Блшыетті биомеханикасы.

Блшыетті ттас орта деп арастыруа болады, яни бір- бірімен соылыспай зара серлесетін, сырты рісте болатын, элементтерді кп санынан тратын орта деп арастыруа болады. Блшыет бір мезгілде серпімділікжне ттырлы асиетке ие, яни ттырлы- серпімді орта болып табылады. Осындай орта шін классикалы механика задары олданылады.

Ттас орталар механикасыны фундаментальді ымдары болып табылады: деформация, кштену (ширыу), серпімділік, ттырлы, жне де энергия мен температура.

а) Серпімділік-кштерді серінен денелерді лшемдері мен пішінін згерте алу асиеті жне осыларды сырты сер тотааннан кейін з еркімен алпына келтіре алу асиеті. Денелерді серпімділігі оларды атомдары мен молекулаларыны зара серлесу кштерімен аныталады. Сырты сер тотааннан кейін, дене з еркімен бастапы алпына келеді.

б) Ттырлы- ортаны ішкі йкелісі.

в)Ттырлы- серпімді-атты денелер материалыны серпімділік пен ттырлы асиеттерін йлестіруі.

г) Деформация –зындыты салыстырмалы згерісі: ,

мндаы - бастапы зынды, - зару мні, табасын згертуі ммкін.

д) Механикалы кштену (ширыу)-материалды деформациясы кезінде пайда болатын ішкі кштерді лшемі. Біртекті зекше шін : , мндаы S ~ има ауданы, F –зекшеге тсірілген кш.

Серпімді деформация жктемемен бір мезгілде пайда болып, жоалып кетеді жне ол кезде энергия сулеленбейді. Серпімді деформация шін Гук заы орындалады:

мндаы Е - Юнг модулі, ол затты табиатымен аныталады. Трлі материалдарды заруы кезінде, жалпы жадайда . Кішкене заруларда Е=const.

 

Трлі материалдар шін Юнг модуліні мндері кестесі.

 

Материал	Юнг модулі (Па)
Эластин
Коллаген
Сйек
Резеке
Дуб
Болат

Эластин – омырталыларды серпімді ауызы, ол кбінесе артерия абырасында болады.

Коллаген – талшыты ауыз. Блшыеттердегі барлы ауыздарды 20%-ы коллаген, ол сонымен бірге сіірлерде, шеміршектерде,сйекте болады. Ттырлы ортада кштеме деформация жылдамдыымен d /dt аныталады:

, мндаы -ортаны ттырлы коэффициенті.

Ттырлы- серпімді деформация шін уаыта байланысты - ны жктеме рдісіне наты туелділігі тн, жктемені тотатан кезде андайда бір уаыт ткеннен кейін деформация з еркімен нлге мтылады.

Ттырлы- серпімді ортаны пассивті асиеттерін серпімді жне ттырлы элементтерді йлестіре отырып, лгілеуге болады. Блшыет таза серпімді де, таза ттырлы да элемент болып табылмайды. Ол- ттырлы- серпімді элемент. Ттырлы ( ) демпфермен лгіленеді (кескінделеді), ал серпімділік серіппемен кескінделген.

Пассивті (селос) созылу.лшеулер мен тжірибелерді мліметтері негізінде блшыеттерді механикалы асиеттеріне жеткілікті жаын жуытауды беретін арапайым лгі- Хиллді ш рамды (компонент) лгісі екендігі аныталды (сурет 5). Блшыетке лездік сер еткен кезде, оны деформациясыны уаыта сипатты туелділігін таайындау шін (сурет 5) лгіні ышамдайы. Айталы, Е₂ элементі жо делік ( ). Сонда ттырлы- серпімді орта шін жйедегі кернеу (кштеме) серпімділік пен ттырлыты раушыларымен аныталады: + ; ;

Дифференциалды тедеуді шешіп, бастапы уаыт мезетінде (t = 0) деформация = 0 деп есептеп, (t) туелділігін табайы. Нтижесінде ; (1) болады.

мндаы шама кешігу уаыты деп аталады.

Деформацияны арту жылдамдыыt = 0 кезінде максимал болады:

Осыдан ттырлы раушыны шамасы нерлым жоары болса, (t) исыыны екею брышы сорлым кіші болады.

