Навігація
Головна
 
Головна arrow Техніка arrow БІОТЕХНІЧНІ СИСТЕМИ МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Переглянути оригінал

РОЗРАХУНОК ПИТОМОЇ ПОТУЖНОСТІ ПОПЕРЕЧНО-СМУГАСТИХ М'ЯЗІВ

Для розрахунку роботи саркомерного містка необхідно знати прикладену до містка силу і переміщення містка під дією цієї сили. Характерна довжина l s згину «лапки» саркомера - це величина порядку 10 " 8 м. Число елементарних актів стиснень« лапок »саркомера в результаті розпаду АТР можна отримати, знаючи енергію Гіббса (A G '~ 30 кДж / моль) і число Авогадро ( N A = = 6,02-10 23 моль ' 1 ).

Робота за один цикл саркомерного містка W становить приблизно -A G'l N a ~ 510 " 20 Дж. Крім того, необхідно ввести поправку на ефективність, т. Е. Врахувати ККД, рівний 50%. Отже, робота саркомерного містка fV ~ 10 " | 9 Дж. Тоді сила, прикладена до« лапці »саркомерного містка F, оцінюється як W / l s = 10" 11 Н, що приблизно відповідає підйому маси 1 пг.

Таким чином, після нескладних розрахунків, проведених на основі даних про біохімічний механізм переходів між станами, можна визначити силу м'язи. Значення цієї сили задає масштаб біоадекватного впливу технічних пристроїв БТС.

Якщо впливу (наприклад, ультразвукові або електромагнітні) на біосистему можуть привести до того, що до кожного сар- комерному містку буде прикладена сила близько 10 " 11 Н, то не виключена ймовірність пошкодження м'язового волокна. Цей простий, але важливий результат повинен враховуватися при розрахунку і конструюванні технічних пристроїв БТС.

Відомо, що витрати енергії визначаються кількістю глюкози C 6 Ni20 6 , що надходить до м'язів. Глюкоза «згоряє» в міоцитах, утворюючи воду Н 2 0 і вуглекислий газ С0 2 :

Витрата кисню можна виміряти, витрата глюкози - розрахувати. Строго кажучи, в розрахунки повинен бути введений так званий дихальний коефіцієнт, проте в грубих оцінках його

можна не враховувати. ККД становить приблизно 50%. Тоді 180 г глюкози відповідають енергії 2880 кДж і можна визначити витрати на роботу м'язи.

Як уже було відзначено вище, один саркомерний місток під час замикання виробляє зрушення на відстань КГ 8 м. Сила, яка створюється при зсуві, становить близько 10 " 12 Н. Тоді робота, що здійснюються м'язом, буде порядку КГ 20 Дж.

Завдання формулюється так: яке число сар- комерних містків потрібно для підняття на висоту 2 м за 1 с вантажу масою 5 кг?

При виконанні таких порівняно невеликих навантажень може розвиватися потужність до 100 Вт. Один саркомерний місток протягом 1 з робить приблизно десять замикань з інтервалом в 1/10 с. Питома потужність саркомерного містка становить близько 10 19 Вт / кг. В результаті виходить, що число саркомерних містків, що здійснюють задану роботу, дорівнюватиме приблизно 10 21 .

З чим можна порівняти отримане число, багато це чи мало? Відомо, що в саркомере знаходиться близько кількох десятків міорінових щіток з рухомими зачепленнями - «лапками». На кожній такій щітці є приблизно 100 «лапок». Іншими словами, число цих «лапок» на один саркомер становить величину порядку 10 2 . Кожен саркомерний місток має десять «лапок». Тоді для здійснення зазначеної роботи буде потрібно приблизно 10 19 саркомерів. Лінійні розміри сар- Комер: висота - 3 мкм і діаметр - 10 мкм. Щільність м'язової тканини становить приблизно 1 г / мл. Після визначення обсягу (або маси) м'язи, здатної здійснити дану роботу, можна отримати значення питомої потужності 1 Вт / кг. Це значення досить універсально і характерно для енергетики м'яких тканин організму.

Таким чином, на підставі даних про структуру і біохімічному механізмі процесів, що протікають в підсистемах (сарко- заходи), можна оцінити макропарамегри системи в цілому - обчислити питому потужність м'язи.

 
Переглянути оригінал
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук