经常蹦蹦跳跳的年轻人，或许难以体会到膝关节损伤带来的不便。如果运动方式不当，很可能导致关节的过早磨损。

　　不过一种实验性的新植入物，有望减轻需要手术置换的麻烦。

　　如果不听医生的话、及时停止或改正错误的行为，可能造成膝关节的永久损伤 —— 但该装置可以在潜在的伤害发生前，通过无线的形式发送警告。

　　

　　【当患者行走时，两个摩擦面会碰到一起发电（图自：Binghamton University）】

　　这样的设想，早已不是什么新鲜事，但它也不是没有缺点。尽管其它有助于推迟更换人工膝盖的手术，但若装置需要频繁更换电池，一切都将变得相当不实用。

　　为克服这个短板，研究人员为植入物设计了摩擦电能收集系统（而不是电池）。其采用集成的超级电容器，来储存膝关节两个表面之间摩擦产生的能量。

　　在使用步态模拟器进行的测试中（如上图所示），可知普通人的膝盖，可在日常行走时产生 6 微瓦的功率。

　　好消息是，这已经足够压力传感器使用（其只需 4.6 微瓦）。最终，研究人员希望，这种‘智能’植入物不仅可以延缓手术时间，亦可用于开发更持久耐用的人工膝关节。

　　这项研究由纽约宾厄姆顿大学助理教授 Shahrzad“Sherry”Towfighian 带领，其他参与者还包括石溪大学和西安大略大学的科学家们。

　　有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《智能材料与结构》（Smart Materials and Structures）期刊上。

　　原标题为：

　　《A smart knee implant using triboelectric energy harvesters》

　　《使用摩擦电能收集器的智能膝关节植入物》