呼吸作為人體健康監測的生命體征嗎學之一，包含了大量有關個體健康和潛在疾病的生理信息。對(duì)呼空件吸進(jìn)行實時(shí)監測可厭來以及時(shí)發(fā)現潛在的疾病風險，甚至挽救生命。鑒快子于目前大多數呼吸監測設備存在複雜笨重、不多算适合随身攜帶和實時(shí)監測等缺點，開(kāi)發吧請(fā)自供電、可穿戴的實時(shí)呼吸監測系統具有重要亮機意義。

中國(guó)科學(xué)院北京納米能(néng)源與系統研究所開(kāi謝明)發(fā)了一種(zhǒng)自供電螺旋纖維應變傳感器（HF拍一SS），并基于該應變傳感器開(kāi)玩為發(fā)了一種(zhǒng)自供電智能(nén近就g)穿戴式實時(shí)呼吸監測系統，可以測量一些關鍵的了美呼吸參數，用于疾病預防和醫療診斷。該員謝智能(néng)報警器可根據人體呼吸行為的變化自動呼叫(jiào)預設的手機求光冷助。

研究人員選擇商用鍍銀錦綸作為電極店大，選擇聚四氟乙烯纖維（PTFE）和錦綸作為摩擦吃聽電材料，通過(guò)包覆核殼纖維法將煙如(jiāng)PTFE纏繞的鍍銀錦綸鐵都編織纖維和錦綸纏繞的鍍銀錦綸編織纖維交替纏繞在可拉伸的纖白小維基材上，PTFE纖維或錦綸用作殼層，鍍銀纖維作為芯層。殼層纖維纏繞在芯層纖現坐維周圍，二者相互纏繞交織在一起(qǐ)。兩(liǎng)個摩擦電層（PTFE和樹視錦綸）的接觸分離可以通過(guò)傳感器生樂的拉伸釋放運動來實現。在拉伸過(guò)程中紅筆，螺旋結構沿縱向(xiàng)伸長(cháng)，相鄰的錦綸和PTFE發數如(fā)生分離，直至達到(dào)最大拉伸應變。

傳感器的工作原理是基于兩(liǎng)種(zhǒng)摩擦電材料（PTFE金那和錦綸）的耦合接觸帶電和靜電感應。靜關由于PTFE和錦綸的相反摩擦電極性相的，它們的表面(miàn)上將(ji有兵āng)感應出等效的正負摩擦電荷。一旦傳感器被(bèi書技)外力拉伸，接觸面(miàn)開路船(kāi)始分離，將(jiāng)在兵兵兩(liǎng)個表面(miàn)上建立電勢差，從而驅動自由電子。通我厭過(guò)研究拉伸應變對(duì)傳感器電輸出的影響發(fā)現，開(那司kāi)路電壓、短路電流和短路電鄉司荷轉移均随拉伸應變的增加而增加，在拉伸應變為房做1%的情況下，該傳感器仍有0.5 V的穩定電壓輸出，對(時校duì)應變的敏感性非常高。

研究人員將(jiāng)自供電應變傳感器集成(chéng)到(dào)胸亮雪帶中，并將(jiāng)其固定在胸風友腔下方以監測人體呼吸。随著(zhe)胸腔我微的擴張或收縮，傳感器可以随之有規律地伸展和收縮。通過(guò)對(duì我開)這(zhè)些電信号的計算和處理，可以得到(dào)人體呼吸頻去從率、用力肺活量、呼氣峰流量等指标。此外器看，研究者還(hái)開(kāi)發(日書fā)了智能(néng)穿戴式實時(shí要女)呼吸監測系統，該系統包含智能(暗麗néng)肺活量計和自供電智能(néng)報警器。智能(néng)肺通兵活量計可以量化每次呼氣的氣流量并初步診斷呼吸系統疾病。智能(néng)報警器可白腦在受試者停止呼吸6s以上時(shí)自動撥打預設手機求救。

該研究為制造基于摩擦納米發(fā)電機的高靈敏度應變傳感器提生爸供了一種(zhǒng)有效的螺旋結構，并開(kāi)發(fā)了可穿戴的雪見自供電實時(shí)呼吸監測系大樂統，在個人呼吸健康監測和智能(néng)可穿戴醫療電子設備方章熱面(miàn)顯示出巨大潛力。相關論文以“Helical到商 Fiber Strain Sensors Based on 麗從Triboelectric Nanoge哥話nerators for Self-Powered Human人化 Respiratory Mon分媽itoring”為題發(fā)表在《ACS nano兵體》上。