D所示，每個表面神經(jīng)丘130由膠質(zhì)吸盤134組成，該膠質(zhì)吸盤134能使周圍流動與封裝毛細(xì)胞132進行連接。膠質(zhì)吸盤134能通過施加更大的因其較大的表面積而產(chǎn)生的阻力來增強向機械感應(yīng)毛細(xì)胞132的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
[0045]各種實施例可以為了研發(fā)出一種裝有或采用仿生吸盤的傳感器而作準(zhǔn)備，該傳感器可以實現(xiàn)功能上與生物吸盤相似的流量感應(yīng)。各種實施例可以提供一種用于感應(yīng)流體流量的MEMS傳感器。
[0046]各種實施例可以采用那些涉及洞穴盲魚身上的生物流量傳感器的設(shè)計策略，以通過采用微型/納米制造技術(shù)來操縱MEMS人工流量傳感器。作為無限制的實施例，所述傳感器或裝置可由聚合物制成。高高寬比毛細(xì)胞(如，長形微結(jié)構(gòu))是通過采用Si60材料的立體光刻造型而制得。仿生杯狀纖絲可通過聚L-丙交酯/e -己內(nèi)酯(PLC)溶液的靜電紡絲而被沉積下來，以形成納米纖絲。例如，該納米纖絲可通過使用1:6比例的聚L-丙交酯/8-己內(nèi)酯(PLC):丙酮溶液而制成。所述毛細(xì)胞周圍形成的金字塔狀納米纖絲可以作為用于滴落涂布透明質(zhì)酸-甲基丙烯酸酐(HA-MA)水凝膠吸盤的支架。作為一個實施例，為滴落涂布過程可以使用濃度約1%的透明質(zhì)酸-甲基丙烯酸酐(HA-MA) (16 Da)的水凝膠前體溶液和約0.1%的引發(fā)劑12959。與杯狀纖絲相似的所述納米纖絲可起到吸盤的結(jié)構(gòu)性支撐矩陣，而且有利于信號與嵌入式毛細(xì)胞的連接。通過在風(fēng)通道和水通道中測試各實施例的傳感器后得到了與流量感應(yīng)性能相關(guān)的結(jié)果，其結(jié)果顯示仿生吸盤可以增強裸毛細(xì)胞傳感器(沒有納米纖絲和吸盤)的靈敏度，分別增強氣流感應(yīng)約5倍，增強水流感應(yīng)約3.5倍。
[0047]在傳統(tǒng)方法中，采用了 SU-8毛細(xì)胞。然而，通過SU-8處理的高高寬比柱顯影是非常繁瑣的工藝。此外，很高的SU-8柱的制造通常與能夠引起蘑菇形柱的錐形側(cè)壁有關(guān)。在流量傳感器的應(yīng)用中的重點在于顯影出高而粗壯的柱，以確保所述毛細(xì)胞能夠向由流動產(chǎn)生的停滯邊界層之外延伸。在各實施例中，高高寬比毛細(xì)胞可通過采用立體光刻技術(shù)形成。在各實施例中，可以將Si60柱的高寬比限定為約7.25。進一步，各實施例可以提供能夠真實地模擬洞穴盲魚上的表面神經(jīng)丘傳感器的仿生聚合物MEMS流量傳感器。該設(shè)計還包括可支撐膠質(zhì)吸盤的杯狀纖絲，該杯狀纖絲能夠在毛細(xì)胞上滴落涂布水凝膠而形成吸盤，而不會滑落到液晶聚合物(LCP)感應(yīng)膜上。此外，所述杯狀纖絲可有利于增加吸盤的表面積，從而可以向柔軟的吸盤給予機械強度而在高速流動中支撐吸盤。在各實施例中，所述制造過程可以使MEMS微制造技術(shù)與濕化學(xué)法結(jié)合并形成所述水凝膠吸盤，該濕化學(xué)法包括紫夕KUV)光聚合反應(yīng)。
[0048]在各實施例中，各實施例的傳感器的細(xì)長微結(jié)構(gòu)的長度可以比在常用傳感器中采用的毛細(xì)胞更長。在各實施例的設(shè)計中，所述細(xì)長微結(jié)構(gòu)的高度可基于考慮傳感器結(jié)構(gòu)上的由流動產(chǎn)生的邊界層來進行設(shè)計。
[0049]為了各實施例的傳感器，可以開發(fā)更高的長形微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)可以向由流動(用于所述傳感器可以操作的各種氣流和水流速度)產(chǎn)生的邊界層之外延伸且可以增強所述流量傳感器的靈敏度。
[0050]在各實施例中，進行水凝膠的滴落涂布和添加以增加吸盤的表面積，并形成可增強傳感器靈敏度的扁長球形水凝膠結(jié)構(gòu)。這可以保證，當(dāng)嵌入式毛細(xì)胞可以支撐各實施例的傳感器中的吸盤遠(yuǎn)至所述吸盤的末端時，所述傳感器結(jié)構(gòu)所能承受的流體的穩(wěn)態(tài)流速與常用傳感器相比可以更高。
