CN106333686A - 一种呼吸监测装置 - Google Patents

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李舟
金鸣
金一鸣
刘卓
江文
郑强
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Abstract

本发明涉及发电机技术领域，公开了一种呼吸监测装置，所述呼吸监测装置包括：导电部件(1)；摩擦部件(2)，与所述导电部件(1)接触设置；以及运动部件(3)，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，且分别连接所述导电部件(1)和摩擦部件(2)，用于随人体呼吸而运动，使所述导电部件(1)与摩擦部件(2)发生相对滑动且改变接触面积，所述导电部件(1)与摩擦部件(2)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可实时监测人体呼吸情况。

Description

一种呼吸监测装置
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，具体地，涉及一种基于滑动摩擦发电机的呼吸监测装置。
背景技术
呼吸***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。
发明内容
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，与所述导电部件接触设置；以及运动部件，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，且分别连接所述导电部件和摩擦部件，用于随人体呼吸而运动，使所述导电部件与摩擦部件发生相对滑动且改变接触面积，所述导电部件与摩擦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结构示意图；
图2是本发明呼吸监测装置的一实施例结构示意图；
图3是本发明呼吸监测装置的运动状态参考图；
图4是摩擦部件和导电部件中一者为凹型结构时的嵌合示意图；
图5a和图5b是摩擦部件和导电部件中一者具有凹型滑槽的俯视图，另一者具有凸起滑块的主视图；
图6是本发明呼吸监测装置的又一实施例结构示意图；
图7a是叉指电极层；
图7b是栅格结构层。
附图标记说明
1 导电部件 11 第一电极层
12 第一摩擦层 2 摩擦部件
21 第二电极层 22 第二摩擦层
3 运动部件 31 绑带
32 弹性层 41 滑槽
42 滑动块
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。
如图1所示，本发明呼吸监测装置包括导电部件1；摩擦部件2，与所述导电部件1接触设置；以及运动部件3，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，且分别连接所述导电部件1和摩擦部件2，用于随人体呼吸而运动，使所述导电部件1与摩擦部件2发生相对滑动且改变接触面积，所述导电部件1与摩擦部件2上分别产生摩擦电荷，以表征人体呼吸情况。其中，所述导电部件1和摩擦部件2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，所述运动部件3可设置在人体或衣服特别是紧身衣服上，使导电部件1和摩擦部件2随着人体呼吸而发生相对位移。其中，所述运动部件3包括两个绑带31(如图2和图3所示)，分别连接所述导电部件1和摩擦部件2。此外，所述运动部件3还包括弹性层32，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，分别连接所述导电部件1和摩擦部件2，用于随人体呼吸而发生弹性伸缩。其中，所述弹性层32可由丁腈橡胶、硅橡胶等橡胶材料，或PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、PU(polyurethane，聚氨基甲酸酯)等弹性材料制成。
在本实施例中，所述弹性层32上分别固定所述导电部件1和摩擦部件2(如图1和图6所示)，使所述导电部件1和摩擦部件2叠放设置，且所述弹性层32的两端分别连接绑带31，在所述绑带31随人体呼吸而运动时，带动所述弹性层32伸缩，使所述导电部件1和摩擦部件2能够相对滑动且改变接触面积，则所述导电部件1与摩擦部件2上分别产生摩擦电荷，进而获得表征人体呼吸情况的电信号。
如图3所示，在人体吸气过程中，胸腹腔扩张，所述导电部件1和摩擦部件2能够相对滑动且接触面积减小；在人体呼气过程中，胸腹腔逐渐收缩，接触面积逐渐增大，直至如图2所示的状态。
此外，为进一步提高摩擦电信号的强度，所述导电部件1和/或摩擦部件2的接触面具有纳米或微米结构层。
为确保所述导电部件1和摩擦部件2只发生直线运动的位移，最大限度的提高电信号的强度，所述导电部件1与摩擦部件2中一者成凹型结构，使另一者嵌合在所述凹型结构内，并能在所述凹型结构内滑动。如图4所示，在本实施例中，所述导电部件1成凹型结构，所述摩擦部件2嵌合在所述导电部件1内。但并不以此为限，可根据实际需要，将所述摩擦部件2设置为凹型结构。
优选方案，所述摩擦部件和导电部件中一者具有凹型滑槽41，另一者具有凸起滑动块42，所述滑动块42卡合在所述滑槽41内，且能够在所述滑槽41内滑动(如图5a和图5b所示)。
如图1所示，所述导电部件1包括第一电极层11，用于在与所述摩擦部件2相对滑动过程中，所述第一电极层11上产生摩擦电荷。
进一步的，所述导电部件1还包括第一摩擦层12，设置于所述第一电极层11的表面，用于在与所述摩擦部件2相对滑动时，产生摩擦电荷，并所述第一电极层11上感应出电荷。
如图1所示，所述摩擦部件2包括：第二摩擦层22，用于在与所述导电部件1相对滑动时，所述第二摩擦层22和导电部件1上分别产生摩擦电荷，使所述第一电极层11与地之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。本发明呼吸监测装置通过第一电极层11和第二摩擦层22的设置，形成单电极发电机，可根据第一电极层11和地之间的摩擦电势差确定人体的呼吸情况。
为了实现与人体的契合，所述导电部件1和/或摩擦部件2由柔性材质制成。其中，所述第一摩擦层12和/或所述第二摩擦层22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。
进一步的，所述摩擦部件2还包括第二电极层21，设置于所述第二摩擦层22的表面，用于在所述第二摩擦层22上产生摩擦电荷并在所述第二电极层21上感应出电荷，所述第一电极层11与第二电极层21之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。通过第一电极层11与第二电极层21的设置，在所述第一电极层11与第二电极层21上产生异号摩擦电荷，所述第一电极层11和第二电极层21通过导线输出电信号，从而确定人体的呼吸情况。
其中，所述第一电极层11和/或第二电极层21可由金、银、铂、铝、镍、铜、铁及铬等中任意金属的合金或铟锡金属氧化物制成。且同一组合中的第一电极层11和第二电极层21的材质可以相同，也可不同，在此无特殊限制。
在本实施例中，所述第一电极层11和/或第二电极层21为叉指电极层(如图7a所示)；对应的，所述第一摩擦层12和/或第二摩擦层22为与所述第一电极层11和/或第二电极层21对应设置的栅格结构层(如图7b所示)。在本实施例中，各所述栅格等间隔设置，且所述栅格的周期与叉指电极的周期相同。其中，所述栅格的宽度为1μm至1cm；优选地，所述宽度为10μm至100μm。
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，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。

