本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的呼吸監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

呼吸系統(tǒng)疾病是一種常見病、多發(fā)病，主要病變在氣管、支氣管、肺部及胸腔，現(xiàn)有的呼吸監(jiān)測裝置一般需要外接供電電源，且無法實(shí)時(shí)監(jiān)測呼吸情況，從而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)人體呼吸問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種呼吸監(jiān)測裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測人體呼吸情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種呼吸監(jiān)測裝置，所述呼吸監(jiān)測裝置包括：導(dǎo)電部件；摩擦部件，對應(yīng)所述導(dǎo)電部件設(shè)置；以及固定部件，設(shè)置在人體的胸腔和/或腹腔位置處，并與所述摩擦部件或?qū)щ姴考B接，用于隨人體呼吸而運(yùn)動，使所述摩擦部件與導(dǎo)電部件接觸或分離，并在接觸和分離的過程中，所述摩擦部件和導(dǎo)電部件上分別產(chǎn)生摩擦電荷，以表征人體呼吸情況。

本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置通過導(dǎo)電部件與摩擦部件的設(shè)置，可在人體呼吸過程中產(chǎn)生摩擦電荷，根據(jù)所述摩擦電荷可確定表征呼吸情況的電信號，無需外接電源，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測人體的呼吸情況，及時(shí)準(zhǔn)確。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的第一實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的第一實(shí)施結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3是本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的第一實(shí)施結(jié)構(gòu)受力變化圖；

圖4是本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的第二實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是呼吸信號圖。

附圖標(biāo)記說明

1 第一電極層 2 第二摩擦層

3 第二電極層 4 綁帶

5 基底層 51 通孔

6 導(dǎo)線

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置包括導(dǎo)電部件；摩擦部件，對應(yīng)所述導(dǎo)電部件設(shè)置；以及固定部件，設(shè)置在人體的胸腔和/或腹腔位置處，并與所述摩擦部件或?qū)щ姴考B接，用于隨人體呼吸而運(yùn)動，使所述摩擦部件與導(dǎo)電部件接觸或分 離，并在接觸和分離的過程中，所述摩擦部件和導(dǎo)電部件上分別產(chǎn)生摩擦電荷，以表征人體呼吸情況。其中，所述摩擦部件與導(dǎo)電部件的接觸面的材料之間具有摩擦電極序差異。

本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置通過導(dǎo)電部件與摩擦部件的設(shè)置，可在人體呼吸過程中產(chǎn)生摩擦電荷，根據(jù)所述摩擦電荷可確定表征呼吸情況的電信號，無需外接電源，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測人體的呼吸情況，及時(shí)準(zhǔn)確。

其中，為提高檢測的準(zhǔn)確度，所述固定部件設(shè)置在人體或衣服特別是緊身衣服上，使導(dǎo)電部件和摩擦部件隨著人體呼吸而發(fā)生相對位移。此外，為進(jìn)一步提高摩擦電信號的強(qiáng)度，所述摩擦部件和/或?qū)щ姴考慕佑|面具有納米或微米結(jié)構(gòu)層。

如圖1-圖4所示，所述導(dǎo)電部件包括第一電極層1，用于在與所述摩擦部件接觸和分離過程中，所述第一電極層1上產(chǎn)生摩擦電荷。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電部件還包括第一摩擦層(圖中未示出)，設(shè)置于所述第一電極層1的表面，用于在與所述摩擦部件接觸和分離時(shí)，產(chǎn)生摩擦電荷，并在第一電極層1上靜電感應(yīng)出電荷。

如圖4所示，所述摩擦部件包括第二摩擦層2，用于在與所述導(dǎo)電部件接觸和分離時(shí)，所述第二摩擦層2和導(dǎo)電部件上分別產(chǎn)生摩擦電荷，使所述第一電極層1與地之間形成表征呼吸情況的摩擦電勢差。如圖4所示，通過第一電極層1和第二摩擦層2的設(shè)置，形成單電極發(fā)電機(jī)，可根據(jù)第一電極層1和地之間的摩擦電勢差確定人體的呼吸情況。在本實(shí)施例中，所述第一電極層1由薄金屬箔制成，所述第二摩擦層2為聚合物，但并不以此為限。

所述第一摩擦層和/或所述第二摩擦層2的材質(zhì)可為聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯丙烷碳酸鹽、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯彈性體、聚鄰苯二酸二烯丙酯、聚甲醛等中至少一者。其中，所 述第二摩擦層2的寬度為1-4cm，長度為3-10cm，厚度可在幾到幾十微米(μm)量級。

