CN114504314B - 一种自驱动多功能呼吸检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自驱动多功能呼吸检测装置，属于能量收集技术、传感器、信号处理技术领域，包括口罩和集成于口罩中间的测试腔，测试腔包括两端固定于进气口的第一摩擦薄膜、一端固定于测试腔内部的第二摩擦薄膜和位于出气口的测试腔盖；第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜相对放置，二者摩擦电序列偏向电性相反，至少有一个为对呼出标志物敏感的气敏薄膜；测试腔盖开启和关闭分别对应于自驱动多功能呼吸检测装置的呼吸流量检测和呼出标志物浓度检测。本发明利用正、负摩擦薄膜间的摩擦起电以及静电感应原理，在正、负摩擦薄膜的接触分离过程中不断积累/释放电荷，产生交变电压信号，无需外部供电系统，实现呼吸流量与呼出标志物浓度的多功能检测。

Description

一种自驱动多功能呼吸检测装置

技术领域

本发明属于能量收集技术、传感器、信号处理技术领域，具体涉及一种自驱动多功能呼吸检测装置。

背景技术

呼吸行为包含多项人体生理信号(如流量、频率、温湿度、标志物气体浓度等)，可以实时反映人体的健康状况。如检测呼出流量频率可以了解人体的呼吸系统功能是否健全，呼出标志物气体浓度可反馈新陈代谢情况。目前主流的呼吸传感器检测装置由流量检测计、分析呼出气中目标气体浓度的气相色谱仪等组成。一方面检测装置系统复杂、集成度低，导致整套设施体积庞大；另一方面气相色谱仪价格昂贵且需要专人操作，不利于设备的普及推广。因此集成度高、多功能、体积小、价格低廉的呼吸检测装置已成大势所趋。此外呼吸气流本身作为一种周期性微能量，如何有效的利用其能量驱使装置实现高效自发工作是值得研究的课题。

2012年，一种新型的能量产生装置——摩擦纳米发电机的问世为微能源的利用提供了契机，被证明是一种具有极高转换效率的装置。近年来，利用呼吸驱动进行呼吸行为检测的成果已有报道。如中国专利CN 201811000346.6报道了一种气球膨胀收缩导致外壁摩擦薄膜与测试腔内侧发生相互接触分离的发电装置，由于呼吸气可经气球通入测试腔中，因此通过观察发电机电压的变化可以进行呼吸气检测。又如中国专利CN 202010165842.8报道了一种气球膨胀收缩导致杠杆一侧的摩擦薄膜发生周期性接触分离的呼吸检测装置。然而上述两类器件都存在不足：由于摩擦薄膜暴露在呼吸气环境中，而呼出气流量与目标气体最终都是调控发电机的输出电压幅值，因此无法实现同时检测呼出气流量与呼出标志物浓度。如果采用多个呼吸检测装置进行多项呼吸行为检测不利于器件的小型化与集成化。因此，如何实现采用单一检测装置同时进行多功能呼吸检测十分具有现实意义。

目前多功能呼吸检测装置也存在少量的报道：如中国专利CN 202110051583.0报道了一种利用气球内外互不相通的原理设计的多功能检测装置结构，但是该结构当遇到不稳定的呼出流量后气球接触分离的程度不同，呼出流量驱动产生的初始电压不稳定，无法对呼出标志物浓度进行判定。因此需要进一步设计一种可以按需进行呼吸流量还是呼出标志物浓度检测的多功能呼吸检测装置。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种自驱动多功能呼吸检测装置，通过开启或关闭测试腔盖决定是否限制摩擦薄膜接触分离程度，从而分别实现呼吸流量与呼出标志物浓度的多功能检测，体积小、重量轻，可大批量生产。

