[發(fā)明專利]基于環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管的蚊子聽覺實體模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011175462.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112396935A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邊義祥;陸施恩;姜亞妮;鄭再象;郭廣明;朱林;吳志學(xué);劉冬稔;王昌龍;陳文家
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號: G09B23/36
• 分類號: G09B23/36
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

本發(fā)明公開一種基于環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管的蚊子聽覺實體模型，精確模仿蚊子聽覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。本發(fā)明的蚊子聽覺實體模型，包括以柔性彈性膜(4)密封上部開口的圓盒狀剛性底座(3)和下端固定在底座(3)底部的階梯結(jié)構(gòu)彈性桿(2)，其上端穿過柔性彈性膜(4)，伸出于剛性底座(3)上表面；該伸出部分縱向分布多層纖毛層，每層纖毛層包括一端與所述彈性觸角(2)固定連接的周向均布的多根纖毛(5)；還包括固設(shè)于剛性底座(3)盒內(nèi)底部、緊密環(huán)繞在階梯結(jié)構(gòu)彈性桿(2)下部的環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管(1)；環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管(1)外側(cè)與剛性底座(3)內(nèi)側(cè)壁緊配合接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蚊子聽覺仿生技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管的蚊子聽覺實體模型。

背景技術(shù)

蚊子聽覺系統(tǒng)，包括一根桿狀觸角，桿狀觸角上部四周分布有密集的纖毛，下部包裹在江氏器中。當(dāng)蚊子周圍有氣流或聲波經(jīng)過時，纖毛將受到空氣阻力作用，推動桿狀觸角產(chǎn)生彎曲變形。江氏器根據(jù)感知的桿狀觸角根部變形的方向和幅值，判斷周圍氣流或聲波的方向和幅值。蚊子利用聽覺系統(tǒng)，可以逃避追捕，或進(jìn)行配偶定位。聽覺系統(tǒng)是蚊子重要的感覺器官。由于體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)，很難通過現(xiàn)有的技術(shù)手段，直接測量蚊子聽覺系統(tǒng)的力學(xué)響應(yīng)，或研究其工作機(jī)制。而根據(jù)真實的蚊子聽覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用人工材料(或器件)代替相應(yīng)的生物組織，設(shè)計制備蚊子聽覺實體模型，可以較真實地觀察和測量出蚊子聽覺系統(tǒng)的工作機(jī)制，并進(jìn)行各種生物體不方便開展的物理實驗，促進(jìn)了解蚊子的觸覺和聽覺機(jī)理。

目前，蚊子聽覺實體模型的結(jié)構(gòu)如中國發(fā)明專利“一種多電極含芯壓電聚合物放大裝置”(申請?zhí)枺?01510753555.8公開日：2016.01.20)所述，一個懸臂梁的一端設(shè)置在絕緣材料制成的底座上，另一端自由懸空成為自由端；在懸臂梁除自由端部分的表面涂有一組對稱電極，一個作為正極，一個作為負(fù)極，該電極與懸臂梁之間絕緣，且該電極與底座不接觸；在自由端未涂布的表面上粘貼PVDF纖維，PVDF纖維長度從上到下逐漸變長，沿自由端圓周方向均勻分布。可以實現(xiàn)對微小變形量的精確測量。

上述放大裝置中，懸臂梁本身是壓電聚合物，利用壓電效應(yīng)，可以感知自身的變形。但是，由于懸臂梁表面只有一組對稱電極，只能產(chǎn)生一個傳感信號，因此，懸臂梁只能感知自身變形的方向或幅值，不能同時感知變形和幅值。上述放大裝置這種結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制與蚊子聽覺系統(tǒng)有很大的不同。在蚊子聽覺系統(tǒng)中，聽覺桿本身不具有感知能力，其變形由江氏器感知。江氏器中有多個感覺細(xì)胞和聽覺桿同時接觸，以同時感知聽覺桿的變形方向和幅值。因此，中國發(fā)明專利“一種多電極含芯壓電聚合物放大裝置”與蚊子聽覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，感知周圍氣流或聲波的工作原理也不相同，其生物力學(xué)特性也有很大的區(qū)別，不能完全模仿蚊子聽覺系統(tǒng)的工作機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管的蚊子聽覺實體模型，精確模仿蚊子聽覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管的蚊子聽覺實體模型，包括上部開口的圓盒狀剛性底座3；

所述剛性底座3的上部開口以柔性彈性膜4密封；

還包括一下部直徑大、上部直徑小的階梯結(jié)構(gòu)彈性桿2，所述階梯結(jié)構(gòu)彈性桿2下端固定連接在底座3底部，其上端穿過所述柔性彈性膜4，伸出于剛性底座3上表面；

所述階梯結(jié)構(gòu)彈性桿2伸出于剛性底座3上表面的部分縱向分布多層纖毛層，每層纖毛層包括一端與所述彈性觸角2固定連接的周向均布的多根纖毛5；

還包括固設(shè)于所述剛性底座3盒內(nèi)底部的環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管1；

所述環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管1環(huán)繞在階梯結(jié)構(gòu)彈性桿2下部，其內(nèi)側(cè)與階梯結(jié)構(gòu)彈性桿2外側(cè)緊配合接觸。

所述環(huán)形液體芯有機(jī)壓電材料管1外側(cè)與剛性底座3內(nèi)側(cè)壁緊配合接觸。