CN110192854A - 一种柔性光子皮肤 - Google Patents

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Abstract

一种柔性光子皮肤，包括有由下至上依次设置的功能层、用于固定功能层的由低致敏性的聚乙烯基乙醚构成的黏结层和由聚氨酯半透薄膜构成的粘贴在黏结层上面的封装层，功能层由位于两侧的用于采集人体心电信号的两个电极，以及位于两个电极之间用于采集人体的体温、脉搏、血压和血糖信号的聚合物基光子集成芯片构成，聚合物基光子集成芯片对所采集的人体心电信号、人体的体温、脉搏、血压和血糖信号进行处理后输出。本发明抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、耐温性好、复用能力强、灵敏度高，且等效模量与人体皮肤模量相当，能够利用布拉格波导光栅和MZI电光调制器分别完成对体温、脉搏、血压、血糖和心电等生理信息的连续监测，提高主动健康监测的便携度和舒适度。

Description

一种柔性光子皮肤
技术领域
本发明涉及一种人体信息检测装置。特别是涉及一种可用于测量人体体温、脉搏、血压、血糖和心电等生理信息的柔性光子皮肤。
背景技术
近年来各种可穿戴应用蓬勃发展，革命性的可穿戴应用层出不穷。可穿戴系统中的重要组成部分是功能繁多的可穿戴传感器，它们可以用于测量人体各种生理信息相关的物理化学参数，如体温、肌电、心率和血糖等，也可以用于测量人体的各种运动状态，如加速度、肌肉延展度和足部压力等。它们还可以测量与周围环境相关的参数，如位置坐标、温度、湿度和大气压等。这些功能和形态各异的可穿戴传感器为解决健康、医疗、运动、工业和军事等领域的传感测量问题提供了重要工具。
早期的可穿戴设备由于电子技术和材料科学的限制，主要以较大型的背包和腰包为主，其穿戴和携带非常不便。B.Firoozbakhsh等人制作了可穿戴式智能衬衫，可用于测量心电图、心率、体温和呼吸。T.Linz等人使用导电纱互连技术设计了可探测心率的衬衣。P.Grossman等人发明了LifeShirt实现心电、心率、体位、活动、呼吸、血压、体温和血氧饱和度的测量。D.Curone等人发明了ProTEX服装可以测量心率、呼吸、体温和血氧饱和度。R.Paradiso等人发明了植入集成传感器的WEALTHY系统，可以实现心电、心率、呼吸和活动监测。N.Noury等人发明了VTAMN系统可以测量心率、呼吸、体温和活动。W.B.Gu等人发明了h-Shirt系统可以测量心电、脉搏、心率和血压。
目前柔性可穿戴电子传感器发展迅速，可以用来检测各种人体生理信息，包括呼吸、体温、脉搏和运动监测等。可穿戴电子传感器以信号传导的形式将外部刺激信号转换为电信号等易于输出的形式，常见的传感转换方式主要有三种，分别为压阻效应、电容效应和压电效应。随着无机半导体、有机和碳材料等柔性可穿戴电子材料的最新应用，人们实现传感器件可以直接贴附在皮肤表面，从而能够获得血压、血糖、脉搏等一系列健康信息，并将这些信息收集到智能设备中分析提取帮助医生进行诊断。电子皮肤即新型可穿戴柔性仿生触觉传感器，是一种用于实现仿人类触觉感知功能的人造柔性电子器件。D.H.Kim等人发明了用于电生理、体温和应变监测的多功能表皮电子器件。G.Schwartz等人发明了一种用于桡动脉压力脉搏测量的柔性电容式压力传感器。T.Someya发明了集成有压力和体温传感器的e-skin。T.Yamada等人发明了用于呼吸监测的绷带应变传感器。W.Jia等人发明了用于人体汗液实时无创乳酸监测的电化学生物传感器。中国科学院半导体研究所沈国震与解放军总医院教授姜凯开发了一种可直接贴附在人体表面的超薄高像素柔性电子皮肤阵列。人体表皮检测信号的方式具有更多的灵活性，甚至允许病人在医院以外的场所监测生理信息，正逐步改变着人们治疗疾病的方式特别是健康监测的方式。
