蚊子觸角啟發新型感測器 有望用於災害預警

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普渡大學（Purdue University）研究團隊受蚊子觸角靈敏的聲音感知啟發，正在研發新型聲學感測器，未來可能應用於地震、海嘯等自然災害預警，以及噪音消除技術。該研究由土木工程教授 Pablo Zavattieri 與生物科學教授 Ximena Bernal 領導，已發表於《Acta Biomaterialia》期刊。

蚊子雖然沒有傳統的耳朵，但牠們透過觸角上排列獨特的感覺毛，能在自己翅膀拍動的背景噪音中，準確辨識配偶或獵物發出的聲音。為了研究蚊子的聽覺靈敏度，團隊利用先進的微電腦斷層掃描（micro-CT）技術，建立高精度的電腦輔助設計（CAD）模型，並進行有限元素分析（finite element analysis）。研究發現，蚊子觸角的結構特徵使其能進行物種和性別特異的聲音辨識，即使在背景噪音中，仍可精確鎖定目標聲源。



透過3D列印技術，重現蚊子的觸角



蚊子利用觸角感知聲音，不同物種用於求偶或覓食。
研究重建兩種蚊子的觸角模型，發現其結構設計有助於在雜音中辨識特定目標聲音，並且敏感度與自然振動頻率相關。
（圖／《Acta Biomaterialia》）


博士生研究員 Phani Saketh Dasika 指出，蚊子的觸角能夠偵測比以往認知更廣泛的聲音頻率範圍，雖然並非所有頻率都會被積極利用。這些發現為設計新型聲學感測器提供了關鍵資訊。Bernal 表示，通過對比蚊子在不同情境下（例如尋找配偶或竊聽獵物）的聽覺反應，團隊成功解析了調節聽覺靈敏度和頻率調諧的關鍵結構，這為仿生聲學感測器的開發奠定了基礎。

Zavattieri 說，這項研究不僅有助於災害預警，還可能推動智慧降噪材料的發展，例如微流體通道或可調節的超材料（metamaterials），可應用於建築隔音板、降噪耳機，甚至聲學隱形裝置。他更設想，未來城市環境中或許可以部署仿生感測器，如同「巨耳」一般，精準辨識特定聲音，特別是在地震或其他災害中，能迅速偵測微弱的求救訊號，有效指引救援行動。

目前，研究團隊正透過 3D 列印技術，使用不同材料和尺寸重現蚊子的觸角，以進行頻率測試。Zavattieri 強調：「從大自然中汲取靈感，推動科學研究進步，一直是工程學的核心精神。」這項仿生研究有望為災害監測和聲學技術帶來突破性進展。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/animals/20250221_03/