Хүмүүс ихэвчлэн шүдний тухай яриаг шүд цоорох өвчин, шүдний аппарат, цагаан халаад өмссөн садистуудтай холбодог бөгөөд тэд зөвхөн шүдээрээ бөмбөлгүүдийг хийхийг мөрөөддөг. Шүдний эмч наргүй, амны хөндийн эрүүл ахуйн тогтсон дүрэм журамгүй бол та бид хоёр зөвхөн буталсан төмс, шөл иддэг байсан тул хошигнол. Энэ бүхэн нь бидэнд хамгийн бат бөх, нөхөн сэргэдэггүй шүдийг бий болгосон хувьслын буруутай бөгөөд энэ нь шүдний салбарын төлөөлөгчдийг үнэхээр их баярлуулдаг. Хэрэв бид зэрлэг амьтдын төлөөлөгчдийн шүдний тухай ярих юм бол сүр жавхлант арслан, цуст акул, туйлын эерэг гиена тэр даруй санаанд орж ирдэг. Гэсэн хэдий ч эрүүний хүч чадал, хүч чадлыг үл харгалзан шүд нь далайн эрэгний шүд шиг гайхалтай биш юм. Тийм ээ, усан доорх энэ бөөн зүү, хэрэв та гишгэвэл таны амралтыг сүйтгэх боломжтой, нэлээд сайн шүдтэй. Мэдээжийн хэрэг, тэд олон биш, ердөө тав, гэхдээ тэд өөр өөрийн гэсэн онцлогтой, өөрийгөө хурцалж чаддаг. Эрдэмтэд энэ онцлогийг хэрхэн олж мэдсэн бэ, энэ үйл явц яг яаж явагддаг, энэ нь хүмүүст хэрхэн тусалж чадах вэ? Энэ талаар бид судалгааны багийн тайлангаас олж мэдсэн. Яв.
Судалгааны үндэс
Юуны өмнө судалгааны гол дүр болох Strongylocentrotus fragilis буюу хүний хэлээр бол ягаан далайн зулзагатай танилцах нь зүйтэй. Энэ төрлийн далайн зулзага нь илүү хавтгай хэлбэртэй, дур булаам өнгөөр ялгагдахгүйгээр бусад төрлийнхөөсөө тийм ч их ялгаатай биш юм. Тэд нэлээд гүн (100 м-ээс 1 км хүртэл) амьдардаг бөгөөд диаметр нь 10 см хүртэл ургадаг.
Таван цацрагийн тэгш хэмийг харуулсан далайн хорхойн "араг яс".
Далайн зулзага гэдэг хэдий хатуу ширүүн сонсогдож байгаа ч зөв, буруу. Эхнийх нь таван цацрагийн тэгш хэмтэй, бараг төгс дугуй хэлбэртэй биетэй, харин хоёр дахь нь илүү тэгш хэмтэй бус байдаг.
Далайн зулзагыг харахад хамгийн түрүүнд таны анхаарлыг татдаг зүйл бол түүний нуруу нь бүх биеийг бүрхсэн байдаг. Өөр өөр зүйлүүдэд зүү нь 2 мм-ээс 30 см-ийн хооронд байж болно.Зүүгээс гадна бие нь бөмбөрцөг (тэнцвэрийн эрхтнүүд) ба pedicellaria (хямсаатай төстэй процессууд) байдаг.
Бүх таван шүд нь төв хэсэгт тод харагдаж байна.
Далайн зулзагыг дүрслэхийн тулд та эхлээд дээшээ доошоо зогсох хэрэгтэй, учир нь амны нүх нь биеийн доод хэсэгт байрладаг боловч бусад нүх нь дээд хэсэгт байрладаг. Далайн хорхойн ам нь "Аристотелийн дэнлүү" хэмээх шинжлэх ухааны сайхан нэртэй зажлах төхөөрөмжөөр тоноглогдсон байдаг (энэ эрхтнийг анх Аристотель дүрсэлж, хэлбэр дүрсийг нь эртний зөөврийн дэнлүүтэй харьцуулсан) юм. Энэ эрхтэн нь таван эрүүгээр тоноглогдсон бөгөөд тус бүр нь хурц шүдтэй байдаг (шалгаж буй ягаан зарааны Аристотелийн дэнлүүг 1С-р зурагт үзүүлэв).
Шүдний эрдсийн ялтсуудыг аажмаар устгах замаар алслагдсан гадаргуугийн хурц байдлыг хадгалах замаар далайн захын шүдний бат бөх чанарыг тогтмол хурцалж өгдөг гэсэн таамаглал байдаг.