通过上述文献说明可以分析发现，迄今为止大多数可穿戴传感器的开发都是基于电学传感器。这些传感器通过测量传感器的电阻、电流和电压等电气性能的变化，它们普遍存在易受电磁干扰、传感器结构复杂和分布式传感困难等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种柔性可穿戴的用于人体生命体征测量的柔性光子皮肤。
本发明所采用的技术方案是：一种柔性光子皮肤，包括有由下至上依次设置的功能层、用于固定功能层的由低致敏性的聚乙烯基乙醚构成的黏结层和由聚氨酯半透薄膜构成的粘贴在黏结层上面的封装层，其中，所述的功能层是由位于两侧的用于采集人体心电信号的两个电极，以及位于两个电极之间用于采集人体的体温、脉搏、血压和血糖信号的聚合物基光子集成芯片构成，所述的聚合物基光子集成芯片对所采集的人体心电信号、人体的体温、脉搏、血压和血糖信号进行处理后输出。
所述的聚合物基光子集成芯片包括有PDMS基底，所述PDMS基底上分别设置有通过光波导相连的：布拉格波导光栅阵列、设置在光源下面的输入光栅耦合器阵列、多模干涉MMI耦合器、阵列波导光栅、输出光栅耦合器阵列以及MZI电光调制器，所述的输出光栅耦合器阵列上设置有光电探测器阵列，其中，所述布拉格波导光栅阵列的光输入、输出通过光波导连接第一2×2耦合器，所述输入光栅耦合器阵列接收光源的输出光分两路，一路光通过第一2×1耦合器经光波导至第二2×1耦合器的入端，另一路光通过第二2×2耦合器分别经光波导连接MZI电光调制器以及至第二2×1耦合器的光输入端，所述第二2×1耦合器的光输出端连接多模干涉MMI耦合器的光输入端，所述多模干涉MMI耦合器的光输出端经光波导到布拉格波导光栅阵列，所述多模干涉MMI耦合器最终耦合后的光输出通过光波导经过阵列波导光栅和输出光栅耦合器阵列至光电探测器阵列输出。
所述的第一2×2耦合器、第一2×1耦合器、第一2×1耦合器和第二2×1耦合器均为多模干涉MMI耦合器。
所述的光源是通过BCB聚合物键合在输入光栅耦合器阵列上。
所述的光电探测器阵列是通过BCB聚合物键合在输出光栅耦合器阵列上。
所述的MZI电光调制器包括有并行设置的第一电极、地端和第二电极，其中，所述第一电极和地端之间设置有第一波导臂，所述地端和第二电极之间设置有第二波导臂，所述第一波导臂和第二波导臂的输入端通过光波导连接所述第二2×2耦合器输出的一路耦合光源，所述第一波导臂和第二波导臂的输出端通过光波导至输出光栅耦合器阵列的输入端，所述的第一电极和第二电极分别对应连接功能层中的两个电极。
所述的光波导是由固定在所述PDMS基底上的第一PDMS下包层和位于所述第一PDMS下包层上的第一PPSQ芯层构成的脊形光波导结构。
所述的布拉格波导光栅阵列是由2个以上的布拉格波导光栅通过光波导串联构成，每一个布拉格波导光栅都是由固定在所述PDMS基底上的第二PDMS下包层和位于所述第二PDMS下包层上的第二PPSQ芯层，以及在所述第二PPSQ芯层上形成的刻蚀区构成。
所述的PDMS基底为微纳米多孔结构。
本发明的一种柔性光子皮肤，抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、耐温性好、复用能力强、灵敏度高，且等效模量与人体皮肤模量相当，应用于体温、脉搏、血压、血糖和心电等人体生命体征测量，能够利用布拉格波导光栅和MZI电光调制器分别完成对体温、脉搏、血压、血糖和心电等生理信息的连续监测，并且能够实现与人体的无感贴合，提高主动健康监测的便携度和舒适度。
附图说明
图1是本发明一种柔性光子皮肤的结构示意图；
图2是图1的仰视图；
图3是本发明中聚合物基光子集成芯片的结构示意图；
图4是本发明中MZI电光调制器的结构示意图；
图5是本发明中光波导的结构示意图；
图6中本发明中布拉格波导光栅的结构示意图；
图7是图6的侧视图。
图中
1：功能层 2：黏结层
3：封装层 4：电极
5：聚合物基光子集成芯片 5.1：PDMS基底
5.2：布拉格波导光栅阵列 5.21：布拉格波导光栅
