金沢工業大学　工学部　機械工学科 福江高志研究室（専門分野：バイオミメティクス　および 熱流体設計学）と、のとじま臨海公園水族館、岩手大学の研究チームは、アミメハギ（フグ目カワハギ科）が直進遊泳するときの力学的特性（Balistiform：背びれや尻びれを使って推進力を得る、魚の泳ぎ方のひとつ）に関する研究を行い、その成果がnature scientific reports（published: 08 May 2025）に掲載されました。

研究の概要

アミメハギの行動を観察すると、ホバリング状態から加速して前進しようとする前に、尾びれを閉じる傾向がみられます。研究チームは、アミメハギが尾びれを閉じることで平均加速度※を向上させるという仮説を立て、水槽観察とCFD（Computational Fluid Dynamics/コンピュータを使った流体の流れをシミュレーションする手法）を使って検証に取り組みました。

※平均加速度：アミメハギが泳ぐ速度に到達するまでの平均的な加速度。

その結果、アミメハギの泳ぎについて

・アミメハギは尾びれを閉じることで平均加速度が最大で30％増加。尾びれの開き角が小さくなるにつれて加速性能が向上する。尾びれを閉じると、発生する推力そのものは低下するが、抗力の低下の方が大きいことから、相対的に前進の加速能は高くなる。

・尾びれを開くと、加速能は小さくなるが、その代わりに背びれと尻びれから流出した逆カルマン渦が、尾びれから発生したカルマン渦によって補強される。この結果、推進効率が向上し、輸送コスト(単位距離を移動するのに必要なエネルギー)が削減される。

ことがわかりました。以上の結果は、アミメハギが加速するときに尾びれを閉じるという動きが、流体力学的視点においても有意であり、アミメハギが必要なときに尾びれを閉じ加速能を高めることで、生存率を高めていることを示唆するものです。アミメハギのような小型魚類の生態や行動に対し、機械工学の視点から新しいビジョンを得ることができました。

また、バイオミメティクスの視点からは、魚の遊泳能力は既存の水中ロボットよりも優れており、水中ロボットの加速性能向上に役立つ可能性があります。このたびの研究成果により、複数のひれの動きを連携させることで、前進性能の高い推進機構が得られる可能性も得られ、今後の工学応用も期待されます。

なお、本研究の推進には、東京大学情報基盤センターのWisteria/BDEC-01 スーパーコンピュータシステムを使用しております。記して謝意を表します。

研究の詳細は以下の「Scientific Reports」 をご覧ください。

【掲載論文】

Relationship between caudal fin closing motion and acceleration capability of Rudarius ercodes balistiform locomotion

nature scientific reports　published: 08 May 2025

https://doi.org/10.1038/s41598-025-00315-9

著者

・金沢工業大学 大学院工学研究科 機械工学専攻 博士前期課程2年　藤壮寛さん（2025年3月修了）

・岩手大学 理工学部　澄川太皓 助教

・のとじま臨海公園水族館　展示飼育係 技師 平田尚也氏

・のとじま臨海公園水族館　展示飼育係 技師 木森喜大氏

・のとじま臨海公園水族館　展示・海洋動物科長　加藤雅文氏

・金沢工業大学 機械工学科　福江高志　准教授

（関連ページ）

金沢工業大学研究室ガイド　工学部機械工学科　福江高志 研究室

福江研究室ホームページ

メカノエソロジーとバイオメカニクス（魚の泳動作と流れ学）