Claims (15)

1.一种呼吸监测装置，其特征在于，所述呼吸监测装置包括：
导电部件(1)；
摩擦部件(2)，与所述导电部件(1)接触设置；以及
运动部件(3)，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，且分别连接所述导电部件(1)和摩擦部件(2)，用于随人体呼吸而运动，使所述导电部件(1)与摩擦部件(2)发生相对滑动且改变接触面积，所述导电部件(1)与摩擦部件(2)上分别产生摩擦电荷，以表征人体呼吸情况。
2.根据权利要求1所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述导电部件(1)与摩擦部件(2)中一者为凹型结构，使另一者嵌合在所述凹型结构内，并能在所述凹型结构内滑动。
3.根据权利要求1或2所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述摩擦部件(1)和导电部件(2)中一者具有凹型滑槽(41)，另一者具有凸起滑动块(42)，所述滑动块(42)卡在所述滑槽(41)内，且能够在所述滑槽(41)内滑动。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述导电部件(1)包括：
第一电极层(11)，用于在与所述摩擦部件(2)相对滑动过程中，所述第一电极层(11)上产生摩擦电荷。
5.根据权利要求4所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述导电部件(1)还包括：
第一摩擦层(12)，设置于所述第一电极层(11)的表面，用于在与所述摩擦部件(2)相对滑动时，产生摩擦电荷，并在所述第一电极层(11)上感应出电荷。
6.根据权利要求4或5所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述摩擦部件(2)包括：
第二摩擦层(22)，用于在与所述导电部件(1)相对滑动时，所述第二摩擦层(22)和导电部件(1)上分别产生摩擦电荷，使所述第一电极层(11)与地之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。
7.根据权利要求6所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述第一摩擦层和/或第二摩擦层的材质为聚酰亚胺、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、聚甲醛中至少一者。
8.根据权利要求4或5所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述摩擦部件(2)包括：
第二摩擦层(22)，用于在与所述导电部件(1)相对滑动时，所述第二摩擦层(22)和导电部件(1)上分别产生摩擦电荷；
第二电极层(21)，设置于所述第二摩擦层(22)的表面，用于在所述第二摩擦层(22)上产生摩擦电荷并在所述第二电极层(21)上感应出电荷，所述第一电极层(11)与第二电极层(21)之间形成表征呼吸情况的摩擦电势差。
9.根据权利要求8所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述第一摩擦层和/或第二摩擦层的材质为聚酰亚胺、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、聚甲醛中至少一者。
10.根据权利要求6或8所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述第一电极层(11)和/或第二电极层(21)为叉指电极层。
11.根据权利要求10所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述第一摩擦层(12)和/或第二摩擦层(22)为与所述第一电极层(11)和/或第二电极层(21)对应设置的栅格结构层。
12.根据权利要求11所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述栅格的宽度为1μm至1cm。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述运动部件(3)包括两根绑带(31)，分别连接所述导电部件(1)和摩擦部件(2)。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述运动部件(3)包括：
弹性层(32)，对应人体的胸腔和/或腹腔位置设置，分别连接所述导电部件(1)和摩擦部件(2)，用于随人体呼吸而发生弹性伸缩。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的呼吸监测装置，其特征在于，所述导电部件(1)与摩擦部件(2)的接触面的材料之间具有摩擦电极序差异。
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