工膝关节股骨段和胫骨段分别与插入两个夹持器进行固定，通过 plc控制器控制电动缸启动，利用两个电动缸的输出轴带动两个推动座在对应位置处的导向杆上往复移动，此时人工膝关节的股骨段和胫骨段不断靠近和远离，实现人工膝关节进行耐磨性检测；
23.s3、利用调节丝杠将移动架调节至适宜位置，然后通过plc控制器控制微型电机启动，利用微型电机带动旋转凸轮旋转，此时凸轮轴在旋转凸轮的作用下往复下压塞杆，击打头在塞杆的作用下不断撞击人工膝关节，实现人工膝关节的强度检测。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：
25.第一、本发明的检测工装结构设计合理，能够同时实现人工膝关节的耐磨性和强度检测，极大的简化了人工膝关节可靠性检测工作，提高了检测效率；
26.第二、本发明的检测工装自动化程度高，运行稳定可靠，有利于提高人工膝关节可靠性检测结果的准确性以及有效性，提高了人工膝关节的使用安全性和稳定性；
27.第三、本发明的检测工装在使用过程中，能够根据人工膝关节的尺寸进行相应的调节，从而使得本发明的检测工装能够适用于不同尺寸的人工膝关节，有效提高本发明检测工装的实用性。
附图说明
28.图1是本发明的纵剖图；
29.图2是本发明的主视图；
30.图3是本发明的耐磨性检测组件与底座的连接示意图；
31.图4是本发明图1中a处的局部放大示意图；
32.图5是本发明的定位片与卡套的连接示意图；
33.图6是本发明图1中c处的局部放大示意图；
34.图7是本发明的举升构件与底座的连接示意图；
35.图8是本发明的容纳盒与检测架的连接示意图；
36.其中，1-检测台、10-底座、11-检测架、12-滑动槽、13-导向杆、14-防滑垫、 15-检测幅度调节槽、16-调节块、17-水平丝杠、2-耐磨性检测组件、20-电动缸、 200-输出轴、21-推动座、22-夹持器、220-活动头、221-卡套、2210-卡槽、222
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定位片、2220-调节槽、2221-螺纹座、2222-定位锥齿、223-安装环、2230-推动丝杠、23-连接头、3-强度检测组件、30-移动架、300-调节丝杠、31-微型电机、 310-旋转凸轮、3100-安装孔、311-凸轮轴、32-导向套、320-塞杆、33-击打头、 330-插接轴、331-缓冲弹簧、332-弹性缓冲块、4-耐腐蚀性检测组件、40-举升构件、400-举升板、401-铰接支杆、402-举升丝杠、403-导柱、404-螺纹套、 405-防护翼板、41-容纳盒、410-半盒体、411-导向架、412-拼装丝杠。
具体实施方式
37.实施例1
38.如图1、3所示的一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装，包括检测台1、耐磨性检测组件2、强度检测组件3和plc控制器；检测台1包括底座10和固定设置在底座10上端的检测架11，底座10上端面两侧对称设置有两个滑动槽12，两个滑动槽12内部沿其长度方向均设置有导向杆13；
39.如图1、3、4、5所示，耐磨性检测组件2设置有两个，耐磨性检测组件2 包括电动缸20、推动座21和夹持器22；两个电动缸20分别固定设置在底座 10上端面且位于两个滑动槽12相远离的一端，两个推动座21分别一一对应滑动卡接在两个滑动槽12内部，且分别与两个滑动槽12内部的导向杆13一一对应滑动卡接，两个推动座21分别与对应侧的电动缸20的输出轴200固定连接；两个推动座21相互靠近的一侧均设置有连接头23；两个夹持器22分别与两个连接头23一一对应活动铰接；夹持器22包括活动头220、卡套221和定位片 222，活动头220的一端与连接头23活动铰接，卡套221设置固定设置在活动头220的另一端，卡套221周向均匀分布有数个卡槽2210，卡套221远离活动头220的一侧外部固定套设有安装环223，定位片222设置有4个，各个定位片 222一一对应活动卡接在各个卡槽2210内部，且各个定位片222上均倾斜设置有调节槽2220，各个调节槽2220上均滑动卡接有螺纹座2221，安装环223上与各个定位片222位置对应处均设置有推动丝杠2230，各个推动丝杠2230分别与各个螺纹座2221一一对应螺纹连接，且各个推动丝杠2230的端部分别与活动头220转动卡接；
