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人工假體涂層厚度測定裝置.pdf

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人工 涂層 厚度 測定 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201220008606.6

申請日:

20120110

公開號:

CN202505523U

公開日:

20121031

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61F2/46 主分類號: A61F2/46
申請人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
發明人: 季珩,鄭學斌,黃利平
地址: 200050 上海市長寧區定西路1295號
優先權: CN201220008606U
專利代理機構: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 代理人: 曹芳玲;姚佳雯
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201220008606.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型涉及一種人工假體涂層厚度測定裝置,所述人工假體包括基材及噴涂于所述基材上的生物涂層,該裝置包括:底座,人工假體定位于所述底座上;固定于所述底座上的活動支架構件;及固定于所述活動支架構件上的厚度測量構件,通過調節所述活動支架構件,所述厚度測量構件配置為與所述人工假體保持相對固定,所述厚度測量構件包括與所述人工假體的表面相接觸的測量頭;所述涂層的厚度由在所述人工假體的表面上噴涂涂層前后的所述測量頭的相對位移確定。

權利要求書

1.一種人工假體涂層厚度測定裝置,所述人工假體包括基材及噴涂于所述基材上的涂層,其特征在于,該裝置包括:底座,人工假體定位于所述底座上;固定于所述底座上的活動支架構件;固定于所述活動支架構件上的厚度測量構件,通過調節所述活動支架構件,所述厚度測量構件配置為與所述人工假體保持相對固定,所述厚度測量構件包括與所述人工假體的表面相接觸的測量頭;所述涂層的厚度由在所述人工假體的表面上噴涂涂層前后的所述測量頭的相對位移確定。2.根據權利要求1所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述厚度測量構件為百分表或千分表。3.根據權利要求1所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述活動支架構件包括與所述底座固定的固定部以及與所述固定部相連且相對于所述固定部可活動的活動部,所述厚度測量構件固定安裝于所述活動部。4.根據權利要求1所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述底座上固定有具有斜面的凸塊構件,所述人工假體定位于所述凸塊構件的斜面上。5.根據權利要求4所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述人工假體通過固定構件定位于所述凸塊構件的斜面上。6.根據權利要求5所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述固定構件包括用于定位所述人工假體的定位構件以及用于將所述定位構件固定于所述凸塊構件的斜面上的緊固構件。7.根據權利要求4所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述斜面配置為與水平面呈40°至50°夾角。8.根據權利要求1至7中任一項所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,通過調節所述活動支架構件使所述厚度測量構件的測量頭與所述人工假體的表面相垂直。9.根據權利要求1至7中任一項所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述人工假體可旋轉地定位以便通過旋轉所述人工假體使所述厚度測量構件的測量頭與所述人工假體的表面上的多個位置相接觸以測量所述多個位置處的涂層厚度。10.根據權利要求1至7中任一項所述的人工假體涂層厚度測定裝置,其特征在于,所述人工假體為人工髖臼。

說明書

技術領域

本實用新型涉及一種人工假體涂層厚度測定裝置,其特別適用于包括基材及噴涂于該基材上的涂層的人工假體。

背景技術

目前,在醫療領域中,采用包括基材及噴涂于該基材上的涂層的人工假體進行置換手術是常用的治療手段。此類人工假體可以是各類人工關節等可植入人體的植入性人工假體,例如人工髖臼等。該人工假體所使用的基材可以是鈦合金等金屬基材,噴涂于該基材上的涂層可以是用于成骨細胞附著生長的生物涂層。

通常采用等離子噴涂技術在此類人工假體表面制備生物涂層,通過該等離子噴涂技術能充分發揮鈦合金基材的良好力學性能以及生物涂層材料的生物學性能優勢,因此該技術已得到廣泛應用。目前常用于進行等離子噴涂的生物涂層材料主要有鈦和羥基磷灰石等涂層材料。

以人工髖臼假體為例,通過等離子噴涂技術在人工髖臼表面制備的生物涂層的厚度一般在140至300微米之間。若涂層過薄,則不利于植入體內后成骨細胞在該涂層表面附著生長,而涂層過厚,則會殘存較大的內應力,降低其與基材間的結合強度。此外,未經精確控制的涂層厚度還會妨礙人工髖臼在手術中和真髖臼間的配合,對手術順利進行以及術后整合造成不利影響。因此人工髖臼涂層的厚度測量已成為人工髖臼成品質量檢驗必備的重要工序,是產品達到優質標準的重要保證。

