Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сүйектік тірегі жоқ, негізінен бұлшық еттерден тұратын дене мүшесінің түрі. Бұлшықеттік гидростат – жануарларда кездесетін биологиялық құрылым. Ол заттарды (соның ішінде тамақты) манипуляциялауға немесе жануардың өзін қозғалтуға қолданылады және негізінен сүйектік тірегі жоқ бұлшық еттерден тұрады. Ол гидростатикалық қаңқадағыдай, жеке бөлімдегі сұйықтықсыз гидравликалық қозғалысын жасайды. Бұлшықеттік гидростат, гидростатикалық қаңқа сияқты, физиологиялық қысымда судың іс жүзінде сығылмайтындығы қағидасына негізделген. Гидростатикалық қаңқадан айырмашылығы, онда бұлшық еттер сұйықтыққа толы қуысты қоршап тұрады, бұлшықеттік гидростат негізінен бұлшық ет тінінен тұрады. Бұлшық ет тінінің өзі негізінен судан тұратындықтан және ол да іс жүзінде сығылмайды, сондықтан ұқсас қағидалар қолданылады.
Body part type that consists mainly of muscles with no skeletal support
A muscular hydrostat is a biological structure found in animals. It is used to manipulate items (including food) or to move its host about and consists mainly of muscles with no skeletal support. It performs its hydraulic movement without fluid in a separate compartment, as in a hydrostatic skeleton. A muscular hydrostat, like a hydrostatic skeleton, relies on the fact that water is effectively incompressible at physiological pressures. In contrast to a hydrostatic skeleton, where muscle surrounds a fluid filled cavity, a muscular hydrostat is composed mainly of muscle tissue. Since muscle tissue itself is mainly made of water and is also effectively incompressible, similar principles apply.
Бұлшықет анатомиясы
Бұлшықеттер бұлшықеттік гидростатты қозғауға күш түсіреді. Бұлшықеттер тек қысқару арқылы күш өндіре алатынын ескере отырып, әртүрлі бұлшықет топтары бірін-бірімен қарама-қарсы жұмыс істеуі керек, бір топ босаңсып, ұзарады, ал екінші топ қысқару арқылы күш түсіреді. Мұндай толықтыратын бұлшықет топтары қарама-қарсы жұптар деп аталады. Бұлшықеттік гидростаттағы бұлшықет талшықтары үш бағытта орналасқан: ұзын осқа параллель, ұзын осқа перпендикуляр және ұзын осқа көлбеу оралған. Ұзын осқа параллель бұлшықеттер бойлық шоғырлар түрінде жиналады. Олар қаншалықты шетке қарай орналасса, соғұрлым күрделі иілу қозғалыстары мүмкін болады. Мұндай шеткі таралу төрт аяқты жануарлардың тілдерінде, сегізаяқтылардың қолдарында, наутилустардың ұзын мүшелерінде және пілдердің түйісінде кездеседі. Сыртқа қарай итерілуге бейімделген тілдерде әдетте орталықта орналасқан бойлық талшықтар болады. Бұлар жылан тілінде, көптеген кесіртке тілінде және сүтқоректілердің құмырсқа жегіштерінде кездеседі. Ұзын осқа перпендикуляр бұлшықеттер көлденең, дөңгелек немесе радиалды схемада орналасуы мүмкін. Көлденең орналасу ұзын осқа перпендикуляр бағытта жүретін бұлшықет талшықтарының қабаттарын қамтиды, көбінесе көлденең және тік бағыттар арасында кезектеседі. Бұл құрылым кальмарларда, сегізаяқтыларда және көптеген сүтқоректілердің тілдерінде кездеседі. Радиалды орналасу мүшенің ортасынан барлық бағытта сәулеленетін талшықтарды қамтиды. Бұл наутилустың ұзын мүшелерінде және пілдің түйісінде кездеседі. Дөңгелек орналасу ұзын осқа айналасында жиырылатын талшықтардың сақиналарын құрайды. Бұл көптеген сүтқоректілер мен кесірткелердің тілдерінде, сондай-ақ кальмардың ұзын мүшелерінде кездеседі. Ұзын осқа айналасындағы спиральді немесе көлбеу талшықтар әдетте қарама-қарсы хиралдылықпен екі қабатта болады және бұлшықеттің орталық бөлігін айналдыра оралған.
Muscles provide the force to move a muscular hydrostat. Since muscles are only able to produce force by contracting and becoming shorter, different groups of muscles have to work against each other, with one group relaxing and lengthening as the other group provides the force by contracting. Such complementary muscle groups are termed antagonistic pairs. The muscle fibers in a muscular hydrostat are oriented in three directions: parallel to the long axis, perpendicular to the long axis, and wrapped obliquely around the long axis. The muscles parallel to the long axis are arranged in longitudinal bundles. The more peripherally these are located, the more elaborate bending movements are possible. A more peripheral distribution is found in tetrapod tongues, octopus arms, nautilus tentacles, and elephant trunks. Tongues that are adapted for protrusion typically have centrally located longitudinal fibers. These are found in snake tongues, many lizard tongues, and the mammalian anteaters. The muscles perpendicular to the long axis may be arranged in a transverse, circular, or radial pattern. A transverse arrangement involves sheets of muscle fibers running perpendicular to the long axis, usually alternating between horizontal and vertical orientations. This arrangement is found in the arms and tentacles of squid, octopuses, and in most mammalian tongues. A radial arrangement involves fibers radiating out in all directions from the center of the organ. This is found in the tentacles of the chambered nautilus and in the elephant proboscis (trunk). A circular arrangement has rings of contractive fibers around the long axis. This is found in many mammalian and lizard tongues along with squid tentacles. Helical or oblique fibers around the long axis are generally present in two layers with opposite chirality and wrap around the central core of musculature.