[0051]圖2A展示了根據(jù)不同實施例的用于檢測流體的流量參數(shù)的傳感器200的截面示意圖。所述傳感器200包括聚合物膜202、從所述聚合物膜202延伸出來的長形微結(jié)構(gòu)204及與所述長形微結(jié)構(gòu)204的至少一部分連接的水凝膠206，其中，所述水凝膠206與長形微結(jié)構(gòu)204相互協(xié)作，以響應(yīng)于流體的流動和流體與傳感器200的交互，使所述聚合物膜202產(chǎn)生位移，而且所述傳感器200會基于所述聚合物膜202的位移提供指示流體的流量參數(shù)的測量值。
[0052]換言之，可以提供傳感器200。所述傳感器200可具有膜202，該膜202包含聚合物。所述膜202可以作為感應(yīng)膜。所述傳感器200可以進一步包括從所述聚合物膜202延伸出來的長形微結(jié)構(gòu)(如，柱)204，例如從所述聚合物膜202的表面延伸而出。所述長形微結(jié)構(gòu)204可以作為毛細(xì)胞。所述傳感器200可進一步包括所述長形微結(jié)構(gòu)204的至少一部分上的水凝膠206。所述水凝膠206可以作為吸盤。在各實施例中，當(dāng)流動的流體與所述傳感器200進行交互時，所述水凝膠206與長形微結(jié)構(gòu)204可以相互協(xié)作，以引起所述聚合物膜202的位移。所述流動的流體可以與水凝膠206或長形微結(jié)構(gòu)204中的至少一個進行交互?；谒鼍酆衔锬?02的位移，所述傳感器200可以提供指示流體的流量參數(shù)的測量值。
[0053]在各實施例的上下文中，所述流量參數(shù)可以包括流體的流速?？梢詸z測流體流量的大小或方向中的至少一個。
[0054]在各實施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)204可以包括利用立體光刻技術(shù)定義的長形微結(jié)構(gòu)。
[0055]在各實施例的上下文中，所述水凝膠206可以至少基本上包圍所述長形微結(jié)構(gòu)204的部分。
[0056]在各實施例的上下文中，所述傳感器200可進一步包括多個納米纖維，這些納米纖維至少基本上被水凝膠206所封裝。所述多個納米纖維可以作為所述水凝膠206的支撐矩陣或支架。所述納米纖絲可以作為納米纖絲。所述多個納米纖維可以與所述長形微結(jié)構(gòu)204的部分連接。在各實施例中，所述水凝膠206可以具有球體結(jié)構(gòu)或形狀。
[0057]在各實施例中，所述傳感器200可進一步包括至少一個用于提供指示流體的流量參數(shù)的測量值的感應(yīng)元件。所述至少一個感應(yīng)元件可以與所述聚合物膜202連接。所述至少一個感應(yīng)元件可以形成于或限定于(如，通過光刻和圖案化)所述聚合物膜202之上。
[0058]在各實施例中，所述傳感器200可進一步包括與所述聚合物膜202連接的載體。所述載體可以包含硅(Si )或聚合物中的至少一種，如液晶聚合物(LCP)。
[0059]圖2B展示了說明根據(jù)不同實施例的形成用于檢測流體的流量參數(shù)的傳感器的方法的流程圖220。
[0060]在步驟222中，提供聚合物膜。
[0061]在步驟224中，長形微結(jié)構(gòu)是從所述聚合物膜延伸而形成。
[0062]在步驟226中，水凝膠是與所述長形微結(jié)構(gòu)的至少一個部分連接而形成，其中，所述水凝膠與長形微結(jié)構(gòu)設(shè)置為相互協(xié)作，以響應(yīng)于流體的流動和流體與傳感器的交互，使所述聚合物膜產(chǎn)生位移。
[0063]在各實施例中，所述傳感器會基于所述聚合物膜的位移提供指示流體的流量參數(shù)的測量值。
[0064]在各實施例中，在步驟224中，所述長形微結(jié)構(gòu)可以用立體光刻技術(shù)進行確定。
[0065]在各實施例中，在步驟226中，所述水凝膠可以至少基本上包圍所述長形微結(jié)構(gòu)的部分而被形成。
