一种呼吸监测装置的制作方法

本发明涉及发电机技术领域，具体地，涉及一种基于摩擦发电机的呼吸监测装置。

背景技术：

呼吸系统疾病是一种常见病、多发病，主要病变在气管、支气管、肺部及胸腔，现有的呼吸监测装置一般需要外接供电电源，且无法实时监测呼吸情况，从而无法及时发现人体呼吸问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种呼吸监测装置，可实时监测人体呼吸情况。

为了实现上述目的，本发明提供一种呼吸监测装置，所述呼吸监测装置包括：导电部件；摩擦部件，对应所述导电部件设置；以及固定部件，设置在人体的胸腔和/或腹腔位置处，并与所述摩擦部件或导电部件连接，用于随人体呼吸而运动，使所述摩擦部件与导电部件接触或分离，并在接触和分离的过程中，所述摩擦部件和导电部件上分别产生摩擦电荷，以表征人体呼吸情况。

本发明呼吸监测装置通过导电部件与摩擦部件的设置，可在人体呼吸过程中产生摩擦电荷，根据所述摩擦电荷可确定表征呼吸情况的电信号，无需外接电源，即可实现实时监测人体的呼吸情况，及时准确。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明呼吸监测装置的第一实施结构示意图；

图2是本发明呼吸监测装置的第一实施结构的俯视图；

图3是本发明呼吸监测装置的第一实施结构受力变化图；

图4是本发明呼吸监测装置的第二实施结构示意图；

图5是呼吸信号图。

附图标记说明

1 第一电极层 2 第二摩擦层

3 第二电极层 4 绑带

5 基底层 51 通孔

6 导线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明呼吸监测装置包括导电部件；摩擦部件，对应所述导电部件设置；以及固定部件，设置在人体的胸腔和/或腹腔位置处，并与所述摩擦部件或导电部件连接，用于随人体呼吸而运动，使所述摩擦部件与导电部件接触或分 离，并在接触和分离的过程中，所述摩擦部件和导电部件上分别产生摩擦电荷，以表征人体呼吸情况。其中，所述摩擦部件与导电部件的接触面的材料之间具有摩擦电极序差异。

本发明呼吸监测装置通过导电部件与摩擦部件的设置，可在人体呼吸过程中产生摩擦电荷，根据所述摩擦电荷可确定表征呼吸情况的电信号，无需外接电源，即可实现实时监测人体的呼吸情况，及时准确。

其中，为提高检测的准确度，所述固定部件设置在人体或衣服特别是紧身衣服上，使导电部件和摩擦部件随着人体呼吸而发生相对位移。此外，为进一步提高摩擦电信号的强度，所述摩擦部件和/或导电部件的接触面具有纳米或微米结构层。

如图1-图4所示，所述导电部件包括第一电极层1，用于在与所述摩擦部件接触和分离过程中，所述第一电极层1上产生摩擦电荷。

进一步的，所述导电部件还包括第一摩擦层(图中未示出)，设置于所述第一电极层1的表面，用于在与所述摩擦部件接触和分离时，产生摩擦电荷，并在第一电极层1上静电感应出电荷。

如图4所示，所述摩擦部件包括第二摩擦层2，用于在与所述导电部件接触和分离时，所述第二摩擦层2和导电部件上分别产生摩擦电荷，使所述第一电极层1与地之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。如图4所示，通过第一电极层1和第二摩擦层2的设置，形成单电极发电机，可根据第一电极层1和地之间的摩擦电势差确定人体的呼吸情况。在本实施例中，所述第一电极层1由薄金属箔制成，所述第二摩擦层2为聚合物，但并不以此为限。

所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层2的材质可为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯丙烷碳酸盐、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯弹性体、聚邻苯二酸二烯丙酯、聚甲醛等中至少一者。其中，所 述第二摩擦层2的宽度为1-4cm，长度为3-10cm，厚度可在几到几十微米(μm)量级。

进一步的，所述摩擦部件还包括第二电极层3(如图1和图3所示)，设置于所述第二摩擦层2的表面，用于将所述第二摩擦层2上产生摩擦电荷并在第二电极层3上产生感应电荷，使所述第一电极层1与第二电极层3之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。通过第一电极层1与第二电极层3的设置，在所述第一电极层1与第二电极层3上产生异号摩擦电荷，进一步通过设置在第一电极层1和第二电极层3上的导线6引出所述第一电极层1与第二电极层3之间的电信号，从而确定人体的呼吸情况。

其中，所述第二电极层3的厚度为50-200nm。所述第一电极层1和/或第二电极层3的材质为导电的金属合金或金属氧化物。所述金属合金可为金、银、铂、铝、镍、铜、铁、铬、等至少一者，所述金属氧化物可为铟锡金属氧化物，但并不以此为限。

此外，本发明呼吸监测装置还包括基底层5，贴设在人体皮肤或衣服特别是紧身衣服上，用于支撑所述摩擦部件或导电部件。其中，所述基底层5由柔软材料制成。在所述摩擦部件与导电部件分离时，两者的间距可在数十到数百微米量级。

其中，所述基底层5上设置51有通孔，用于使所述固定部件、摩擦部件以及导电部件中位于所述基底层5上的任意一者穿过，在人体呼吸过程中，所述摩擦部件与导电部件之间有相对位移，使所述摩擦部件与导电部件能够接触或分离。所述固定部件包括两个绑带4，分别固定在所述摩擦部件或导电部件的两端。其中，各所述绑带4的长度为5-55cm。

如图1所述，摩擦部件的第二摩擦层2和第二电极层3均穿过所述通孔51(也可仅第二摩擦层2或第二电极层3穿过所述通孔51)，则所述基底层5的上表面对应设置有所述导电部件的第一电极层1，但并不以此为限，如 图4所示，所述导电部件的第一电极层1穿过所述通孔51，则所述基底层5的上表面对应设置有所述摩擦部件的第二摩擦层2。在人体呼吸时，所述绑带4与基底层5分别运动，使所述摩擦部件与导电部件之间有相对位移，进而使所述摩擦部件与导电部件不断的接触和分离。

下面以图3为例，介绍本发明呼吸监测装置的工作原理。

在正常状态下，第二摩擦层2与第一电极层1分离，则所述第二摩擦层2与第一电极层1上电荷处于平衡状态；在人体吸气时，胸腔和腹腔外扩，绑带4和基底层5分别运动，使所述第二摩擦层2与第一电极层1产生相对位移，且所述第二摩擦层2与第一电极层1接触，分别产生摩擦电荷，所述第二摩擦层2上的电荷使第二电极层3上产生感应电荷，使第一电极层1和第二电极层3通过导线6形成电流回路，输出电信号；在人体吸气达到极限时，所述第二摩擦层2与第一电极层1接触面积最大，摩擦产生的电荷量也最大；在人体呼气时，胸腔和腹腔收缩，第二摩擦层2和第一电极层1逐渐分离，由于第二摩擦层2是非导电有机薄膜层，所以为了保持电中性，会在第二电极层3上感应出等量异号电荷，于是在电势差的驱动下，电子在外电路中发生定向移动，输出电信号；当呼气达到极限时，第二摩擦层2和第一电极层1完全分离，发电机完全恢复到初始状态。

如图5所示，在人体呼吸过程中，本发明呼吸监测装置会实时输出跟随时间变化的电信号(在图5中所示电信号为电压信号)，根据所述电信号的变化情况可分析当前人体呼吸的频率、节律以及深度等，进一步应用病理学的分析，例如哮喘等疾病，实现实时医疗监测的目的，可准确发现突发情况，提醒相关人员及时做出应急措施，从而减低对人体的损害。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。