Как устройство жал ос и пчёл помогает доставлять боль

Новое исследование показало, что жала ос (Vespula vulgaris) и медоносных пчёл (Apis cerana) примерно в пять раз мягче на кончике, чем у основания. Это облегчает прокол кожи. Ближе к телу насекомого жала твёрже, чтобы они не сгибались слишком сильно и не ломались.

«Осы и пчёлы не хотят создавать слишком много боли с самого начала, и мы считаем, что более мягкий кончик снижает вероятность того, что вы заметите первоначальное введение», — сказал Бхарат Бхушан, профессор машиностроения Университета штата Огайо.

Исследование, проведённое совместно с коллегами из Индийского технологического института (IIT) под руководством доцента Навина Кумара, было опубликовано 8 октября 2018 года в журнале Scientific Reports.

Учёные использовали сложную 3D-визуализацию, инструменты для измерения твёрдости и эластичности, а также численное моделирование. Жала обоих видов имеют два зазубренных жала (ланцета), которые движутся взад-вперёд. Канал между ними доставляет яд. Визуализация показала полости в жалах, которые снижают вес, сохраняя прочность.

Помимо мягкости, исследование показало, что кончики жал примерно в семь раз более эластичны, чем основания. «Различия в твёрдости и жёсткости по длине жала помогают обеспечить максимально глубокое проникновение при сохранении его структуры», — отметил Бхушан.

Расчёты показали, что наиболее эффективный угол проникновения для минимального повреждения жала составляет 6° для пчелы и 10° для осы. Это не прямое введение под 90°.

Практическая цель исследования — создание лучшей, безболезненной микроиглы для медицинских целей, имитирующей дизайн жал. Например, иглы можно сделать мягче на кончике, а оптимальный угол введения может повысить эффективность.