[0066]在各實施例中，在步驟226中，水凝膠前體溶液可以被滴落涂布于所述長形微結(jié)構(gòu)上而在所述長形微結(jié)構(gòu)上的部分上形成凝膠狀物質(zhì)，然后將該凝膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為水凝膠。在各實施例中，為了使凝膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化成水凝膠，可以使凝膠狀物質(zhì)經(jīng)過光(如，紫外線、UV)的刺激，隨后所述凝膠狀物質(zhì)被潤濕而形成所述水凝膠。經(jīng)過潤濕，所述凝膠狀物質(zhì)可以隨著水被其吸收而膨脹，而形成所述水凝膠。
[0067]在各實施例中，所述方法可進一步包括:形成多個納米纖維，其中，所述水凝膠可以至少基本上封裝所述多個納米纖維而被形成。這可意味著所述水凝膠可以完全封裝所述多個納米纖維。在各實施例中，為了形成所述多個納米纖維，可利用靜電紡絲方法將紡絲溶液沉積于所述長形微結(jié)構(gòu)，其中所述紡絲溶液包括組成所述多個納米纖維的物質(zhì)。所述多個納米纖維可以形成金字塔形狀，從所述長形微結(jié)構(gòu)的尖端朝著所述聚合物膜延伸。如此以來，可以形成金字塔形納米纖維支架。在各實施例中，所述靜電紡絲納米纖維(納米纖絲)的金字塔形結(jié)構(gòu)可以作為用于水凝膠(吸盤)滴落涂布過程的支架。在各實施例中，所述靜電紡絲過程可以無需利用對焦元件(如，對焦環(huán))而進行，該對焦元件可以將紡絲溶液對焦于和/或重新定向于所述長形微結(jié)構(gòu)上。
[0068]在各實施例中，所述多個納米纖維可以在形成水凝膠之前形成。待形成所述多個納米纖維之后，可將水凝膠前體溶液滴落涂布于所述多個納米纖維上。如此以來，所述多個納米纖維可以作為支架，而主導(dǎo)所述滴落涂布過程。所述多個納米纖維可以金字塔形結(jié)構(gòu)或支架而形成。
[0069]在各實施例中，所述方法可進一步包括:形成至少一個用于提供指示流體的流量參數(shù)的測量值的感應(yīng)元件。所述至少一個感應(yīng)元件可以通過光刻過程而形成。
[0070]在各實施例中，所述方法進一步包括:將載體與所述聚合物膜連接。
[0071]圖2C展示了說明根據(jù)不同實施例的控制傳感器的方法的流程圖240。
[0072]在步驟242中，將流動的流體中放置傳感器，其中，從所述聚合物膜延伸出來的長形微結(jié)構(gòu)和與所述長形微結(jié)構(gòu)的至少一部分結(jié)合的水凝膠相互協(xié)作，以響應(yīng)于流體的流動和流體與傳感器的交互，使所述聚合物膜產(chǎn)生位移。
[0073]在步驟244中，基于所述聚合物膜的位移，提供指示流體的流量參數(shù)的測量值。
[0074]在各實施例中，所述測量值可以包括與所述傳感器相關(guān)的阻力變化。
[0075]在各實施例中，所述流量參數(shù)可以包括流動流體的流速。例如，可以檢測所述流動流體的流量的大小或方向中的至少一個。
[0076]將上述方法作為一系列步驟或事項進行說明及描述時，不應(yīng)將這種步驟或事項的任何順序解釋為在限定意義。例如，除了這里有說明和/或描述，有些步驟可以以不同順序進行和/或同時與其他步驟或事項一起進行。此外，不是所有已說明的步驟可被要求去實施這里所述的一個或多個方面或?qū)嵤├?。另外，這里說明的一個或多個步驟可以在一個或多個單獨的行為和/或階段中被實施。
[0077]在各實施例的上下文中，所述至少一個感應(yīng)元件可以包括應(yīng)變計。所述應(yīng)變計可以包括被排成至少基本上環(huán)繞所述長形微結(jié)構(gòu)(如，204)的蛇形(或彎曲)形狀，例如環(huán)繞所述細(xì)長微結(jié)構(gòu)的底部。所述蛇形形狀可以被確定為多個從所述長形微結(jié)構(gòu)徑向延伸出來的第一元件和多個第二元件，其中，所述多個第二元件的相應(yīng)第二元件可被排在所述多個第一元件的相鄰或鄰接的第一元件之間。所述第一元件可以為徑向元件，而所述第二元件可以為切向元件。所述第一和第二元件可以限定電阻或電阻元件。每個第一元件可以具有比每個第二元件更長的長度。如此以來，每個第一元件可以具有比每個第二元件更高的相關(guān)電阻。每個第一元件可以具有比每個第二元件更短的寬度。如此以