|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (oponent) ; Sawae, Yoshinori (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
|
|
Mazání náhrad kyčelního kloubu
Rebenda, David ; Hartl, Martin (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá experimentálním studiem mazání náhrad kyčelního kloubu. S využitím simulátoru kyčelního kloubu, pracujícího na principu kyvadla, byl posouzen vliv složení synoviální kapaliny a vliv materiálu hlavice na tloušťku mazacího filmu. Posouzení obou těchto vlivů proběhlo za podmínek statického a dynamického zatěžování. Výsledky experimentů ukázaly, že k oddělení třecích ploch vrstvou adsorbovaných proteinů není nutný pohyb hlavice vůči jamce. Složení synoviální kapaliny pak výrazně ovlivňuje tloušťku mazacího filmu. Při měřeních se dvěma modelovými synoviálními kapalinami došlo k opačným extrémům, kdy u prvního vzorku došlo ke zformování velmi silného mazacího filmu. U druhého vzorku téměř nedošlo k adsorpci proteinů a v důsledku toho byl vytvořen pouze velmi tenký mazací film. Vliv materiálu je znatelný při porovnání výsledků naměřených s kovovou hlavicí a keramickými hlavicemi. Kovová hlavice formuje za stejných podmínek silnější mazací film. Tento poznatek však může být částečně ovlivněn rozdílnou průměrovou vůli, která byla v případě keramických hlavic vyšší.
|
|
|
Vliv velikosti hlavice na procesy tření a mazání v TEP kyčle
Bartošík, Jan ; Dzimko, Marián (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá experimentálním studiem tření a mazání v totální endoprotéze kyčelního kloubu v závislosti na velikosti kloubu. Měření byla provedena na simulátoru kyčelního kloubu, který funguje na principu kyvadla. Z hlediska tření byly vyšetřovány kloubní náhrady od dvou výrobců ve třech materiálových kombinacích a dvou průměrech. Z měření tření plyne, že podstatnější vliv na součinitel tření má volba materiálové kombinace než velikost kloubu. Při použití většího průměru kloubní náhrady byl zaznamenán pokles součinitele tření oproti menšímu průměru u všech materiálových kombinací. Měření mazacího filmu pomocí kolorimetrické interferometrie proběhlo v kontaktu kov-sklo, kdy skleněné kloubní jamky byly vyrobeny podle reálných rozměrů kloubních jamek. Měření proběhlo na čtyřech kloubních náhradách s průměrem 28 a 36 mm se dvěma různými průměrovými vůlemi za stálého pohybu po dobu 210 s. Z měření plyne, že při použití kloubního páru s malou průměrovou vůlí dojde k rychlému nárůstu mazacího filmu nad 800 nm. Při použití velké průměrové vůle nedojde k oddělení třecích povrchů mazacím filmem, a tudíž dojde k poškození chromového povlaku v jamce. Při vytvoření silné mazací vrstvy je součinitel tření vyšší než u kloubních párů s velmi malou nebo žádnou mazací vrstvou.
|
|
|
Experimentální studium tření a mazání TEP kyčle
Urban, Filip ; Čermák, Jan (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
V této práci byla řešena problematika tření a mazání totální endoprotézy kyčelního kloubu. Na simulátoru kyčelního kloubu na principu kyvadla byla nejprve provedena studie součinitele tření pro různé materiálové kombinace, zatížení a teploty. Poté byl proveden experiment, kde bylo pozorováno formování mazacího filmu v kontaktu hlavice kyčelního kloubu a jamky, která byla vyrobena ze skla, ale svojí geometrií a rozměry odpovídala jamce reálné kyčelní náhrady, za použití kolorimetrické interferometruie. Vrbka et al. [25] poukazuje na skutečnost, že se zvyšující se konformitou povrchů se zvyšuje i tloušťka mazacího filmu. Taktéž byla pozorována adsorpce proteinů na kontaktní povrchy. Díky ní byla naměřena tloušťka filmu 80 nm i při nulové relativní rychlosti povrchů. Taktéž byla pozorována agregace proteinů na okrajích kontaktu. Podobné agregace pozoroval i Myant et al. [29] na kontaktu ball-on-disk, nebo Vrbka et al. [25] na kontaktu ball-on-lens, tyto agregace pravděpodobně vznikají při smykovém namáhání kapaliny obsahující proteiny a mohou pozitivně ovlivňovat tloušťku mazacího filmu. Pokud není relativní pohyb hlavice a jamky dostatečný, proteinová vrstva v kontaktu se nemůže obnovovat a dochází ke ztenčování mazacího filmu. Součinitel tření naměřený při pozorování mazacího filmu byl 0,13 nejblíže této hodnotě je z reálných endoprotéz materiálová kombinace MoP.
