Design and control of a soaking station and associated accessories for hip implant wear test simulator

Abstract

Bu tez, bir ıslatma istasyonunun ve kalça aşınma testi simülatörünün ilgili aksesuarlarının tasarım doğrulaması ve kontrolüne odaklanmaktadır. Aslında, ıslatma istasyonunun kendisi, dinamik aşınma olaylarını benzetim eden 4 Serbestlik Derecesi kalça simülatörüne bir aksesuar cihazdır.1 Islatma istasyonunun amaçlanan kullanımı, aynı çevre koşullarına tabi tutulan kalça implantı aşınma simülatörü ile aynı anda basınç kuvveti uygulamaktır. Aynı çevresel koşullar, serum sıvısının sıcaklığını ve akışını kontrol etmek için kullanılan ilişkili aksesuar cihazları aracılığıyla korunur.2,3 Islatma istasyonu, kalça implantını serum sıvısına batırarak bir basınç kuvveti döngüsü ve sıvı alımı gerçekleştirir ve statik benzetim ortamı yaratır. Islatma istasyonu, karşılaştırmalı bir aşınma sonucu sağlayarak aşınma sonuçlarının gravimetrik analizini mümkün kılar. Klinik uygulamalardan önce kalça implantlarının test edilmesi, ISO 14242 kalça aşınma test standartlarına göre test edilmesini gerektirir.4 Her iki makinenin de ISO standartlarına göre benzetim edilebileceğini kanıtladıktan sonra, sonuçları Türk halkının Müslüman ibadet ve günlük yaşam aktivitelerine dayalı kalça eklemi aşınma test simülatörü ile karşılaştırmak için bir ıslatma istasyonu tasarlanması amaçlanmaktadır.5 Bu nedenle, bu tez kalça implantı aşınma mekanizmaları hakkındaki bilgiyi ilerletebilir ve yerel implant aşınma simülatörü sistemlerinin tasarımı ve kontrolünde iyileştirmeler sağlayabilir. Kapsamlı bir literatür incelemesi, kalça aşınma simülatörünün kontrolü ve geçerliliğinin tartışılması ve ıslatma istasyonu bu tezin kapsamını oluşturmaktadır.

This thesis focuses on the design validation and control of a soaking station and associated accessories of the hip implant wear test simulator. In fact, the soaking station itself is an accessory device to the 4 Degrees of Freedom (DoF) hip simulator, simulating the dynamic wear phenomena.1 The intended use of the soaking station is to apply compressive force simultaneously, with the hip implant wear simulator, subjected to the same environmental conditions. The same environmental conditions are maintained through the associated accessory devices that are used for controlling the temperature and flow of the serum liquid.2,3 The soaking station performs a compressive force cycle and fluid uptake by soaking the hip implant in serum liquid, creating a static simulation environment. The soaking station provides a comparative wear result, making possible gravimetric analysis of wear results. Testing of hip implants before clinical applications requires testing according to the ISO 14242 hip wear test standards.4 After justifying that both machines can be simulated according to ISO standards, it is aimed to design a soaking station to compare the results with the hip joint wear test simulator based on the Muslim praying and daily life activities of Turkish people.5 Thus, this thesis can advance the knowledge about hip implant wear mechanisms and provide improvements in the design and control of local implant wear simulator systems. A comprehensive literature review, discussion of control and validation of the hip wear simulator, and the soaking station form the scope of this thesis.