מאת: נדב זיו
מחקר חדש שחשף את אופן תנועת החלזונות עשוי לתרום לבניית רובוטים ביומימטיים רפואיים
חלזונות הינם שם דבר לאיטיות. בממוצע הם מתקדמים במהירות של 7 ס"מ לדקה, ויחד עם זאת, חוקרים מרחבי העולם מוצאים סיבות טובות ללמוד את אופן זחילת החילזון.
ידוע כי חלזונות מניעים את עצמם על ידי יצירת סדרות של פולסים שריריים ברגלם. גלים אלו נוצרים מכיווצים והרפיות הנעים לאורך הציר המרכזי של גופם מכיוון הזנב אל הראש. הגלים נעים במהירות גבוהה בהרבה משאר הגוף ובכך יוצרים מספיק כוח לדחוף את החילזון קדימה. במחקר נמצא כי תנועות אלו מסוגלות להניע את החילזון ללא הריר רק על משטח חלק ואופקי. בכל הנוגע לתנועה על קיר או תקרה, לריר יש פונקציה חשובה בהצמדת החילזון אל המשטח.
לצורך המחקר, החוקרת ג'ניס לאי מאוניברסיטת סטנפורד, צילמה את החלזונות נעים על משטח שקוף המאפשר לקרני לייזר המוקרנות בזויות שונות למדוד את כיוון וגודל תנועות שרירי הרגל. בנוסף היא מדדה את הלחצים במהלך תנועת החילזון כשהוא נע על ג'ל. מידת הלחץ המופעל על הג'ל קובעת את מידת העיוות בצורתו. בעזרת מדידות אלו היא הצליחה להעריך את מידת הלחצים שהחילזון מפעיל בתנועתו. נמצא כי הדבר המיוחד בתנועת החלזונות הוא שהם לא מפעילים לחץ על נקודות מסוימות כמו בעלי רגליים, אלא מפזרים לחצים נמוכים מאוד על פני שטח יחסית גדול.
כיצד יכולה חיה עם רגל אחת ללכת על דבק?
תכונותיו המיוחדות של ריר החילזון ידועות מזה שנים רבות. ריר זה הינו נוזל המכונה 'נוזל לא-ניוטוני' (נוזל לא-ניוטוני הוא נוזל שתכונות הזרימה שלו לא ניתנות לתיאור על ידי ערך קבוע של צמיגות. בתנאי לחץ שונים נוזל כזה יכול להתנהג כמוצק או כנוזל). הריר מאפשר לחילזון גם להידבק למשטח וגם לנוע עליו, עקב שינוי מאפייניו הנובעים ממידת הלחץ שמפעיל החילזון. מלכתחילה, הריר פועל כחומר דבק חזק המצמיד את החילזון למשטח. אולם, כאשר רגל החילזון לוחצת בעוצמה מספיקה את הריר, הוא הופך להיות נוזלי ומאפשר לחילזון להתקדם בו כשהוא נע על רצפה (אופקית) או קיר (אנכי) ואפילו הפוך על התקרה.
מעבר למידע החדש שנלמד לגבי אופן תנועת החילזון, מחקר זה עשוי לעזור בבניית רובוטים ביומימטים בעלי תכונות שלא קיימות במכשור רגיל. רובוטים כאלו שכבר נמצאים בתהליך פיתוח במכון הטכנולוגי במסצ'וסטס (MIT) מסוגלים לנוע על קירות מעלה ומטה. דוגמה נוספת לשימוש בצורת התקדמות החילזון היא עבור טיפולים רפואיים בתוך הגוף. חוקרים מאוניברסיטת טוהוקו (Tohoko) מיפן בונים אנדוסקופ (מכשיר המשמש רופאים להתבונן בתוך הגוף- בקנה הנשימה, במעיים ועוד) אשר נע כמו חילזון, תוך שימוש בשכבת הריר המצפה צינורות אלו. מנגנון התקדמות זה יוצר חלוקת לחצים נמוכה במקום הפעלת לחץ בנקודות מסוימות, פעולה אשר תפחית גירוי ואף נזק גופני הנגרם בעת הכנסת אנדוסקופ כיום.
