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人工膝关节结合智能传感器 可延长使用时间减少置换次数

纽约州宾汉顿大学(Binghamton University)副教授Sherry Towfighian率领的团队研发出结合活动传感器和自供电系统的智能膝关节植入物,可望大幅降低膝关节置换手术的频率。

根据ScienceDaily报导,许多膝关节置换手术通常是为了更换旧的或已磨损的植入物。但年轻、更活跃的患者接受手术后常会继续运动以维持健康。但运动过度将磨损新植入物。对年轻患者来说,每5~10年进行一次膝关节置换手术,跟找到活动量的完美平衡以维持植入物完整性的难度同样很高。

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人工膝关节结合自发电智能传感器后,即可侦测造成异常磨耗的使用方式,透过调整延长使用时间,减少置换次数。法新社

研究人员因此决定开发出更智能、可监测活动发生时的变化的膝关节植入物。Towfighian表示,他们正在开发1种内建压力传感器的膝关节植入物,好让医生更清楚地了解活动对植入物的负面影响。

该传感器能让医生告知患者某个运动何时会对植入物来说变得太过度,患者因此可快速调整,避免对植入物造成进一步损害。为了替传感器供电,该团队开发出使用摩擦电能的能量采集器。一旦开始走路,微表面彼此接触的摩擦力就能用于传感器供电。

设计该电路的石溪大学(Stony Brook University)副教授Emre Salman确定它需要4.6微瓦。初步测试显示,普通人的步行将产生6微瓦的功率,足以为传感器供电。

Towfighian希望活动传感器和自供电系统的结合将延长膝关节植入物的寿命,并减少对后续手术的需求。

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