Гэхдээ энэ үйл явц яг яаж явагддаг вэ, аль шүдийг хурцлах шаардлагатай, аль нь болохгүй вэ, энэ чухал шийдвэрийг хэрхэн гаргадаг вэ? Эрдэмтэд эдгээр асуултын хариултыг олохыг хичээсэн.
Судалгааны үр дүн
Зураг №1
Далайн захын шүдний нууцыг задлахын өмнө шүдний бүтцийг бүхэлд нь авч үзье.
Зураг дээр 1A-1С Судалгааны баатар бол ягаан далайн зулзага юм. Бусад далайн зулзагануудын нэгэн адил энэ зүйлийн төлөөлөгчид эрдэс бодисыг далайн уснаас авдаг. Араг ясны элементүүдийн дотроос шүд нь магнигаар баяжуулсан кальцитын агууламж өндөртэй (99%) эрдэсжсэн байдаг.
Өмнө дурьдсанчлан зараа хоолоо хусахад шүдээ ашигладаг. Гэхдээ үүнээс гадна тэд шүдээ ашиглан нүх ухаж, махчин амьтдаас эсвэл цаг агаарын таагүй байдлаас нуугдаж байдаг. Шүдний ийм ер бусын хэрэглээг харгалзан үзвэл сүүлийнх нь маш хүчтэй, хурц байх ёстой.
Зураг дээр 1D Бүхэл бүтэн шүдний сегментийн микрокомпьютер томографийг харуулсан бөгөөд шүд нь T хэлбэрийн хөндлөн огтлолтой зууван муруй дагуу үүссэн болохыг харуулж байна.
Шүдний хөндлөн огтлол (1E) шүд нь үндсэн давхаргууд, чулуулгийн бүс, хоёрдогч давхаргууд гэсэн гурван бүтцийн бүсээс бүрддэг болохыг харуулж байна. Чулуун бүс нь органик бүрхүүлээр хүрээлэгдсэн жижиг диаметртэй утаснуудаас бүрддэг. Шилэн утаснууд нь магнигаар баялаг кальцит хэсгүүдээс бүрдсэн поликристал матрицад суулгагдсан байдаг. Эдгээр хэсгүүдийн диаметр нь ойролцоогоор 10-20 нм байна. Судлаачид магнийн концентраци нь шүдний бүх хэсэгт жигд биш, төгсгөлд нь нэмэгддэг бөгөөд энэ нь түүний элэгдэлд тэсвэртэй, хатуулагтай байдаг.
Уртааш хэсэг (1F) шүдний чулуун хэсэг нь утаснуудын эвдрэл, түүнчлэн утаснуудын интерфэйс ба органик бүрхүүлийн давхаргын задралын улмаас үүсдэг.
Анхдагч ялтсууд нь ихэвчлэн кальцитийн нэг талстаас тогтдог бөгөөд шүдний гүдгэр гадаргуу дээр байрладаг бол хоёрдогч хавтан нь хонхор гадаргууг дүүргэдэг.
Зурганд 1G олон тооны муруй анхдагч хавтангууд бие биентэйгээ зэрэгцээ хэвтэж байгааг харж болно. Мөн зураг нь ялтсуудын хоорондох зайг дүүргэж буй утас, поликристал матрицыг харуулж байна. Киел (1H) хөндлөн огтлолын T огтлолын суурийг бүрдүүлж, шүдний гулзайлтын хөшүүн байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Ягаан зулзаган шүдний бүтцийг мэддэг болсон тул одоо бид түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн механик шинж чанарыг олж мэдэх хэрэгтэй. Энэ зорилгоор шахалтын туршилтыг сканнерийн электрон микроскоп ашиглан хийсэн нанодонтаци*. Наномеханик туршилтанд шүдний уртааш болон хөндлөн чиглэлийн дагуу зүссэн дээжийг хамруулсан.
Нано доголдол* - дээжийн гадаргуу дээр тусгай хэрэгсэл - индетер - дарж материалыг турших.
Мэдээллийн дүн шинжилгээ нь уртааш болон хөндлөн чиглэлд шүдний үзүүр дэх дундаж Young модуль (E) ба хатуулаг (H) нь: EL = 77.3 ± 4,8 GPa, HL = 4.3 ± 0.5 GPa (уртааш) ба ET = 70.2 ± 7.2 байна. GPa, HT = 3,8 ± 0,6 GPa (хөндлөн).
