鳥飛機
青蛙-電子蛙眼
鯊魚潛艇
變色龍-素裝
鯨魚-增加船的速度
蜻蜓-防止飛機機翼折斷。
長頸鹿-反荷蘭服
海洋母親-暴雨探測器
螢火蟲-人工發光
龍蝦氣味探測器
1。壹個很奇怪的小型氣體分析儀,是從討厭的蒼蠅身上成功復制的。它已經被安裝在飛船的駕駛艙內,用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工發光;
3。電魚和伏特電池;
4。水母迎風耳,模仿水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳朵風暴預報器,可以提前15小時預報風暴,對航海和漁業安全具有重要意義。
5。根據蛙眼的視覺原理,人們已經成功研制出壹種電子蛙眼。這種電子蛙眼可以像真蛙眼壹樣準確識別特定形狀的物體。在雷達系統中安裝電子蛙眼後,雷達的抗幹擾能力大大提高。這種雷達系統可以快速準確地識別特定形狀的飛機、船只和導彈。特別是可以辨別真假導彈,防止假的混淆真的。
電子蛙眼也廣泛應用於機場和交通要道。在機場,它可以監控飛機的起飛和降落,如果發現飛機即將相撞,就及時報警。在主幹道上,可以指揮車輛行駛,防止車輛碰撞。
6。根據蝙蝠超聲波定位器的原理,人們還為盲人仿制了“探路者”。這種探路者裝有超聲波發射器,盲人可以用它找到電線桿、臺階、橋上的人等。如今,類似功能的“超聲波眼鏡”也被制造出來了。
7。通過模擬藍藻不完全的光合機構,設計仿生光解裝置,獲得大量氫氣。
8。根據對人體骨骼肌系統和生物電控制的研究,復制了壹種人體力量增強器——步行機。
9。現代起重機的吊鉤起源於許多動物的爪子。
10。波紋屋頂模仿動物的鱗片。
11。槳模仿魚的鰭。
12。鋸學螳螂臂,或鋸草。
13。蒼耳屬植物受到啟發,發明了velcro。
14。嗅覺敏銳的龍蝦為人們提供了制作氣味探測器的思路。
15。壁虎腳趾為制造可重復使用的膠帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝類與其蛋白質生成的膠體非常強,這樣的膠體可以應用於從外科縫合到船舶修理的壹切。
有很多著名的例子,比如模仿海豚皮構造的“海豚皮泳衣”。科學家在研究鯨魚皮的時候,發現上面有凹槽和低谷,於是壹位科學家根據鯨魚皮的結構,在平面表面做了壹層膜。據實驗,它可以節省3%的能源。如果全國各地的飛機都鋪上這樣的面,每年可以節省幾十億。再比如,有科學家研究蜘蛛,發現蜘蛛的腿上沒有肌肉,有腳的動物能走路,主要靠肌肉收縮。為什麽蜘蛛走路沒有肌肉?經過研究,蜘蛛行走不是靠肌肉的收縮,而是靠“液壓”結構,由此人們發明了液壓行走機器...簡而言之,我們從自然中獲得靈感,並模仿其結構進行發明和創造。這就是仿生學。這是我們向大自然學習的壹個方面。另壹方面,我們也可以從自然規律中獲得靈感,運用其原理進行設計(包括設計算法)。這就是智能計算的理念。
鳥類對仿生學的貢獻
從始祖鳥出現到現在,在數億年的漫長進化過程中,鳥類形成了許多有效的導航、識別、計算、能量轉換等系統,其靈敏、高效、準確、抗旱的能力令人驚嘆。人們研究這些結構和功能原理,並模擬它們來改進現有的或創造新的機械、儀器和工藝,這是仿生學研究的重要內容。
