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Research Results 研究成果

昆虫界で最もコンパクト：ハサミムシの扇子の展开図设计法が明らかに

伞や扇子から人工卫星用太阳电池パネルまで革新的な展开构造の开発に期待 2020.07.14
研究成果Art & Design

　昆虫の翅にみられる巧妙な折り畳みは，非常にコンパクトでありながら一瞬で収纳?展开が可能な究极の展开构造であり，様々な工学応用が期待されています．中でもハサミムシの翅は，展开状态の1/15程度と昆虫の中で最もコンパクトに折り畳み可能であることに加え，広げた状态の　　形を维持する特殊なスプリング机构など兴味深い机能が多数报告されています．
　九州大学大学院芸術工学研究院の斉藤一哉講師は，オックスフォード大学自然史博物馆の研究者らとともに，このハサミムシの翅の複雑な折り畳みパターンが極めてシンプルな幾何学的なルールで作図できることを明らかにしました．研究にはマイクロCTによる折り畳み状態の翅の3次元形状解析に加え，日本の伝統文化である折り紙の幾何学が応用されました．本研究成果は令和 2 年7月13日の週に Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (米国科学アカデミー紀要)オンライン速報版に掲載される予定です．
　几何学的なルールが明らかになったことで，ハサミムシの折り畳みの优れた特性を，人工卫星用太阳电池パネルなどの宇宙展开构造や建筑物から伞や扇子などの日用品まで，サイズや形状の异なる様々な製品に応用することが可能となります．研究チームは设计プロセスを自动化するソフトウェアも开発しています．さらに，化石记録を调査することで，この几何学的ルールがペルム纪のハサミムシの近縁种と考えられる昆虫の翅の折り畳みにも适用可能であることが示されました．この事実は，今回明らかになった几何学原理による折り畳みが2.8亿年前から使われている非常に优れた方法であることに加え，折り纸の几何学によって昆虫の翅の进化を説明できることを示す兴味深い成果であると考えています．
　本研究は日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究（A）（24860024, JST  ERATO「川原万有情報網プロジェクト (JPMJER1501), JST CREST「環境を友とする制御法の創成 (JPMJCR14D5)」の支援を受けました．

（参考図）ハサミムシ后翅の展开図设计法の概略(左上)．赤线で描かれた基本図形から単纯なルールで折り线を设计できる．作図のルールがわかったことで，扇子を1周させた伞のようなパターン(右)から，ドローン用の展开翼(下)など目的に合わせ様々な形状，サイズでハサミムシの翅をカスタマイズすることが可能になった．

Promotion video

研究者からひとこと

この展開図設計法は非常にシンプルで，初歩的な幾何学の知識で作図可能です．定規とコンパスでハサミムシ扇子を作図する動画が論文と一緒に公開されていますので(Movie S2, S3)，是非挑戦してみてください．

论文情报

Earwig fan designing: biomimetic and evolutionary biology
applications, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,

研究に関するお问い合わせ先



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