40.如图1、2、6所示，强度检测组件3包括移动架30、微型电机31、导向套 32和击打头33；移动架30活动卡接在检测架11内部上端，移动架30上端面两侧均转动卡接有调节丝杠300，两个调节丝杠300分别贯穿检测架11，且分别与检测架11螺纹连接；微型电机31固定设置在移动架30内部，微型电机31 的输出轴上设置有旋转凸轮310，旋转凸轮310上活动铰接有凸轮轴311；导向套32贯穿移动架30下底面且与移动架30固定连接，导向套32内部滑动卡接有塞杆320，塞杆320顶端与凸轮轴311远离旋转凸轮310的一端活动铰接；击打头33通过插接轴330活动插接在导向套32下端，插接轴330上活动套设有缓冲弹簧331，缓冲弹簧331一端与插接轴330活动卡接，另一端与导向套32 的内壁活动卡接；
41.plc控制器分别与电动缸20和微型电机31电性连接；plc控制器、电动缸20和微型电机31均为市售产品。
42.实施例2
43.如图1、3所示的一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装，包括检测台1、耐磨性检测组件2、强度检测组件3、耐腐蚀性检测组件4和plc控制器；检测台1包括底座10和固定设置在底座10上端的检测架11，底座10上端面两侧对称设置有两个滑动槽12，两个滑动槽12内部沿其长度方向均设置有导向杆13；
44.如图1、3、4所示，耐磨性检测组件2设置有两个，耐磨性检测组件2包括电动缸20、推动座21和夹持器22；两个电动缸20分别固定设置在底座10 上端面且位于两个滑动槽12相远离的一端，两个推动座21分别一一对应滑动卡接在两个滑动槽12内部，且分别与两个滑动槽12内部的导向杆13一一对应滑动卡接，两个推动座21分别与对应侧的电动缸20的输出轴200固定连接；两个推动座21相互靠近的一侧均设置有连接头23；两个夹持器22分别与两个连接头23一一对应活动铰接；
45.如图1、2、6所示，强度检测组件3包括移动架30、微型电机31、导向套 32和击打头33；移动架30活动卡接在检测架11内部上端，移动架30上端面两侧均转动卡接有调节丝杠300，两个调节丝杠300分别贯穿检测架11，且分别与检测架11螺纹连接；微型电机31固定设置在移动架30内部，微型电机31 的输出轴上设置有旋转凸轮310，旋转凸轮310上活动铰接有凸轮轴311；导向套32贯穿移动架30下底面且与移动架30固定连接，导向套32内部滑动卡接有塞杆320，塞杆320顶端与凸轮轴311远离旋转凸轮310的一端活动铰接；击打头33通过插接轴330活动插接在导向套32下端，插接轴330上活动套设有缓冲弹簧331，缓冲弹簧331一端与插接轴330活动卡接，另一端与导向套32 的内壁活动卡接；
46.如图1、2、7、8所示，耐腐蚀性检测组件4包括举升构件40和容纳盒41，举升构件40包括举升板400、铰接支杆401和举升丝杠402，举升板400活动卡接在底座10上端面中心位置，举升板400下底面设置有导柱403，铰接支杆 401设置有两个，两个铰接支杆401的顶端分别分别与导柱403的两个侧壁活动铰接，两个铰接支杆401底端均设置有螺纹套404，举升丝杠402贯穿底座10 后分别与两个螺纹套404螺纹连接，举升板400上端面两侧均设置有防护翼板405；容纳盒41由两个结构相同的半盒体410拼接而成，两个半盒体410分别通过导向架411滑动卡接在检测架11内部，且位于强度检测组件3下端，两个半盒体410下底面均螺纹连接有拼装丝杠412，两个拼装丝杠412分别通过立板与检测架11固定连接，两个半盒体410连接处均设置与导柱403结构对应的弧形卡槽，两个半盒体410连接处均设置有密封条；
