智能、自供电膝关节植入物
膝关节置换手术是最常见的关节置换手术，手术数量逐年增加。这项手术是为面临两难境地的更年轻、更活跃的患者进行的：当他们接受手术时，为了他们的整体健康，他们应该保持身体活跃，但这种活动也会磨损新的植入物。通常，医生不知道患者是否过度劳累，直到他们开始出现症状。到那时，植入物的损坏已经完成。对于年轻患者来说，每 5 年或 10 年进行一次膝关节置换手术是一项艰巨的任务，但找到活动水平的完美平衡以保持植入物的完整性同样令人生畏。
开发了更智能的膝关节植入物，可以在活动发生时监测活动变化。植入物具有内置传感器，可以监控植入物受到的压力，因此医生可以更清楚地了解有多少活动对植入物产生负面影响。当某种运动对植入物来说太大时，传感器可以让医生告诉患者，这样患者就可以快速调整并避免对植入物造成进一步损坏。它可以帮助他们找到每个特定患者的最佳活动水平。
虽然传感器解决了一个问题，但它们创造了另一个问题。用电池为传感器供电意味着需要定期更换电池，因此无法实现智能植入物的目的。相反，能量收集机制可以为膝关节植入物提供动力。使用摩擦电能，一种从摩擦中收集的能量。一旦有人走路，微表面相互接触的摩擦力就可以用来为负载传感器供电。确定该电路需要 4.6 微瓦。初步测试表明，普通人的步行将产生 6 微瓦的功率——足以为传感器供电。
这些智能植入物不仅会向医生提供反馈，还会帮助研究人员开发未来的植入物。活动传感器和自供电系统的结合将延长膝关节植入物的使用寿命并减少后续手术的需要。
传感器