金相法是涂層厚度檢測較為常用的方法,亦可用于人工髖臼涂層厚度的測量。對人工髖臼涂層進行切割、鑲嵌、磨片制備涂層截面金相試樣,然后通過光學顯微鏡或掃描電鏡進行觀察,可獲得涂層的厚度數據。但金相法是一種有損測量方法,且存在操作繁瑣、周期長等缺點,僅適用于鑒定檢驗等非經常性的抽樣檢驗。

涂層的無損檢測方法主要有X射線熒光法、β射線反射法、電容法、磁性測量法及電渦流測量法等,還可以在涂層材料噴涂前后采用游標卡尺或螺旋測微尺進行測量。X射線熒光法和β射線反射法可以進行無接觸無損測量。例如,在CN101715393A號中國專利公開中公開了一種多金屬擴散涂層,其中記載了通過X射線熒光法進行涂層厚度的測量。但此類采用射線進行厚度測定的裝置復雜而昂貴,測量范圍小,且因有放射源,還存在射線防護等問題,不適合人工髖臼的日常生產檢查。

另外,電容法一般僅對導電體上較薄的絕緣覆層進行厚度測試;磁性測量法則要求涂層與基材的導磁率之差要足夠大;電渦流測厚法主要應用于金屬基體上各種非金屬涂鍍層的測量。由于人工髖臼表面制備的鈦涂層和基材的鈦合金均為金屬材料,且成分與性能接近,上述三種方法也不適合人工髖臼表面涂層的測量。

此外,人工髖臼的表面不是規則的平板或圓柱體形狀,而呈弧線形狀,因此亦難以采用常規的游標卡尺或螺旋測微尺進行涂層厚度測量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題包括提供一種人工假體涂層厚度測定裝置,該人工假體包括基材及噴涂于基材上的生物涂層,該裝置操作簡便、非破壞性、準確性高且重復性好。

本實用新型提供了一種人工假體涂層厚度測定裝置,所述人工假體包括基材及噴涂于所述基材上的生物涂層,該裝置包括:底座,人工假體定位于所述底座上;固定于所述底座上的活動支架構件;及固定于所述活動支架構件上的厚度測量構件,通過調節所述活動支架構件,所述厚度測量構件配置為與所述人工假體保持相對固定,所述厚度測量構件包括與所述人工假體的表面相接觸的測量頭;所述涂層的厚度由在所述人工假體的表面上噴涂涂層前后的所述測量頭的相對位移確定。

本實用新型的人工假體涂層厚度測定裝置,保持厚度測量構件與待測人工假體的相對固定,通過在人工假體的表面上噴涂涂層前后該涂層引起的人工假體的尺寸的變化,可利用與人工假體的表面相接觸的厚度測量構件的測量頭的位置變化測得該人工假體的所述尺寸變化,從而確定涂層的厚度。本實用新型的裝置操作簡便,且具有非破壞性、準確性高及重復性好的優點,可以有效地測定人工假體的涂層厚度。

在本實用新型中,還可以,所述厚度測量構件為百分表或千分表。

采用本實用新型,利用包括百分表或千分表等在內的位置誤差量具,可方便地進行涂層厚度的測量,并可提高測量結果的準確性。待測人工假體的尺寸變化引起百分表或千分表的測量桿的微小直線位移,該位移經過齒輪傳動放大,變為指針在刻度盤上的轉動,根據噴涂前后讀取的讀數的差值即可得到待測人工假體的涂層的厚度。