進(jìn)一步的，所述摩擦部件還包括第二電極層3(如圖1和圖3所示)，設(shè)置于所述第二摩擦層2的表面，用于將所述第二摩擦層2上產(chǎn)生摩擦電荷并在第二電極層3上產(chǎn)生感應(yīng)電荷，使所述第一電極層1與第二電極層3之間形成表征呼吸情況的摩擦電勢差。通過第一電極層1與第二電極層3的設(shè)置，在所述第一電極層1與第二電極層3上產(chǎn)生異號摩擦電荷，進(jìn)一步通過設(shè)置在第一電極層1和第二電極層3上的導(dǎo)線6引出所述第一電極層1與第二電極層3之間的電信號，從而確定人體的呼吸情況。

其中，所述第二電極層3的厚度為50-200nm。所述第一電極層1和/或第二電極層3的材質(zhì)為導(dǎo)電的金屬合金或金屬氧化物。所述金屬合金可為金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、鐵、鉻、等至少一者，所述金屬氧化物可為銦錫金屬氧化物，但并不以此為限。

此外，本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置還包括基底層5，貼設(shè)在人體皮膚或衣服特別是緊身衣服上，用于支撐所述摩擦部件或?qū)щ姴考?。其中，所述基底?由柔軟材料制成。在所述摩擦部件與導(dǎo)電部件分離時(shí)，兩者的間距可在數(shù)十到數(shù)百微米量級。

其中，所述基底層5上設(shè)置51有通孔，用于使所述固定部件、摩擦部件以及導(dǎo)電部件中位于所述基底層5上的任意一者穿過，在人體呼吸過程中，所述摩擦部件與導(dǎo)電部件之間有相對位移，使所述摩擦部件與導(dǎo)電部件能夠接觸或分離。所述固定部件包括兩個(gè)綁帶4，分別固定在所述摩擦部件或?qū)щ姴考膬啥?。其中，各所述綁?的長度為5-55cm。

如圖1所述，摩擦部件的第二摩擦層2和第二電極層3均穿過所述通孔51(也可僅第二摩擦層2或第二電極層3穿過所述通孔51)，則所述基底層5的上表面對應(yīng)設(shè)置有所述導(dǎo)電部件的第一電極層1，但并不以此為限，如 圖4所示，所述導(dǎo)電部件的第一電極層1穿過所述通孔51，則所述基底層5的上表面對應(yīng)設(shè)置有所述摩擦部件的第二摩擦層2。在人體呼吸時(shí)，所述綁帶4與基底層5分別運(yùn)動，使所述摩擦部件與導(dǎo)電部件之間有相對位移，進(jìn)而使所述摩擦部件與導(dǎo)電部件不斷的接觸和分離。

下面以圖3為例，介紹本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的工作原理。

在正常狀態(tài)下，第二摩擦層2與第一電極層1分離，則所述第二摩擦層2與第一電極層1上電荷處于平衡狀態(tài)；在人體吸氣時(shí)，胸腔和腹腔外擴(kuò)，綁帶4和基底層5分別運(yùn)動，使所述第二摩擦層2與第一電極層1產(chǎn)生相對位移，且所述第二摩擦層2與第一電極層1接觸，分別產(chǎn)生摩擦電荷，所述第二摩擦層2上的電荷使第二電極層3上產(chǎn)生感應(yīng)電荷，使第一電極層1和第二電極層3通過導(dǎo)線6形成電流回路，輸出電信號；在人體吸氣達(dá)到極限時(shí)，所述第二摩擦層2與第一電極層1接觸面積最大，摩擦產(chǎn)生的電荷量也最大；在人體呼氣時(shí)，胸腔和腹腔收縮，第二摩擦層2和第一電極層1逐漸分離，由于第二摩擦層2是非導(dǎo)電有機(jī)薄膜層，所以為了保持電中性，會在第二電極層3上感應(yīng)出等量異號電荷，于是在電勢差的驅(qū)動下，電子在外電路中發(fā)生定向移動，輸出電信號；當(dāng)呼氣達(dá)到極限時(shí)，第二摩擦層2和第一電極層1完全分離，發(fā)電機(jī)完全恢復(fù)到初始狀態(tài)。

如圖5所示，在人體呼吸過程中，本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置會實(shí)時(shí)輸出跟隨時(shí)間變化的電信號(在圖5中所示電信號為電壓信號)，根據(jù)所述電信號的變化情況可分析當(dāng)前人體呼吸的頻率、節(jié)律以及深度等，進(jìn)一步應(yīng)用病理學(xué)的分析，例如哮喘等疾病，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)醫(yī)療監(jiān)測的目的，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況，提醒相關(guān)人員及時(shí)做出應(yīng)急措施，從而減低對人體的損害。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。