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クモ類の移動は、クモ類が歩く、走る、跳躍する様々な手段であり、筋肉の収縮だけでなく、水圧 圧縮などの追加の方法も利用しています。[1] [2]特に大型のクモ類の変種に見られるもう1つの適応は、弾性結合組織の追加です。
油圧
ほとんどのクモ形類動物では、大腿骨膝蓋骨関節と脛骨中足骨関節（それぞれ第 2 脚関節と第 3 脚関節）など、いくつかの蝶番式脚関節において、油圧圧縮が主な伸展手段として機能しています。 [3]血液の代わりに、血リンパがクモ形類動物の体内で栄養素を移動させるために使用され、油圧流体として機能するという二次的な機能があります。クモ形類動物の体によって圧縮されると、血リンパは四肢のチャネルを通じて圧縮力を適用し、四肢を伸展させます。[4]この動きは、必要に応じて屈筋によってバランスが取られ、脚の関節を収縮させます。伸展に油圧が使用されているため、屈筋は、サイズや重量に影響を与えることなく、通常よりも大幅に大きくすることができます。[5]特定の脚に加圧を達成するために体の洞が収縮するため、脚への圧縮が高い期間中に測定可能な体幹容積の変化が発生する可能性があります。[6]クモ類の通常の歩行とは別に、いくつかの亜種では、非常に高い圧力を利用して跳躍したり、後ろ足を動かしたり、より大きく突然の動きを可能にしたりしています。[6]
エラスティック
タランチュラや砂漠の毛深いクモなど、クモ類の大型種では、移動に弾性のある小板がもう一つの機構として使われている。[6]これらの小板は、脚の節を繋ぐ半剛性のコネクタで、位置エネルギーの貯蔵と消費を可能にする。これは、これらの関節で通常使用される油圧機構を補助または併用して使用され、より大きな重量を運ぶことができ、これらの関節で作用するすでに顕著な屈筋と組み合わせることで、より迅速で突発的な動きが可能になるほか、血リンパの流れの突然の中断を減らして微細な運動制御も可能になる。[6]関節の圧縮が大きくなると、小板の剛性が大幅に増加することが分かっており、通常の張力以外でもサポートが提供される。[6]
バイオミメティックデザインへの影響
クモ形類動物の油圧移動は、人間が使用したり人間と一緒に使用したりすることを目的としたロボット工学における多くの現代の生体模倣概念、特にソフトロボティクスの分野にインスピレーションを与えてきました。ロボット関節に油圧を使用する目的は、現代のロボット工学の制御重視の性質を、ソフトアクチュエーションで開発されたより受動的なシステムに置き換えることです。[7]これらの優れた設計により、回転、持ち上げ、さらには減衰効果など、さまざまな形態のアクチュエーションと力の伝達を実現できます。 [8]採用されている油圧と弾性伸筋機構の受動的な性質は、加齢や病気によって弱くなった関節を補助することを目的とした矯正器具プロジェクトで使用されています。[8]
体液分泌
一部のクモ類が運動能力を向上させるために用いるもう一つの方法は、歩行面と接触する脚の先端の肉球から、疎水効果を特徴とする液体を分泌することである。 [9]クモ類は粘着性液体を選択的に使用できることが示されており、これは、湿った状態など、分泌が不必要な特定の状況では液体を分泌しないことを選択できることを意味する。[9]液体の使用により、クモ類は標準的な運動だけでなく、跳躍や跳躍などの突発的な動きでもせん断力が向上し、牽引力が向上する。
モデリングの課題
クモ類が使用する油圧システムのモデル化は、規模と複雑さのため、これまで困難でした。マイクロCTなどの最新の画像技術を使用して個々の関節と流路に焦点を当てた単純化されたモデルにより、関節に作用する圧力と流れの数学的表現が可能になりました。[3]小さな体内の血リンパの流れを直接視覚化することは、解像度の制約とコントラストの欠如により体液と軟部組織を区別できないため困難でしたが、血リンパに注入されたマイクロバブルをトレーサーとして、シンクロトロンX線コントラスト画像を使用してそれらを追跡する技術が採用されました。[10]
参照
参考文献
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