·436· 北京科技大学学报 2001年第5期 加液孔 系数所需透明质酸的浓度发生了变化.在复合 滑动液面 人工滑液中（图2），透明质酸的最佳浓度为 030.5g·dL-,而在纯粹透明质酸润滑剂中，透 明质酸的最佳浓度为0.5~0.8gdL‘,较前者要 大.这表明加入y球蛋白和La-DPPC提高了透 明质酸溶液的润滑作用. 加入La-DPPC磷脂可以提高复合人工滑 图1振子式摩擦仪结构示意图（单位：mm) 液的润滑性能.从图4中可以看出，在最佳浓度 Fig.1 Diagram of pendulum-type friction test 01gdL时，摩擦系数最小可在0165左右，而 较少量的La-DPPC的加人对降低摩擦的作用 阻力，则振子支点与摆轴之间的摩擦成为振子 不明显，相反还可能起反作用（如图4中，在0.01 振幅衰减的主要原因.通过测量振幅衰减，根据 下式可求得摩擦系数： gdL-'时，对PVA-H/316L不锈钢，摩擦系数达 u=g-8) 到最大)；在O.1gdL以后，La-DPPC浓度变 4R (0s15) 化对摩擦系数的影响已不大.由图5知，在0.5 式中4为摩擦系数L为振子式摩擦仪摆长，R为 gdL-时，y-球蛋白和La-DPPC一样使摩擦副 摆轴半径，0.-，0n分别为测得的第n-1,n次的摆 达到最小的摩擦系数为0.165，即复合人工滑液 动偏角.摆轴选用人工关节材料316L不锈钢， 0.42 其表面粗糙度R值为0.1m,摆轴半径为22mm. 0.38 PVA-H3I6:费荷邻 摆长选定为660mm,则振子的摆动周期T=2π 0.32 0 (亿g)1/2≈1.63s,约等于通常步行时人的膝关节 的屈伸周期(g为重力常数) 0.26 本试验分别在两类摩擦副PVA-H/PVA-H 0.20 和PVA-H/316LSS上，在载荷16kg和轻载5kg 0.1 2种载荷状态下，测定各类人工滑液润滑时的 0.20.40.60.81.01.21.41.6 摩擦副的摩擦系数并进行分析，即以摩擦系数 CHA/g.dL-1 作为特征参数来衡量正交实验结果. 图2透明质酸浓度对摩擦系数的影响 试验前，用无水乙醇将软垫材料及摆轴擦 Fig.2 Relation of Hyaluronic Acid concentration and friction coefficient 净，然后将圆柱形软垫材料放入振子式摩擦仪 0.36 的孔槽中，利用螺旋弹簧将材料与摆轴表面压 :a:Yt6品。 紧，弹簧施加于材料上的力恒定为11.4N.做软 0.32 。VAVA计婆装超 垫/软垫摩擦副对磨时，先将环状试样套紧在摩 0.28 擦仪摆轴上，通过加液孔滴加润滑剂，使得润滑 剂浸润摩擦副对磨表面.为准确测量摩擦系数， 0.24 选择0.26rad为振子式摩擦仪的初始振幅.对上 0.20 .. 述两类摩擦副在不同载荷下，测定摩擦仪偏角 ()的衰减情况. 0.16L 0.00.20.40.60.81.01.21.41.6 2结果与分析 C避明腰/g·dL 图3复合人工滑液中透明质酸的影响 图1为纯粹的透明质酸溶液润滑时的摩擦 Fig.3 Effect of Hyaluronic Acid on friction coeffi- 系数.由正交实验分析结果绘制成各个因子指 cient in the compound artificial synovia 标趋势，如图2~5所示，分别反映各组分浓度与 中y-球蛋白适宜浓度为0.5gdL.复合人工滑 滑液润滑性能的关系 液中3种组分在不同润滑状态下的平均影响效 与纯粹的透明质酸润滑剂（图1）相比较，可 果如表2，表中极差表示组分水平的差异导致 以发现对于不同的人工滑液，维持较低的摩擦 的摩擦系数差极值.从表2可以看出，在轻载(5. 4 3 6 . 北 京 科 技 大 学 学 报 20 1 年 第 5 期 加 液孔 动液 面 图 1 振 子式摩擦仪 结构 示意 图 (单位 : nI nl ) F论 . I D抽 g拍 . fo p. d d u nl . ty p e fr i c 6 0 n 俪 t 阻力 , 则振子 支点与摆轴之 间的摩擦 成为振子 振 幅衰减的主要原 因 . 通过测量振幅衰减 , 根据 下 式 可求得摩擦 系数 ` ,21 : , 里里锡羚) ( 8` 1 5 ` ) 式 中声为摩擦 系数 声为振子式摩擦 仪摆长 尹为 摆轴半 径八 一 : , 氏 分别为测 得的第 n 一 1 , n 次 的摆 动偏 角 . 摆轴选用 人工关节材料 3 16 L 不 锈 钢 , 其表面粗糙度.R 值为 0 . 1阿 , 摆轴半径为 2 ~ . 