鳥類有高超的飛行技巧。當然,現代飛機在很多性能上遠超鳥類,但在節能的靈巧性上就相形見絀了。比如,壹只鳥在海洋上空飛行4000多公裏,體重減輕0.06公斤;小蜂鳥不僅可以垂直起降,在吸食花蜜時也可以采取直立的姿勢,在空中自由懸掛,前後移動,極為靈活。這些特殊功能的研究和利用將進壹步提高飛機的性能。
比如野鴨可以在9500米的半高處悠閑地飛翔,但是人爬到4500米就已經呼吸困難了。研究為什麽鳥類的腦血管在空氣稀薄的情況下仍然暢通,對人類在供氧不足的環境下正常生活、延長壽命具有重要意義。
鴿子為仿生學做出了巨大貢獻。它的腿上有壹個小而敏感的特殊結構來感受地震。根據它的原理,人們復制了壹種新的地震儀,使地震預報更加準確。它的眼睛具有特殊的識別能力,因為它的視網膜上有六種具有特定功能的神經節細胞:葉片亮度檢測器、普通邊緣檢測器、凸邊緣檢測器、方向檢測器、垂直邊緣檢測器和水平檢測器。人們模仿其視網膜上的細胞結構制作的鴿子眼電子模型並不像它那樣復雜和完善,但它在安裝在預警雷達上並應用於計算機處理相關數據方面有著廣闊的前景。
上海水占地球總水量的97%。目前海水人工淡化裝置設備龐大,結構復雜,能耗高。然而,海鷗和信天翁等海鳥可以通過眼睛附近的鹽腺排出它們所喝海水中的鹽。壹旦這壹功能模擬完成,人類利用海洋的前景將更加廣闊。
此外,人們正在根據鷹眼的結構研制鷹眼系統導彈,這種導彈可以在飛越目標時自動發現和識別目標並跟蹤攻擊。
蝴蝶與仿生
五顏六色的蝴蝶,比如雙月紋的蝴蝶,棕脈的蝴蝶,尤其是熒光翅的蝴蝶,在陽光下有金色的翅膀,綠色的翅膀,藍色的翅膀。科學家通過研究蝴蝶的顏色給軍事防禦帶來了巨大的好處。二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施瓦辛格根據當時對迷彩的認識不足,提出蝴蝶的顏色在花朵中不易被發現的原理,用蝴蝶般的迷彩覆蓋軍事設施。因此,盡管德軍全力以赴,列寧格勒的軍事基地仍未受到幹擾,為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們生產了迷彩服,大大減少了戰鬥中的傷亡。
衛星在太空中位置的不斷變化會引起溫度的突然變化,有時溫差可高達兩三百度,嚴重影響許多儀器的正常工作。受蝴蝶身上的鱗片會隨著陽光的方向自動改變角度來調節體溫的啟發,科學家們將衛星的溫度控制系統做成葉片前後輻射和散熱能力差異很大的百葉窗樣式。在每個窗口的旋轉位置安裝了壹根對溫度敏感的金屬線,可以隨著溫度的變化調節窗口的開啟和關閉,從而保持衛星內部溫度恒定,解決了航天工業的壹大難題。
-甲蟲和仿生學
在自衛時,這種甲蟲可以噴射帶有惡臭的高溫液體“炮彈”來迷惑、刺激和恐嚇敵人。科學家解剖後發現,甲蟲體內有三個腔室,分別儲存有二元酚溶液、過氧化氫和生物酶。二酚和雙氧水流入第三室與生物酶混合發生化學反應,在100℃瞬間變成毒液,迅速噴出。這壹原理目前已應用於軍事技術。二戰期間,德國納粹根據這壹機理制造了壹種功率巨大、性能安全可靠的新型發動機,安裝在巡航導彈上,使其飛行速度更快、更安全、更穩定,提高了命中率。英國倫敦被炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴灑原理啟發,研發出先進的二元武器。