|
|
|
Studium tření náhrad kyčelního kloubu
Balounová, Hana ; Dzimko, Marián (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá analýzou součinitele tření v kyčelních náhradách pro různé materiálové dvojice za přítomnosti hovězího séra, jakožto náhrady synoviální kapaliny vyskytující se v kloubu. Na zařízení Mini Traction Machine se sleduje průběh součinitele tření. Výsledky jsou vyneseny do grafů zobrazujících závislost součinitele tření na čase. Jsou popsány vlivy kinematických podmínek, vliv použitého materiálu a vliv způsobu dodávky maziva do kontaktu. Experimenty analyzují, jak utváření mazacího filmu s vrstvou adsorbovaných proteinů ovlivňuje součinitel tření.
|
|
|
Deformačně-napěťová analýza styku reálných povrchů
Chrenko, Peter ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
V súčasnosti má podstatný vplyv na životnosť náhrady bedrového kĺbu opotrebenie artikulujúcich povrchov v kontakte. Je preto žiaduce určiť vplyv určitých aspektov na opotrebenie náhrady. Z toho dôvodu sa diplomová práca zaoberá vplyvom nerovností reálnych povrchov náhrad bedrového kĺbu na jeho opotrebenie. Cieľom je vytvorenie výpočtových modelov, ktoré by zodpovedali reálnemu povrchu nasnímaných náhrad, vykonanie deformačne- napäťovej analýzy a porovnanie s výsledkami bez prítomnosti nerovností.
|
|
|
Mapování tloušťky mazacího filmu u náhrad velkých kloubů člověka
Bosák, Dalibor ; Hartl, Martin (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce popisuje mechanismus formování mazacího filmu a jeho tloušťku v kontaktu kovové kyčelní kloubní hlavice a skleněného disku opatřeného vrstvou chromu za přítomnosti bovinního séra, jakožto náhrady synoviální kapaliny vyskytující se v kloubu. Tloušťka mazacího filmu je vyhodnocována pomocí kolorimetrické interferometrie, výsledky jsou zaneseny do grafů zobrazujících závislost tloušťky filmu na době experimentu, případně na vzájemné rychlosti artikulujících povrchů. Jsou popsány vlivy koncentrace bovinního séra a různých kinematických podmínek na utváření mazacího filmu. Z pozorovaných interferogramů je patrná adsorpce proteinů na povrchu disku i hlavice, denaturace a vznik agregací, což ovlivňuje tloušťku mazacího filmu.
|
|
|
Analýza umělého kyčelního kloubu z hlediska biotribologických vlastností
Laštůvka, Jan ; Burša, Jiří (oponent) ; Návrat, Tomáš (vedoucí práce)
Vývoj umělých kyčelních kloubů dospěl ke kvalitním náhradám, pro jejichž dlouhodobou funkčnost jsou zásadními kritérii vlastnosti materiálu, konstrukce, fixace náhrady a míra opotřebení stýkajících se povrchů. Opotřebení komponent je dnes jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících úspěšné dlouhodobé výsledky použití umělých kyčelních kloubů. Cílem práce je provést rešeršní studii kombinací kyčelních náhrad a spekter zatížení působících na náhradu. Dále je provedeno experimentální měření tloušťky mazacího filmu bovinního séra mezi hlavičkou kyčelní náhrady a skleněným diskem v měřicím zařízení pro různé kinematické poměry v kontaktu.
|
|
|
Tribologické metody testování materiálů umělých kloubních náhrad
Pražák, Josef ; Chlup, Hynek ; Franta, L.
Pro dosažení vysoké funkční kvality umělých totálních náhrad kloubů je třeba věnovat speciální pozornost výběru použitých materiálů. Pro kolenní klouby se dnes považují za osvědčené kombinace kovů (femorální část) s vysokomolekulárním polyetylénem (tybiální část). Zde je ovšem přetrvávajícím problémem otěr polyetylénu. Pro zlepšení otěrových vlastností je potřeba rozsáhlého tribologického testování. Tribologické testování simulačního typu je však natolik časově náročné, že vývoj je jím podstatně bržděn. Je proto záhodno zavést testování racionalizované, zrychlené. Takováto zrychlená metoda používající speciální geometrie experimentu a optického vyhodnocování výsledků je použita na analýzu vlivu lubrikace na otěr.
|
host ::
RSS.