可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，该监测装置应用于人体睡眠时呼吸的监测，包括传感部件和可穿戴部件，传感部件包括多个接触式摩擦发电单元，接触式摩擦发电单元能够将胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出。相较于现有的呼吸监测装置，本发明专利技术无需使用外部电源，仅凭装置本身就能产生电信号，且具有易加工集成、操作简便、效率高、精度优良的特点。

Wearable contact electrostatic self energy breathing monitoring device

The invention provides a wearable contact electrostatic self-energizing breathing monitoring device, which is applied to breathing monitoring during human sleep, including sensing components and wearable components. The sensing components include a plurality of contact friction power generation units, and the contact friction power generation unit can convert the mechanical energy of the chest cavity to electrical energy. And output in the form of electrical signals. Compared with the existing breathing monitoring device, the invention does not need to use an external power source, and can generate electrical signals only by the device itself, and has the characteristics of easy processing and integration, simple operation, high efficiency and excellent precision.

【技术实现步骤摘要】
可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置
本专利技术涉及用于一种呼吸监测装置，尤其涉及用于一种基于摩擦发电原理的静电自供能呼吸监测装置。
技术介绍
睡眠呼吸监测装置可以记录患者睡眠状态下的许多生理信号，分析这些指标可以明确诊断患者是否患有睡眠呼吸暂停综合征及其病情严重程度，一旦出现生命体征迅速下降时，为防止呼吸中断造成死亡，需要对患者起到报警提醒作用，从而对睡眠呼吸暂停引起的机体损伤及出现的并发症发挥治疗作用，因此监测呼吸状态在治疗过程中显得尤为重要。而现有的呼吸监测仪器不方便移动，一般要去特定的监测室进行监测治疗，不适合在中小型医疗机构以及一些临时的医疗救助场所推广使用，更难以做到患者自备家用，且使用操作较为复杂，成本较高。因而，制造简易、操作方便的呼吸监测装置具有良好的应用前景。
技术介绍
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种应用于呼吸监测的接触式摩擦发电装置，能够将人体胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出，该装置具有环保、易加工、高精确性等优点，且无需额外提供电源，能够自供能。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，该监测装置应用于人体睡眠时呼吸的监测，包括传感部件和可穿戴部件，传感部件包括若干排传感单元，所述传感单元由多个接触式摩擦发电单元串联而成，接触式摩擦发电单元将胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出，通过监测该电信号，即可监测人体睡眠时呼吸状况。可穿戴部件包括绑带，所述绑带的两端与传感单元相连，形成一环形结构。进一步地，摩擦发电单元包括第一介电材料层和第二介电材料层，第一介电材料层和第二介电材料层通过两个开口相对的V型弹性扣件连接，第一介电材料层和第二介电材料层的极性相反。摩擦发电单元之间通过所述V型弹性扣件串联。进一步地，第一介电材料层和第二介电材料层分别一电极层进行电荷输出。进一步地，还包括电信号监测电路，监测电路的一端连接第一介电材料层侧的电极层，监测电路的另一端连接第二介电材料层侧的电极层；人体在正常呼吸情况下，传感部件发生与呼吸频率相同的周期性电信号；呼吸暂停时，周期性电信号消失。