Янгийн модуль* - материалын хурцадмал байдал, шахалтыг эсэргүүцэх чадварыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн.
Хатуу байдал* - материалын шинж чанар нь илүү хатуу биетийг нэвтлэхийг эсэргүүцэх (интер).
Түүнчлэн, чулуун талбайн наалдамхай хуванцар гэмтлийн загварыг бий болгохын тулд уртааш чиглэлд циклийн нэмэлт ачаалал бүхий доголтыг хийсэн. Асаалттай 2A ачааны шилжилтийн муруйг үзүүлэв.
Зураг №2
Цикл бүрийн модулийг буулгах өгөгдлийг ашиглан Оливер-Фаррын аргад үндэслэн тооцоолсон. Доголын циклүүд доголын гүн нэмэгдэхийн хэрээр модуль нь монотон буурч байгааг харуулсан (2B). Энэхүү хөшүүн чанар муудаж байгаа нь эвдрэл хуримтлагдсантай холбоотой юм.2C) эргэлт буцалтгүй хэв гажилтын үр дүнд. Гурав дахь хөгжил нь тэдгээрийн дундуур биш харин утаснуудын эргэн тойронд үүсдэг нь анхаарал татаж байна.
Шүдний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн механик шинж чанарыг мөн хагас статик микропилляр шахалтын туршилтыг ашиглан үнэлэв. Микрометрийн хэмжээтэй багана үйлдвэрлэхэд төвлөрсөн ионы цацраг ашигласан. Шүдний гүдгэр талын анхдагч хавтангийн хоорондох холболтын бат бөх чанарыг үнэлэхийн тулд ялтсуудын хоорондох ердийн интерфэйстэй харьцуулахад ташуу чиг баримжаа бүхий микро багана үйлдвэрлэсэн (2D). Зурганд 2E налуу интерфэйс бүхий микро тулгуурыг үзүүлэв. Мөн график дээр 2F зүсэлтийн хүчдэлийн хэмжилтийн үр дүнг үзүүлэв.
Эрдэмтэд нэгэн сонирхолтой баримтыг тэмдэглэж байна - хэмжсэн уян хатан модуль нь доголын туршилтын бараг тал хувь юм. Шүдний паалан дахь догол болон шахалтын туршилтын хоорондох энэхүү зөрүүг мөн тэмдэглэсэн. Одоогийн байдлаар энэ зөрүүг тайлбарлах хэд хэдэн онол байдаг (шинжилгээний явцад хүрээлэн буй орчны нөлөөллөөс дээжийн бохирдол хүртэл), гэхдээ яагаад энэ зөрүү гарч байгаа вэ гэсэн асуултад тодорхой хариулт байхгүй хэвээр байна.
Далайн захын шүдийг судлах дараагийн алхам бол сканнерийн электрон микроскоп ашиглан элэгдлийн туршилт байв. Шүдийг тусгай тавиур дээр нааж, хэт нанокристалл алмазан дэвсгэр дээр дарсан.3A).
Зураг №3
Эрдэмтэд элэгдлийн туршилтын хувилбар нь туршилтын материалын субстрат руу алмаазан үзүүрийг шахдаг ердийнхөөс эсрэгээр байгааг тэмдэглэжээ. Элэгдлийн туршилтын арга техникийг өөрчлөх нь шүдний бичил бүтэц, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанарыг илүү сайн ойлгох боломжийг олгодог.
Зурган дээрээс харахад чухал ачаалалд хүрэхэд чипс үүсч эхэлдэг. Аристотелийн дэнлүүг далайд "хазах" хүч нь төрөл зүйлээс хамаарч 1-50 Ньютон хооронд хэлбэлздэг гэдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй. Туршилтанд хэдэн зуун микроньютоноос 1 Ньютон хүртэлх хүчийг ашигласан, өөрөөр хэлбэл. Аристотелийн дэнлүүг бүхэлд нь 1-ээс 5 Ньютон хүртэл (таван шүдтэй тул).
Зурганд 3B(i) чулуун талбайн элэгдлийн үр дүнд үүссэн харагдахуйц нарийн ширхэгтэй тоосонцор (улаан сум). Чулууны талбай элэгдэж, агшихын хэрээр кальцит хавтангийн талбайд шахалтын-хэсгэлтийн ачаалал ба стресс хуримтлагдсанаас ялтсуудын хоорондох интерфэйсийн хагарал үүсч, тархаж болно. Зураг 3B(ii) и 3Б(iii) хэлтэрхий тасарсан газруудыг харуул.
