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智能:新型摩擦生电传感器可延缓膝关节磨损

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发表于 2019-3-20 17:39:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
由纽约宾厄姆顿大学助理教授Shahrzad“Sherry”Towfighian带领,石溪大学和西安大略大学的科学家们合作开发的这种可植入式人工膝盖,配备了多个压力传感器,它能够追踪不同活动对关节施加的压力。如果不听医生的话、及时停止或改正错误的行为,可能造成膝关节的永久损伤——但该装置可以在潜在的伤害发生前,通过无线的形式发送警告。
经常蹦蹦跳跳的年轻人,或许难以体会到膝关节损伤带来的不便。如果运动方式不当,很可能导致关节的过早磨损。不过一种实验性的新植入物,有望减轻需要手术置换的麻烦。
智能:新型摩擦生电传感器可延缓膝关节磨损
当患者行走时,两个摩擦面会碰到一起发电(图自:BinghamtonUniversity)
这样的设想,早已不是什么新鲜事,但它也不是没有缺点。尽管其它有助于推迟更换人工膝盖的手术,但若装置需要频繁更换电池,一切都将变得相当不实用。
为克服这个短板,研究人员为植入物设计了摩擦电能收集系统(而不是电池)。其采用集成的超级电容器,来储存膝关节两个表面之间摩擦产生的能量。
在使用步态模拟器进行的测试中,可知普通人的膝盖,可在日常行走时产生6微瓦的功率。
好消息是,这已经足够压力传感器使用(其只需4.6微瓦)。最终,研究人员希望,这种‘智能’植入物不仅可以延缓手术时间,亦可用于开发更持久耐用的人工膝关节。
有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《智能材料与结构》(SmartMaterialsandStructures)期刊上。
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