バイオエンジニアリングによる間接飛翔筋羽ばたき機構の解明

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08878170
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 三宅 仁 長岡技術科学大学, 体育・保険センター, 教授 (10143819)
• Keywords: 昆虫 / 飛行原理 / バイオメカニズム / バイオエンジニアリング / 間接飛翔筋 / バイオメカニカルモデル / シミュレーション

Research Abstract

飛行原理についてはダヴィンチなどの先人や近年の航空流体力学などの最新の研究などにおいてすでに解明済みと考えられているが、昆虫などの微小生物の飛行原理(厳密には飛翔筋の駆動機構)の解明はほとんどなされていない。したがって。その解明により、工学・医学などはもとより、広く人間活動に影響を与えるものとなると考えられる。
本研究においては、間接飛翔筋を用いて飛ぶ昆虫についてバイオメカニズム的解明をすることを目的とした。具体的には一般には寸法(スケール)の制約があり、昆虫の寸法(スケール)を(上方にも下方にも)越えることができないといわれているが、弾性定数等を適当に取ればこの限界を越えられるのではないかという仮定を検証することを目的とした。
本年度においては、次の事項が明らかとなった。
1.昆虫胸部のバイオメカニカルモデルを確立した。
2.そのデータを用いてシミュレーション用モデルを構築し、さまざまな条件を与えてミュレーションを繰り返した。その結果、間接飛翔筋型の昆虫が、一定の周波数で羽ばたく理由、そのメカニズム、スケールの限界などが明らかとなった。
3.そのシミュレーションモデルのパラメータから、人工的に再構成可能な機械的パラメータを求めた。
4.その機械的パラメータに合致する材料の検討を行なった結果、天然ゴムおよびある種のプラスティックがそれを満足することが明らかとなった。
次年度はこれらの成果をもとに、昆虫(ミツバチ)の実測値との比較ならびに人工的再構築を試みる予定である。