Харьцуулахын тулд хоёр төрлийн элэгдлийн туршилтыг хийсэн: ургацын эхлэл (WCL) -д тохирсон тогтмол ачаалал ба уналтын хүчдэл (WCS) -д тохирсон тогтмол ачаалалтай. Үүний үр дүнд хоёр төрлийн шүдний элэгдлийг олж авсан.
Хувцаслалтын туршилтын видео:
I шат
II шат
III шат
IV шат
Тогтмол ачаалалтай үед WCL-ийн туршилтанд тухайн талбайн шахалт ажиглагдсан боловч ялтсууд нь хагарал болон бусад гэмтэл ажиглагдаагүй (4A). Гэхдээ WCS туршилтанд нэрлэсэн контактын даралтыг тогтмол байлгахын тулд хэвийн хүчийг нэмэгдүүлэх үед хавтан хагарах, алдагдах зэрэг ажиглагдсан (4B).
Зураг №4
Эдгээр ажиглалтыг графикаар баталгаажуулсан болно (4С) гулсалтын уртаас (туршилтын явцад алмаазан дээрх дээжээс) хамаарч зүссэн хавтангийн шахалтын талбай ба эзэлхүүний хэмжилт.
Энэ графикаас харахад WCL-ийн хувьд гулсах зай нь WCS-ийнхээс их байсан ч чипс үүсдэггүй. Шахсан болон зүссэн хавтангуудыг шалгах 4B далайн зулзагануудын шүдийг өөрөө хурцлах механизмыг илүү сайн ойлгох боломжийг бидэнд олгодог.
Чулууны шахсан хэсгийн талбай нь хавтан хагарах тусам нэмэгдэж, шахсан хэсгийн хэсгийг арилгах болно. [4B (iii-v)]. Чулуу ба хавтангийн хоорондох холбоос зэрэг бичил бүтцийн онцлогууд нь энэ үйл явцыг хөнгөвчилдөг. Микроскопоор шүдний гүдгэр хэсгийн хавтангийн давхаргуудаар чулуулгийн талбайн утаснууд муруйж, нэвтэрч байгааг харуулсан.
График дээр 4С Шинэ хавтанг шүднээс нь салгах үед хагарсан хэсгийн эзлэхүүний үсрэлт харагдана. Яг тэр мөчид хавтгайрсан бүсийн өргөн огцом буурч байгаа нь сонин байна (4D), энэ нь өөрөө хурцлах үйл явцыг илтгэнэ.
Энгийнээр хэлэхэд, эдгээр туршилтууд нь элэгдлийн туршилтын явцад тогтмол хэвийн (чухал биш) ачаалалтай байх үед шүд нь хурц хэвээр байхад үзүүр нь уйтгартай болохыг харуулсан. Ашиглалтын явцад зараа шүд нь хурцаддаг, хэрэв ачаалал нь эгзэгтэй байдлаас хэтрэхгүй бол хурцлахаас илүүтэйгээр гэмтэл (чипс) гарч болзошгүй.
Зураг №5
Шүдний бичил бүтэц, тэдгээрийн шинж чанар, өөрийгөө хурцлах механизмд оруулсан хувь нэмрийг ойлгохын тулд элэгдлийн процессын шугаман бус төгсгөлөг элементийн шинжилгээг хийсэн (5A). Үүнийг хийхийн тулд шүдний үзүүрийн уртааш хэсгийн гэрэл зургуудыг ашигласан бөгөөд энэ нь чулуу, ялтсууд, яс, хавтан ба чулууны хоорондох интерфейсээс бүрдэх хоёр хэмжээст загварыг бий болгох үндэс суурь болсон юм.
Зураг 5B-5H чулуу ба хавтангийн бүсийн ирмэг дээр фон Мизесийн шалгуурын (хуванцар байдлын шалгуур) контурын графикууд юм. Шүд шахагдах үед чулуу нь их хэмжээний наалдамхай пластик хэв гажилтанд орж, гэмтэл хуримтлагдаж, агшиж ("хавтгай") (5B и 5C). Цаашдын шахалт нь чулуунд зүсэх тууз үүсгэдэг бөгөөд хуванцар деформаци, эвдрэлийн ихэнх хэсэг нь хуримтлагдаж, чулууны нэг хэсгийг урж, субстраттай шууд харьцдаг (5D). Энэ загварт ийм чулуун хуваагдал нь туршилтын ажиглалттай тохирч байна (эвдэрсэн хэсгүүд дээр 3B(i)). Интерфэйсийн элементүүд нь холимог ачаалалд өртдөг тул шахалт нь ялтсуудын хоорондох давхаргыг үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд эвдрэл (деламинац) үүсдэг. Холбоо барих талбай ихсэх тусам контактын хүчдэл нэмэгдэж, хагарал үүсэх ба интерфэйс дээр тархах шалтгаан болдог (5B-5E). Хавтан хоорондын наалдац алдагдах нь гулзайлтын хэмжээг ихэсгэдэг бөгөөд энэ нь гаднах хавтанг салгахад хүргэдэг.