5.211：第二PDMS下包层 5.212：第二PPSQ芯层
5.213：刻蚀区 5.3：光波导
5.31：第一PPSQ芯层 5.32：第一PDMS下包层
5.4：输入光栅耦合器阵列 5.5：光源
5.6：第一2×2耦合器耦合器 5.7：阵列波导光栅
5.8：输出光栅耦合器阵列 5.9：光电探测器阵列
5.10：MZI电光调制器 5.101：第一电极
5.102：第二电极 5.103：地端
5.104：第一波导臂 5.105：第二波导臂
5.11：第一2×1耦合器 5.12：第二2×2耦合器
5.13：第二2×1耦合器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种柔性光子皮肤做出详细说明。
如图1、图2所示，本发明的一种柔性光子皮肤，包括有由下至上依次设置的功能层1、用于固定功能层1的由低致敏性的聚乙烯基乙醚构成的黏结层2和由聚氨酯半透薄膜构成的粘贴在黏结层2上面的封装层3，其中，所述的功能层1是由位于两侧的用于采集人体心电信号的两个电极4，以及位于两个电极4之间用于采集人体的体温、脉搏、血压和血糖信号的聚合物基光子集成芯片5构成，所述的聚合物基光子集成芯片5还对所采集的人体心电信号、人体的体温、脉搏、血压和血糖信号进行处理后输出。
如图3所示，所述的聚合物基光子集成芯片5包括有PDMS(聚二甲基硅氧烷)基底5.1，所述的PDMS基底5.1为微纳米多孔结构。所述PDMS基底5.1上分别设置有通过光波导5.3相连的：布拉格波导光栅阵列5.2、设置在光源5.5下面的输入光栅耦合器阵列5.4、多模干涉MMI耦合器5.6、阵列波导光栅5.7、输出光栅耦合器阵列5.8以及MZI电光调制器5.10，所述的输出光栅耦合器阵列5.8上设置有光电探测器阵列5.9，其中，所述布拉格波导光栅阵列5.2的光输入、输出通过光波导5.3连接第一2×2耦合器5.6，所述输入光栅耦合器阵列5.4接收光源5.5的输出光分两路，一路光通过第一2×1耦合器5.11经光波导5.3至第二2×1耦合器5.13的入端，另一路光通过第二2×2耦合器5.12分别经光波导5.3连接MZI电光调制器5.10以及至第二2×1耦合器5.13的光输入端，所述第二2×1耦合器5.13的光输出端连接多模干涉MMI耦合器5.6的光输入端，所述多模干涉MMI耦合器5.6的光输出端经光波导5.3到布拉格波导光栅阵列5.2，所述多模干涉MMI耦合器5.6最终耦合后的光输出通过光波导5.3经过阵列波导光栅5.7和输出光栅耦合器阵列5.8至光电探测器阵列5.9输出。
输入光栅耦合器阵列5.4是由4个输入光栅耦合器构成，每2个输入光栅耦合器并联为一组，其中的一端通过一个2×1耦合器连接到第一2×1耦合器5.11，另一端通过一个2×1耦合器连接到第二2×2耦合器5.12。
所述的第一2×2耦合器5.6、第二2×2耦合器5.12、第一2×1耦合器5.11和第二2×1耦合器5.13均为多模干涉耦合器。多模干涉(MMI)耦合器是集成光波导耦合器的一种，它主要设计原理是利用光波多模波导中的自映像效应。当输入光波在多模波导中传播时，由于多模波导中被激励的多个模式相长相互干涉，沿着光场的传播方向周期性的复制出单像或者多像，这种现象称为自映像效应。本发明实施例中的MMI耦合器其核心尺寸分别为4μm×18μm和6μm×100μm，附加损耗为0.46dB，不均匀性为0.06dB，波长响应为100nm。
所述的光源5.5是通过BCB(苯丙环丁烯)聚合物键合在输入光栅耦合器阵列5.4上。所述的光电探测器阵列5.9是通过BCB(苯丙环丁烯)聚合物键合在输出光栅耦合器阵列5.8上。
