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基于喷墨打印技术的高响应性PEG/金纳米粒子薄膜湿度传感器
摘要： 本研究通过印刷接枝吸湿性聚合物的金纳米粒子（GNP），开发出一种高响应性湿度传感器。这些金纳米粒子采用喷墨打印技术，在叉指电极上形成厚度可控的均匀薄膜（通过调节打印参数实现）。当暴露于水蒸气时，打印的GNP薄膜电阻显著下降，且与相对湿度（RH）呈半对数关系。该传感器可检测1.8%至95%的湿度变化，电阻变化高达4个数量级，无迟滞效应且温度依赖性小。此外，由于薄膜厚度薄，传感器能快速达到吸附平衡，响应和恢复时间分别≤1.2秒和≤3秒。对湿度变化的快速响应还使GNP薄膜传感器能区分频率高达2.5Hz的间歇加湿/除湿循环信号。印刷在柔性基底上的传感器对弯曲变形不敏感，可嵌入口罩用于人体呼吸检测。总之，本研究证明了印刷技术制备薄膜湿度传感器的可行性，所开发方法还可进一步应用于多种基于纳米粒子的传感器器件制造。
关键词： 喷墨打印、呼吸监测、湿度传感器、金纳米粒子、聚乙二醇
更新于2025-09-23 15:23:52
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任意设置近红外相机的自动校准用于患者表面呼吸监测
摘要： 目的：患者呼吸监测是移动靶区放疗的关键技术之一。目前此类监测系统通常在安装时采用固定几何构型。本研究旨在通过开发快速校准标记点测量的自动几何定位方法，实现该监测系统的临时架设。 方法：在校准模体等中心放置1个校准标记，另6个标记分别置于等中心左、右、前、后、上、下各5 cm处。将近红外（NIR）相机（Kinect v2，微软公司）以约45°固定俯角，在直线加速器治疗机房内围绕校准模体任意设置十个不同角度。以30帧/秒速率采集相机坐标系（Cs）中持续1分钟（x/y轴为图像水平/垂直坐标，z轴沿NIR飞行时间）的3D坐标数据，生成对应1/3/10/30/60秒测量时长的模拟数据。利用这些数据计算初始矩阵元素（包含俯仰/偏航/翻滚角、治疗室水平二维平移量及NIR源到轴距离等六个参数），实现从相机坐标系到以等中心为原点的治疗室坐标系的转换。通过优化六个参数使计算标记坐标与等中心坐标系实际位置的偏差最小化，评估该转换的三维位置精度与角度精度，并分析等中心坐标的随机误差与各测量角度设置的关系。 结果：成功从校准标记测量数据计算出NIR相机的三个角度及相对平移矢量。优化后获得的空间精度达0.02 mm，角度精度为1.6°。在本研究模拟的所有测量时长中，空间精度与角度精度均不受测量时长影响。优化后静态标记的平均随机误差为0.46 mm。 结论：本研究开发了三维患者表面监测系统的自动校准方法。所建立的流程能实现NIR相机的快速校准，便于频繁且便捷地重复操作以临时架设监测系统。
关键词： 近红外相机，呼吸监测，校准
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于激光打印的快速响应湿度传感器用于呼吸监测
摘要： 呼吸监测设备在日常健康监测和现代医学诊断中有着广泛应用。尽管呼吸监测用湿度传感器已取得显著进展，但低成本、制造工艺简单且易于集成的湿度传感器制备仍面临挑战。本研究报道了一种采用激光打印技术简便廉价制备PEDOT:PSS微米线作为呼吸监测湿度传感器的方法。激光打印技术能将任意材料加工成特定图案。该PEDOT:PSS微米线湿度传感器具有快速响应-恢复特性（0.86秒/0.59秒），展现出优异的人体呼吸实时监测性能。此外，该传感器还能监测大鼠在不同生理状态及药物注射后的呼吸情况。该PEDOT:PSS微米线湿度传感器采用商用材料制成，制造工艺简单且易于与可穿戴设备集成。本研究为人体健康实时监测及进一步开展生理学与药理学研究奠定了重要基础。
关键词： 呼吸监测、激光打印、可穿戴设备、PEDOT:PSS、湿度传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于呼吸监测的超快响应聚电解质湿度传感器
摘要： 呼吸监测对评估人体健康至关重要。湿度传感为实现人体呼吸与电信号之间的关联提供了一种有前景的方法。本研究描述了一种用于呼吸监测的超快响应聚合物湿度传感器。通过硫醇-烯点击反应，将湿敏聚电解质原位交联在印有叉指电极的基底上。该聚电解质湿度传感器具有快速吸水/脱水能力、优异的稳定性和重复性。当湿度在33%至95%之间变化时，该传感器具有超快响应和恢复速度（0.29秒/0.47秒），在呼吸监测和非接触式传感领域展现出良好的应用前景。该传感器可区分不同呼吸模式，并能测定受试者的呼吸频率/深度。此外，所获传感器还能以非接触方式感知皮肤蒸发。
关键词： 呼吸监测、原位制备、超快响应、点击反应、聚电解质湿度传感器
更新于2025-09-22 11:47:59
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基于损耗模共振的高性能光纤湿度传感器：采用纳米结构聚乙烯亚胺与氧化石墨烯复合涂层