本发明所采用的技术方案如下：

一种自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，包括口罩和集成于口罩中间的测试腔，所述测试腔包括两端固定于进气口的第一摩擦薄膜、一端固定于测试腔内部的第二摩擦薄膜和位于出气口的测试腔盖；所述第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜相对放置，二者的摩擦电序列偏向电性相反，第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜中至少有一个为对呼出标志物敏感的气敏薄膜；所述第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜分别通过导线与外部的对应电压计相连，以分别检测第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜的输出电压信号；当所述自驱动多功能呼吸检测装置用于呼吸流量检测时，测试腔盖开启；当所述自驱动多功能呼吸检测装置用于呼出标志物浓度检测时，测试腔盖关闭。

进一步地，所述第一摩擦薄膜的基底为多孔导电基底，优选为多孔导电碳布，第二摩擦薄膜的基底为柔性导电基底，优选为带金电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板。

进一步地，所述第一摩擦薄膜和测试腔盖均为多孔结构。

进一步地，所述第一摩擦薄膜的多孔结构孔径为1～100μm。

进一步地，当所述第一摩擦薄膜为摩擦电序列偏向正电性的正摩擦薄膜时，第二摩擦薄膜为摩擦电序列偏向负电性的负摩擦薄膜；当所述第一摩擦薄膜为摩擦电序列偏向负电性的负摩擦薄膜时，第二摩擦薄膜为摩擦电序列偏向正电性的正摩擦薄膜。

进一步地，所述正摩擦薄膜的材料包括聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTH)、壳聚糖、聚乙烯亚胺(PEI)、聚氨酯(PU)、毛发、纸、尼龙或纤维素与金属单质材料及其复合物；所述负摩擦薄膜的材料包括聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚苯乙烯(PS)或橡胶及其复合物；所述对呼出标志物敏感的气敏薄膜的材料包括PANI、PPy、PTH、壳聚糖、PI或PEI。

进一步地，气敏的正摩擦薄膜的材料为壳聚糖、纤维素、碳材料或导电聚合物，多孔的负摩擦薄膜为通过静电纺丝与滚筒出丝制备的PTFE薄膜或FEP薄膜。

进一步地，所述测试腔盖内部固定有与第一摩擦薄膜的摩擦电序列偏向电性相同的第三摩擦薄膜，此时第一摩擦薄膜或第三摩擦薄膜为对呼出标志物敏感的气敏薄膜，第二摩擦薄膜为非气敏的稳定薄膜；所述第三摩擦薄膜通过导线与外部的对应电压计相连，以检测第三摩擦薄膜的输出电压信号。

进一步地，所述第三摩擦薄膜为多孔结构。

本发明所述自驱动多功能呼吸检测装置的工作原理为：

对于仅包括第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜的自驱动多功能呼吸检测装置，当测试腔盖处于开启状态时，开始呼气的瞬间对立的第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜产生了瞬时的接触电荷，此时呼气流动能转化成第二摩擦薄膜的动能，使得第二摩擦薄膜从初始状态远离第一摩擦薄膜；为了屏蔽摩擦电荷带来的静电场，摩擦薄膜附着的基底开始感应出电荷，并建立反向电场以屏蔽上述静电场；当处于吸气状态时，第二摩擦薄膜由于吸气流动能与重力作用回到初始状态，由于第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜的相对距离减少，静电场开始减弱，之前感应的电荷缓慢恢复到初始状态以确保静电场始终处于屏蔽状态；呼气和吸气过程产生的输出电压信号导致外电路(电压计)产生交变电压信号；随着呼吸流量的增大，第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜的相对距离(接触分离程度)增大，导致输出电压信号增大；由于呼吸流量引起的接触分离输出电压信号远大于呼出标志物引起的输出电压信号，故此时自驱动多功能呼吸检测装置用于检测呼吸流量；

当测试腔盖处于闭合状态时，若呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞，此时自驱动多功能呼吸检测装置只能用于检测呼吸流量；若呼气流动能驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞，此时呼吸流量达到阈值，由于第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜的相对距离(接触分离程度)受到测试腔盖阻挡的限制，呼吸流量的增大不会影响输出电压信号的进一步增大，故此时多功能呼吸检测装置用于检测呼出标志物浓度。但由于上述结构的自驱动多功能呼吸检测装置无法解决呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞的情况下呼出标志物浓度的检测，故提出了包括第三摩擦薄膜的自驱动多功能呼吸检测装置。

