Technika odbierania sygnałów i komunikowania się oparta na bezbateryjnym zasilaniu
Weryfikacja teoretycznych obliczeń poprzez rzeczywiste przypadki medyczne stanowi zawsze złożone przedsięwzięcie, szczególnie w przypadku, gdy dotyczy czynności wykonywanych w miejscach związanych z ograniczoną przestrzenią, takich jak… wymiana stawów. Ostatnie rezultaty rozpoczętej w 1993 roku naukowej współpracy lekarzy, naukowców i ludzi przemysłu wskazują na przełom w tej dziedzinie. Pracownicy naukowi opracowali i wszczepili w pełni sztuczne kolano, które bezprzewodowo przekazuje do zewnętrznego komputera komunikaty dotyczące sił i ruchów obrotowych w trzech wymiarach. Firma MicroStrain opracowała technikę komunikacji i odbierania sygnałów opierającą się na… bezbateryjnym zasilaniu obwodu.
REAKCJA SZARPNIĘCIA KOLANEM Układ czujników i elektroniki bezprzewodowej komunikacji są umiejscowione w wydrążonej części tytanowego stopu implantu
Układ 12 bardzo czułych piezorezystywnych czujników tensometrycznych wbudowanych w implant dokonuje pomiaru ruchu obrotowego i siły. Przed dokonaniem wszczepienia, kolano wyposażone w czujniki tensometryczne zostało poddane wstępnej kalibracji. Aby uzyskać informacje już na zewnątrz ciała, mikrominiaturowy bezprzewodowy przekaźnik o bardzo małym zużyciu energii wysyła cyfrowe dane do zewnętrznego przyrządu analitycznego.
Implant zasilany jest za pomocą techniki zbierania energii, która wykorzystuje miniaturową cewkę i występujące na zewnątrz zmienne pola magnetyczne, co eliminuje potrzebę stosowania baterii. Montowana na zewnątrz goleni pacjenta zdalnie zasilana cewka umieszczona jest z dala od kolana. Dane pomiarów czujników tensometrycznych są przetwarzane przez zewnętrzny komputer wykorzystujący przechowywaną matrycę kalibracji.
Bezprzewodowy system odbierania sygnałów dokonuje pomiaru skręcania, wyginania, obciążeń odkształcania i ścinania we wszczepionym kolanie. Na podstawie analizy sił i momentów obrotowych, jakie zachodzą w stawie kolanowym podczas normalnych czynności, takich jak wchodzenie po schodach, wstawanie z krzesła i chodzenie, naukowcy będą uzyskiwali informacje pozwalające na dokonywanie ulepszeń konstrukcji, udoskonalanie przyrządów chirurgicznych i prowadzenie skuteczniejszej pooperacyjnej terapii lekarskiej. Pomiary mogą również wykryć czynności, które mogłyby doprowadzić do przeciążenia implantu.
Randy Frank kolana