BCB聚合物在键合时并非单纯的粘合，而是BCB聚合物在高温下发生化学反应，通过聚合作用将两种材料进行键合。BCB聚合物键合应包含以下步骤：1、清洗，2、烘干，3、旋涂BCB聚合物，4、蒸发溶剂，5、预固化和贴片，6、预键合和热固化。首先需对SOI芯片进行清洗，防止键合时引入杂质，清洁过程一般先使用化学试剂清洗，再使用氮气吹干，为保证表面干燥，还可以进行加热烘干。随后使用点胶机点取BCB聚合物，然后使用旋涂仪进行匀胶操作。通过控制旋涂仪可以控制旋涂厚度，待达到特定旋涂时间后加热蒸发掉溶剂，然后进行预固化和贴片操作。贴片后需对键合芯片上下施加压力以完成预键合操作，最后将样品持续加热到一定温度完成热固化。
如图4所示，所述的MZI电光调制器5.10包括有并行设置的第一电极5.101、地端5.103和第二电极5.102，其中，所述第一电极5.101和地端5.103之间设置有第一波导臂5.104，所述地端5.103和第二电极5.102之间设置有第二波导臂5.105，所述第一波导臂5.104和第二波导臂5.105的输入端通过光波导5.3连接所述第二2×2耦合器5.12输出的一路耦合光源5.106，所述第一波导臂5.104和第二波导臂5.105的输出端通过光波导5.3至输出光栅耦合器阵列5.8的输入端，所述的第一电极5.101和第二电极5.102分别对应连接功能层1中的两个电极4。
MZI电光调制器5.10，主要利用其电光效应，当输入的光波在左边的第一个Y型分支波导处分成两部分光，对于分别经过两个分支波导臂外加电场的作用，由于分支波导材料折射率随着外加电场的变化而变化，就可以产生不同的相位差，最后经过右边第二个Y型分支处合成一路光输出。
如图5所示，所述的光波导5.3是由固定在所述PDMS基底5.1上的第一PDMS下包层5.32和位于所述第一PDMS下包层5.32上的第一PPSQ芯层5.31构成的脊形光波导结构，外部空气构成所述光波导5.3的上包层。
光波导5.3的结构具有很强的侧向限制能力，可以实现很小的弯曲半径，从而显著提高器件的集成度。对脊形光波导结构进行损耗分析，主要考虑其泄漏损耗和弯曲损耗。
泄漏损耗Llk(dB/cm)的定义如下
Llk＝20·log10[exp(βi)]
其中βi为传播常数的虚部。利用有限差分法，研究计算若干组PPSQ脊形光波导在不同的下包层厚度hbf下的传播常数β，从而获得Llk随hbf的变化关系。通过减小芯层宽度或是高度，都将导致光波的泄露损耗增大。通过计算和模拟仿真，在确保某组尺寸的光波导泄露损耗最高不超过0.1dB/cm的前提下，再结合考虑到PDMS膜层均匀性的问题，器件制作过程中需要选取最佳的hbf以提供较大的工艺容差。
弯曲波导是光波导器件的基本组成单元。弯曲半径一定程度上决定了光波导器件的尺寸。为了减小器件尺寸，提高集成度，最显著的方法是减小弯曲半径。然而弯曲半径的减小，必然导致弯曲损耗的增大，从而影响到器件的性能。弯曲损耗一般包括纯弯曲损耗Lp和过渡损耗Lt两部分，其中纯弯曲损耗Lp(dB/90°)由弯曲波导传播常数的虚部βi得出：
LP＝20log10[exp(π/2·R·βi)]
其中，R为弯曲波导的弯曲半径。过渡损耗Lt(dB)是由于直波导与弯曲波导之间的模式不匹配引起的，可通过直波导和弯曲波导场分布的叠加积分来计算：
其中，*表示复共轭，E0(x,y)和E0 B(x,y)分别表示直波导和弯曲波导的场分布。
在本发明实施例中选用的脊形光波导宽度为6μm，高度为220nm，弯曲波导的弯曲半径为55μm。
如图3所示，所述的阵列波导光栅5.7的两端分别通过罗兰圆连接光波导5.3。阵列波导光栅5.7是凹面光栅的一种应用，阵列波导光栅使用传输式结构，使用波导来进行光的传播。传输式结构使得阵列波导光栅可以在较小的尺寸下实现光衍射，因此可以提高光栅分辨率以及更易于集成化设计。波导的两端连接着输入波导与输出波导，输入波导与输出波导设置于罗兰圆上。当光输入到罗兰圆时，罗兰圆会对光进行聚焦分配然后传输到不同的阵列波导光栅中，在输出端，罗兰圆将阵列波导输送过来的光再次聚焦到输出波导部分，实现对光波长的复用/解复用功能。本发明实施例中采用传统型结构阵列波导光栅，其输入波导数为1，输出波导数为8，核心尺寸为300μm×570μm。