這種武器將兩種或兩種以上能產生毒素的化學物質裝入兩個獨立的容器中。炮彈發射後,隔膜破裂,兩種毒物中間體在彈丸飛行的8 ~ 10秒內混合反應,在到達目標殺死敵人的瞬間產生致命的毒物。它們易於生產、儲存和運輸,安全且不易失效。螢火蟲可以直接將化學能轉化為光能,轉化效率達到100%,而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲發光原理制作的冷光源,可以提高發光效率十倍以上,大大節約能源。此外,壹種基於甲蟲表觀運動響應機制的空對地速度計已經成功應用於航空。
-蜻蜓和仿生學
蜻蜓可以通過翅膀的振動產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流,而威爾斯則利用氣流產生的漩渦將自己托起。蜻蜓可以在很小的推力下翺翔,不僅可以向前,還可以向後和左右,其向前飛行速度可達72 km/h,此外,蜻蜓的飛行行為簡單,只有兩對翅膀不停地拍打。科學家們基於這種結構基礎成功開發了壹種直升機。飛機高速飛行時,往往會引起劇烈震動,有時甚至會折斷機翼,造成飛機墜毀。蜻蜓依靠加重的翼痣安全高速飛行,於是人們效仿蜻蜓,在飛機的兩個機翼上增加配重,以解決高速飛行帶來的震動這壹棘手問題。
-蒼蠅和仿生學
昆蟲學家發現蒼蠅的後翅退化成壹對平衡桿。當它飛行時,平衡桿以壹定的頻率機械振動,可以調整翅膀的運動方向,是保持蒼蠅平衡的導航器。基於這壹原理,科學家們開發了新壹代導航儀——振動陀螺儀,極大地提高了飛機的飛行性能LlJ,使飛機能夠自動停止危險的側翻飛行,並在機體強烈傾斜時自動恢復平衡,即使是在飛機處於最復雜的急轉彎時。蒼蠅的復眼包含4000只可以獨立成像的單眼,幾乎可以在360°內看到物體。受蠅眼的啟發,人們制作了由1329個小鏡頭組成的蠅眼相機,壹次可以拍攝1329張高分辨率照片。它廣泛應用於軍事、醫療、航空和航天領域。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,能迅速分析幾十種氣味,並立即做出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構,將各種化學反應轉化為電脈沖,制成了非常靈敏的小型氣體分析儀,廣泛應用於航天器、潛艇、礦山等檢測氣體成分,使科研生產的安全系數更加準確可靠。
蜜蜂和仿生學
蜂巢由整齊排列的六角形小蜂巢組成,每個小蜂巢的底部由三個相同的菱形組成。這些結構與現代數學家精確計算的結構壹模壹樣——菱形鈍角109 28’,銳角70 32’。它們是最節省材料的結構,而且容量大,極其堅固,讓很多專家都佩服。人們模仿它的結構,用各種材料制成蜂窩夾層結構板,這種結構板強度高,重量輕,不易傳導聲音和熱量。它們是制造航天飛機、宇宙飛船和人造衛星的理想材料。對偏振光方向敏感的偏光鏡相鄰排列在蜜蜂復眼的每個單眼內,可以被太陽精確定位。基於這壹原理,科學家們成功研制出偏振光導航儀,並在導航中得到廣泛應用。
-其他昆蟲和仿生學
