研究人員正在解開蚊子觸角的秘密，揭示這些昆蟲如何精確地探測聲音。透過模仿它們的結構，科學家希望能夠徹底改變災難反應，創造出生物啟發感測器，在混亂的環境中探測到微弱的求救訊號。

普渡大學教授Pablo Zavattieri 手持3D 列印的蚊子頭。 他的團隊正在再造蚊子的觸角，以便更好地研究它們對振動的敏感性，從而改善自然災害的監測和檢測方式。 圖片來源：普渡大學照片/Drew Stone

世界上最不受歡迎的昆蟲之一可能是實現災難應變突破的關鍵。

普渡大學的研究小組正在研究蚊子的觸角，以了解它們探測振動的能力。 科學家希望透過重現這些結構，改進監測和探測地震和海嘯等自然災害的方法。

這項由普渡大學教授巴勃羅-扎瓦蒂埃里（Pablo Zavattieri）和西梅納-貝納爾（Ximena Bernal）領導的研究發表在《生物材料學報》（Acta Biomaterialia）上。

普渡大學工程學院土木工程傑裡-恩格爾哈特和林達-恩格爾哈特教授Zavattieri 說：”我們仍處於早期階段，但我們非常樂觀，至少我們會學到很多東西。從大自然中汲取靈感並利用它來推動科學研究，從一開始就是工程學的核心特徵。”

儘管蚊子沒有傳統的耳朵，但它們依靠觸角在聽覺環境中穿梭，在自己翅膀拍打的背景噪音中捕捉關鍵的聲音。

這張CT 掃描圖是雄蚊觸角結構特徵的特寫。 普渡大學的研究人員正在研究這些特徵，觀察它們能否為聲學感測器的設計提供參考。 圖片來源：普渡大學圖片/Phani Saketh Dasika

透過分析蚊子觸角的特徵–特別是感覺毛的排列和形態–土木與建築工程博士生和團隊研究員法尼-薩凱斯-達西卡（MSCE ’23）說，他們已經對這些適應性如何提高聽覺靈敏度和對環境線索的選擇性反應有了深刻的認識。

達西卡說：”我們利用先進的微電腦斷層掃描成像技術創建了用於有限元分析的高保真CAD 模型，發現蚊子觸角的結構特徵能夠實現物種和性別特異性聲學目標檢測，甚至在非目標信號（如自身的振翅聲）中也是如此。我們的研究結果還表明，蚊子觸角能夠探測的頻率範圍比以前想像的要廣，儘管所有頻率都是如此”

研究團隊的發現為確定蚊子的觸角能否為聲學感測器的設計提供參考提供了關鍵資訊。

普渡大學理學院生物科學教授貝納爾說：”透過模擬和對比種類的蚊子在使用聲音時的不同反應，如聽到配偶的聲音或偷聽青蛙的聲音，我們能夠分辨出調節聽覺靈敏度和調諧的特徵。了解這些結構的工作原理是受它們靈敏的觸角啟發”

普渡大學教授西梅娜-貝納爾（Ximena Bernal）研究天敵如何塑造動物溝通系統，並專注於偷聽青蛙的蚊子。 圖片來源：普渡大學照片/Alisha Willett

Zavattieri說，就社會影響而言，從蚊子的觸角中獲得的啟示還可以為智慧降噪材料的開發提供參考。 這些材料可能包含微流體通道或可調金屬材料，可用於製造建築物隔音板、降噪耳機，甚至聲學隱形裝置。想像一下，在城市環境中配備類似’大耳朵’的生物啟發感測器，能夠在喧囂的城市生活中分辨出特定的聲音。當發生地震或其他災難等危機時，這些感測器將變得非常寶貴，它們能迅速偵測到微弱的求救訊號，並引導救援人員前往需要幫助的地方。

Zavattieri 說，研究小組目前的工作重點是透過3D 列印再造天線，使用不同的材料和不同的尺寸進行頻率測試。

編譯自/ ScitechDaily