摆 长选 定为 6 60 n u n , 则振子 的摆 动周期 =T 2二 伍舍) 12/ “ 1 . 63 5 , 约等 于通 常步行时人 的膝关 节 的屈伸周期活 为重 力常数 ) . 本 试验 分别在 两类摩 擦副 P劝卜H于VA -H 和 P V A e川 3 1 6 L 5 5 上 , 在 载荷 16 k g 和 轻载 5 吨 2 种 载荷状态下 , 测定各类 人工滑液润滑 时的 摩擦 副 的摩擦 系数并 进行分析 , 即 以摩擦 系数 作为特征参数来衡 量正交实验结果 . 试验 前 , 用无水 乙醇将 软垫材料及摆轴擦 净 , 然后将 圆柱形软垫材料 放人振子式摩 擦仪 的孔槽 中 , 利用螺旋 弹簧将 材料与摆轴表 面压 紧 , 弹簧施加 于材料 上 的力恒定为 1 . 4 N . 做软 垫 /软垫摩擦 副对磨 时 , 先将环状试样 套紧在摩 擦 仪摆轴上 ,通 过加 液孔 滴加润滑剂 , 使 得润滑 剂浸润摩擦 副对磨表面 . 为准确测量摩擦系数 , 选择 .0 26 ar d 为振子式摩擦仪 的初始振幅 . 对上 述两类 摩擦副在不 同载荷 下 , 测定摩擦 仪偏角 (仍的衰减情况 . 系数 所需 透明质酸 的浓度发生 了变化 . 在复合 人 工滑液 中 ( 图 2 ) , 透 明 质 酸的 最佳 浓度 为 .0 3司 . 5 9 · d L 一 ’ , 而在纯粹 透明质酸润滑剂 中 , 透 明质酸的最佳浓 度为 .0 5司 . 8 9 · d L 一 ’ , 较前 者要 大 . 这 表明加人产球 蛋 白和 aL 一 DP cP 提 高 了透 明质酸溶液 的润滑作用 . 加 人 L a 一 D P PC 磷脂 可 以 提高复合人 工滑 液的润滑性能 . 从 图 4 中可以 看出 , 在最佳浓度 0 . 1 9 · d L 一 ’ 时 , 摩擦 系数 最小可在 0 . 165 左 右 , 而 较 少量 的 L a 一 D P P C 的加 人对降低摩擦 的作 用 不 明显 , 相反还 可 能起反作用 ( 如 图 4 中 , 在 .0 01 g · d L 一 ’ 时 , 对 PVA 一 川3 1 6 L 不锈钢 , 摩擦 系数达 到最大 ) ; 在 0 . 1 9 · d L 一 , 以后 , aL 一 D P P C 浓度变 化对摩擦 系数 的影响 已不大 . 由图 5 知 , 在 .0 5 g’ dL 一 ’ 时 , 夕一 球 蛋 白和 aL 一 D P cP 一样使摩擦 副 达到最小的摩擦 系数为 0 . 1 65 , 即 复合人 工滑液 料 墓粼撇镶 _ … … · 汗 0 . 3 2 卜 0 . _ 卜 ’ 刃 . ” “ “ ” ` ” 0 . 2 6 「 气 ’ , , 。 . … … 。 … :’ :. . . … ` … … 。 , 0 }丫丫乙/ 一卜一 } 14 一 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 , 6 鲡 / g · dL 一 , 圈 2 透 明质酸 浓度 对 . 娘系橄的 影晌 F 论.2 R e加行o n of H y . l u 功。 ic A ic d co . ce n atr 柱o n a o d 幻d c 6 o n c oe m e ie . t 0 . 36 0 . 32 0 . 28 0 . 24 0 . 20 0 . 16 一 : 忿 邵默黯 鹅 贾抵 李豁之邵捻鸽;鹅至选 二 习 “ ’ · 、 … ’ - 一 诀止二二 2 结果与分析 一 图 1 为纯粹 的透 明质酸溶液润滑时的摩擦 系数 . 由正交 实验 分析结果绘制 成各个因 子指 标 趋势 ,如 图 2一 5 所示 , 分 别反映各组分浓度 与 滑液润滑性能 的关系 . 与纯粹 的透 明质酸润 滑剂 ( 图 l) 相 比较 , 可 以 发现对 于不同的 人工滑液 , 维持较低 的摩擦 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 aC 叨 质 . / ’g dL 一 ’ 圈 3 盆合人 工滑液 中通 明质趁的形 晌 F 啥3 E幻er c t o f H y a l u or . ic 叔记 0 . 介让柱。 n coe f i . c ie n t in t h e co m po 二d a 币6 e妞 1 sy n 价抽 中y一 球蛋 白适宜浓度为 .0 5 ’g dL 一 ’ . 复合人工滑 液中 3 种组分在不 同润 滑状态下的平均影响效 果如表 2 , 表中极 差表示组分水 平的差异导致 的 摩擦 系数 差极 值 . 从 表 2 可以看 出 , 在轻载 ( 5