耳蜗及耳蜗毛细胞仿生声学超材料设计方法

摘要

本发明公开了一种耳蜗及耳蜗毛细胞仿生声学超材料设计方法，其通过类比耳蜗结构和功能，进行仿生声学超材料的设计方法，包括类比整个耳蜗功能和结构的智能宽频仿生声学器件及宽频机械波能量回收装置的设计，及类比毛细胞功能和结构的集成纤毛型复合仿生声学超材料设计。本发明为声学超材料的设计提供了全新的思路，提出了以哺乳动物的声学功能器官耳蜗为原型，来设计仿生声学材料的思路和具体设计方法。采用这种仿生设计方法，可以达到如下效果：(1)实现复杂耳蜗结构的参数化表达；(2)实现20～20000Hz跨度达3个数量级的宽频机械波调控；(3)实现整个可听频段内的宽频机械波能量回收；(4)实现低至21Hz，即听阈下限的低频减振降噪。

主权项

耳蜗仿生声学超材料设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以参数化的螺旋线代替实际哺乳动物耳蜗螺旋结构，并根据实际需要选择螺旋线的起始半径、终止半径、螺距以及圈数四项尺寸参数；2)采用橡胶弹性薄膜材料代替基底膜、前庭膜和卵圆膜三种弹性组织结构；3)采用柔性压电材料代替盖膜结构；4)采用树脂或塑料代替窝管软骨组织结构；5)采用金属材料钛合金代替镫骨底板结构；6)采用水代替淋巴液；7)采用3D打印进行树脂或塑料螺旋窝管结构成型；橡胶薄膜、柔性压电材料采用刀具加工；钛合金镫骨底板结构采用模具制造；8)采用胶水将橡胶基底膜、前庭膜和柔性压电材料盖膜粘接在树脂或塑料制成的窝管内壁上；待完全固定后往窝管中注入水，使内部充满；将橡胶卵圆膜用高强度胶水粘在窝管底端平面预留的孔处，完成密封；然后将钛合金镫骨底板粘接在卵圆膜上，完成整个耳蜗仿生结构的装配。