对于还包括第三摩擦薄膜的自驱动多功能呼吸检测装置，若第一摩擦薄膜为对呼出标志物敏感的气敏薄膜，第二摩擦薄膜和第三摩擦薄膜为非气敏的稳定薄膜，其工作原理与仅包括第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜的自驱动多功能呼吸检测装置类似，区别在于：由于包括固定于测试腔盖内部的第三摩擦薄膜，无论测试腔盖处于开启状态还是闭合状态，当呼气时第二摩擦薄膜远离第一摩擦薄膜，同时第二摩擦薄膜将会靠近第三摩擦薄膜，反之亦然，此时第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜之间的输出电压信号会与第二摩擦薄膜与第三摩擦薄膜之间的输出电压信号相差半个电压周期。在呼气和吸气过程中，第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜之间的输出电压信号会同时受到呼吸流量与呼吸标志物浓度的双重影响，而第二摩擦薄膜与第三摩擦薄膜之间的输出电压信号仅会受到呼吸流量的影响，通过补偿计算可以分别实现对呼吸流量和呼吸标志物浓度的实时检测，解决了仅包括第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜的自驱动多功能呼吸检测装置因呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞的情况下呼出标志物浓度检测的问题。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出一种自驱动多功能呼吸检测装置，利用正、负摩擦薄膜间的摩擦起电以及静电感应原理，在正、负摩擦薄膜的接触分离过程中不断积累/释放电荷，从而在外电路产生交变电压信号，无需外部供电系统；同时通过控制测试腔盖开启或关闭，限制正、负摩擦薄膜的接触分离程度，从而分别实现呼吸流量与呼出标志物浓度的多功能检测；

2、优选地，本发明还可通过设置第三摩擦薄膜构成两个摩擦发电装置，通过补偿计算可以分别实现对呼吸流量和呼吸标志物浓度的实时检测，解决了仅包括第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜的多功能呼吸检测装置因呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞的情况下呼出标志物浓度检测的问题。

3、本发明提出的自驱动多功能呼吸检测装置具有体积小、重量轻、加工成本低的优势，可大批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置的结构示意图；其中，(a)为测试腔盖处于开启状态；(b)为测试腔盖处于关闭状态；

图2为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于开启状态时的工作原理示意图；其中，(a)为初始状态时；(b)为开始呼气时；(c)为加大呼吸流量时；(d)进一步加大呼吸流量时；

图3为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于关闭状态时的工作原理示意图；其中，(a)为初始状态时；(b)为开始呼气时；(c)为加大呼吸流量时；(d)进一步加大呼吸流量时；

图4为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于开启状态时的流量-电压输出响应；

图5为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于关闭状态时的流量-电压输出响应；

图6为本发明实施例1提供的自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于关闭状态时13L/min流量下硫化氢浓度-电压输出响应；

图7为本发明实施例2提供的自驱动多功能呼吸检测装置的结构示意图；其中，(a)为测试腔盖处于开启状态；(b)为测试腔盖处于关闭状态；

附图中各标记的说明如下：

1：口罩；2：第一摩擦薄膜；3：第二摩擦薄膜；4：测试腔；5：测试腔盖；6：第三摩擦薄膜；a和b分别为第二摩擦薄膜的两个侧面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图与实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供了一种自驱动多功能呼吸检测装置，结构如图1所示，包括口罩1和集成于口罩1中间的测试腔4，所述测试腔4包括两端固定于进气口的第一摩擦薄膜2、一端固定于测试腔4内部的第二摩擦薄膜3和位于出气口的测试腔盖5。

所述测试腔盖5为多孔结构。

所述第一摩擦薄膜2为摩擦电序列偏向负电性的孔径为1～100μm的多孔负摩擦薄膜，具体材料为PTFE膜，其基底为多孔导电碳布。

所述第二摩擦薄膜3为摩擦电序列偏向正电性的正摩擦气敏薄膜，具体材料为氯化铜掺杂的聚苯胺，其基底为PET基板。

所述第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3相对放置，分别通过导线与外部的对应电压计相连，以分别检测第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的输出电压信号。

