[发明专利]自供能呼吸气传感器阵列及其制备方法

摘要

本发明提供一种自供能呼吸气传感器阵列及其制备方法，传感器阵列包括转轴、聚合物转子、聚合物定子、金属接收极、气敏薄膜、进气口、出气口、引线、气体动能收集腔、气体测试腔，本发明利用具有实时性、无间断性的人体呼吸作为气体诊断的能量来源，通过自供能技术将人体呼吸气流的动能转化成电能,从而对后端气敏元件持续供电，可实现24小时全天候独立自主的呼吸器实时自供能监测与保障，无需外接电源和电池，非常适合在偏远地区或欠发达地区的人体生理监护和大规模的疾病筛查，完全基于聚合物材料的能量收集—传输机制与方法，简化了器件结构与集成工艺，进一步提升了能源模块与传感器阵列的兼容性。

主权项

1.一种自供能呼吸气传感器阵列，其特征在于：包括供能部分和探测部分，供能部分包括密闭的气体动能收集腔(6)，气体动能收集腔(6)内设有聚合物定子(3)、平行于聚合物定子(3)并绕转轴(1)转动的聚合物转子(2)，聚合物定子、聚合物转子、气体动能收集腔和气体测试腔关于转轴(1)同心设置，聚合物转子包括至少一个扇形叶片，扇形叶片靠近圆心的一端与转轴固定；聚合物转子和聚合物定子作为能量收集及传输单元：聚合物转子的表面有第一聚合物薄膜，聚合物定子的表面设有第二聚合物薄膜；第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜材料为摩擦电极性具有差别的材料，气体动能收集腔(6)上设有进气口(9)，呼吸气进入进气口(9)后驱动聚合物转子转动，聚合物定子固定不转动，聚合物转子和聚合物定子两者相对转动在其表面形成等量异号的摩擦电荷，并对外输出时变电位移场能量；探测部分包括圆形密闭的气体测试腔，气体测试腔和气体动能收集腔相互分离，二者通过气流通道连通，气体测试腔用于收集、测试气体；气体测试腔内设有至少一根金属接收极(4)、以及一根参比电极；金属接收极和参比电极的两端都分别连接引线，引线用于引出信号到电流测试仪器的测试端；引线支撑金属接收极和参比电极使其平行于聚合物转子和聚合物定子所在平面，金属接收极的整个表面沉积着气敏薄膜，每个金属接收级表面的气敏薄膜材料不同，参比电极上不固定任何敏感材料，金属接收极用于无线收集时变电位移场能量并转化成感应电流，金属接收极呈条状；气敏薄膜固定在金属接收极上，构成气体敏感单元，气体敏感单元将其表面处由于气体吸附产生的化学特异性反应过程调制到输出信号当中，从而实现待测气体种类和浓度的自发主动检测；气体测试腔上设有出气口，出气口与出气管连接，用于排出待测呼吸气体。