Effect of Dielectric Material and Package Stiffness on the Power Generation in a Packaged Triboelectric Energy Harvesting System for Total Knee Replacement
Notice bibliographique
Résumé
The objectives of this study are to experimentally investigate the effects of the dielectric material and the package stiffness on the durability and the efficiency of a previously developed triboelectric-based instrumented knee implant prototype. The proposed smart knee implant may provide useful information about prosthesis health and its functionality after a total knee replacement (TKR) by routine monitoring of tibiofemoral load transfer without the need for any external power source. The triboelectric powered load sensing by the proposed TKR system needs to be functional throughout the entire life of a knee replacement. The power output of the triboelectric system depends on the surface charge generations and accumulations on its dielectric material, and the force that transmits through its housing into the tribo-materials. The properties of the dielectric material and the package stiffness can significantly influence the reliability of the proposed device. For such a TKR system, a compliant mechanism with the ideal material selection can improve its state of the art. We investigated the performance of three vertical contact mode triboelectric generators made with three different dielectric materials: polydimethylsiloxane (PDMS), fluorinated ethylene propylene (FEP), and polytetrafluoroethylene (PTFE). To investigate the effect of package stiffness, we tested two Ti-PDMS-Ti harvesters inside a polyethylene and a Ti6Al4V package. At 1500 N of sinusoidal loads, the harvesters could generate 67.73 μW and 19.81 μW of mean apparent power in parallel and single connections in the polyethylene package, which was 32 and 17 times greater than the power recorded in the Ti assembly, respectively.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».