Дисање, као један од виталних знакова праћења здравља људи, садржи много физиолошких информација о здрављу појединца и потенцијалним болестима. Праћење дисања у реалном времену може уочити потенцијалне ризике од болести, па чак и спасити животе. С обзиром на недостатке већине опреме за респираторни мониторинг, као што је сложена и гломазна, неприкладна за преносиви и мониторинг у реалном времену, од великог је значаја развој система за надзор дисања у реалном времену са сопственим напајањем и ношењем.

На Пекиншком институту за наноенергију и системе Кинеске академије наука развијен је паметни носиви систем за праћење дисања у реалном времену са сопственим напајањем заснован на сензору напрезања спиралних влакана (ХФСС) са сопственим напајањем. Систем може да мери неке кључне респираторне параметре за превенцију болести и медицинску дијагнозу. Паметни аларм може аутоматски да позове унапред подешени мобилни телефон за помоћ у складу са променама у понашању људског дисања.

Истраживачи бирају комерцијално посребрено полиамидно влакно као електроду, избор политетрафлуороетиленских (ПТФЕ) влакана и полиамидних влакана као трибоелектричног материјала, кроз методу језгро-љуска облагања влакном да би сакрили посребрена полиамидна влакна ткана ПТФЕ влакна и полиамидна плоча од влакана од по намотаја од сребрног сребра Намотавање влакана наизменично на основни материјал влакана може се растегнути, ПТФЕ влакна или полиамидна влакна се користе као шкољка, посребрена влакна као основни слој. Влакно љуске је намотано око језгра влакна, а два су испреплетена. Контактно раздвајање два трибоелектрична слоја (ПТФЕ и најлон) може се реализовати покретом сензора за отпуштање напетости. Током процеса затезања, спирала се издужује у уздужном правцу, а суседни најлон и ПТФЕ се одвајају док се не постигне максимално затезно напрезање.

Принцип рада сензора заснива се на наелектрисању контакта спреге и електростатичкој индукцији два трибоелектрична материјала (ПТФЕ и најлон). Због супротних трибоелектричних поларитета ПТФЕ и најлона, њихове површине ће индуковати еквивалентна позитивна и негативна трибоелектрична наелектрисања. Када се сензор истегне спољном силом, контактне површине почињу да се раздвајају, стварајући потенцијалну разлику између две површине која покреће слободне електроне. Проучавањем утицаја затезног напрезања на електрични излаз сензора, утврђено је да се напон отвореног кола, струја кратког споја и пренос наелектрисања кратког споја повећавају са повећањем затезне деформације. Када је затезна деформација 1%, сензор и даље има стабилан излазни напон од 0.5В, што је веома осетљиво на напрезање.

Истраживачи су интегрисали сензор напрезања са сопственим напајањем у грудни појас и причврстили га испод груди како би пратили дисање. Како се грудни кош шири или скупља, сензори се редовно шире и скупљају. Прорачуном и обрадом ових електричних сигнала може се добити брзина људског дисања, форсирани витални капацитет, вршни експираторни проток и други показатељи. Поред тога, истраживачи су развили паметни носиви систем за праћење дисања у реалном времену који укључује паметни спирометар и паметни аларм са сопственим напајањем. Паметни спирометар може квантификовати проток ваздуха по издисају и на почетку дијагностиковати респираторне болести. Паметни аларм ће аутоматски позвати унапред подешени телефон у помоћ када субјект престане да дише дуже од 6 секунди.

Истраживање обезбеђује ефикасну спиралну структуру за производњу високо осетљивих сензора напрезања заснованих на наногенераторима трења и развија носиви систем за надгледање дисања у реалном времену са сопственим напајањем, показујући велики потенцијал у личном надзору здравља дисајних путева и паметној носивој медицинској електроници. „Сензори напрезања спиралних влакана засновани на трибоелектричним наногенераторима за праћење људског респираторног система са сопственим напајањем објављени су у АЦС Нано.