Warendorf, M.-E. (2017). in vitro-Testvorrichtung für Schultergelenksendoprothesen [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/78986
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Number of Pages:
81
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Abstract:
Die Masterarbeit zeigt die Entwicklung einer in vitro - Testvorrichtung für Schultergelenksendoprothesen. Die Maschine funktioniert indem ein Prothesenteil an einer starren Baugruppe befestigt wird, während ein anderer an einer beweglichen Baugruppe der Testvorrichtung montiert ist. Die Maschine kann diese frei, zum Drehpunkt des Gelenks neigen und rotieren, um so die anatomischen Positionen des Schultergelenks zu simulieren. Ziel ist es die nötige Kopplungskraft bei magnetisch gekoppelten Prothesen mittels Zugversuch zu ermitteln. Der bewegliche Teil der Maschine besitzt eine zusätzliche Achse, um das Prothesenteil in Längsrichtung zu entkoppeln. Zuerst wird die Konzeption, sowie die Projektplanung erörtert. Anschließend geht die Arbeit auf die Schwerpunkte wie Auslegung und Konstruktion der mechanischen Baugruppen, sowie deren Herstellung ein. Die Maschine besteht aus Dreh, Fräs- und Blechteilen. Es folgt die Realisierung der elektrotechnischen Komponenten. Die Mess- und Steuerungstechnik für die Aktoren und Sensoren der Maschine werden als Embedded System mit Hilfe von Atmel AVR Mikrocontroller entwickelt. Es werden Schrittmotoren, Kraftsensoren sowie Weg- und Drehsensoren verbaut. Die Masterarbeit gibt einen Einblick in deren Programmierung und die Integration des User Interfaces. Es wird auf die Inbetriebnahme und Testung der Maschine eingegangen. Letztlich werden weitere Handlungsempfehlungen ausgesprochen, um die Maschine mit neuen Funktionen zu erweitern.
The Master thesis shows the development of an in vitro test apparatus for shoulder joints endoprosthesis. One part of a shoulder prosthesis is placed in the machine¿s static assembly, while the other part is mounted in a dynamic assembly. This dynamic assembly is able to rotate and tilt freely referring to the pivot point of the artificial joint, enabling the simulation of every natural anatomically correctly position of the shoulder joint. The intended use is the measurement of the coupling force of magnetically coupled prosthesis parts in a tensile test. The dynamic assembly features an additional longitudinal axis, used to decouple the prosthesis. At first the concept and project planning shall be discussed. Afterwards an emphasis will be put on the design and construction of mechanical components and their production. The machine consists of turned parts, milled parts and sheet metals. The development of the electrical and electronic components follows. The measuring and control technology for the actuators and sensors of the machine is developed as an embedded system using Atmel AVR microcontrollers. Stepper motors, load sensors, linear- and angle sensors are installed. The Master thesis gives an insight into their programming and the integration of the user interface. The commissioning and testing of the machine is discussed. Finally, further recommendations are made to expand the machine with new features.
en
Keywords:
Biomechanische Testung; Schultergelenksprothese; in vitro
de
Biomechanical testing; shoulder joint endoprosthesis; in vitro test bed