本发明实施例中输入光栅耦合器阵列5.4和输出光栅耦合器阵列5.8均为均匀光栅耦合器，输入光栅耦合器光栅周期Λ值为570nm，占空比为0.5，刻蚀深度h为110nm，光栅长度为7.98μm(14个周期)，宽度为10μm，与光源间的耦合效率为46.5％。输出光栅耦合器光栅周期Λ值为700nm，占空比为0.7，刻蚀深度h为70nm，光栅长度为25.2μm(36个周期)，宽度为10μm，与光电探测器间的耦合效率为30.2％。
如图6、图7所示，所述的布拉格波导光栅阵列5.2是由2个以上的布拉格波导光栅5.21通过光波导5.3串联构成，每一个布拉格波导光栅5.21都是由固定在所述PDMS基底5.1上的第二PDMS下包层5.211和位于所述第二PDMS下包层5.211上的第二PPSQ芯层5.212，以及在所述第二PPSQ芯层5.212上形成的刻蚀区5.213构成。
布拉格波导光栅5.21只由第二PPSQ芯层5.212和第二PDMS下包层5.211构成，直接利用第二PPSQ芯层5.212构成的光栅来进行与外界折射率变化相关的传感测量，实现布拉格波导光栅阵列探测血糖。利用耦合模理论分析和推导布拉格波导光栅阵列对周围介质折射率变化传感特性，测量布拉格波导光栅阵列表面有效折射率、葡萄糖氧化酶层和环境折射率之间的关系。利用简单、易处理的物理吸附方法在布拉格波导光栅阵列表面固定葡萄糖氧化酶，避免在常规无机材料器件表面构建生物受体分子层所需的复杂的多步化学修饰过程。
本发明的一种柔性光子皮肤中，皮肤温度、脉搏、血压的测量、连续血糖检测都是通过布拉格波导光栅阵列5.2实现。其中，
(1)布拉格波导光栅阵列要完成皮肤温度、脉搏和血压的测量，主要是基于布拉格波导光栅阵列的温度敏感性推导出皮肤的温度，基于布拉格波导光栅阵列的压力敏感性推导出人体脉搏，进而再由脉搏波推导出人体血压。因此利用平板波导模式理论和矩形波导的有效折射率法，对布拉格波导光栅阵列的温度敏感性和压力敏感性进行理论分析和数值计算，分析影响温度敏感性的主要因素：第二PPSQ芯层5.212和第二PDMS下包层5.211材料的热光效应，分析影响压力敏感性的主要因素：第二PPSQ芯层5.212和第二PDMS下包层5.211的弹光效应，以及第二PPSQ芯层5.212的弹性形变。
(2)布拉格波导光栅阵列要完成连续血糖检测，即能够提供糖尿病病人24小时连续血糖动态变化情况，对制定糖尿病治疗方案、评价治疗效果具有重大意义。目前医疗上普遍采用微创血糖浓度检测技术，它通过测量组织液中葡萄糖浓度实现连续血糖检测，具有微创伤、可实现性更强和测量速度快等特点。微创血糖检测技术分为透皮抽取式和植入式两大类，透皮抽取式测量中由于抽取出来的组织液量较小需要稀释因而要求传感器的测量极限达到很低浓度，植入式方法测量中由于生物电的干扰等因素对传感器的测量精度会产生很大的影响，所以微创血糖检测对葡萄糖传感器提出了很高的要求。本发明的一种柔性光子皮肤中酶的固定化采用物理方法，主要是考虑物理法方便处理，佩戴者对传感器处理也会更具有实用性。
本发明实施例是应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种柔性光子皮肤，其特征在于，包括有由下至上依次设置的功能层(1)、用于固定功能层(1)的由低致敏性的聚乙烯基乙醚构成的黏结层(2)和由聚氨酯半透薄膜构成的粘贴在黏结层(2)上面的封装层(3)，其中，所述的功能层(1)是由位于两侧的用于采集人体心电信号的两个电极(4)，以及位于两个电极(4)之间用于采集人体的体温、脉搏、血压和血糖信号的聚合物基光子集成芯片(5)构成，所述的聚合物基光子集成芯片(5)对所采集的人体心电信号、人体的体温、脉搏、血压和血糖信号进行处理后输出。