跳蚤的跳躍能力很高,航空專家對此做過很多研究。受其垂直起飛的啟發,英國壹家飛機制造公司成功制造出壹種幾乎可以垂直起降的鷂式飛機。根據昆蟲單復眼的結構特點,現代電視技術創造了大屏幕彩電,也可以由小彩電屏幕組成大屏幕,可以在同壹個屏幕的任意位置框出壹些特定的小畫面,既可以播放同壹畫面,也可以播放不同畫面。根據昆蟲復眼的結構特點,科學家成功研制出壹種更容易發現目標的多孔徑光學系統裝置,並在國外壹些重要武器系統中得到應用。根據某些水生昆蟲復眼單眼間相互抑制的原理,制作了壹個側抑制電子模型,可用於各種攝影系統。拍攝的照片可以增強圖像的邊緣對比度,突出圖像的輪廓,也可以用於提高雷達的顯示靈敏度,還可以用於文本和圖片識別系統的預處理。美國基於昆蟲復眼的處理信息和定向導航原理,研制出了具有很大實用價值的末制導導引頭工程模型。日本利用昆蟲的形態和特征,開發出了六足機器人等工程機械和建築物的新建造方法。
-未來前景
昆蟲在億萬年的進化過程中,隨著環境的變化而逐漸進化,都在不同程度地發展著自己的生存技能。隨著社會的發展,人們對昆蟲各種生命活動的認識越來越多,越來越意識到昆蟲對人類的重要性。再加上信息技術的應用,特別是新壹代計算機生物電子技術在昆蟲學中的應用,壹系列生物技術項目,如通過模擬昆蟲的感知能力來檢測物質的種類和濃度而開發的生物傳感器、參考昆蟲神經結構來模仿大腦活動而開發的計算機等,將從科學家的設想變為現實,進入各個領域,昆蟲將為人類做出更大的貢獻。
-昆蟲知道多少
蚊子是對人類危害最大的昆蟲,每年導致300萬人死於瘧疾、黃熱病、登革熱等疾病。
螞蟻是最厲害的昆蟲,它們可以支撐自己體重的300倍。
跳蚤是跳高冠軍,跳的高度是它身長的200倍。這相當於人跳400米高。
蝗蟲是飛行能力最強的昆蟲。可以連續飛行9個小時。
最大的食物食用者,蛾子幼蟲,在出生後壹個月內可以吃掉比其體重重80000倍的東西。
壹只蠶能紡出壹條壹公裏多長的纖維。
移動最快的昆蟲是熱帶蟑螂,每秒可以移動40 ~ 43倍於其身長,相當於壹個人每秒前進130m。
珠芽蓼是最快的有翼昆蟲,每秒可以扇動6億次。
反差最大的昆蟲是非洲產的蝴蝶,很漂亮,但是很臭,而且劇毒。
蛾是壹種嗅覺靈敏的昆蟲,它的雄蛾能聞到十幾公裏外雌蛾發出的氣味。雖然雌蛾釋放的信息素只有0.0001mg。
眼睛最多的昆蟲是蜻蜓,它的復眼由28000只單眼組成。
最勤勞的昆蟲是蜜蜂,它壹生孜孜不倦地尋找花粉和花蜜,直到死去。
在壹個蜂箱裏,壹個40g蠟做的蜜室可以裝2kg蜂蜜。
蜜蜂必須從2000朵花中采集花蜜來生產壹茶匙蜂蜜。
螢火蟲是光能轉化率最好的昆蟲。它們能將90%的能量轉化為光能。我們平時用的燈泡能量轉換率只有5.5%。
最小的昆蟲是北美的壹種蟲子,只有0.25mm長,可以直接穿過針眼。
最大的昆蟲是節肢動物小竹,產於印度尼西亞,翅寬33cm,另壹種印度蠶蛾,翅展寬30cm。
外觀上最原始的昆蟲是蟑螂,2.5億年來幾乎沒有變化。
白蟻含有60%的蛋白質,而牛排只含有15%,所以吃昆蟲的人越來越多。可以預計,白蟻將是未來人類重要的蛋白質來源之壹。
最漂亮的昆蟲是鞘翅目中的壹種花金龜子,它有金色、藍寶石色、煙黑色、檸檬黃、粉色和豆綠色,還有閃亮的紫色觸須,非常和諧。據說每個可以賣到5萬美元。
