スマートなセルフパワーの膝関節インプラント
膝関節置換術は最も一般的な関節置換術であり、手術の数は毎年増加しています。この手術は、ジレンマに直面している若くて活動的な患者のために行われています。彼らが手術を受けるとき、彼らは全体的な健康のために身体的に活動し続けることが期待されますが、その活動は新しいインプラントを損なう可能性もあります。多くの場合、医師は、症状が現れ始めるまで、患者が過度に運動しているかどうかを知りません。その時点で、インプラントへの損傷はすでに行われています。若い患者にとって、5年または10年ごとに人工膝関節置換術を受けることは困難な作業ですが、インプラントの完全性を維持するための活動レベルの完璧なバランスを見つけることも同様に困難です。
よりスマートな膝関節インプラントが開発され、活動の変化が起こったときにそれを監視します。インプラントにはセンサーが組み込まれているため、インプラントにかかる圧力を監視できるため、医師はインプラントに悪影響を及ぼしている活動の量をより明確に把握できます。センサーを使用すると、特定の動きがインプラントに対して大きくなりすぎたときに医師が患者に知らせることができるため、患者は迅速に調整して、インプラントへのさらなる損傷を回避できます。特定の患者ごとに最適な活動レベルを見つけるのに役立ちます。
センサーは1つの問題を解決しましたが、別の問題を作成しました。バッテリーでセンサーに電力を供給するということは、バッテリーを定期的に交換する必要があることを意味し、したがって、スマートインプラントの目的を無効にします。代わりに、エネルギーハーベスティングメカニズムは、動きから膝インプラントに電力を供給することができます。摩擦から集められるエネルギーの一種である摩擦電気エネルギーが使用されました。誰かが歩くと、互いに接触するマイクロサーフェスの摩擦を使用して、負荷センサーに電力を供給することができます。回路には4.6マイクロワットが必要であると判断されました。予備テストでは、平均的な人の歩行で6マイクロワットの電力が生成されることが示されました。これはセンサーに電力を供給するのに十分な量です。
これらのスマートインプラントは、医師にフィードバックを提供するだけでなく、将来のインプラントの開発において研究者を支援します。活動センサーとセルフパワーシステムの組み合わせにより、膝関節インプラントの寿命が延び、フォローアップ手術の必要性が減ります。
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