《硬相人工關節生物摩擦聲學及其減摩消聲方法研究》是依託上海大學，由華子愷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：硬相人工關節生物摩擦聲學及其減摩消聲方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：華子愷
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對硬相人工關節的間歇性異響的表象，課題組提出人工關節生物摩擦聲學的基礎研究方案，探索人工關節中的生物摩擦學與聲學交叉的新問題。總體工作分為新實驗方法建立、聲發射機理分析、減振消聲方法探索三個方面。通過前期可行性實驗論證，在項目中，將建立人工關節生物摩擦聲學的基礎研究方法與實驗台架；基於該研究方法，從生物潤滑、生物力學、振動、界面摩擦、人工關節設計製造及臨床手術操作等多個方面來探索硬相人工關節摩擦聲發射機理及重要影響因素；在機理研究的基礎上，利用微納製造手段，設計製備有利於減摩吸振的人工關節微納表面織構，分析織構表面的儲能性能以及潤滑狀態，並與振動機械能、聲能建立相應聯繫，探索其對人工關節潤滑與減振消聲的基本原理。通過該項目的實施，能夠建立一套科學的人工關節生物摩擦聲學基礎研究方法；掌握硬相人工關節摩擦聲學的產生原理；驗證具有現實意義的人工關節潤滑與減振消聲的方法。
結題摘要
人工關節在臨床中出現的異響現象是困擾陶瓷等新型硬相人工關節發展的一個重要問題，其本質是摩擦引起聲發射的過程。本項目以人工關節承重摩擦副為對象，將生物摩擦學作用與聲學發生機理相結合，開展了硬相人工關節臨床異響的理論和實驗研究，取得了重要的研究進展。在研究方法方面，我們發展或套用了一系列新的模擬技術，如建立了骨盆至股骨遠端複雜骨骼及軟組織的生物力學模型；全骨盆-陶瓷人工髖關節假體-股骨系統的摩擦振動有限元計算模型；以及陶瓷人工關節材料表面織構流體潤滑模型。掌握了骨盆至股骨遠端的複雜骨骼的生物力學計算機建模方法；發現了假體系統在摩擦激勵下股骨組件的彎曲和扭轉共振對異響產生的直接作用；證實了合理的表面織構設計能夠提高陶瓷關節材料摩擦副間的潤滑作用。此外，開發了多個人工關節生物摩擦聲學的體外實驗台架，建立了科學的人工關節材料的磨損測試方法與評價手段，並通過改變實驗條件研究了材料和環境等因素對陶瓷關節材料生物摩擦聲學行為的影響。根據上述研究成果撰寫的論文已經在Tribology International，RSC Advance，Journal of Bionic Engineering等國際著名科學期刊上發表，總計發表標註本基金項目號論文9篇，另有5論文正在審稿中，授權發明專利2項、申請4項。這些論文雖然發表時間不長但已經獲得較好的評價和引用率。項目執行期間我們研究團隊獲得上海市市民發明獎1項，其中包含了本基金項目的部分研究成果，項目負責人華子愷獲得了全國標準技術化委員會（TC110/SC01）、全國摩擦學青年工作委員會等重要學術組織委員稱號，並擔任了上海大學機電工程學院智慧型基礎件研究中心主任，得到了良好的培養。
