[发明专利]多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器及制备方法

权利要求书

1.一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，包括仿生神经纤维、第一反射面、仿生支撑细胞、第二反射面、仿生感觉毛细胞、仿生凝胶帽；

所述仿生神经纤维用于输入光信号的传输，所述输入光信号经仿生神经纤维传递至第一反射面，光信号一部分发生反射返回，另一部分光透射第一反射面，经仿生支撑细胞传输至第二反射面，发生反射返回，第一反射面与第二反射面的反射光信号形成干涉，干涉面为第一反射面和第二反射面，干涉腔为仿生支撑细胞；所述仿生支撑细胞用于支撑仿生感觉毛细胞、仿生凝胶帽，同时与第一反射面、第二反射面共同形成法布里珀罗腔；

所述第一反射面、第二反射面为高反射率薄膜，且在C波段反射率大于50％；

所述仿生感觉毛细胞包括一根动纤毛和若干根不动纤毛；

所述仿生凝胶帽内含仿生凝胶物质，具备粘性阻力和摩擦力，用于包裹仿生感觉毛细胞。

2.根据权利要求1所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，所述动纤毛位于第一反射面中央，四周分布不动纤毛形成簇，且不动纤毛的高度在每一个方向都有不同的高度下降梯度。

3.根据权利要求1所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，所述仿生支撑细胞包括支撑体和封堵环，支撑体为中空圆柱结构，且圆柱体上表面延外环四周分布有圆孔，封堵环为圆环结构，其大小覆盖支撑体的圆柱孔，支撑体和封堵环均为光刻胶材质。

4.根据权利要求1所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，所述仿生神经纤维为单模光纤。

5.根据权利要求1所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，所述仿生凝胶帽用于接收水下机械刺激信号，仿生凝胶帽内的凝胶物质在机械刺激作用下产生粘性阻力和摩擦力，进一步将机械刺激传递至感觉毛细胞，所述动纤毛和不动纤毛簇在机械刺激作用下产生偏斜，且不同方向和大小的机械刺激会导致不同程度的偏斜，进一步导致仿生支撑细胞在光弹效应下发生形变和折射率的改变，从而使仿生支撑细胞内光信号的光程发生变化，通过对干涉信号的强度和波长进行解调，得到水下机械刺激的大小和方向。

6.根据权利要求1所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器，其特征在于，所述动纤毛、不动纤毛的高度、直径、杨氏模量根据测量需求设计，调节传感灵敏度和传感范围；高度越高，直径越小，杨氏模量越小，灵敏度越高。

7.一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将单模光纤端面切平并用去离子水冲洗；

S2、以真空蒸镀或者磁控溅射的方式在光纤端面上镀一层高反射率薄膜作为第一反射面；

S3、用光纤夹具固定光纤，并在镀膜后的光纤端面滴光刻胶；

S4、将整个结构置于90℃的培养箱中预热2小时，将加热后的结构放置在压电台上，调整压电台，使激光聚焦在预定位置；

S5、激光焦点首先聚焦在光刻胶内部的中下部，压电台按照预先设定的程序移动，激光对光刻胶内部的支撑体结构进行逐点扫描处理；

S6、激光处理后，样品置于90℃培养箱中2小时后加热，最后将样品浸泡在丙酮溶液中2分钟显影，显示处理后的支撑体结构；

S7、重复步骤S4-S6，以同样的步骤在支撑体结构之上加工封堵环结构；

S8、以真空蒸镀或者磁控溅射的方式在支撑细胞上镀一层高反射率薄膜作为第二反射面；

S9、在第二反射面之上重复步骤S4-S6，以同样的步骤在第二反射面之上加工仿生感觉毛细胞结构；

S10、仿生凝胶物质滴于仿生感觉毛细胞并全范围包裹毛细胞结构。

8.根据权利要求6所述的一种多功能水下感知的光纤仿生神经丘细胞感受器制备方法，其特征在于，所述第一、第二反射面为介质膜或者ITO，厚度小于100nm；所述光刻胶为IP-PDMS，其杨氏模量小于20MPa。