本实施例还提出了所述自驱动多功能呼吸检测装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取一块厚度为0.1mm的PET基板进行化学试剂丙酮、乙醇的清洗并干燥，在PET基板表面蒸镀金电极，之后在金电极上制备第二摩擦薄膜3；

步骤2：采用静电纺丝的方式制备第一摩擦薄膜2，并将所得第一摩擦薄膜2粘贴在多孔导电碳布表面；

步骤3：将第一摩擦薄膜2的两端固定于测试腔4的进气口，第二摩擦薄膜3相对于第一摩擦薄膜2放置，并将其一端固定于测试腔4内部，使得初始状态的第二摩擦薄膜3因重力作用与第一摩擦薄膜2贴合，之后将测试腔4集成于口罩1中间；

步骤4：在金电极和多孔导电碳布表面引出导线分别与外部的对应电压计相连，以检测第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的输出电压信号。

本实施例所述自驱动多功能呼吸检测装置通过控制测试腔盖5开启或关闭，限制第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的接触分离程度，从而分别实现呼吸流量与呼出标志物浓度的多功能检测，具体过程如下：

如图2所示，当测试腔盖5处于开启状态时，初始状态的第二摩擦薄膜3贴合于第一摩擦薄膜2表面(见图2(a))；开始呼气的瞬间对立的第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3产生了瞬时的接触电荷，此时呼气流动能转化成第二摩擦薄膜3的动能，使得第二摩擦薄膜3从初始状态远离第一摩擦薄膜2(见图2(b))；为了屏蔽摩擦电荷带来的静电场，第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3附着的基底开始感应出电荷，并建立反向电场以屏蔽上述静电场；当处于吸气状态时，第二摩擦薄膜3由于吸气流动能与重力作用回到初始状态，由于第二摩擦薄膜3与第一摩擦薄膜2的相对距离减少，静电场开始减弱，之前感应的电荷缓慢恢复到初始状态以确保静电场始终处于屏蔽状态；呼气和吸气过程产生的输出电压信号导致外电路(电压计)产生交变电压信号；随着呼吸流量的增大，第二摩擦薄膜与第一摩擦薄膜的相对距离(接触分离程度)增大，导致输出电压信号增大(见图2(c)和图2(d))；由于呼吸流量引起的接触分离输出电压信号远大于呼出标志物引起的输出电压信号，故此时自驱动多功能呼吸检测装置用于检测呼吸流量；

如图3所示，当测试腔盖处于闭合状态时，初始状态的第二摩擦薄膜3贴合于第一摩擦薄膜2表面(见图3(a))；若呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜3与测试腔盖5碰撞，此时自驱动多功能呼吸检测装置用于检测呼吸流量(见图3(b))；若呼气流动能驱动第二摩擦薄膜3与测试腔盖5碰撞，此时呼吸流量达到阈值，由于第二摩擦薄膜3与第一摩擦薄膜2的相对距离(接触分离程度)受到测试腔盖阻挡的限制，呼吸流量的增大不会影响输出电压信号的进一步增大(见图3(c)和图3(d))，故此时自驱动多功能呼吸检测装置用于检测呼出标志物浓度。

本实施例对所述自驱动多功能呼吸检测装置进行了不同状态下的相关呼吸量测试，其中呼出标志物选取硫化氢，这是一种典型的口臭疾病标志物。本实施例通过采用步进电机驱动注射器往复抽吸的工作状态模拟呼吸行为，呼吸流量大小可以通过调控步进电机的步长实现。

由如图4所示的测试腔盖处于开启状态下的流量-电压输出响应，可知自驱动多功能呼吸检测装置在5～15L/min的呼吸流量范围内均有明显的输出电压信号变化，证实了所述自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于开启状态下具有一定的呼吸流量检测能力。