昆蟲種類最多的是鞘翅目昆蟲。科學家預測地球上可能有300多萬個物種,但目前有記錄的有近50萬個,幾乎占已知動物物種總數的30%,昆蟲物種的壹半。
從仿生學的角度來看,研究最多的昆蟲是蒼蠅,其眼睛、腳、平衡桿、吮吸口器、免疫能力、飛行技能等多方面的仿生成果應用於人類生活的諸多方面。
土鱉蟲(Eupolyphaga,步甲科)會噴出由過氧化氫和對苯二酚混合而成的腐蝕性氣體,溫度約為100℃,以驅趕入侵者。它像槍壹樣連續射擊20次,射程5厘米,是它體長的4倍。這種甲蟲不會受到熱或腐蝕性氣體的傷害。
智商最高的昆蟲是蜜蜂。壹位漂亮的科學家正在按照1,2,4,8,16,32的規則給地上的白色方塊加糖...當他加完32正準備到第64個方塊時,已經有很多蜜蜂在那裏等著了。科學家沮喪地說:“我不知道是我在用它們做實驗,還是它們在和我做實驗。”。這壹發現證明了壹些動物也具有抽象思維的能力。
昆蟲之間最殘酷、規模最大的戰爭,就發生在螞蟻之間,我自己也見證過這樣的事情。在近壹平方米的面積裏,全是我們常見的螞蟻。他們正在激烈戰鬥,死傷無數。據說南美的蟻戰規模要大得多。這種戰爭場面不容易看到。
昆蟲和仿生學
壹種被稱為“仿生蒼蠅”的機器人可能會引起戰場手術的壹場革命。這將是第壹個可以被帶到受傷士兵身邊並在戰場上對他們進行緊急治療的機器人,因為在戰場上外科醫生操作太危險了。
以前的外科醫生機器人非常有限,因為它們由受傷的士兵攜帶。
當仿生蒼蠅發現傷員時,它會張開馬達驅動的手臂,在可能位於數百英裏之外的醫生的指導下進行手術。這種新型機器人首次使用雙臂進行遠程外科手術。
這個機器人將於本周晚些時候在海牙舉行的國際醫學模擬和教育會議上展示。
遠程手術使用攝像機、3D視頻圖像、立體和遠程工具以及力反饋來控制機器人。當外科醫生移動工具時,仿生蒼蠅的手臂會模仿。當機器人接觸軟組織時,外科醫生通過力反饋感受到阻力。
它已被美國軍醫用作訓練輔助工具,並在動物身上進行壹些復雜的手術。
蜜蜂
蜜蜂有很多種。有些蜜蜂生活在壹個大約12只蜜蜂的群體中,有些則獨居。最具社會性的蜜蜂是壹個蜂箱裏可以有多達80000只蜜蜂。
蜂箱最有特色的就是蜂箱,很多蜂箱連在壹起形成壹個蜂箱。每個蜂巢都是六邊形的,是壹個立體的形狀。與其他形狀相比,省蠟省力。
蜂巢的壹部分用來儲存食物,也就是蜜蜂從花朵上采集的花粉和花蜜。花蜜在蜂房裏會變成蜂蜜。所有的蛋都是由蜂王產下的,蜂王在每個蜂巢裏產壹個蛋。接下來,這些卵將由雌工蜂來照顧。
每個蜂巢都是由蜜蜂分泌的蠟制成的。蜜蜂會用嘴和前腿捏蠟進行加工。
當工蜂從壹朵花飛到另壹朵花時,它會把收集到的花粉儲存在後腿的花粉藍裏。
壹個蜂箱有很多個蜂箱,蜂箱壁的厚度是壹樣的。建蜂巢的工蜂會用觸角刺穿墻壁,看刺穿多少,以此來判斷墻壁的厚度。
——發現螞蟻“吸血鬼”,解開螞蟻進化之謎
在馬達加斯加發現了壹個食肉螞蟻群落。根據科學家周二的介紹,螞蟻是世界上最成功的昆蟲物種,此次發現的食肉螞蟻將在解開螞蟻進化之謎中發揮非常重要的作用。
這種螞蟻看起來很可怕。發現它的人把它命名為德古拉蟻。當它們饑餓的時候,它們會吮吸自己幼蟲的汁液來補充營養。這種行為被認為是幾百萬年前螞蟻和黃蜂之間的壹種進化行為。
來自加州科學院的布萊恩·費舍爾在馬達加斯加首都塔那那利佛外55英裏的壹個腐爛的樹樁中發現了這些食肉螞蟻。