Жылдамды кеміген сайын, деформация (t) артады жне стационарлы мніне ( ) асимптоталы жуытайды: ;

Сйтіп, (1)- ші тедеу тжірибе жзінде алынан деформацияны (t) арту рдісін жасы тсіндіреді.

Механикалы лгі (сурет 5) мен жылжымалы жіпшелер (сурет 3) лгісіні терминдерінде параллель серпімді элемент Е₁ жасушаларды (сарколемманы) сырты мембраналары мен ішкі рылымыны (Т- жйесі мен саркоплазмалы ретикулумны) механикалы асиеттерін анытайды. Тізбектегі Е₂элементі актин- миозин комплексіні серпімділігін анытайды, осы серпімділік актинні Z- дискісіне бекітілу жерлерін жне кпірлерді жіішке жіпшелеріні белсенді центрлерімен осылу жерлерін анытайды.

Ттырлы элемент актин жіпшелеріні миозинге салыстырмалы жылжуымен аныталады. Осы раушы блшыетті селос режимі кезінде кенет артады, йткені осы кезде кпірлер ажыратылан. Бл біраз жктеме кезіндегі селос блшыетті кшті созылуы ммкіндігінен байалады.

Осы лгі арылы блшыеттегі ттырлы раушыны болатындыыны аныталандыы маызды болды, біра оны физикалы табиаты тсініксіз болып алды.

Блшыетті белсенді жиырылуы.Жиырылыш блшыеттерді сипаттамаларын зерттеу шін жасанды екі режим олданады:

1. Изометрлі режим, бл кезде блшыетті зындыы = const жне артатын F(t) кш тіркеледі.

2. Изотонды режим, бл кезде блшыет траты жкті ктереді Р = const, блшыетті зындыыны уаыта байланысты згеруі тіркеледі.

Изометрлі режимде бекіткішті (фиксатор) кмегімен (сурет 6. б) блшыетті зындыы ( ) алдымен тадалып ойылады. зындыын орнатаннан кейін электродтара (Э) электрлік трткі (стимул) беріледі жне датчикті кмегімен F(t) функциясы тіркеледі. Изометрлі режимде екі трлі зынды шін осы функцияны трі 7-ші (а) суретте крсетілген.

Сурет 6. Тжірибеде изометрлі (а) жне изотонды (б) режимдерді іске асыруа арналан тжірибелік ондырыларды сызбасы: (Д₁ - кшті датчигі, Д- зынды згерісіні датчигі, М - блшыет, Эл – стимуляция электродтары, Р - жктеме,

Ф – зынды фиксаторы).

Блшыетті арттыра алатын максимал кші Р_п блшыетті бастапы зындыына, кпіршелер тйытала алатын актин мен миозин жіпшелеріні жабылу бліктеріне байланысты: саркомерді бастапы зындыы кезінде (2,2 мкм) жиырылуа барлы кпіршелер атысады (сурет 4). Сондытан максимал кш блшыет саркомерлеріні зындыы 2,2 мкм-ге жуы болатындай етіп, ондырыдаы блшыет алдын- ала созылан кезде ндіріледі (сурет 6, а).

Сурет 7. Дара жиырылуды уаыта туелділігі: блшыетті а – изометрлік, б - изотонды режимдердегі жиырылуы; –блшыетті зындыы.7- ші (а) суретте бл екі блшыетті бастапы зындытарына ( жне ) сйкес келеді.

Біра блшыеттегі кпіршелер саны блшыетіндегіден арты боландытан( > ), -де ндірілетін кш лкен болады.

Изотонды режимде блшыетті бекітілмеген шына Р жкті іліп ояды (сурет 6, б). Осыдан со трткі (стимул) беріліп, уаыта байланысты блшыетті зындыыны згерісі тіркеледі: . ртрлі екі жктеме шін изотонды режимдегі осы функцияны трі 7- ші (б) суретте крсетілген. Осы суреттен Р жгі нерлым лкен болса, блшыет сорлым аз ысарады жне жкті стап тру уаыты ыса болады. андайда бір жктеме Р = Р₀ кезінде блшыет жкті ктеруді млдем тотатады; Р₀ мні берілген блшыет шін изометрлі ысаруды максимал кші болып табылады (сурет 7, а). Осы жерде маызды бір айта кететін жй, жктемені арттыран кезде, изотонды ысару исыыны демелі блігіні екею брышы (сурет 7,б) кемиді: < . Басаша айтанда, жктемені артуымен, ысару жылдамдыы кемиді.