47.plc控制器分别与电动缸20和微型电机31电性连接，plc控制器、电动缸20和微型电机31均为市售产品。
48.实施例3
49.如图1、3所示的一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装，包括检测台1、耐磨性检测组件2、强度检测组件3、耐腐蚀性检测组件4和plc控制器；检测台1包括底座10和固定设置在底座10上端的检测架11，底座10上端面两侧对称设置有两个滑动槽12，两个滑动槽12内部沿其长度方向均设置有导向杆13；
50.如图1、3、4、5所示，耐磨性检测组件2设置有两个，耐磨性检测组件2 包括电动缸20、推动座21和夹持器22；两个电动缸20分别固定设置在底座 10上端面且位于两个滑动槽12相远离的一端，两个推动座21分别一一对应滑动卡接在两个滑动槽12内部，且分别与两个滑动槽12内部的导向杆13一一对应滑动卡接，两个推动座21分别与对应侧的电动缸20的输出轴200固定连接；两个推动座21相互靠近的一侧均设置有连接头23，连接头23与推动座21转动卡接，连接头23与推动座21连接处设置有固定螺杆，两个夹持器22分别与两个连接头23一一对应活动铰接；夹持器22包括活动头220、卡套221和定位片 222，活动头220的一端与连接头23活动铰接，卡套221设置固定设置在活动头220的另一端，卡套221周向均匀分布有数个卡槽2210，卡套221远离活动头220的一侧外部固定套设有安装环223，定位片222设置有4个，各个定位片 222一一对应活动卡接在各个卡槽2210内部，且各个定位片222上均倾斜设置有调节槽2220，各个调节槽2220上均滑动卡接有螺纹座2221，安装环223上与各个定位片222位置对应处均设置有推动丝杠2230，各个推动丝杠2230分别与各个螺纹座2221一一对应螺纹连接，且各个推动丝杠2230的端部分别与活动头220转动卡接；
51.如图1、2、6所示，强度检测组件3包括移动架30、微型电机31、导向套 32和击打头33；移动架30活动卡接在检测架11内部上端，移动架30上端面两侧均转动卡接有调节丝杠
300，两个调节丝杠300分别贯穿检测架11，且分别与检测架11螺纹连接；微型电机31固定设置在移动架30内部，微型电机31 的输出轴上设置有旋转凸轮310，旋转凸轮310上活动铰接有凸轮轴311；旋转凸轮310上设置有数个安装孔3100，凸轮轴311能够分别与各个安装孔3100活动铰接；导向套32贯穿移动架30下底面且与移动架30固定连接，导向套32 内部滑动卡接有塞杆320，塞杆320顶端与凸轮轴311远离旋转凸轮310的一端活动铰接；击打头33通过插接轴330活动插接在导向套32下端，插接轴330 上活动套设有缓冲弹簧331，缓冲弹簧331一端与插接轴330活动卡接，另一端与导向套32的内壁活动卡接；击打头33底端设置有弹性缓冲块332；
52.如图1、2、7、8所示，耐腐蚀性检测组件4包括举升构件40和容纳盒41，举升构件40包括举升板400、铰接支杆401和举升丝杠402，举升板400活动卡接在底座10上端面中心位置，举升板400下底面设置有导柱403，铰接支杆 401设置有两个，两个铰接支杆401的顶端分别分别与导柱403的两个侧壁活动铰接，两个铰接支杆401底端均设置有螺纹套404，举升丝杠402贯穿底座10 后分别与两个螺纹套404螺纹连接，举升板400上端面两侧均设置有防护翼板 405；容纳盒41由两个结构相同的半盒体410拼接而成，两个半盒体410分别通过导向架411滑动卡接在检测架11内部，且位于强度检测组件3下端，两个半盒体410下底面均螺纹连接有拼装丝杠412，两个拼装丝杠412分别通过立板与检测架11固定连接，两个半盒体410连接处均设置与导柱403结构对应的弧形卡槽，两个半盒体410连接处均设置有密封条；
53.plc控制器分别与电动缸20和微型电机31电性连接，plc控制器、电动缸20和微型电机31均为市售产品。
54.实施例4
