呼吸是支持人類生命活動(dòng)的重要過(guò)程。呼吸頻率和深度是反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)，呼吸模式與心肺功能相關(guān)。呼吸檢測(cè)可以實(shí)時(shí)了解運(yùn)動(dòng)者的身體狀態(tài)，避免過(guò)度運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)不足，還可以評(píng)估運(yùn)動(dòng)者的心肺健康狀況，為制定個(gè)性化運(yùn)動(dòng)計(jì)劃提供依據(jù)。但是，傳統(tǒng)的濕度傳感器受限于其結(jié)構(gòu)和材料，存在靈敏度不高等不足。當(dāng)前，多種應(yīng)用于呼吸檢測(cè)的濕度傳感器依靠信號(hào)頻率差異來(lái)分辨呼吸狀態(tài)，這限制了它們識(shí)別更多行為種類的能力。
為解決上述問(wèn)題，該研究開(kāi)發(fā)出納米森林濕度傳感器，利用納米森林的大表面積、高孔隙率和超親水特點(diǎn)，使?jié)穸葌鞲衅骶邆漤憫?yīng)呼出氣體中微弱濕度變化的能力。同時(shí)，器件內(nèi)置加熱電阻/熱敏電阻，可為傳感器提供適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟龋⒖蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸氣流溫度，且通過(guò)溫度補(bǔ)償使響應(yīng)更為準(zhǔn)確。進(jìn)一步，研究基于這一新型濕度傳感器，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建出運(yùn)動(dòng)識(shí)別智能系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)9種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的高準(zhǔn)確率識(shí)別。
這一工作展現(xiàn)出納米森林濕度傳感器的應(yīng)用潛力，為智能可穿戴設(shè)備和健康監(jiān)測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的技術(shù)方案。
近期，相關(guān)研究成果以An intelligent humidity sensing system for human behavior recognition為題，發(fā)表在《微系統(tǒng)與納米工程》(Microsystems & Nanoengineering上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員項(xiàng)目等的支持。
納米森林濕度傳感器及其運(yùn)動(dòng)識(shí)別智能應(yīng)用
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