摘要： 本研究基于损耗模共振（LMR）原理，构建了一种具有高灵敏度和宽检测范围的新型光纤湿度传感器。采用聚乙亚胺（PEI）与氧化石墨烯（GO）交替层状薄膜作为敏感涂层，通过浸渍辅助逐层组装法将其沉积于SnO?溅射光纤纤芯上。利用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析了原材料的结构与表面化学特性，并对传感器的灵敏度、线性度、迟滞性、稳定性以及响应/恢复时间等关键性能进行了表征。该传感器展现出优异的灵敏度（尤其在较高相对湿度环境下）及快速的响应与恢复特性。本研究为制备基于GO纳米结构涂层的新型高性能光纤湿度传感器提供了可行方案。
关键词： 相对湿度传感器、逐层法、呼吸监测、氧化石墨烯、损耗模共振、光纤传感器
更新于2025-09-22 21:20:27
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基于微结构光纤的法布里-珀罗干涉仪作为利用壳聚糖聚合物基质的湿度传感器用于呼吸监测
摘要： 本研究报道了一种基于特种微结构光纤（MOF）的湿度传感方法。采用堆叠拉制技术制备了悬空三芯MOF。通过在MOF孔洞内沉积壳聚糖聚合物基质，构建了低精细度传感头——该壳聚糖薄膜既作为传感材料，又与MOF孔洞形成法布里-珀罗干涉仪作为传感平台。实验证实该探头可成功用于实时呼吸监测，在90-95%RH范围内具有81.05 pm/(%RH)的最大灵敏度，传感器线性工作区间为70-95%RH。温度交叉干扰实验表明外部温度影响较低。在人体呼吸监测中，该探头展现出超快响应特性，上升时间和恢复时间分别为80毫秒和70毫秒。
关键词： 湿度传感、壳聚糖聚合物基质、呼吸监测、微结构光纤、法布里-珀罗干涉仪
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第41届国际医学与生物工程学会年会(EMBC) - 德国柏林 (2019.7.23-2019.7.27)] 2019年第41届IEEE医学与生物工程学会国际年会(EMBC) - 用于重症监护监测的光纤传感器
摘要： 对关键生理和药理参数的监测是重症监护闭环控制系统的重要组成部分。光纤传感器提供了一种多功能平台技术，可轻松集成到现有留置导管或面罩中。通过适当的表面功能涂层，它们能监测多种相关参数，本文展示两种应用实例：（一）呼吸监测；（二）药物浓度监测。呼吸监测通过检测吸入和呼出气体中的温度与湿度实现，该光纤传感器包含测量温度的光纤布拉格光栅，以及折射率随湿度变化的尖端涂层。实验证明，集成于面罩中的传感器能追踪逐次呼吸变化。药物浓度监测则采用包覆芬太尼敏感分子印迹聚合物纳米颗粒的长周期光栅，在体外验证其检测限达50纳克/毫升。
关键词： 呼吸监测、光纤传感器、药物浓度监测、重症监护、芬太尼
更新于2025-09-11 14:15:04
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外耳道彩色光谱呼吸监测
摘要： 自医学诞生之初，人们就对简单可靠的呼吸监测手段存在需求。本研究描述了利用外耳道采集的呼吸音进行彩色频谱分析作为满足该需求的技术候选方案。我们通过加装适配器改良微型驻极体麦克风，使其能舒适地置入外耳道。放大后的信号连接至运行Windows系统的笔记本电脑实时彩色声谱程序。根据研究结果，我们推测无论在本地还是中央监护站实时显示呼吸模式的彩色声谱，都可能成为监测高呼吸抑制风险或其他呼吸问题患者的有效手段。最后开展的统计分析表明，研究中某些受试群体间可能存在显著的声谱差异。
关键词： 耳道、呼吸监测、声音、彩色声谱图
更新于2025-09-10 09:29:36
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[2018年IEEE第20届电子健康网络、应用与服务国际会议（Healthcom）- 捷克共和国奥斯特拉瓦（2018.9.17-2018.9.20）] 2018年IEEE第20届电子健康网络、应用与服务国际会议（Healthcom）- 光纤呼吸传感器混合EPON网络设计
摘要： 光纤传感器在生物医学应用领域正迅速发展。该技术可测量多种变量，如生命体征、进行分析物检测或观察生物发光现象。其中基于光纤传感器的专业测量应用是呼吸监测——例如可将该系统嵌入病床，或制成移动设备。由于测量时处于被动状态且探头采用非磁性材料设计，该方案特别适用于磁共振成像等强磁场干扰环境。传感器的被动特性及远距离工作能力催生了将其直接集成到无源光网络中的构想。本文主要研究目标是光纤生物传感器与PON的共存设计。通过仿真与实验室测量，我们发现了导致传感器网络集成的关键问题，并据此提出了在不影响网络通信功能前提下实现传感器集成的方法。
关键词： 生物传感器、光纤、传感器、无源光网络、呼吸监测、PON
更新于2025-09-09 09:28:46