进一步地，绑带两端是弹性部分，中间是非弹性部分。本专利技术的有益效果是：可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，可以根据其力电转换特性，能够将胸腔起伏的机械能转化为电能，并以电信号的形式输出至监测设备，因此能够通过监测设备监测人体的呼吸状况。相较于现有的呼吸监测装置，本专利技术无需使用外部电源，仅凭装置本身就能产生电信号，且具有易加工集成、操作简便、效率高、精度优良的特点。附图说明图1是该呼吸监测装置整体的结构图。图2是该呼吸监测装置的接触式摩擦发电单元的结构图。图3是该呼吸监测装置在胸腔扩张时的状态示意图。图4是该呼吸监测装置在胸腔收缩时的状态示意图。图中标号：1摩擦发电单元；2第一介电材料；3第二介电材料；4第一电极层；5第二电极层；6V型弹性扣件；7绑带弹性部分；8绑带非弹性部分。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明。如图1所示，可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，该监测装置应用于人体睡眠时呼吸的监测，包括传感部件和可穿戴部件，传感部件包括若干排传感单元，所述传感单元由多个接触式摩擦发电单元1串联而成，接触式摩擦发电单元1将胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出，通过监测该电信号，即可监测人体睡眠时呼吸状况。可穿戴部件包括绑带(7和8)，所述绑带的两端与传感单元相连，形成一环形结构。如图2所示，摩擦发电单元1包括第一介电材料层2和第二介电材料层3，第一介电材料层2和第二介电材料层3通过两个开口相对的V型弹性扣件6连接，使摩擦发电单元集成为整体的传感部件。第一介电材料层2和第二介电材料层3的极性相反。摩擦发电单元之间通过所述V型弹性扣件6串联。第一介电材料层和第二介电材料层分别一电极层(4,5)进行电荷输出。还包括电信号监测电路，监测电路的一端连接第一介电材料层侧的电极层，监测电路的另一端连接第二介电材料层侧的电极层；人体在正常呼吸情况下，传感部件发生与呼吸频率相同的周期性电信号；呼吸暂停时，周期性电信号消失。绑带两端是弹性部分7，中间是非弹性部分8。胸腔扩张时，在拉伸力的作用下，V型弹性扣件合拢，第一介电材料层和第二介电材料层的内表面接触并产生摩擦，如图3所示；胸腔收缩时，拉伸力撤销，在V型弹性扣件弹性力的作用下第一介电材料层2和第二介电材料层3分开的过程中，产生感应电荷，通过监测该感应电荷，即可监测人体睡眠时呼吸状况。其中，对于单个接触式摩擦发电单元，两种介电材料2、3的厚度分别为d1和d2，两者的相对介电常数分别为εr1和εr2。x(t)表示两种介电材料之间的距离(即第一介电材料2和第二介电材料3之间的距离)。当接触式摩擦发电装置工作时，x(t)从0到最大变化。当两种介电材料接触(即x(t)＝0)，电极板充电，两个涂有介电材料的电极板的表面获得相反的静电荷，具有相等的电荷密度σ(接触摩擦产生的电荷密度)。并且当两种介电材料分离时，电荷经外加电路产生电流。当负载电阻给定为R时，电压可表示为：其中d0＝d1/εr1+d2/εr2，为介电材料的等效厚度，S为介电材料电极板的接触面积，ε0为真空介电常数。V(t)即为单个摩擦发电单元的输出电压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，该监测装置应用于人体睡眠时呼吸的监测，其特征是，包括传感部件和可穿戴部件，传感部件包括若干排传感单元，所述传感单元由多个接触式摩擦发电单元串联而成，接触式摩擦发电单元将胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出，通过监测该电信号，即可监测人体睡眠时呼吸状况。可穿戴部件包括绑带，所述绑带的两端与传感单元相连，形成一环形结构。

【技术特征摘要】
1.可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，该监测装置应用于人体睡眠时呼吸的监测，其特征是，包括传感部件和可穿戴部件，传感部件包括若干排传感单元，所述传感单元由多个接触式摩擦发电单元串联而成，接触式摩擦发电单元将胸腔起伏的机械能转化为电能并以电信号的形式输出，通过监测该电信号，即可监测人体睡眠时呼吸状况。可穿戴部件包括绑带，所述绑带的两端与传感单元相连，形成一环形结构。2.根据权利要求1所述的可穿戴接触式静电自供能呼吸监测装置，其特征是，摩擦发电单元包括第一介电材料层和第二介电材料层，第一介电材料层和第二介电材料层通过两个开口相对的V型弹性扣件连接，第一介电材料层和第二介...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，杜洋坤，吕朝锋，骆季奎，董树荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33