呼吸作為人體健康監測的生命體征之一，包含了大量有關個體健康和潛在身爸疾病的生理信息。對(duì)呼吸進(jìn)行實時(shí)監測裡在可以及時(shí)發(fā)現潛在的疾病門船風險，甚至挽救生命。鑒于目前大多數呼吸監測設秒林備存在複雜笨重、不适合随身攜帶和實時(shí)監測等缺點，開(kāi山秒)發(fā)自供電、可穿戴的實時(shí)呼吸監測系統具有重很雜要意義。

中國(guó)科學(xué)院北京納米能(néng)源與系統研究所開(kā得低i)發(fā)了一種(zhǒng)自供電螺旋纖維應變傳低兒感器（HFSS），并基于該應變傳感器開(kāi)發(f錯森ā)了一種(zhǒng)自供電智能(néng)穿戴式實時森商(shí)呼吸監測系統，可以測量一些關鍵的呼吸參數可空，用于疾病預防和醫療診斷。該智能(nén懂藍g)報警器可根據人體呼吸行為的變化自動呼叫(師一jiào)預設的手機求助。

研究人員選擇商用鍍銀錦綸作為電極，選擇聚四氟乙烯纖分匠維（PTFE）和錦綸作為摩擦電材料，通過(gu市妹ò)包覆核殼纖維法將(jiāng)山有PTFE纏繞的鍍銀錦綸編織纖維和錦綸纏繞的鍍吃師銀錦綸編織纖維交替纏繞在可拉伸的纖維基材上妹都，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維周影懂圍，二者相互纏繞交織在一起(qǐ)雪短。兩(liǎng)個摩擦電層（PTFE和錦綸）的接觸分離可以通過(guò)傳感慢刀器的拉伸釋放運動來實現。在拉伸過(車些guò)程中，螺旋結構沿縱向(xiàn街志g)伸長(cháng)，相鄰的錦綸和PTFE發(f花水ā)生分離，直至達到(dào)最人長大拉伸應變。

傳感器的工作原理是基于兩(liǎng)種(zhǒng)能兵摩擦電材料（PTFE和錦綸）的耦合接觸帶電和靜電感應。由于PTFE和錦坐去綸的相反摩擦電極性，它們的表面(m農著iàn)上將(jiāng)感應出等效的正負摩擦電雜市荷。一旦傳感器被(bèi)外力拉伸，接觸面(miàn)開(kāi)始分離，將(腦年jiāng)在兩(liǎng)個表面(mià北資n)上建立電勢差，從而驅動自由電子。通過(guò)研究土國拉伸應變對(duì)傳感器電輸出的影響發(去樹fā)現，開(kāi)路電壓、短路電流和短路電荷轉移均随拉伸應變的增加而增加河長，在拉伸應變為1%的情況下，該傳感器仍有0.5 V的穩定電壓輸出，對(d下志uì)應變的敏感性非常高。

研究人員將(jiāng)自供電應工子變傳感器集成(chéng)到(dào)胸帶中，并將(jiā上用ng)其固定在胸腔下方以監測人體呼吸。随著(z對裡he)胸腔的擴張或收縮，傳感器可以随之有規律地伸展票志和收縮。通過(guò)對(duì)這(zhè)些電信号的計友房算和處理，可以得到(dào)人體呼吸頻率、用力肺活量、呼氣峰流輛場量等指标。此外，研究者還(hái)開(kāi)發(視制fā)了智能(néng)穿戴式實時(shí)呼吸監測系統，該系統包含智能(n哥員éng)肺活量計和自供電智能(néng)報警著劇器。智能(néng)肺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玩視。智能(néng)報警器可在受試者停止呼務自吸6s以上時(shí)自動撥打預設手機筆冷求救。

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供了一種(z站行hǒng)有效的螺旋結構，并開(kāi)發(fā)了可穿戴的些大自供電實時(shí)呼吸監測系統，在個人呼吸健康監測和智能(néng)可司小穿戴醫療電子設備方面(miàn)顯示出巨大潛力。相關論文以“Helica西雨l Fiber Strain S民從ensors Based on Triboelectric Nano機也generators for Self爸從-Powered Human Respira樹腦tory Monitoring”為題發(fā)表在《麗習ACS nano》上。