2014 Fiscal Year Research-status Report
昆虫の翅にみられる折りたたみ・展開機構を応用した革新的展開構造の創成
| Project/Area Number |
26870125
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
斉藤 一哉 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40628723)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 展開構造 / 昆虫 / 甲虫 / ハネカクシ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，甲虫目や革翅目を初めとする折りたたみ型の後翅を有する昆虫の翅の展開・収納行動をハイスピードカメラ，3次元計測技術を用いて詳細に観察し，折紙の幾何学を用いて翅のデザインを弾性力学的観点から説明する新しい折りたたみモデルを提案することで，革新的な展開構造を創成することにある．初年度に当たる平成２６年度は，まず先行研究の調査を行い昆虫学者らの報告を基に翅の展開・収納メカニズムの分類を行った．得られた知見からテントウムシ，ハネカクシ等が用いている翅脈の弾性を利用した自己展開に着目し，これらの種の後翅の展開・収納動作に関して，ハイスピードカメラによる観察を行った．
平成２６年度に得られた最大の成果は，中型のハネカクシの一種であるオオアバタハネカクシの後翅の収納プロセスと左右の翅の展開図を世界で初めて明らかにした事である．ハネカクシは後翅を左右非対称に折り畳むことで非常に高い収納効率を実現しているが，具体的な折り畳み方法を明らかにしたことで，これらの展開構造としての優れた特性を工学的に再現する上で解決すべき課題を整理することができた．また同様の弾性展開型の後翅を持つテントウムシについても収納プロセスの高速度撮影と後翅の折りたたみモデルの製作を行った．
また本研究課題を遂行する上で必要不可欠な昆虫学者のグループとの人脈形成に注力し，九州大学総合研究博物館や国立科学博物館の研究者達とディスカッションを行い，未解決課題の洗い出しや次年度以降の研究対象とする種の選定を行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ハネカクシの後翅の展開図と収納プロセスの解明によって，「対称構造の非対称折りたたみ」や「２つの収納形状を持つ展開構造」など，これまでに無い新しい展開構造の開発への道を開くことができた．さらに，これらの成果は当初２年目以降に得られる予定であったため，当初の計画以上に進展していると判断した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
ハネカクシに関しては，翅脈，膜，関節など後翅を構成する要素を更に詳細に解析することが目的となる．電子顕微鏡による観察だけでなく，マイクロＣＴを用いて翅脈の断面や折線部の立体構造を明らかにする．さらに有限要素法による数値シミュレーションを用いて翅脈の変形メカニズムを明らかにする．得られた知見は可変構造用の弾性ヒンジ等に直接応用可能であると期待される．
テントウムシに関しては，平成２６年度に作成した折りたたみモデルを更に改良し，膜面の弾性や翅脈の立体形状まで含めてモデル化する．膜面に折線が現れるメカニズムに関しては，ソーラーセイル開発で使われている膜面のリンクリングの解析手法が有効であると期待される．ハイスピードカメラによる収納動作の解析も継続し，翅の収納過程の形状を詳しく見ることで，展開のための弾性エネルギーがどのように蓄えられるかを説明する．
またアリヅカムシなどより小型の甲虫の後翅にアコーディオン状の特徴的な折線パターンに関しても新しいターゲットとして研究する．２７年度中に生体サンプルの提供を受け，ハネカクシと同様のプロセスで研究を行う．
|
| Causes of Carryover |
昨年末にハイスピードカメラ制御用のPCが故障したため部品交換の費用として100,000円程度の支出を予定していたが，メーカに問い合わせたところ，新しい部品への交換が必要無く無償で修理を行えたため予算に余剰が生じた．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に参加予定の学会の開催地が遠方であり，交通費が前年度より多く必要となると考えられるため，未使用額は旅費に当てる予定である．
|
Research Products
(9 results)