在人類已知的昆蟲物種中,螞蟻雖然很弱小,但卻是地球上分布最廣的,數量超過了地球上任何壹種生物。研究人員想知道是什麽讓螞蟻進化得如此成功。
馬達加斯加是非洲東南部的壹個島國。由於其相對隔絕的生態環境,缺乏新物種的競爭,壹些更古老或“遺跡”的物種可以在這裏生存,因此這個島國壹直被視為擁有豐富生物信息的寶藏。
“德拉庫拉”螞蟻最早於1993年在馬達加斯加被發現,但這次費希爾的發現是這種螞蟻生活群落的首次發現。這將讓科學家們更多地了解螞蟻的進化。費希爾認為“德古拉”螞蟻和早期黃蜂之間存在某種必然聯系。
在這個蟻群中,當蟻後和工蟻饑餓時,它們會去洞穴中的幼蟻室,在幼蟻身上打壹個洞,以吸收它們的體液,獲取營養。
費希爾解釋說,這就是他給這只螞蟻取名為“德古拉”的原因,德古拉指的是吸血鬼。他說:“我們認為這是壹種非常殘忍的自相殘殺的行為。”
他認為,未來對“德古拉”螞蟻的研究將使科學家掌握更多關於螞蟻行為發展的線索。最後,科學家可以重新考慮他們所有關於螞蟻進化的想法。“這些初步發現告訴我們,目前人們對螞蟻進化的假設是不準確的。這個發現,最重要的不是我們發現了壹個新物種,而是它對幫助我們解開生命進化之謎非常重要。”
-從蝴蝶翅膀到防偽鈔票
在壹般人看來,蝴蝶翅膀和防偽紙幣或者防偽信用卡是完全不同的兩個東西,根本沒有任何聯系。但是,只要妳耐心看完這篇不到1000字的短文,妳就會明白其中是有因果報應的,妳也會看到仿生學的另壹種妙用。請繼續讀下去!
所謂仿生學,就是研究如何模仿生物的結構和功能來制造造福人類的設備或物品的學科。英國《自然》雜誌發表的壹篇關於生活在印度尼西亞的壹種蝴蝶翅膀顏色形成的報道,不僅向我們展示了大自然的神秘,也為我們開發壞人再也無法偽造的更新的防偽鈔票開啟了壹個仿生的思路。
壹個偶然的機會,英國埃克塞特大學薄膜光子學實驗室的物理學家Vuvisic和另外兩位同事幾年前開始研究壹種叫做Papilio的蝴蝶的翅膀。這只蝴蝶的翅膀原本是黃色和藍色的,但在人眼看來卻變成了閃閃發光的綠色。他們用顯微鏡觀察鳳蝶的翅膀,發現蝴蝶的翅膀上布滿了凹洞。這些坑太小了,只有0.4厘米大小,底部是黃色,斜坡是藍色。Uwisik解釋了為什麽鳳蝶的翅膀在人們眼中是綠色的:當光線照射到坑底時,被反射成黃色,而照射到坑的壹個斜坡上的光線也被反射,但這個反射光入射到另壹個斜坡上,然後被反射。此時由於坑太小,人眼無法區分周圍反射兩次的藍光和反射的黃光,所以感覺是綠色的。此外,他們還發現,這兩次反射也改變了光的偏振方向,人眼無法分辨這種變化,但蜜蜂等昆蟲卻能察覺到。解釋光的偏振方向確實需要壹些專業知識。簡單但不準確的解釋是電磁場中光子振動的方向。
如果我們這些普通人發現了這些秘密,大概也就無非是擊掌贊嘆壹下大自然的神奇,其他的就不做了。但是,Uwisik等人想到的是假幣。目前,他們正在研究如何模仿鳳蝶的翅膀結構,他們不滿足於紙幣或信用卡上的小坑,這樣無論假幣在外觀上與真幣多麽相似,他們永遠也不會有在假幣上覆蓋與真幣分布和大小相同的小坑的技術。只要我們用特殊的光學設備發出偏振光,看反射光的偏振方向,就會真假難辨,我們的血汗錢就不會再被騙子騙走了。妳覺得蝴蝶翅膀和防偽紙幣有關系嗎?
