스마트, 자가 동력 무릎 임플란트

슬관절 치환술은 가장 흔한 인공관절 치환술로 매년 수술 건수가 증가하고 있습니다. 이 수술은 딜레마에 직면한 젊고 활동적인 환자를 위해 수행됩니다. 수술을 받을 때 전반적인 건강을 위해 신체적으로 활동적인 상태를 유지해야 하지만 그 활동으로 인해 새 임플란트가 마모될 수도 있습니다. 종종 의사는 환자가 증상을 나타내기 시작할 때까지 환자가 과로하는지 여부를 모릅니다. 그 시점에서 임플란트에 대한 손상은 이미 완료되었습니다. 젊은 환자의 경우, 5년 또는 10년마다 무릎 교체 수술을 받는 것은 어려운 일이지만 임플란트의 무결성을 유지하기 위해 활동 수준의 완벽한 균형을 찾는 것도 마찬가지로 어려운 일입니다.

활동의 변화를 모니터링하는 더 스마트한 무릎 임플란트가 개발되었습니다. 임플란트에는 임플란트에 가해지는 압력을 모니터링할 수 있는 센서가 내장되어 있어 의사가 임플란트에 얼마나 많은 활동이 부정적인 영향을 미치는지 더 명확하게 이해할 수 있습니다. 이 센서를 통해 의사는 특정 움직임이 임플란트에 너무 많이 발생했을 때 환자에게 알려 환자가 빠르게 조정하여 임플란트에 대한 추가 손상을 방지할 수 있습니다. 각 특정 환자에 대한 최적의 활동 수준을 찾는 데 도움이 됩니다.

센서가 한 가지 문제를 해결하는 동안 다른 문제가 발생했습니다. 배터리로 센서에 전원을 공급한다는 것은 배터리를 주기적으로 교체해야 하므로 스마트 임플란트의 목적을 무효화해야 한다는 것을 의미했습니다. 대신, 에너지 수확 메커니즘이 무릎 임플란트에 동력을 공급할 수 있습니다. 마찰로부터 수집되는 에너지의 일종인 마찰 전기 에너지가 사용되었습니다. 누군가가 걸으면 서로 접촉하는 미세 표면의 마찰을 사용하여 부하 센서에 전원을 공급할 수 있습니다. 회로에는 4.6마이크로와트가 필요하다고 결정되었습니다. 예비 테스트에서는 평균적인 사람이 걸을 때 센서에 전력을 공급하기에 충분한 6마이크로와트의 전력을 생산하는 것으로 나타났습니다.

이러한 스마트 임플란트는 의사에게 피드백을 제공할 뿐만 아니라 연구자가 미래 임플란트를 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 활동 센서와 자체 전원 시스템의 조합은 무릎 임플란트의 수명을 연장하고 후속 수술의 필요성을 줄여줍니다.