Ұзарту және қысқарту
Гидростаттардағы ұзарту көлденең немесе спиральді бұлшықеттердің жиырылуынан туындайды. Бұлшықет гидростаттарының көлемі тұрақты болғандықтан, осы жиырылулар бойлық бұлшықеттердің ұзартылуына себеп болады. Ұзындықтағы өзгеріс диаметрдің азаюының квадратына пропорционал. Ауыздың сыртында орналасқан тілдердің ұзындығы мен енінің арақатынасы ауыздың ішінде орналасқан тілдерге қарағанда жоғары, бұл оларға үлкен ұзындыққа ие болуға мүмкіндік береді (тыныштықтағы ұзындығының 100% астам, ал ауыздың ішіндегі тілдерде бұл көрсеткіш шамамен 50% ғана). Ұзындықтың артуы органның тудыратын күшімен кері байланысты; ұзындығы/енінің арақатынасы артқан сайын ұзындық артып, күш азаяды. Олардың бағыттары әртүрлі болады. Сағат тіліне қарсы бұрылу үшін оң спиральдың жиырылуы қажет. Сол спиральдың жиырылуы сағат тілі бағытында бұрылуға әкеледі. Оң және сол спиральдардың бірдей жиырылуы бұрылу күштеріне қарсы тұруды арттырады. Бұлшықет гидростаттарындағы көлбеу немесе спиральді бұлшықеттер құрылымның шетінде орналасқан, бұлшықеттердің ішкі ядросын орап тұрады, және осы шеткі орналасу токты қолдану үшін орталық орналасудан гөрі үлкен моментті қамтамасыз етеді. Спиральді орналасқан бұлшықет талшықтарының әсері, бұлшықет гидростатының ұзындығын өзгертуге де ықпал етеді, талшық бұрышына байланысты. Спиральді талшықтың ұзындығы талшық бұрышы 54°44′-ке тең болғанда ең аз, ал талшық бұрышы 0° және 90°-қа жақындағанда ең ұзын болады. Көлбеу немесе спиральді бұлшықет қабаттарының талшық бұрышы қысқарту кезінде ұлғаюы, ал ұзарту кезінде азаюы керек. Бұрылу күшін жасаудан басқа, көлбеу бұлшықет қабаттары сонымен қатар ұзарту күшін жасайды, бұл көлденең бұлшықеттерге бойлық қысымға қарсы тұруға көмектеседі.
Elongation in hydrostats is caused by the contraction of transverse or helical musculature arrangements. Given the constant volume of muscular hydrostats, these contractions cause an elongation of the longitudinal muscles. Change in length is proportional to the square of the decrease in diameter. Extra oral tongues show higher length/width ratios than intra oral tongues, allowing for a greater increase in length (more than 100% of resting length, as compared to intra oral tongues at only about 50% of resting length increase). Greater elongation lengths trade off with the force produced by the organ; as the length/width ratio is increased elongation increases while force is decreased. which have varying direction. For a counter clockwise torsion it is necessary for a right hand helix to contract. Contraction of a left hand helix causes clockwise torsion. The simultaneous contraction of both right and left hand helixes results in an increase in resistance to torsional forces. The oblique or helical muscle arrays in the muscular hydrostats are located in the periphery of the structure, wrapping the inner core of musculature, and this peripheral location provides a larger moment through which the torque is applied than a more central location. The effect of helically arranged muscle fibers, which may also contribute to changes in length of a muscular hydrostat, depends on fiber angle—the angle that the helical muscle fibers make with the long axis of the structure. The length of the helical fiber is at a minimum when the fiber angle equals 54°44′ and is at maximum length when the fiber angle approaches 0° and 90°. The fiber angle of the oblique or helical muscle layers must increase during shortening and decrease during lengthening. In addition to creating a torsional force, the oblique muscle layers will therefore create a force for elongation that may aid the transverse musculature in resisting longitudinal compression.
Технологиялық қолдану
Инженерлер мен биологтар тобы әр түрлі өлшемдегі, салмақтағы, беттік текстурасы мен механикалық қасиеттері бар әртүрлі нысандарды манипуляциялауға және иеленуге қабілетті робот қолдарын жасау үшін бірлесіп жұмыс істеді. Бұл робот қолдары бұлшықеттік гидростаттарға негіделмеген бұрынғы робот қолдарынан көптеген артықшылықтарға ие.
A group of engineers and biologists have collaborated to develop robotic arms that are able to manipulate and handle various objects of different size, mass, surface texture and mechanical properties. These robotic arms have many advantages over previous robotic arms that were not based on muscular hydrostats.