智能湿度传感器通过呼吸模式监测人类行为

一种尖端的湿度传感系统已经问世，能够通过检测呼吸模式实时监测人类行为。这项突破性技术将高灵敏度的湿度传感器与热敏电阻和微型加热器集成在一起，使行为识别具有极高的准确性

通过使用多孔纳米林作为传感材料，该系统表现出显著的灵敏度、稳定性和气体选择性。随着机器学习算法的增强，该系统在识别人类行为方面达到了令人印象深刻的96.2%的准确率，将其定位为医疗保健、智能家居和日常健康监测领域的游戏规则改变者。

从医疗保健到智能家居自动化，人类行为识别在各个领域变得越来越重要。传统方法，如视频分析和可穿戴设备，往往面临隐私问题、环境限制和对多个传感器的需求。呼吸是一种关键的生理信号，随着不同的身体条件而变化，使其成为行为识别的有前景的指标

然而，目前的湿度传感器在灵敏度和稳定性方面存在不足，特别是在检测到微妙的呼吸变化时，如快速或微弱的呼吸。这一差距凸显了对能够实时准确跟踪和分析人类行为的先进传感器的迫切需求

令人兴奋的是，中国科学院微电子研究所的研究人员推出了一种新型湿度传感系统，详见2025年1月22日的《微系统与纳米工程》。

该系统采用热敏电阻和微型加热器，以多孔纳米林为传感材料，通过呼吸监测识别人类行为的准确率达到了96.2%。机器学习的集成进一步增强了该系统提供实时分析的能力，为医疗保健和智能家居技术的变革性应用奠定了基础

这项研究的核心是利用多孔纳米林（NF）的创新湿度传感器。该传感器在60-90%相对湿度（RH）的湿度范围内工作，灵敏度为0.56 pF/%RH。微型加热器将其灵敏度提高了5.8倍，能够检测到呼出空气中最微弱的湿度变化。热敏电阻的加入可以进行精确的温度监测，确保长期稳定性和准确性。该传感器的快速响应时间仅为2.2秒，具有出色的气体选择性，非常适合监测呼吸活动

行为识别由卷积神经网络（CNN）驱动，该网络分析传感器的湿度、温度和时间数据。通过将这些一维信号转换为三维地图，该系统可以对行走、睡眠和锻炼等九种常见行为进行分类，准确率高达96.2%。该传感器集成在口罩中，持续收集呼吸数据，并将其无线传输到智能手机或计算机进行分析。这种硬件和软件的无缝融合展示了该系统在医疗保健和日常生活中的巨大实际应用潜力

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该研究的首席研究员Haiyang Mao博士强调了这一突破的意义：“这种创新的湿度传感系统代表了实时行为识别的重大飞跃。通过将先进的传感器技术与机器学习相结合，我们创造了一种可靠且高精度的工具来监测人类行为，这对医疗保健和智能家居技术都有深远的影响。”

这种智能湿度传感系统的潜在应用前景广阔。在医疗保健领域，它可用于监测患有呼吸系统疾病的患者或需要跟踪身体活动水平的患者。在智能家居中，它可以通过根据居住者的行为自动调整电器来提高舒适性和安全性

此外，该系统检测呼吸细微变化的能力也可能为焦虑或压力等情绪状态提供有价值的见解，为心理健康监测开辟新的途径。凭借其令人印象深刻的准确性和实时性，该系统将成为未来健康电子和智能生活的基石 More information: Huabin Yang et al, An intelligent humidity sensing system for human behavior recognition, Microsystems & Nanoengineering (2025). DOI: 10.1038/s41378-024-00863-6

Journal information: Microsystems and Nanoengineering