在本實用新型中,還可以,所述活動支架構件包括與所述底座固定的固定部以及與所述固定部相連且相對于所述固定部可活動的活動部,所述厚度測量構件固定安裝于所述活動部。

采用本實用新型,有利于調節厚度測量構件的位置,并可保持厚度測量構件的穩定,從而避免厚度測量構件的不穩定安裝造成測量結果不準確或使厚度測量構件掉落。

在本實用新型中,還可以,所述底座上固定有具有斜面的凸塊構件,所述人工假體定位于所述凸塊構件的斜面上。

采用本實用新型,通過將該人工假體定位于凸塊構件的斜面上,可便于對人工假體的側面上的涂層厚度進行測量。

在本實用新型中,還可以所述人工假體通過固定構件定位于所述凸塊構件的斜面上。

采用本實用新型,可防止人工假體從所述凸塊構件的斜面上滑落,并有利于保持人工假體與厚度測量構件的相對固定,可確保涂層厚度測量的準確性。

在本實用新型中,還可以所述固定構件包括用于定位所述人工假體的定位構件以及用于將所述定位構件固定于所述凸塊構件的斜面上的緊固構件。

采用本實用新型,有利于將人工假體定位于所述凸塊構件的斜面上,有利于防止人工假體從所述凸塊構件的斜面上滑落。

在本實用新型中,還可以所述斜面配置為與水平面呈40°至50°夾角。更優選地,所述斜面可以配置為與水平面呈45°夾角。

采用本實用新型,有利于對人工假體的各個位置上的涂層進行測量。

在本實用新型中,還可以通過調節所述活動支架構件使所述厚度測量構件的測量頭與所述人工假體的表面相垂直。

采用本實用新型,可提高測量結果的準確度。

在本實用新型中,還可以所述人工假體可旋轉地定位以便通過旋轉所述人工假體使所述厚度測量構件的測量頭與所述人工假體的表面上的多個位置相接觸以測量所述多個位置處的涂層厚度。

采用本實用新型,可對人工假體的表面上的多個位置處的涂層厚度進行測量,并可取其平均值作為該人工假體的涂層厚度,可提高該厚度的準確性。

在本實用新型中,所述人工假體為人工髖臼。

本實用新型特別適用于對人工髖臼進行涂層厚度測量。

附圖說明

圖1是本實用新型人工假體涂層厚度測定裝置的示意圖。

圖2是采用本實用新型人工假體涂層厚度測定裝置進行測量時的人工假體測量點分布圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明,以更好地理解本實用新型的目的、特征和優點。

本實用新型的人工假體涂層厚度測定裝置,適用于對包括基材及噴涂于該基材上的涂層的人工假體(特別是包括金屬基材及生物涂層的人工假體)進行涂層厚度測量。該人工假體包括各類人工關節等可植入人體的植入性人工假體,包括人工髖臼。

在本實施例中,以人工髖臼為例進行詳細說明。本實用新型的人工假體涂層厚度測定裝置包括一用于固定放置人工髖臼以進行涂層厚度測量的底座。如圖1所示,人工髖臼2定位于底座1上。一活動支架3固定于底座1,厚度測量構件(在本實施例中,例如為百分表4)固定安裝于該活動支架3上,該百分表4的位置可通過調節活動支架3而改變。更具體地,該活動支架3包括相對于底座1固定的固定部3a,以及與該固定部3a相連且相對于該固定部3a可活動的活動部3b,百分表4固定安裝于活動支架3的活動部3b上。可通過例如各類支架安裝機構等將百分表4固定夾持于活動支架3的活動部3b上,以保持百分表的穩定,從而避免百分表的不穩定安裝造成測量結果不準確或使百分表掉落。通過調節活動支架3的活動部3b,可改變百分表4相對于底座1的位置,從而可使百分表4與底座1上固定的人工髖臼2保持相對固定,且該百分表4的測量頭與人工髖臼2的表面相接觸。

在人工髖臼2的表面上噴涂涂層之前,調節活動支架3,使百分表4與人工髖臼2保持相對固定,該百分表4的測量頭與人工髖臼2的表面相接觸,此時讀取百分表4的測量值,即、噴涂前測量值(相當于記錄了噴涂涂層前百分表4的測量頭的位置)。在讀取該噴涂前測量值后,對人工髖臼2進行噴涂,例如可采用等離子噴涂技術等將生物涂層噴涂于人工髖臼2的表面上。在人工髖臼2的表面上噴涂涂層之后,此時人工髖臼2定位于底座1上的位置以及百分表4與人工髖臼2的相對位置均保持不變,且使該百分表4的測量頭仍與人工髖臼2的表面相接觸。由于在人工髖臼2的表面上噴涂了具有一定厚度的涂層,百分表4的測量頭與人工髖臼2的表面的接觸會使百分表4的測量桿比在噴涂前有所上升,即、百分表4的測量頭的位置在噴涂涂層前后發生變化,讀取噴涂后的百分表4的測量值,即、噴涂后測量值。噴涂前后的兩測量值之差即為在人工髖臼2的表面上噴涂的涂層的厚度。因此通過在人工髖臼2的表面上噴涂涂層前后的百分表4的測量頭的相對位移即可確定該涂層的厚度。

