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      黃蜂和蜜蜂毒刺設(shè)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(shè)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(shè)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(lǐng)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(shù)(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(shè)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(shè)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(gòu)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(gòu)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(shè)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(shè)計元素，為醫(yī)療目的設(shè)計一種更好，無痛的微針。
      

      例如，他認為針頭應設(shè)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(shè)計更好的微針來將我們學到的關(guān)于昆蟲叮咬的知識用于生產(chǎn)用途，”Bhushan說。
      
			

			
        
      
			
      
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