納米能源所研制高靈敏度摩擦納米發電機用于睡眠監測

　　睡眠是人類重要的生理活動，良好的睡眠狀態是保證人們生活質量和工作效率的重要因素。近年來，隨著人們的健康意識日益提高，對常見的睡眠障礙的監控更加迫切。據統計，全球約有5%以上的人患有呼吸暫停綜合癥，這是一種睡眠時發生呼吸暫停的慢性疾病。睡眠中常見的打鼾、呼吸暫停以及引起的肢體多動是其主要表現。其患病人群呈低齡化，并且不斷擴大。目前臨床主要是利用多導睡眠監測系統進行診斷。通過監測睡眠時的腦電、眼動、肌電、體動、呼吸、脈搏等，進行睡眠生理參數分析。要實現靈敏、多元、實時地監測和記錄，目前需要極其龐大和繁雜的設備，并且需要多個驅動電源來維持連續、實時的監測。這不僅給患者的睡眠舒適度和醫護人員的操作與維護帶來了不便，而且首次效應也會影響其監測結果的準確性。

　　針對上述問題，中國科學院北京納米能源與系統研究所研究員孫春文和王中林課題組副研究員宋衛星等人研制出一種靈敏的基于摩擦納米發電機的肢體運動傳感器。其納米柱狀陣列大大提高了器件的監測靈敏度，睡眠中的肢體運動引起器件內摩擦層的相對運動，從而產生了高達幾十伏的電壓輸出信號，可以實時收集和記錄運動時間和次數。該運動傳感器首次采用具有多層結構的鋁塑膜材料利用熱鑄工藝制備，材料柔軟且耐磨性好，并且具有良好的防水和耐酸堿的性能。器件在使用中無需額外的外部電源驅動，因此設備小巧、簡單、易于操作。睡眠中的翻身運動、肢體運動等都可以通過收集器件的電信號進行監測。設備具有便攜、操作簡單等特點，方便患者在家診斷。更為重要的是，可以通過無線傳輸模式和網絡，將數據信息傳送到醫院診療中心、急救中心或者醫療數據庫中，方便醫生的遠程監控和會診。

　　 接下來，課題組將進一步設計和研制用于監測眼動、呼吸、脈搏等行為的自驅動傳感器，收集各項睡眠生理參數，完善自驅動的人體睡眠監測系統，有望在移動健康領域發揮其獨特作用。相關成果近日發表在ACS Nano上。

圖1 (a) 摩擦納米發電機的結構示意圖；(b) 睡眠監測過程中翻身引起的傳感器電壓隨時間的變化；(c) 實現移動健康監測的設計方案。