3Dプリントで魚の口の秘密が明らかに:決して詰まらないフィルターが実現可能になる

3Dプリントで魚の口の秘密が明らかに:決して詰まらないフィルターが実現可能になる


ジンベイザメなどの濾過摂食魚類は、特別な能力を持っています。餌を大量に飲み込むとき、餌の粒子を残したまま不要なゴミを濾過することができ、血管が詰まることはありません。これにヒントを得て、米国の研究チームは高効率なバイオニックフィルターを開発しました。この研究は、より効果的な産業用フィルターの設計への道を開き、多くの分野への応用が期待されています。

濾過摂食魚のこの能力は多くの科学者を魅了してきました。しかし、口腔フィルターが詰まらないようにする流体力学はこれまで不明だった。



新たな研究では、ウィリアム・アンド・メアリー大学のローリー・サンダーソン氏と彼女のチームは、3Dプリント技術を使用して、ヘラチョウザメとウバザメの口の中の鰓弓と呼ばれる構造を模倣した円錐形のナイロンプラスチックモデルを作成した。鰓弓は骨や軟骨で形成されたアーチ状の構造で、魚の鰓を支えるために使用されます。魚の口の中の水の流れを加速し、水流や渦を形成します。このユニークな構造により小さな粒子が濃縮され、濾過摂食魚の効率が向上します。

サンダーソン氏のチームは、このモデルと3種のヘラサギチョウザメの口腔構造をテストし、モデルのフィルター構造と魚のフィルター構造の両方が、液体に渦を発生させて詰まりを防ぎ、食物粒子を捕らえることができることを発見した。



研究チームは、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に論文を発表し、この装置は効率的な濾過機能を備えているだけでなく、フィルターメッシュよりも小さな粒子も捕捉できると述べた。この発見は、ビールや乳製品の生産など、液体の​​効率的なろ過が求められるさまざまな産業に応用できる可能性がある。

研究者らは、この研究は「渦段階的濾過」と呼ばれる新しいモデルを提案しており、これはオタマジャクシ、アヒル、クジラなど、同様の口の構造を持つ他の濾過摂食生物にも当てはめることができると述べた。この成果により、より効率的で高速な工業用ろ過方法が実現すると期待されます。

出典:中国科学技術ネットワーク-科技日報


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