由如图5所示的测试腔盖处于关闭状态下的流量-电压输出响应，可知自驱动多功能呼吸检测装置在5～12L/min的呼吸流量范围内有明显的输出电压信号变化，但是在12～15L/min的呼吸流量范围内输出电压信号达到饱和，证实了所述自驱动多功能呼吸检测装置在测试腔盖处于关闭状态下只有低流量的检测能力，超过一定呼吸流量阈值后输出电压信号达到饱和，在这个呼吸流量范围内可以进行呼吸标志物浓度检测。

测试腔盖处于关闭状态下，固定呼吸流量为13L/min，在自驱动多功能呼吸检测装置的输出电压信号稳定后，通入1～10ppm的硫化氢气体进行检测，获得如图6所示的硫化氢浓度-电压输出响应输出响应，测试结果表明输出电压信号随硫化氢浓度的上升而上升，表明所述自驱动多功能呼吸检测装置可以用于呼出标志物检测。此外结合图4、图5和图6可以发现所述自驱动多功能呼吸检测装置的输出电压信号受硫化氢浓度的影响远小于呼吸流量变化的影响，表明呼吸流量限制对呼出标志物检测的必要性。

实施例2

本实施例提供了一种自驱动多功能呼吸检测装置，结构如图7所示，包括口罩1和集成于口罩1中间的测试腔4，所述测试腔4包括两端固定于进气口的第一摩擦薄膜2、一端固定于测试腔4内部的第二摩擦薄膜3、位于出气口的测试腔盖5和固定于测试腔盖5内部的第三摩擦薄膜6。

所述测试腔盖5为多孔结构。

所述第一摩擦薄膜2为摩擦电序列偏向正电性的孔径为1～100μm的多孔正摩擦敏感薄膜，具体材料为氯化铜掺杂聚苯胺，其基底为第一多孔导电碳布。

所述第二摩擦薄膜3为摩擦电序列偏向负电性的负摩擦薄膜，具体材料为PTFE，其基底为PET基板，在PET基板的a、b两侧面均有第二摩擦薄膜3。

所述第三摩擦薄膜6为摩擦电序列偏向正电性的孔径为1～100μm的多孔正摩擦薄膜，具体材料为尼龙，其基底为第二多孔导电碳布。

所述第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的a侧面相对放置，分别通过导线与外部的对应电压计相连，以分别检测第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的a侧面的输出电压信号。

所述第三摩擦薄膜6和第二摩擦薄膜3的b侧面相对放置，分别通过导线与外部的对应电压计相连，以分别检测第三摩擦薄膜6和第二摩擦薄膜3的b侧面的输出电压信号。

本实施例还提出了所述自驱动多功能呼吸检测装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取一块厚度为0.1mm的PET基板进行化学试剂丙酮、乙醇的清洗并干燥，在PET基板的a、b两侧面均蒸镀金电极，之后在两侧面的金电极上均制备第二摩擦薄膜3；

步骤2：采用静电纺丝的方式制备第一摩擦薄膜2，通过直接裁剪、激光切割打孔尼龙薄膜获得第三摩擦薄膜6，并将所得第一摩擦薄膜2粘贴在第一多孔导电碳布表面，第三摩擦薄膜6粘贴在第二多孔导电碳布表面；

步骤3：将第一摩擦薄膜2的两端固定于测试腔4的进气口，第二摩擦薄膜3的a侧面相对于第一摩擦薄膜2放置，并将其一端固定于测试腔4内部，使得初始状态的第二摩擦薄膜3因重力作用与第一摩擦薄膜2贴合，再将第三摩擦薄膜6固定于测试腔盖5内部，与第二摩擦薄膜3的b侧面相对放置，之后将测试腔4集成于口罩1中间；

步骤4：在金电极的a、b两侧面、第一多孔导电碳布和第二多孔导电碳布表面引出导线分别与外部的对应电压计相连，以检测第一摩擦薄膜2和第二摩擦薄膜3的a侧面的输出电压信号，第三摩擦薄膜6和第二摩擦薄膜3的b侧面的输出电压信号。

