[发明专利]一种大眼曲率可调的人工复眼、制备方法及应用

权利要求书

1.一种大眼曲率可调的人工复眼，其特征在于，所述人工复眼为一集成有微流控通道的变焦复眼结构，由睫状肌驱动器(1)及复眼透镜(2)组成；

所述的睫状肌驱动器(1)包括透镜支撑层(3)、微流控通道(4)及人工复眼支撑层(6)；其中，所述微流控通道(4)位于人工复眼支撑层(6)上表面，通过该通道向复眼透镜(2)中通入组织液介质(7)，对复眼透镜(2)的曲率和焦距进行调控，并为复眼透镜提供稳定的支撑；

所述的复眼透镜(2)由底部的人工复眼支撑层(6)、顶部的复眼上皮薄膜(5)以及四周的透镜支撑层(3)围成的中空圆柱形结构，上下贯通透镜支撑层(3)并与微流控通道(4)正交连通。

2.如权利要求1所述的一种大眼曲率可调的人工复眼，其特征在于，所述的复眼透镜(2)的直径为2-5mm、高度为1.2-1.5mm；所述的透镜支撑层(3)为固化的聚合物PDMS，透镜支撑层(3)的厚度为1.2-1.5mm；所述的微流控通道(4)为连接有液体泵的四氟管，通道的内径为0.3-0.7mm，外径为0.6-1mm，长度为76-76.2mm；所述的复眼上皮薄膜(5)为固化的PDMS薄膜，其厚度为60-140m；所述的人工复眼支撑层(6)为一载玻片，厚度为1-1.2mm；所述的组织液介质(7)为去离子水，折射率为1.33。

3.如权利要求1所述的一种大眼曲率可调的人工复眼，其特征在于，所述的人工复眼的大眼曲率调节范围为0-1mm^-1。

4.如权利要求1所述的一种大眼曲率可调的人工复眼的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、湿法刻蚀辅助飞秒激光直写加工小眼阵列硬模板；

具体步骤为：所用激光为脉冲飞秒激光，所用加工衬底为单面抛光的硅衬底，采用逐点扫描的方式进行激光加工；首先，依据所设计的小眼阵列建立与之对应的小眼点阵，即使用MATLAB、Visual Basic或C语言软件编写出小眼点阵的三维空间坐标；然后，将小眼点阵的坐标数据导入到飞秒激光直写系统的控制电脑中，同时将激光焦点聚焦到硅表面，选定初始加工位置，进行逐点扫描，加工出与坐标数据对应的小眼点阵，并将加工完毕的硅衬底置于去离子水中超声清洗，去除激光加工过程中在材料表面产生的碎屑；接着，将清洗完毕的硅衬底置于湿法刻蚀溶液中刻蚀，将小眼点阵刻蚀成填充因子100％的微孔阵列结构；最后，待刻蚀完毕后，将样品再次置于去离子水中超声清洗，得到所需的小眼阵列硬模板；

(2)、压印制备复眼上皮薄膜；

具体步骤为：所用翻模制备的材料为PDMS(聚二甲基硅氧烷)；首先，将5-10mL PDMS预聚物滴加至步骤(1)制备的小眼阵列硬模板上，并用匀胶机匀胶，所用转速为500-2000r/min，时间为5-30s；然后，对模板上的PDMS试剂进行热固化处理，所用温度为60-80℃，时间60-120min；最后，将固化后的PDMS膜从小眼阵列硬模板上剥离，得到具有小眼阵列结构的柔性复眼上皮薄膜。

(3)、铺设微流控通道和透镜支撑层；

具体步骤为：首先，利用透明胶带将四氟管固定在载玻片表面，作为液体流动的通道；然后，用塑料滴管将15-30mL的PDMS预聚物试剂均匀滴在载玻片表面，并置于在匀胶机中进行旋涂，所用转速为100-500r/min，时间为5-10s；随后，将旋涂好的样品放置在加热台上进行加热固化，所用温度为60-80℃，时间为60-120min；待降至室温后取出，得到覆盖于四氟管上的厚度为1.2-1.5mm的PDMS平膜，即所需的微流控通道和透镜支撑层；

(4)、飞秒激光直写加工复眼透镜内结构；

具体步骤为：所用激光为脉冲飞秒激光，所用加工衬底为透镜支撑层3，采用由上至下逐层扫描的方式进行激光加工；首先，依据所设计的复眼透镜的中空扁圆柱形结构和逐层扫描的方式，对扁圆柱形结构进行分层，层间距为2-10μm，层数为120-750，每层所需扫点个数为2×10⁶-9×10⁶，据此用MATLAB、Visual Basic或C语言软件编写出确定飞秒激光扫描时的运动轨迹坐标；然后，将得到的运动轨迹坐标数据导入到飞秒激光直写系统的控制电脑中，同时将激光焦点聚焦到透镜支撑层表面，选定初始加工位置，进行逐层扫描，减材加工出与运动轨迹坐标数据对应的中空复眼透镜内结构，并用吹耳球清理复眼透镜周围残留的加工碎屑；

(5)、键合集成平面复眼结构；

具体步骤为：首先，将复眼上皮薄膜和集成有微流控通道和透镜支撑层的载玻片样品置于等离子体清洗机内，利用氧等子体对其进行处理，提升其表面亲水性，所用真空度为2-4kPa，处理时长为30-60s；然后，将二者取出，并将复眼上皮薄膜覆盖于透镜支撑层上，进行键合，得到完整的具有微流控通道的平面复眼结构；

(6)、注射填充形成曲面大眼；

具体步骤为：首先，利用液体泵将去离子水从微流控通道入口处注入，直至复眼结构内的气体排净，且微流控通道与复眼透镜内充满去离子水时，利用止血钳封闭出口；然后，继续向微流控通道中注入去离子水，使得复眼上皮薄膜在张力作用下上凸，实现人工复眼的大眼曲率的调节；最后，当人工复眼的大眼曲率满足目标值时，利用止血钳封闭入口，此时便得到了所需的人工复眼。