一种呼吸监测装置及其制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及健康防护和健康监测领域，更具体地说，它涉及一种呼吸监测装置及其制作方法，其技术方案要点是：安装盒，设有进气端与出气端；所述安装盒内依次设置有第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层及第二电极层；所述第一电极层的一面朝向所述进气端，另一面紧贴于所述负摩擦层；所述第二电极层的一面紧贴所述出气端，另一面黏贴于所述正摩擦层。本发明专利技术的优点在于以摩擦纳米发电效应作为呼吸监测机理，通过摩擦纳米发电效应所产生的摩擦电荷能有利于吸附微小颗粒物，从而实现高效过滤。从而实现高效过滤。从而实现高效过滤。

【技术实现步骤摘要】
一种呼吸监测装置及其制作方法


[0001]本专利技术涉及健康防护和健康监测领域，更具体地说，它涉及一种呼吸监测装置及其制作方法。

技术介绍

[0002]由于空气中存在悬浮微小的颗粒物以及病原微生物，人们长期暴露在这些空气污染物中，会引起各种慢性呼吸道疾病，包括慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张等，间质性疾病对人们生活造成影响，极大降低人们生活质量。如果不及时采取治疗措施，这些慢性呼吸道疾病还会进一步恶化，甚至威胁到患者生命安全。因此，及早发现慢性呼吸道疾病并预防慢性呼吸道疾病的进一步恶化已经成为我国医疗领域的研究热点。然而，传统的呼吸道疾病诊断设备笨重而昂贵，不能长期监测人们的呼吸状态。
[0003]而随着物联网技术的快速发展，智慧医疗的理念得到快速普及，可穿戴式医疗电子设备受到越来越多人的青睐，可穿戴医疗电子设备具有便携、价格亲民、监测生理体征的优点，能够及早发现潜在的慢性疾病，从而提前采取干预措施，避免恶性疾病的发生，因此，可穿戴医疗电子设备得到快速发展。目前，最广泛使用的便携式医疗监测设备是智能手表，其虽整合了部分医疗监测作用，但受制于续航，需定期充电且不环保，因此，迫切需要开发一种绿色、可持续的呼吸信号监测医疗电子设备。
[0004]摩擦纳米发电机主要由两种具有不同电负性的摩擦层材料、电极材料以及间隔物组成。摩擦纳米发电机的输出性能主要取决于摩擦层材料的种类和表面结构。静电纺丝是一种通用、经济的制备微纳纤维的技术，目前已经有上百种材料可以进行电纺。通过静电纺丝技术制备的纤维膜具有高的比表面积，能够增大两层摩擦材料的接触面积，因此可以提高摩擦纳米发电机的输出性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种呼吸监测装置及其制作方法，具有可安装在口罩呼吸阀，同时实现微小颗粒物的拦截和呼吸监测功能，保护人们健康，及早发现潜在呼吸道疾病，提前采用治疗措施的优点。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种呼吸监测装置，包括：
[0007]安装盒，设有进气端与出气端；
[0008]所述安装盒内依次设置有第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层及第二电极层；
[0009]所述第一电极层的一面朝向所述进气端，另一面紧贴于所述负摩擦层；
[0010]所述第二电极层的一面紧贴所述出气端，另一面黏贴于所述正摩擦层。
[0011]在其中一个实施例中，所述负摩擦层及正摩擦层的材料均为静电纺丝纳米纤维膜。
[0012]在其中一个实施例中，所述负摩擦层由聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸组成。
[0013]在其中一个实施例中，所述正摩擦层由聚已内酯及明胶组成。
[0014]在其中一个实施例中，所述第一电极层的材料为导电织物，用于产生感应电荷。
[0015]在其中一个实施例中，所述第二电极层的材料为双面导电铜胶布，用于固定正摩擦层，同时作为正摩擦层的电极层从而产生感应电荷。
[0016]在其中一个实施例中，所述安装盒采用3D打印制作，为中空结构。
[0017]在其中一个实施例中，所述间隔层用于分离负摩擦层和正摩擦层。
[0018]一种呼吸监测装置的制作方法，包括以下步骤：
[0019]称取定量的聚偏氟乙烯和聚赖氨酸加入到玻璃瓶中，加入比例为7:3的二甲基甲酰胺和丙酮，加热搅拌得到纺丝悬液；
[0020]将所述纺丝悬液吸入注射器中，设置纺丝电压为15kV,以流速为1ml/h进行静电纺丝，完成负摩擦层的制备工作；
[0021]将不同比例的聚己内酯和明胶加入到玻璃瓶中，加入六氟异丙醇并于室温搅拌溶解后，设置纺丝电压为12kV，以流速为2ml/h进行静电纺丝，完成正摩擦层的制备工作；