55.如图1、3所示的一种用于关节外科的人工膝关节可靠性检测工装，包括检测台1、耐磨性检测组件2、强度检测组件3、耐腐蚀性检测组件4和plc控制器；检测台1包括底座10和固定设置在底座10上端的检测架11，底座10下底面设置有防滑垫14；底座10上端面两侧均设置有检测幅度调节槽15，两个检测幅度调节槽15内部均滑动卡接有调节块16，底座10的两侧均贯穿设置有与两个调节块16一一对应螺纹连接的水平丝杠17；两个调节块16上均设置有滑动槽12，两个滑动槽12内部沿其长度方向均设置有导向杆13；
56.如图1、3、4、5所示，耐磨性检测组件2设置有两个，耐磨性检测组件2 包括电动缸20、推动座21和夹持器22；两个电动缸20分别固定设置在两个调节块16上端面且位于两个滑动槽12相远离的一端，两个推动座21分别一一对应滑动卡接在两个滑动槽12内部，且分别与两个滑动槽12内部的导向杆13一一对应滑动卡接，两个推动座21分别与对应侧的电动缸20的输出轴200固定连接；两个推动座21相互靠近的一侧均设置有连接头23；两个夹持器22分别与两个连接头23一一对应活动铰接；连接头23与推动座21转动卡接，连接头 23与推动座21连接处设置有固定螺杆；夹持器22包括活动头220、卡套221 和定位片222，活动头220的一端与连接头23活动铰接，卡套221设置固定设置在活动头220的另一端，卡套221周向均匀分布有数个卡槽2210，卡套221 远离活动头220的一侧外部固定套设有安装环223，定位片222设置有4个，各个定位片222一一对应活动卡接在各个卡槽2210内部，且各个定位片222上均倾斜设置有调节槽2220，各个调节槽2220上均滑动卡接有螺纹座2221，安装环223上与各个定位片222位置对应处均设置有推动丝杠2230，各个推动丝杠 2230分别与各个螺纹座2221一一对应螺纹连接，且各个推动丝杠2230的端部分别与活动头220转动卡接，
各个定位片222相互靠近的一端均设置有定位锥齿2222；
57.如图1、2、6所示，强度检测组件3包括移动架30、微型电机31、导向套 32和击打头33；移动架30活动卡接在检测架11内部上端，移动架30上端面两侧均转动卡接有调节丝杠300，两个调节丝杠300分别贯穿检测架11，且分别与检测架11螺纹连接；微型电机31固定设置在移动架30内部，微型电机31 的输出轴上设置有旋转凸轮310，旋转凸轮310上活动铰接有凸轮轴311；旋转凸轮310上设置有数个安装孔3100，凸轮轴311能够分别与各个安装孔3100活动铰接；导向套32贯穿移动架30下底面且与移动架30固定连接，导向套32 内部滑动卡接有塞杆320，塞杆320顶端与凸轮轴311远离旋转凸轮310的一端活动铰接；击打头33通过插接轴330活动插接在导向套32下端，插接轴330 上活动套设有缓冲弹簧331，缓冲弹簧331一端与插接轴330活动卡接，另一端与导向套32的内壁活动卡接；击打头33底端设置有弹性缓冲块332；
58.如图1、7、8所示，耐腐蚀性检测组件4包括举升构件40和容纳盒41，举升构件40包括举升板400、铰接支杆401和举升丝杠402，举升板400活动卡接在底座10上端面中心位置，举升板400下底面设置有导柱403，铰接支杆 401设置有两个，两个铰接支杆401的顶端分别分别与导柱403的两个侧壁活动铰接，两个铰接支杆401底端均设置有螺纹套404，举升丝杠402贯穿底座10 后分别与两个螺纹套404螺纹连接，举升板400上端面两侧均设置有防护翼板 405；容纳盒41由两个结构相同的半盒体410拼接而成，两个半盒体410分别通过导向架411滑动卡接在检测架11内部，且位于强度检测组件3下端，两个半盒体410下底面均螺纹连接有拼装丝杠412，两个拼装丝杠412分别通过立板与检测架11固定连接，两个半盒体410连接处均设置与导柱403结构对应的弧形卡槽；两个半盒体410连接处均设置有密封条；
59.plc控制器分别与电动缸20和微型电机31电性连接，plc控制器、电动缸20和微型电机31均为市售产品。