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        黃蜂和蜜蜂毒刺設計如何有助于緩解疼痛
        
			
        
				2019-03-18 09:53:49
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        下次你被黃蜂或蜜蜂叮咬時，請考慮一下設計優(yōu)雅的毒刺，它會給你帶來如此多的痛苦。在一項新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩種物種的尖刺在尖端比底部柔軟約五倍，以便更容易刺穿你的皮膚。當你在痛苦中咆哮時，它們會更加靠近昆蟲的身體，因此它們不會彎曲太多或者斷裂。
        

        黃蜂和蜜蜂毒刺設計如何有助于緩解疼痛
        

        “黃蜂和蜜蜂開始時不想創(chuàng)造太多的痛苦，而且我們相信較軟的尖端使你不太可能注意到最初的插入，”俄亥俄州著名學者Bharat Bhushan和Howard D. Winbigler教授說。的機械工程在俄亥俄州立大學。“如果你立即感受到疼痛，你會在完成注射毒液之前做出反應并將昆蟲甩掉。”
        

        Bhushan與印度理工學院(IIT)的同事一起進行了這項研究，該研究由機械工程副教授Navin Kumar領導。它于2018年10月8日在Nature Scientific Reports上發(fā)表。
        

        科學家在IIT附近收集了黃蜂(Vespula vulgaris)和蜜蜂(Apis cerana)。他們使用復雜的三維成像技術(一種測量硬度和彈性的工具)和數(shù)值模擬來計算最有效的穿透角度，從而以前所未有的細節(jié)檢查了托管架。
        

        “當你真正研究這些刺痛時，你會看到它們是多么優(yōu)雅和機械耐用，”Bhushan說，他意識到“優(yōu)雅”可能不是一個人被蜇后想到的第一個字。
        

        “其他的話可能首先浮現(xiàn)在腦海中，”他笑著說。“但是當你從工程師的角度看待它時，這些刺針確實設計得很優(yōu)雅。”
        

        蜜蜂和黃蜂的毒刺在某些方面有所不同。例如，黃蜂是彎曲的，而那些蜜蜂是直的。但他們有很多共同之處。
        

        在這兩個物種中，刺手都有兩個從刺針末端伸出的鋸齒狀刺血針(想象針)。刺血針來回移動以刺穿皮膚。兩者之間的通道提供毒液。
        

        成像顯示，在保持強度的同時，趾骨具有中空空間以減輕重量。
        

        “這是一個聰明的設計，可以優(yōu)化刺的機械性能而不會太重，”Bhushan說。
        

        除了尖端更柔軟外，研究表明，尖刺的尖端彈性比基部高7倍。
        

        “沿著托管長度的硬度和剛度的差異有助于確保它能夠在保持其結(jié)構的同時盡可能深地穿透，”他說。
        

        研究結(jié)果表明，蜜蜂和黃蜂可能不會直接撞到一個人的皮膚上。研究人員計算出，最有效的穿透角度是蜜蜂毒刺為6度，黃蜂毒刺為10度。這些是最能保持刺的結(jié)構穩(wěn)定性的角度。
        

        在之前的一項類似研究中，Bhushan和他的同事研究了蚊子的長鼻，即刺穿皮膚吸血的部分。為什么對昆蟲的迷戀刺穿了我們的皮膚?
        

        作為一名從事自然靈感設計產(chǎn)品的工程師，Bhushan有一個實際的理由。他相信科學家們可以通過模仿蜜蜂，黃蜂和蚊子的一些設計元素，為醫(yī)療目的設計一種更好，無痛的微針。
        

        例如，他認為針頭應設計成在尖端更柔軟，以減輕插入時的疼痛 - 就像昆蟲的尖尖部分一樣。醫(yī)療保健從業(yè)者甚至可以利用這項研究的最佳角度進行刺針插入，以指導他們使用新的微針。
        

        “我們試圖通過想象設計更好的微針來將我們學到的關于昆蟲叮咬的知識用于生產(chǎn)用途，”Bhushan說。
        
			

			
          
        
			
        
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