——蠶:未來理想的“昆蟲工廠”
蠶,原產中國,出產最好的天然纖維,為美化人類生活做出了不可磨滅的貢獻。隨著生物技術的高度發展,它可能在21世紀成為生產先進藥物和其他有用物質的“昆蟲工廠”,為人類做出新的貢獻。
日本農林省在築波科學城設立的絲蟲農業技術研究所,從事利用蠶建立“昆蟲工廠”的研究。這裏的科學家基本上為蠶發展出了“昆蟲工廠”所必需的各種“設備”和工藝,比如生產有用物質的轉基因蠶、自動化養蠶系統、凍融體液等。
例如,田村俊之領導的基因工程實驗室通過將水母的DNA(脫氧核糖核酸)和綠色熒光蛋白基因作為標記植入蠶的染色體,成功培育了發光蠶。這壹成果意味著,如果將綠色熒光蛋白的基因換成其他有用物質的基因,家蠶就能成為這種物質的“工廠”。
作為生產先進藥物的“昆蟲工廠”,轉基因蠶的繁殖環境必須保持高度清潔。因此,該研究所開發了壹套自動化飼料制造和供應系統。它由人工飼料制造裝置、多級循環轉基因蠶飼養裝置和飼料供給裝置組成。整個過程也由電腦控制,可以自動調節室內的溫度、濕度和空氣。由於無人操作,外來雜物、細菌、病毒都不會進入室內。這套自動化系統可以飼養2萬只蠶,“昆蟲工廠”的生產規模相當可觀。
與大腸桿菌和螞蟻相比,蠶相對來說是巨大的。但它畢竟是昆蟲,壹只蠶能產生的有用物質非常少。如何從轉基因蠶中高效提取有用物質,也成為“昆蟲工廠”技術開發的課題之壹。科學家宮澤宏(Hiroshi Miyazawa)利用冷凍幼蟲(主要是鱗翅目昆蟲)溶解後體積縮小的現象,開發出了“冷凍溶解體液的方法”。在這種方法中,麻醉下的轉基因蠶被置於70%的乙醇中,並在零下30攝氏度下冷凍。在這種狀態下,將蠶的腹足切斷,然後移至含有抗黑色素劑的緩沖液中進行融化,有用的體液會因融化時的收縮而直接從腹足被切斷的地方流出。這種方法的優點是不需要特殊的設備和復雜的程序,冷凍可以長時間保留蠶體內產生的有用物質。科學家用這種方法從500只蠶身上提取了370毫升的體液,效率相當高。他的液體收集方法已經申請了國際專利。
該所負責人、農學博士Shibin Kitamura告訴記者,“利用昆蟲功能”是該所的主要研究領域之壹,各部門正在研究蜻蜓、螞蟻、蝗蟲、大象、蜜蜂、甘薯天蛾、獨角仙、美洲大蠊、斜紋夜蛾等約50種昆蟲。目的是利用它們獨特的組織結構、腦神經系統、生殖功能和運動功能制造新材料(如氨基酸分離膜、人工皮膚、抗凝血材料、骨結合材料、抗菌蛋白、抗血栓藥物、免疫活性物質等。)和發展仿生技術(如制造生物傳感器、生物芯片、害蟲、牲畜和魚類的微機械和行為控制技術等。).利用蠶建立“昆蟲工廠”是重點之壹。
北村認為,蠶非常適合用作“昆蟲工廠”。原因是蠶的體型很大,有大量制造蛋白質的器官——絲腺。到目前為止,科學家已經從生理學、生物化學和遺傳學的角度研究了蠶,因此很容易開發技術。另外,蠶不會飛,容易隔離管理,安全性高。到目前為止,國際上還沒有應用轉基因技術改造和利用蠶的先例,日本科學家的研究具有開創性。