نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) در زیست پزشکی: مروری جامع بر اصول، حسگری، کاربردهای درمانی و سامانه های خود تغذیه

پیشرفت های اخیر در حوزه مهندسی زیست پزشکی نیازمند منابع توان پایدار، قابل اطمینان و سازگار با بدن انسان است. در حالی که سامانه های متداول همچنان عمدتا متکی بر باتری بوده و با محدودیت هایی همچون عمر کوتاه، اندازه بزرگ و مخاطرات ایمنی روبه رو هستند، نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) با قابلیت تبدیل حرکات بیومکانیکی کم فرکانس و انرژی حرارتی بدن به سیگنال های الکتریکی با ولتاژ بالا و جریان کم راهکاری نوین برای توسعه تجهیزات زیست پزشکی خود تغذیه فراهم کرده اند. ویژگی هایی نظیر وزن کم، ساختار ساده، هزینه پایین، زیست سازگاری و امکان استفاده از مواد نرم باعث شده است TENGها در کاربردهای متنوع مهندسی پزشکی مورد توجه قرار گیرند. در سال های اخیر، TENGها در حوزه های مختلفی از جمله تامین توان دستگاه های کاشتنی، حسگری هوشمند پایش سلامت، فیلتراسیون هوا، گازسنجی، تحریک الکتریکی عصبی و حتی درمان های مبتنی بر الکتروتراپی به کار گرفته شده اند. نمونه های برجسته شامل نورپروتزهای خود تغذیه، سامانه های تحریک عصبی مبتنی بر TENG، ماسک های تنفسی مجهز به پایش بلادرنگ و برداشت انرژی از فرآیندهای حیاتی مانند تنفس، حرکت اندام ها و فعالیت بافت ها هستند. همچنین بررسی های جدید نشان می دهد که این فناوری در حوزه های ضد عفونی میکروبی و مواد زیست تخریب پذیر نیز قابلیت های قابل توجهی دارد. این مقاله با مرور نظام مند پیشرفت های انجام شده، کاربردهای کلیدی و چالش های فناورانه موجود تصویری جامع از نقش روبه رشد نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در مهندسی زیست پزشکی ارائه می دهد و فرصت های آینده برای توسعه سامانه های درمانی و پایشی شخصی سازی شده را مورد بحث قرار می دهد.

کلیدواژه ها:

نانوژنراتور تریبوالکتریک (TENG) ، زیست پزشکی ، سامانه های خود تغذیه ، حسگرهای پوشیدنی ، تجهیزات کاشتنی ، تحریک الکتریکی