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人工膝關節結合智慧感測器 可延長使用時間減少置換次數

紐約州賓漢頓大學(Binghamton University)副教授Sherry Towfighian率領的團隊研發出結合活動感測器和自供電系統的智慧膝關節植入物,可望大幅降低膝關節置換手術的頻率。

根據ScienceDaily報導,許多膝關節置換手術通常是為了更換舊的或已磨損的植入物。但年輕、更活躍的患者接受手術後常會繼續運動以維持健康。但運動過度將磨損新植入物。對年輕患者來說,每5~10年進行一次膝關節置換手術,跟找到活動量的完美平衡以維持植入物完整性的難度同樣很高。

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人工膝關節結合自發電智慧感測器後,即可偵測造成異常磨耗的使用方式,透過調整延長使用時間,減少置換次數。法新社

研究人員因此決定開發出更智慧、可監測活動發生時的變化的膝關節植入物。Towfighian表示,他們正在開發1種內建壓力感測器的膝關節植入物,好讓醫生更清楚地了解活動對植入物的負面影響。

該感測器能讓醫生告知患者某個運動何時會對植入物來說變得太過度,患者因此可快速調整,避免對植入物造成進一步損害。為了替感測器供電,該團隊開發出使用摩擦電能的能量採集器。一旦開始走路,微表面彼此接觸的摩擦力就能用於感測器供電。

設計該電路的石溪大學(Stony Brook University)副教授Emre Salman確定它需要4.6微瓦。初步測試顯示,普通人的步行將產生6微瓦的功率,足以為感測器供電。

Towfighian希望活動感測器和自供電系統的結合將延長膝關節植入物的壽命,並減少對後續手術的需求。

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