Комары вдохновили создание приборов для спасателей и спецслужб
У этих насекомых нет ушей, но они способны различать звуковые волны. Ученые решили создать акустические датчики, работающие по принципам комариных сенсоров.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Одно из самых нелюбимых человечеством созданий — комар — может стать ключом к прорыву в области спасения людей во время стихийных бедствий. Междисциплинарная исследовательская группа из Университета Пердью воссоздает усики насекомых, чтобы лучше изучить их чувствительность к вибрациям. Исследователи под руководством профессоров Пабло Заваттьери и Ксимены Берналь опубликовали результаты экспериментов в журнале Acta Biomaterialia.
Несмотря на отсутствие традиционных ушей, комары прекрасно полагаются на усики-антенны. Они позволяют ориентироваться в звуковой среде, улавливая важные звуки даже на фоне шума собственных крыльев (комар в полете делает около 600 взмахов в секунду!). Благодаря анализу особенностей строения антенн, в частности, расположения и морфологии сенсорных волосков, ученые получили полное представление о том, как эти органы обеспечивают слуховую чувствительность и избирательную реакцию на сигналы окружающей среды.
Исследователи применили передовые методы микрокомпьютерной томографии для создания высокоточных CAD-моделей, подвергнутых анализу методом конечных элементов. Им удалось выяснить, что архитектура усиков комаров позволяет обнаруживать акустические цели по видовому и половому признакам, даже невзирая на какофонию посторонних сигналов. Результаты показали, что антенны двукрылых насекомых способны улавливать более широкий диапазон частот, чем считалось ранее, хотя не все из них могут представлять для насекомого интерес.
Команда ученых собрала ключевую информацию для определения возможности имитировать антенны комаров при разработке акустических датчиков. Моделируя и сопоставляя реакцию антенн разных видов комаров, использующих звук в поисках половых партнеров или для сканирования опасных лягушек, специалисты смогли выделить особенности, регулирующие чувствительность и настройку комариного слухового анализатора. Понимание того, как работают эти структуры, станет первым шагом к разработке акустических датчиков по образу и подобию чувствительных антенн насекомых.
По мнению Заваттьери, собранная в ходе исследования информация может также использоваться для разработки материалов, подавляющих шум. Эти разработки, включающие микрожидкостные каналы или настраиваемые метаматериалы, могут использоваться для создания звукоизоляционных панелей, шумоподавляющих наушников и даже устройств акустической маскировки для армии и специальных служб.
Предполагается возможность внедрения в городскую среду биоинспирированных датчиков, похожих на «большие уши» и способных распознавать заданные звуки среди шума и суеты городской жизни. Во время землетрясений или других стихийных бедствий, вызвавших значительные разрушения, эти сенсоры станут бесценными помощниками спасателей, поскольку они будут обнаруживать слабые сигналы из-под завалов и направлять спасательные бригады к тем, кто в них нуждается.
Заваттьери сообщил, что команда сейчас сосредоточена на воссоздании антенн с помощью 3D-принтера. Ученые хотят использовать различные материалы и напечатать антенны различных размеров для тестирования широкого спектра звуковых частот.
Ранее мы рассказывали, как кроты вдохновили создателей робота для разведки лунного и марсианского грунта.
