మానవ ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ యొక్క ముఖ్యమైన సంకేతాలలో ఒకటిగా శ్వాసక్రియ, వ్యక్తిగత ఆరోగ్యం మరియు సంభావ్య వ్యాధుల గురించి చాలా శారీరక సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. శ్వాసను నిజ-సమయ పర్యవేక్షణ సంభావ్య వ్యాధి ప్రమాదాలను గుర్తించగలదు మరియు ప్రాణాలను కూడా కాపాడుతుంది. సంక్లిష్టమైన మరియు స్థూలమైన, పోర్టబుల్ మరియు రియల్-టైమ్ పర్యవేక్షణకు తగినది కాని చాలా శ్వాసకోశ పర్యవేక్షణ పరికరాల లోపాలను దృష్టిలో ఉంచుకుని, స్వీయ-శక్తితో కూడిన మరియు ధరించగలిగే రియల్-టైమ్ శ్వాసకోశ పర్యవేక్షణ వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేయడం చాలా ముఖ్యమైనది.

బీజింగ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నానోఎనర్జీ అండ్ సిస్టమ్స్, చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లో స్వీయ-శక్తితో కూడిన స్పైరల్ ఫైబర్ స్ట్రెయిన్ సెన్సార్ (HFSS) ఆధారంగా స్వీయ-శక్తితో కూడిన స్మార్ట్ వేరబుల్ రియల్-టైమ్ రెస్పిరేటరీ మానిటరింగ్ సిస్టమ్ అభివృద్ధి చేయబడింది. ఈ వ్యవస్థ వ్యాధి నివారణ మరియు వైద్య నిర్ధారణ కోసం కొన్ని కీలకమైన శ్వాసకోశ పారామితులను కొలవగలదు. మానవ శ్వాస ప్రవర్తనలో మార్పులకు అనుగుణంగా సహాయం కోసం స్మార్ట్ అలారం స్వయంచాలకంగా ప్రీసెట్ మొబైల్ ఫోన్‌కు కాల్ చేయగలదు.

పరిశోధకులు వాణిజ్య వెండి పూతతో కూడిన పాలిమైడ్ ఫైబర్‌ను ఎలక్ట్రోడ్‌గా, పాలిటెట్రాఫ్లోరోఎథిలిన్ (PTFE) ఫైబర్ మరియు పాలిమైడ్ ఫైబర్‌లను ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ పదార్థంగా ఎంచుకుంటారు, ఫైబర్ క్లాడింగ్ కోర్-షెల్ పద్ధతి ద్వారా సిల్వర్ పూతతో కూడిన పాలిమైడ్ ఫైబర్ నేసిన PTFE ఫైబర్ మరియు పాలిమైడ్ ఫైబర్ వైండింగ్ సిల్వర్ పూతతో కూడిన పాలిమైడ్ ఫైబర్ నేసిన ఫైబర్‌ను ఫైబర్ బేస్ మెటీరియల్‌పై ప్రత్యామ్నాయంగా విస్తరించవచ్చు, PTFE ఫైబర్ లేదా పాలిమైడ్ ఫైబర్‌ను షెల్‌గా ఉపయోగించవచ్చు, సిల్వర్ ప్లేటింగ్ ఫైబర్‌ను కోర్ పొరగా ఉపయోగించవచ్చు. షెల్ ఫైబర్ కోర్ ఫైబర్ చుట్టూ చుట్టబడి ఉంటుంది మరియు రెండూ ఒకదానితో ఒకటి ముడిపడి ఉంటాయి. రెండు ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ పొరల (PTFE మరియు నైలాన్) సెన్సార్ యొక్క టెన్షన్ రిలీజ్ మోషన్ ద్వారా గ్రహించవచ్చు. తన్యత ప్రక్రియలో, హెలిక్స్ రేఖాంశ దిశలో పొడుగుగా ఉంటుంది మరియు గరిష్ట తన్యత జాతిని చేరుకునే వరకు ప్రక్కనే ఉన్న నైలాన్ మరియు PTFE విడిపోతాయి.

