1.研究背景

呼吸监测设备在睡眠医学、呼吸系统疾病诊疗中面临三大核心挑战：一是响应速度与分辨率不足，难以捕捉呼吸过程中快速且微弱的温度波动（如呼气与吸气温差仅0.5-2℃）；二是穿戴舒适性差，现有设备多为刚性结构（如鼻导管式传感器），长期佩戴易引发不适，导致睡眠监测数据不完整；三是功能单一，仅能记录呼吸频率，无法同步获取呼吸温度变化这一关键病理指标。

针对上述痛点，麻豆成人 徐钧国教授团队在《ACS Sensors》发表研究成果，开发出基于超低温容纳米传感器（ULTCns）的可穿戴呼吸监测设备。该设备通过“超低温容纳米传感器设计+异质集成柔性基底”的创新策略，实现三大突破：（1）高灵敏快速响应，（2）轻量化舒适穿戴，（3）多场景病理预警，可为呼吸疾病早期诊断与睡眠健康管理提供创新解决方案。

图 1 呼吸监测原理示意图

2.核心研究成果

（1）超低温容纳米传感器设计：突破响应速度与分辨率瓶颈。创新基于“超低热电容”原理设计铂（Pt）纳米传感器，解决“快速响应与高分辨率不可兼得”的难题。

（2）柔性异质集成：实现轻量化舒适穿戴。创新将纳米传感器与柔性基底异质集成，解决“高性能与穿戴舒适性矛盾”。

（3）多场景临床验证：推动呼吸疾病预警落地。在健康人群与模拟病理场景中验证设备有效性，解决“实验室性能与临床应用脱节”的难题。

图 2 呼吸监测装置及装配示意图

3.应用价值

该呼吸监测设备在睡眠医学、呼吸系统疾病诊疗领域具有三大核心应用潜力：

1.睡眠呼吸暂停综合征（OSA）筛查：可居家完成8小时睡眠监测，识别呼吸暂停、低通气事件，替代传统昂贵的PSG检测，降低筛查成本；

2.哮喘/慢性阻塞性肺疾病（COPD）管理：通过监测呼气温度变化，评估气道炎症程度，指导用药方案调整；

3.运动健康监测：集成于运动口罩，实时记录运动中呼吸频率与温度变化，预警过度通气风险。

论文链接：//doi.org/10.1021/acssensors.5c01145

撰写：徐钧国

排版：陈仕发

一审一校：任露洋

二审二校：马将

三审三校：郑纯