[實用新型]探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置

有效

• 申請號: 201920021803.3
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN209812324U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 張黎明;王倩倩;王超;王蓓蕾;王博;賀茜;王濤;仇雷雷;鄒帥軍;柳國艷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二軍醫大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 31268 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙青

本實用新型提出的探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置，包括陶瓷微位移驅動元件；用于為壓電陶瓷微位移驅動元件供電的驅動電源；固定于壓電陶瓷微位移驅動元件的下端的凝膠探針；用于調節壓電陶瓷微位移驅動元件的位置的手動微操作儀。本實用新型裝置使用壓電陶瓷致動裝置，模擬自然條件下水母捕食與防御過程中刺絲囊發射情況，追蹤刺絲囊捕食和防御過程中的發射動態行為，具有響應速度快、噪聲低、剛度高等優點，可對水母與探針進行精密跟蹤與定位、主動振動控制。

技術領域

本實用新型涉及仿生裝置，具體涉及一種探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置。

背景技術

水母爆發被認為是東亞地區最嚴重的海洋生態災難之一，嚴重影響著海洋生態系統、環境安全和海洋經濟發展。隨著水母爆發的頻繁，水母蜇傷事件日益受到重視。水母蜇傷是由觸手上的刺絲囊發射刺絲釋放毒液所引起的。刺絲囊是水母捕食和防御的武器，刺絲囊由囊壁、中空的刺絲、感受器三部分組成。靜止時刺絲倒翻在囊內，一旦受到刺激便高速發射帶有倒鉤的刺絲進入獵物體內并注射毒液。刺絲囊內毒液有溶血活性、酶活性、心血管毒性、神經毒性、肌肉毒性和肝臟與腎臟毒性等多種生物活性，人若被蜇傷局部皮膚會出現紅腫、刺痛、瘙癢，嚴重者發生全身中毒，甚至死亡。水母蜇人的本質就是其觸手中的刺細胞中的刺絲囊發射刺絲并釋放毒素的過程，因而分析刺絲囊發射的調控因素并尋找有效的干預措施，就可以從源頭上預防水母蜇傷，具有重要的現實意義。

刺細胞內存在的化學感受器和機械感受器共同調節了刺絲囊中的毒液釋放過程，目前分析水母刺絲囊發射調控因素主要是從離體觸手組織中分離出的刺絲囊，由于技術條件和研究手段的一些限制，還難以探測海水環境中活體水母刺絲囊發射條件及調控因素。基于水母及其捕食者與被捕食者間長期形成的相互關系，利用仿生原理，通過物理振動和化學刺激模擬其中的相互作用方式，可望在整體條件下挖掘水母物理化學感受的調控機制，為找到影響刺絲囊發射的關鍵因素提供可靠的線索。然而，目前尚無適用于研究活體水母刺絲囊發射動態過程的仿生裝置。

實用新型內容

針對現有技術中尚無適用于研究活體水母刺絲囊發射動態過程的仿生裝置，本實用新型提出了一種探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置，能夠用于對活體水母刺絲囊發射條件及調控因素的研究。

為實現上述目的，本實用新型提出的探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置，包括：

壓電陶瓷微位移驅動元件；

驅動電源，用于為壓電陶瓷微位移驅動元件供電；

凝膠探針，固定于壓電陶瓷微位移驅動元件的下端；

手動微操作儀，用于調節壓電陶瓷微位移驅動元件的位置。

其中，手動微操作儀選用Warner公司的Micropositionging(微定位儀器)，能夠實現對壓電陶瓷微位移驅動元件位置的微調；

其中，驅動電源上設有控制開關，控制開關與壓電陶瓷微位移驅動元件之間設有導線；

其中，壓電陶瓷微位移驅動元件和凝膠探針豎向排列成一條直線；

其中，誘餌為固著在凝膠探針外側的明膠或瓊脂糖等。

優選地，在所述的探測水母刺絲囊動態發射行為的壓電陶瓷致動仿生裝置中，所述壓電陶瓷微位移驅動元件包含兩片陶瓷晶片和一片電極片，兩個陶瓷晶片同極化排列，電極片緊密粘結在兩個陶瓷晶片之間。

其中，陶瓷晶片的驅動能力為≥0.5N，在驅動電源供電的條件下，壓電陶瓷晶片將電能轉化為機械能，通過改變電壓大小實現凝膠探針的不同振動幅度，凝膠探針還可附加化學刺激成分，以此來模擬水母附近生物體的物理化學刺激，建立水母捕食與防御過程中刺絲囊發射的動態行為的仿生裝置。