సెన్సార్ యొక్క పని సూత్రం రెండు ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ పదార్థాల (PTFE మరియు నైలాన్) కప్లింగ్ కాంటాక్ట్ విద్యుదీకరణ మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. PTFE మరియు నైలాన్ యొక్క వ్యతిరేక ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ ధ్రువణాల కారణంగా, వాటి ఉపరితలాలు సమానమైన సానుకూల మరియు ప్రతికూల ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ ఛార్జీలను ప్రేరేపిస్తాయి. సెన్సార్ బాహ్య శక్తి ద్వారా విస్తరించబడిన తర్వాత, కాంటాక్ట్ ఉపరితలాలు వేరుచేయడం ప్రారంభిస్తాయి, ఇది ఉచిత ఎలక్ట్రాన్‌లను నడిపించే రెండు ఉపరితలాల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని సృష్టిస్తుంది. సెన్సార్ యొక్క విద్యుత్ ఉత్పత్తిపై తన్యత జాతి ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడం ద్వారా, ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్, షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ మరియు షార్ట్-సర్క్యూట్ ఛార్జ్ బదిలీ అన్నీ తన్యత జాతి పెరుగుదలతో పెరుగుతాయని కనుగొనబడింది. తన్యత జాతి 1% ఉన్నప్పుడు, సెన్సార్ ఇప్పటికీ 0.5V యొక్క స్థిరమైన వోల్టేజ్ అవుట్‌పుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది జాతికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది.

పరిశోధకులు ఛాతీ బ్యాండ్‌లో స్వీయ-శక్తితో కూడిన స్ట్రెయిన్ సెన్సార్‌ను అనుసంధానించి, శ్వాసను పర్యవేక్షించడానికి దానిని ఛాతీ కింద అమర్చారు. ఛాతీ విస్తరిస్తున్నప్పుడు లేదా కుంచించుకుపోతున్నప్పుడు, సెన్సార్లు క్రమం తప్పకుండా విస్తరిస్తాయి మరియు కుంచించుకుపోతాయి. ఈ విద్యుత్ సంకేతాల గణన మరియు ప్రాసెసింగ్ ద్వారా, మానవ శ్వాస రేటు, బలవంతంగా ప్రాణాధార సామర్థ్యం, ​​పీక్ ఎక్స్‌పిరేటరీ ప్రవాహం మరియు ఇతర సూచికలను పొందవచ్చు. అదనంగా, పరిశోధకులు స్మార్ట్ స్పైరోమీటర్ మరియు స్వీయ-శక్తితో కూడిన స్మార్ట్ అలారంతో సహా స్మార్ట్ ధరించగలిగే రియల్-టైమ్ రెస్పిరేటరీ మానిటరింగ్ సిస్టమ్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. స్మార్ట్ స్పైరోమీటర్ ప్రతి ఉచ్ఛ్వాసానికి గాలి ప్రవాహాన్ని లెక్కించగలదు మరియు ప్రారంభంలో శ్వాసకోశ వ్యాధులను నిర్ధారిస్తుంది. సబ్జెక్ట్ 6 సెకన్ల కంటే ఎక్కువసేపు శ్వాస తీసుకోవడం ఆపివేసినప్పుడు స్మార్ట్ అలారం స్వయంచాలకంగా సహాయం కోసం ప్రీసెట్ ఫోన్‌కు కాల్ చేస్తుంది.

ఈ పరిశోధన ఘర్షణ నానోజెనరేటర్ల ఆధారంగా అత్యంత సున్నితమైన స్ట్రెయిన్ సెన్సార్లను తయారు చేయడానికి సమర్థవంతమైన స్పైరల్ నిర్మాణాన్ని అందిస్తుంది మరియు ధరించగలిగే స్వీయ-శక్తితో కూడిన రియల్-టైమ్ రెస్పిరేటరీ మానిటరింగ్ సిస్టమ్‌ను అభివృద్ధి చేస్తుంది, ఇది వ్యక్తిగత శ్వాసకోశ ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ మరియు స్మార్ట్ ధరించగలిగే వైద్య ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపుతుంది. "సెల్ఫ్-పవర్డ్ హ్యూమన్ రెస్పిరేటరీ సిస్టమ్ మానిటరింగ్ కోసం ట్రైబోఎలక్ట్రిక్ నానోజెనరేటర్ల ఆధారంగా హెలికల్ ఫైబర్ స్ట్రెయిన్ సెన్సార్లు ACS నానోలో ప్రచురించబడ్డాయి.