Маажсан нь интерфэйсийн эвдрэлийг улам даамжруулж, вафер(ууд) нь тасрах үед (хагарал нь интерфэйсээс хазайж, вафель руу нэвтрэн орох үед) 5G). Үйл явц үргэлжилж байгаа тул шүдний үзүүрээс хавтангийн хэлтэрхий сална (5H).
Сонирхолтой нь, загварчлал нь чулуу, хавтангийн аль алинд нь хагарахыг маш нарийн таамаглаж байгаа бөгөөд үүнийг эрдэмтэд ажиглалтын явцад аль хэдийн анзаарсан байна (3B и 5I).
Судалгааны нарийн ширийн зүйлстэй илүү дэлгэрэнгүй танилцахын тулд би үзэхийг зөвлөж байна и түүнд.
Эпилог
Энэхүү ажил нь хувьсал хүний шүдэнд тийм ч таатай биш гэдгийг дахин нэг удаа баталлаа. Эрдэмтэд судалгаагаараа шүдний ер бусын бүтэц, түүн дээрх зөв ачаалал дээр үндэслэсэн далайн зулзаган шүдийг өөрөө хурцлах механизмыг нарийвчлан судалж, тайлбарлаж чадсан юм. Зарааны шүдийг бүрхсэн ялтсууд нь тодорхой ачааллын дор хальслах бөгөөд энэ нь шүдийг хурц байлгахад тусалдаг. Гэхдээ энэ нь далайн чононууд чулууг буталж чадна гэсэн үг биш юм, учир нь ачааллын чухал үзүүлэлтүүдэд хүрэх үед шүдэнд хагарал, чипс үүсдэг. "Чамд хүч чадал байна, танд оюун ухаан хэрэггүй" гэсэн зарчим ямар ч ашиг авчрахгүй нь ойлгомжтой.
Далайн гүний оршин суугчдын шүдийг судлах нь хүний ханашгүй сониуч занг хангахаас өөр ямар ч ашиг тус авчрахгүй гэж бодож магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү судалгааны үр дүнд олж авсан мэдлэг нь зараа шүдтэй төстэй шинж чанартай шинэ төрлийн материалыг бий болгох үндэс суурь болж чадна - элэгдэлд тэсвэртэй, гадны тусламжгүйгээр материалын түвшинд өөрийгөө хурцалж, удаан эдэлгээтэй.
Гэсэн хэдий ч байгаль бидний тайлж амжаагүй олон нууцыг нуудаг. Тэд ашигтай байх болов уу? Магадгүй тийм, магадгүй үгүй. Гэхдээ заримдаа, хамгийн нарийн төвөгтэй судалгаанд ч гэсэн заримдаа хүрэх газар биш, аялал өөрөө чухал байдаг.
Баасан гарагаас гадуур:
Усан доорх аварга бор замаг ой нь далайн зулзага болон бусад ер бусын далайн амьтдын цуглардаг газар болдог. (BBC Earth, Дэвид Аттенборогийн дуу хоолой).
Уншсанд баярлалаа, сонирхож байгаарай, амралтын өдрийг сайхан өнгөрүүлээрэй залуусаа! 🙂
Бидэнтэй хамт байсанд баярлалаа. Манай нийтлэл танд таалагдаж байна уу? Илүү сонирхолтой контент үзэхийг хүсч байна уу? Захиалга өгөх эсвэл найзууддаа санал болгох замаар биднийг дэмжээрэй, Хабр хэрэглэгчдэд зориулсан 30% хямдралтай, анхан шатны түвшний серверүүдийн өвөрмөц аналогийг бид танд зориулан зохион бүтээжээ. (RAID1 болон RAID10, 24 хүртэлх цөм, 40 ГБ хүртэл DDR4-тэй байх боломжтой).
Dell R730xd 2 дахин хямд байна уу? Зөвхөн энд Нидерландад! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 доллараас! тухай уншина уу
Эх сурвалж: www.habr.com