[0022]将第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层、第二电极层依次组装在安装盒中，随后安装在口罩呼吸阀的位置。
[0023]在其中一个实施例中，所述第一电极层的材料为导电织物，用于产生感应电荷，所述第二电极层的材料为双面导电铜胶布，用于固定所述正摩擦层，并作为所述正摩擦层的电极层从而产生感应电荷。
[0024]上述一种呼吸监测装置及其制作方法，具有以下有益效果：
[0025]其一，聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸纤维膜具有高效颗粒物拦截以及抗菌活性；
[0026]其二，由纳米纤维膜组成的摩擦纳米发电机具有高的电输出性能，有利于生成更多的摩擦电荷，从而提高过滤效率；
[0027]其三，通过在聚己内酯中掺入明胶，可以提高纤维膜的电输出性能；
[0028]其四，基于摩擦起点和静电感应原理，组成的摩擦纳米发电机可以实现自供能、实时呼吸传感，有利于早期疾病诊断和远程呼吸健康监测。
附图说明
[0029]图1是本实施例中呼吸监测器件结构示意图；
[0030]图2是本实施例中聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸纤维膜扫描电镜图；
[0031]图3是本实施例中聚己内酯及明胶纤维膜扫描电镜图；
[0032]图4是呼吸监测器件实物图及其在不同呼吸频率下的电信号波形图；
[0033]图5为聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸纤维膜过滤效率示意图；
[0034]图6为呼吸监测器件的抗菌性能测结果。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0036]本技术方案中的监测器件的呼吸监测机理是基于摩擦纳米发电效应，摩擦纳米发电效应所产生的摩擦电荷有利于吸附微小颗粒物，从而实现高效过滤。
[0037]一种呼吸监测装置,如图1所示，包括：安装盒，设有进气端与出气端；
[0038]安装盒内依次设置有第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层及第二电极层；
[0039]第一电极层的一面朝向进气端，另一面紧贴于负摩擦层；
[0040]第二电极层的一面紧贴出气端，另一面黏贴于正摩擦层。
[0041]具体的，负摩擦层及正摩擦层的材料均使用静电纺丝纳米纤维膜。
[0042]具体的，负摩擦层由聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸组成。
[0043]具体的，正摩擦层由聚己内酯及明胶组成。
[0044]具体的，第一电极层的材料为导电织物，用于产生感应电荷。
[0045]具体的，第二电极层的材料为双面导电铜胶布，用于固定正摩擦层，同时作为正摩擦层的电极层从而产生感应电荷。
[0046]具体的，安装盒采用3D打印制作，为中空结构。
[0047]具体的，间隔层用于分离负摩擦层和正摩擦层。
[0048]基于本方案，如图4所示，通过3D打印技术制作的安装盒具有精度高，成本低廉，可批量加工制造，生产效率高的优点。进一步依次将第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层及第二电极层安装在安装盒内，步骤简单，器件一体化，安装与更换便捷，并且能够很好地实现摩擦纳米发电机的功能，在呼吸气流驱动下实现呼吸监测。
[0049]本专利技术还提供了一种呼吸监测装置的制作方法，其步骤包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种呼吸监测装置，其特征在于，包括：安装盒，设有进气端与出气端；所述安装盒内依次设置有第一电极层、负摩擦层、间隔层、正摩擦层及第二电极层；所述第一电极层的一面朝向所述进气端，另一面紧贴于所述负摩擦层；所述第二电极层的一面朝向所述出气端，另一面黏贴于所述正摩擦层。2.根据权利要求1所述的一种呼吸监测装置，其特征在于：所述负摩擦层及所述正摩擦层的材料为静电纺丝纳米纤维膜。3.根据权利要求2所述的一种呼吸监测装置，其特征在于：所述负摩擦层由聚偏二氟乙烯及聚赖氨酸组成。4.根据权利要求2所述的一种呼吸监测装置，其特征在于：所述正摩擦层由聚已内酯及明胶组成。5.根据权利要求1所述的一种呼吸监测装置，其特征在于：所述第一电极层的材料为导电织物，用于产生感应电荷。6.根据权利要求1所述的一种呼吸监测装置，其特征在于：所述第二电极层的材料为双面导电铜胶布，用于固定所述正摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤亚东，蓝兴梓，陈新，王晗，欧伟程，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：