למידע נוסף
מחקר חדש שחשף את אופן תנועת החלזונות עשוי לתרום לבניית רובוטים ביומימטיים רפואיים
חלזונות הינם שם דבר לאיטיות. בממוצע הם מתקדמים במהירות של 7 ס"מ לדקה, ויחד עם זאת, חוקרים מרחבי העולם מוצאים סיבות טובות ללמוד את אופן זחילת החילזון.
ידוע כי חלזונות מניעים את עצמם על ידי יצירת סדרות של פולסים שריריים ברגלם. גלים אלו נוצרים מכיווצים והרפיות הנעים לאורך הציר המרכזי של גופם מכיוון הזנב אל הראש. הגלים נעים במהירות גבוהה בהרבה משאר הגוף ובכך יוצרים מספיק כוח לדחוף את החילזון קדימה. במחקר נמצא כי תנועות אלו מסוגלות להניע את החילזון ללא הריר רק על משטח חלק ואופקי. בכל הנוגע לתנועה על קיר או תקרה, לריר יש פונקציה חשובה בהצמדת החילזון אל המשטח.
לצורך המחקר, החוקרת ג'ניס לאי מאוניברסיטת סטנפורד, צילמה את החלזונות נעים על משטח שקוף המאפשר לקרני לייזר המוקרנות בזויות שונות למדוד את כיוון וגודל תנועות שרירי הרגל. בנוסף היא מדדה את הלחצים במהלך תנועת החילזון כשהוא נע על ג'ל. מידת הלחץ המופעל על הג'ל קובעת את מידת העיוות בצורתו. בעזרת מדידות אלו היא הצליחה להעריך את מידת הלחצים שהחילזון מפעיל בתנועתו. נמצא כי הדבר המיוחד בתנועת החלזונות הוא שהם לא מפעילים לחץ על נקודות מסוימות כמו בעלי רגליים, אלא מפזרים לחצים נמוכים מאוד על פני שטח יחסית גדול.
כיצד יכולה חיה עם רגל אחת ללכת על דבק?
תכונותיו המיוחדות של ריר החילזון ידועות מזה שנים רבות. ריר זה הינו נוזל המכונה 'נוזל לא-ניוטוני' (נוזל לא-ניוטוני הוא נוזל שתכונות הזרימה שלו לא ניתנות לתיאור על ידי ערך קבוע של צמיגות. בתנאי לחץ שונים נוזל כזה יכול להתנהג כמוצק או כנוזל). הריר מאפשר לחילזון גם להידבק למשטח וגם לנוע עליו, עקב שינוי מאפייניו הנובעים ממידת הלחץ שמפעיל החילזון. מלכתחילה, הריר פועל כחומר דבק חזק המצמיד את החילזון למשטח. אולם, כאשר רגל החילזון לוחצת בעוצמה מספיקה את הריר, הוא הופך להיות נוזלי ומאפשר לחילזון להתקדם בו כשהוא נע על רצפה (אופקית) או קיר (אנכי) ואפילו הפוך על התקרה.
מעבר למידע החדש שנלמד לגבי אופן תנועת החילזון, מחקר זה עשוי לעזור בבניית רובוטים ביומימטים בעלי תכונות שלא קיימות במכשור רגיל. רובוטים כאלו שכבר נמצאים בתהליך פיתוח במכון הטכנולוגי במסצ'וסטס (MIT) מסוגלים לנוע על קירות מעלה ומטה. דוגמה נוספת לשימוש בצורת התקדמות החילזון היא עבור טיפולים רפואיים בתוך הגוף. חוקרים מאוניברסיטת טוהוקו (Tohoko) מיפן בונים אנדוסקופ (מכשיר המשמש רופאים להתבונן בתוך הגוף- בקנה הנשימה, במעיים ועוד) אשר נע כמו חילזון, תוך שימוש בשכבת הריר המצפה צינורות אלו. מנגנון התקדמות זה יוצר חלוקת לחצים נמוכה במקום הפעלת לחץ בנקודות מסוימות, פעולה אשר תפחית גירוי ואף נזק גופני הנגרם בעת הכנסת אנדוסקופ כיום.
למידע נוסף