本实施例所述自驱动多功能呼吸检测装置通过控制测试腔盖5开启或关闭，限制第一摩擦薄膜2与第二摩擦薄膜3的a侧面的接触分离程度，及第三摩擦薄膜6与第二摩擦薄膜3的b侧面的接触分离程度，从而分别实现呼吸流量与呼出标志物浓度的多功能检测，其具体工作原理与实施例1类似，区别在于：由于在测试腔盖内部固定有第三摩擦薄膜6，无论测试腔盖5处于开启状态还是闭合状态，当呼气时第二摩擦薄膜3的a侧面远离第一摩擦薄膜2，同时第二摩擦薄膜3的b侧面将会靠近第三摩擦薄膜6，反之亦然，此时第二摩擦薄膜3的a侧面与第一摩擦薄膜2之间的输出电压信号会与第二摩擦薄膜3的b侧面与第三摩擦薄膜6之间的输出电压信号相差半个电压周期。在呼气和吸气过程中，第二摩擦薄膜3的a侧面与第一摩擦薄膜2之间的输出电压信号会同时受到呼吸流量与呼吸标志物浓度的双重影响，而第二摩擦薄膜3的b侧面与第三摩擦薄膜6之间的输出电压信号仅会受到呼吸流量的影响，通过补偿计算可以分别实现对呼吸流量和呼吸标志物浓度的实时检测，解决了实施例提出的自驱动多功能呼吸检测装置因呼气流动能不足以驱动第二摩擦薄膜与测试腔盖碰撞的情况下呼出标志物浓度检测的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (6)

1.一种自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，包括口罩和集成于口罩中间的测试腔，所述测试腔包括两端固定于进气口的第一摩擦薄膜、一端固定于测试腔内部的第二摩擦薄膜和位于出气口的测试腔盖；所述第一摩擦薄膜和测试腔盖均为多孔结构；所述第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜相对放置，二者的摩擦电序列偏向电性相反，分别通过导线与外部的对应电压计相连，第一摩擦薄膜和第二摩擦薄膜中至少有一个为对呼出标志物敏感的气敏薄膜；当所述自驱动多功能呼吸检测装置用于呼吸流量检测时，测试腔盖开启；当所述自驱动多功能呼吸检测装置用于呼出标志物浓度检测时，测试腔盖关闭。

2.根据权利要求1所述自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，所述第一摩擦薄膜的基底为多孔导电基底，第二摩擦薄膜的基底为柔性导电基底。

3.根据权利要求1所述自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，当所述第一摩擦薄膜为摩擦电序列偏向正电性的正摩擦薄膜时，第二摩擦薄膜为摩擦电序列偏向负电性的负摩擦薄膜；当所述第一摩擦薄膜为摩擦电序列偏向负电性的负摩擦薄膜时，第二摩擦薄膜为摩擦电序列偏向正电性的正摩擦薄膜。

4.根据权利要求3所述自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，所述正摩擦薄膜的材料包括PANI、PPy、PTH、壳聚糖、PEI、PU、毛发、纸、尼龙、纤维素与金属单质材料及其复合物，负摩擦薄膜的材料包括PI、PDMS、PTFE、PVDF、PS或橡胶及其复合物；对呼出标志物敏感的气敏薄膜的材料包括PANI、PPy、PTH、壳聚糖、PI或PEI。

5.根据权利要求1所述自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，所述测试腔盖内部固定有与第一摩擦薄膜的摩擦电序列偏向电性相同的第三摩擦薄膜，第三摩擦薄膜通过导线与外部的对应电压计相连，此时第一摩擦薄膜或第三摩擦薄膜中的一个为对呼出标志物敏感的气敏薄膜，其他两种摩擦薄膜为非气敏的稳定薄膜。

6.根据权利要求5所述自驱动多功能呼吸检测装置，其特征在于，所述第三摩擦薄膜为多孔结构。

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