[实用新型]探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置

说明书

本实用新型提出的探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置，包括陶瓷微位移驱动元件；用于为压电陶瓷微位移驱动元件供电的驱动电源；固定于压电陶瓷微位移驱动元件的下端的凝胶探针；用于调节压电陶瓷微位移驱动元件的位置的手动微操作仪。本实用新型装置使用压电陶瓷致动装置，模拟自然条件下水母捕食与防御过程中刺丝囊发射情况，追踪刺丝囊捕食和防御过程中的发射动态行为，具有响应速度快、噪声低、刚度高等优点，可对水母与探针进行精密跟踪与定位、主动振动控制。

技术领域

本实用新型涉及仿生装置，具体涉及一种探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置。

背景技术

水母爆发被认为是东亚地区最严重的海洋生态灾难之一，严重影响着海洋生态系统、环境安全和海洋经济发展。随着水母爆发的频繁，水母蜇伤事件日益受到重视。水母蜇伤是由触手上的刺丝囊发射刺丝释放毒液所引起的。刺丝囊是水母捕食和防御的武器，刺丝囊由囊壁、中空的刺丝、感受器三部分组成。静止时刺丝倒翻在囊内，一旦受到刺激便高速发射带有倒钩的刺丝进入猎物体内并注射毒液。刺丝囊内毒液有溶血活性、酶活性、心血管毒性、神经毒性、肌肉毒性和肝脏与肾脏毒性等多种生物活性，人若被蜇伤局部皮肤会出现红肿、刺痛、瘙痒，严重者发生全身中毒，甚至死亡。水母蜇人的本质就是其触手中的刺细胞中的刺丝囊发射刺丝并释放毒素的过程，因而分析刺丝囊发射的调控因素并寻找有效的干预措施，就可以从源头上预防水母蜇伤，具有重要的现实意义。

刺细胞内存在的化学感受器和机械感受器共同调节了刺丝囊中的毒液释放过程，目前分析水母刺丝囊发射调控因素主要是从离体触手组织中分离出的刺丝囊，由于技术条件和研究手段的一些限制，还难以探测海水环境中活体水母刺丝囊发射条件及调控因素。基于水母及其捕食者与被捕食者间长期形成的相互关系，利用仿生原理，通过物理振动和化学刺激模拟其中的相互作用方式，可望在整体条件下挖掘水母物理化学感受的调控机制，为找到影响刺丝囊发射的关键因素提供可靠的线索。然而，目前尚无适用于研究活体水母刺丝囊发射动态过程的仿生装置。

实用新型内容

针对现有技术中尚无适用于研究活体水母刺丝囊发射动态过程的仿生装置，本实用新型提出了一种探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置，能够用于对活体水母刺丝囊发射条件及调控因素的研究。

为实现上述目的，本实用新型提出的探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置，包括：

压电陶瓷微位移驱动元件；

驱动电源，用于为压电陶瓷微位移驱动元件供电；

凝胶探针，固定于压电陶瓷微位移驱动元件的下端；

手动微操作仪，用于调节压电陶瓷微位移驱动元件的位置。

其中，手动微操作仪选用Warner公司的Micropositionging(微定位仪器)，能够实现对压电陶瓷微位移驱动元件位置的微调；

其中，驱动电源上设有控制开关，控制开关与压电陶瓷微位移驱动元件之间设有导线；

其中，压电陶瓷微位移驱动元件和凝胶探针竖向排列成一条直线；

其中，诱饵为固着在凝胶探针外侧的明胶或琼脂糖等。

优选地，在所述的探测水母刺丝囊动态发射行为的压电陶瓷致动仿生装置中，所述压电陶瓷微位移驱动元件包含两片陶瓷晶片和一片电极片，两个陶瓷晶片同极化排列，电极片紧密粘结在两个陶瓷晶片之间。

其中，陶瓷晶片的驱动能力为≥0.5N，在驱动电源供电的条件下，压电陶瓷晶片将电能转化为机械能，通过改变电压大小实现凝胶探针的不同振动幅度，凝胶探针还可附加化学刺激成分，以此来模拟水母附近生物体的物理化学刺激，建立水母捕食与防御过程中刺丝囊发射的动态行为的仿生装置。