中科院纳米能源所Nano Energy：基于TENG的自供电人工关节磨损碎片检测传感器

点击蓝字关注我们

一、文章概述

人们一举一动都离不开关节。据统计，人体全身骨头360块，四肢大关节12个，小关节210个。一旦发生关节软骨磨损，关节运动将受到很大影响。长期以来，用人工假体代替患病关节一直是减轻疼痛或残疾的常用医学手段，其中磨损碎片引起的无菌性松动是人工关节置换失败的主要机制。为了防止关节的进一步恶化，必须及时并就地检测磨损碎片，这为人造关节的寿命诊断提供了基础。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所张弛研究员和清华大学张洪玉副研究员研究团队开发了一种基于摩擦电纳米发电机（TENG）的自供电传感器，用于检测人工关节中产生的磨损碎片。将带有聚乙烯薄膜和钢球的TENG设计为人工接头结构，并通过热压法制造，可以原位检测磨损碎片的产生。此外，研究了电输出信号对碎屑数量和大小的依赖性，结果表明电压随颗粒数量和大小的增加而明显降低。最后，在关节磨损模拟器中对所制造的传感器进行了测试，该传感器实现了对磨损碎片的实时监控。这项工作扩展了TENG在人工关节磨损检测中的应用，有望促进生物医学传感器和智能医疗保健的发展。

二、图文导读

图1.人工关节中使用的基于TENG的磨损碎片检测传感器的概述。

（a）基于TENG的磨损碎片检测传感器的制造过程。

（b）磨屑传感器的示意图。

（c）TENG的工作机制。

图2.碎片量对独立式TENG的影响。

图3.碎片尺寸对独立式TENG的影响。

图4.人工关节中的实时磨损碎片监控。

原文链接
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105967

相关进展

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。