在本實施例中,厚度測量構件選用利用精密齒條齒輪機構或杠桿齒輪機構構造的包括測量頭、測量桿、刻度盤及指針等部件的百分表。通過將待測人工髖臼2的尺寸變化引起的測量桿的微小直線位移,經過齒輪傳動放大,變為指針在刻度盤上的轉動,從而通過讀出的噴涂前后的數值之差確定待測人工髖臼2的涂層的厚度。又,為了提高測得的涂層厚度的精度,也可采用千分表。但應理解本實用新型并不限于此,也可以使用具有類似功能的各類位置誤差量具。

在本實施例中,優選地,通過調節活動支架3,可使百分表4的測量頭與人工髖臼2的表面相垂直,從而提高了測量結果的準確度,并避免了百分表的測量桿活動不靈敏。

在圖1所示的實施例中,在底座1上固定有一具有斜面的凸塊5,且人工髖臼2定位于凸塊5的斜面上。通過將該人工髖臼2定位于凸塊5的斜面上,可便于對人工髖臼2的側面上的涂層厚度進行測量。優選地,凸塊5的斜面例如可配置為與水平面呈40°至50°夾角。更優選地,如圖1所示,凸塊5的斜面配置為與水平面呈45°夾角,該角度的設置特別適合具有特定形狀的人工髖臼。人工髖臼2可通過固定構件定位于凸塊5的斜面上。例如,如圖1所示,該固定構件包括用于定位人工髖臼的髖臼定位柱6以及將該髖臼定位柱6固定于凸塊5的斜面上的固定栓7。不同規格的人工髖臼可采用不同尺寸的髖臼定位柱。應理解,本實用新型并不限于采用該實施例中描述的髖臼定位柱和固定栓,還可采用任何其他類型的固定構件,以將人工髖臼定位于凸塊的斜面上,防止人工髖臼從凸塊的斜面上滑落,并有利于保持人工髖臼與厚度測量構件的相對固定,可確保涂層厚度測量的準確性。

本實用新型中,人工髖臼2可旋轉地定位在底座1上,更具體地,人工髖臼2可旋轉地定位在凸塊5的斜面上。從而,可旋轉人工髖臼2,使百分表4的測量頭與人工髖臼2的表面上的多個位置相接觸以進行多次測量,將測得的各點處的厚度的平均值作為人工髖臼的涂層厚度,以提高測量的準確性。

例如,圖2示出了采用本實用新型人工假體涂層厚度測定裝置進行測量時的人工髖臼測量點分布圖。圖2中示出了人工髖臼2上的四個測量點11~14,其中第一個測量點11選擇在人工髖臼兩個側孔的中間位置,其余三個測量點12~14以90度間隔均勻分布。記錄這四個測量點處在人工髖臼噴涂涂層前后百分表的測量值,前后兩組數值的差值即為各點處人工髖臼涂層的厚度值(測試結果參見表1)。將這四個測量點處的厚度值的平均值作為人工髖臼的涂層厚度。

表1:

測量點 噴涂前測量值(mm) 噴涂后測量值(mm) 涂層厚度(μm) 11 0.00 0.27 270 12 0.01 0.27 260 13 0.00 0.28 280 14 0.00 0.28 280

將該四個點處測量的涂層厚度平均值(272.5μm)與通過涂層截面照片觀察得到的涂層厚度值(267.1μm)進行比較可發現,兩者的數值基本一致,可見,采用本實施新型可有效地測得人工假體上的涂層厚度。

本實用新型的人工假體涂層厚度測定裝置操作簡便、非破壞性、準確性高且重復性好,可有效適用于各類包括基材及涂層的植入性人工假體,特別是人工髖臼。

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