2.根据权利要求1所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的聚合物基光子集成芯片(5)包括有PDMS基底(5.1)，所述PDMS基底(5.1)上分别设置有通过光波导(5.3)相连的：布拉格波导光栅阵列(5.2)、设置在光源(5.5)下面的输入光栅耦合器阵列(5.4)、多模干涉MMI耦合器(5.6)、阵列波导光栅(5.7)、输出光栅耦合器阵列(5.8)以及MZI电光调制器(5.10)，所述的输出光栅耦合器阵列(5.8)上设置有光电探测器阵列(5.9)，其中，所述布拉格波导光栅阵列(5.2)的光输入、输出通过光波导(5.3)连接第一2×2耦合器(5.6)，所述输入光栅耦合器阵列(5.4)接收光源(5.5)的输出光分两路，一路光通过第一2×1耦合器(5.11)经光波导(5.3)至第二2×1耦合器(5.13)的入端，另一路光通过第二2×2耦合器(5.12)分别经光波导(5.3)连接MZI电光调制器(5.10)以及至第二2×1耦合器(5.13)的光输入端，所述第二2×1耦合器(5.13)的光输出端连接多模干涉MMI耦合器(5.6)的光输入端，所述多模干涉MMI耦合器(5.6)的光输出端经光波导(5.3)到布拉格波导光栅阵列(5.2)，所述多模干涉MMI耦合器(5.6)最终耦合后的光输出通过光波导(5.3)经过阵列波导光栅(5.7)和输出光栅耦合器阵列(5.8)至光电探测器阵列(5.9)输出。
3.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的第一2×2耦合器(5.6)、第一2×1耦合器(5.12)、第一2×1耦合器(5.11)和第二2×1耦合器(5.13)均为多模干涉MMI耦合器。
4.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的光源(5.5)是通过BCB聚合物键合在输入光栅耦合器阵列(5.4)上。
5.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的光电探测器阵列(5.9)是通过BCB聚合物键合在输出光栅耦合器阵列(5.8)上。
6.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的MZI电光调制器(5.10)包括有并行设置的第一电极(5.101)、地端(5.103)和第二电极(5.102)，其中，所述第一电极(5.101)和地端(5.103)之间设置有第一波导臂(5.104)，所述地端(5.103)和第二电极(5.102)之间设置有第二波导臂(5.105)，所述第一波导臂(5.104)和第二波导臂(5.105)的输入端通过光波导(5.3)连接所述第二2×2耦合器(5.12)输出的一路耦合光源(5.106)，所述第一波导臂(5.104)和第二波导臂(5.105)的输出端通过光波导(5.3)至输出光栅耦合器阵列(5.8)的输入端，所述的第一电极(5.101)和第二电极(5.102)分别对应连接功能层(1)中的两个电极(4)。
7.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的光波导(5.3)是由固定在所述PDMS基底(5.1)上的第一PDMS下包层(5.32)和位于所述第一PDMS下包层(5.32)上的第一PPSQ芯层(5.31)构成的脊形光波导结构。
8.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的布拉格波导光栅阵列(5.2)是由2个以上的布拉格波导光栅(5.21)通过光波导(5.3)串联构成，每一个布拉格波导光栅(5.21)都是由固定在所述PDMS基底(5.1)上的第二PDMS下包层(5.211)和位于所述第二PDMS下包层(5.211)上的第二PPSQ芯层(5.212)，以及在所述第二PPSQ芯层(5.212)上形成的刻蚀区(5.213)构成。
9.根据权利要求2所述的一种柔性光子皮肤，其特征在于，所述的PDMS基底(5.1)为微纳米多孔结构。
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