Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Linie papilarne nie powodują, że chwyt naczelnych staje się pewniejszy. W rzeczywistości ich rola jest zupełnie inna: zmniejszają tarcie potrzebne do utrzymania na gładkich powierzchniach.

Skóra jest gumowata, a zatem linie papilarne mogą w rzeczywistości osłabiać chwyt. Nasze eksperymenty z wykorzystaniem plastikowego kubka, ciężarków i pasków Perspeksu (szkła akrylowego), z których w laboratorium stworzyliśmy prostą maszynę, wykazały, że mam rację – przekonuje dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze.

Brytyjczyk dodaje, że linie papilarne mają nie tylko naczelne, ale także będące torbaczami koale. U południowoamerykańskich małp podobne twory występują zaś nie na dłoniach, a na ogonach.

Po co więc są? Mam swoją ulubioną teorię. Linie papilarne pozwalają skórze na odkształcanie się. Zapobiega to tworzeniu się pęcherzy. To dlatego bąble pojawiają się na gładkich częściach dłoni i stóp, a nie na pofałdowanych [...]. Obecnie testujemy tę teorię i dwie inne, że linie papilarne poprawiają chwyt na chropowatych powierzchniach lub zwiększają wrażliwość.

Eliminując dotychczasowe wyjaśnienie, dr Ennos posłużył się trzema paskami szkła akrylowego (pleksi) i prawą ręką studenta Petera Warmana. Przeprowadzono badania uchwytu dla wszystkich palców, w tym dla kciuka. Paski pleksi miały różną szerokość, a maszyna ściągała je w dół za pomocą obciążonego kubka. Wyginanie palców pozwoliło określić parametry chwytu przy 3 kątach. Dzięki tak zróżnicowanemu scenariuszowi eksperymentu naukowcom udało się oddzielić wpływ dwóch zmiennych: siły dociskowej i obszaru styku.

Okazało się, że tarcie wzrastało ze zwiększeniem powierzchni kontaktowej. To wbrew prawu fizycznemu, zgodnie z którym tarcie nie zmienia się, gdy powierzchnia staje się większa. Brytyjczycy uważają, że dzieje się tak, ponieważ skóra jest gumowata i nie stanowi typowego ciała stałego.

Akademicy pokryli dodatkowo palce tuszem. Mogli w ten sposób sprawdzić, co dzieje się, gdy na paski pleksi działa się z różną siłą. W porównaniu do gładkiej skóry, linie papilarne ograniczały obszar styku o jedną trzecią, co zapewne zmniejszało tarcie.

Badania wykazały, że palce zachowywały się bardziej jak guma niż jak ciało stałe. Współczynnik tarcia zmniejszał się przy mocniejszym ciągnięciu przez maszynę i zwiększał, gdy po spłaszczeniu rozszerzał się obszar kontaktu palców z przedmiotem. Z kolei naprężenie styczne było większe przy silniejszym nacisku, co sugeruje tworzenie się biofilmu pomiędzy palcami a powierzchnią ściskanego przedmiotu. W porównaniu z gładką skórą, linie papilarne o 30% zmniejszają powierzchnię styku, co redukuje tarcie. To z kolei sugeruje, że ich zadaniem nie jest poprawienie uchwytu. Jak zauważył doktor Ennos, eksperyment jego zespołu był tak prosty, że dało się go przeprowadzić i 100 lat temu. Nikt się jednak tą tematyką nie zainteresował. Bez sprawdzania przyjęto po prostu zgodne z intuicją założenie.

Jak podkreśla, jego badania mogą mieć praktyczne zastosowanie. Osoby, które mają uszkodzone nerwy i się nie pocą, mają bardzo śliskie palce i nie mogą w nie chwytać. Teraz możliwe będzie opracowanie czegoś, co im pomoże.

Share this post


Link to post
Share on other sites
To dlatego bąble pojawiają się na gładkich częściach dłoni i stóp, a nie na pofałdowanych

Jakoś przez całe życie doświadczam czegoś innego

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Węże potrafią kontrolować każdą ze swych łusek z osobna, dzięki czemu mogą się chwytać szorstkich powierzchni i wspinać.
      Biolodzy wiedzieli o biernym mechanizmie [zachodzących na siebie łuskach o muszelkowatym kształcie], lecz o aktywnym nie mieli pojęcia - podkreśla Hamid Marvi, doktorant z Georgia Institute of Technology.
      Amerykanie znieczulali węża zbożowego i pozwalali mu się bezwładnie ześlizgiwać z rampy. Naukowcy sprawdzali, jak mocno trzeba nachylić kładkę, by zwierzę zaczęło się zsuwać. Gdy eksperyment powtarzano z przytomnym gadem, współczynnik tarcia był 2-krotnie wyższy, co sugeruje, że dzięki czuciu wąż mógł uruchomić system zapewniający mu dodatkową przyczepność.
      Kiedy analizowano zbliżenie brzucha, okazało się, że węże dobierają kąt natarcia każdej z łusek, który zapewnia najlepsze przyleganie do powierzchni.
      Odkrycia dotyczące sposobów poruszania się węży wspomogą prace nad robotami ratunkowymi. Maszyna zdatna do pracy na wszystkich typach ukształtowania terenu musi być giętka, by móc się przesuwać po nierównościach oraz nie za duża, by wciskać się w szczeliny. Przydałaby się także umiejętność wspinania. Współczesne roboty radzą sobie z częścią wymienionych zadań, ale większość "pożera" dużo energii i podlega przegrzewaniu. Wykorzystując łuski do kontroli tarcia, węże potrafią [natomiast] pokonać duże odległości na niewielkich ilościach energii.
      Podczas eksperymentów Marvi nagrał w sumie ruchy 20 gatunków węży z zoo w Atlancie. Później skonstruował Scalybota 2. Zademonstrował go w styczniu na dorocznej konferencji Stowarzyszenia Biologii Integracyjnej i Porównawczej w Charleston. Podczas ruchu prostoliniowego wąż nie musi wyginać ciała na bok, by się przesunąć. Unosi swoje brzuszne łuski i sunie do przodu, przesyłając od głowy ku ogonowi falę mięśniową. Ruch prostoliniowy jest bardzo wydajny i szczególnie przydatny podczas pokonywania szczelin, a to bezcenna umiejętność dla robotów ratowniczych.
      Scalybot 2 automatycznie zmienia kąt ustawienia łusek w zależności od rodzaju terenu i stoku. Pozwala mu to na zwalczanie albo generowanie tarcia. Czterosilnikową maszynę kontroluje się za pomocą dżojstika.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płomykówki zwyczajne (Tyto alba) polują niemal bezszelestnie. Udaje im się to, bo lecą bardzo wolno, przez co ograniczają liczbę machnięć skrzydłami. Wolny lot to zasługa specjalnej budowy i kształtu skrzydeł.
      Dr Thomas Bachmann z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt zbadał upierzenie tych sów oraz wykonał obrazowanie 3D ich kośćca. Wyniki swoich badań przedstawił na dorocznej konferencji Stowarzyszenia Biologii Integracyjnej i Porównawczej w Charleston.
      Płomykówki polują przeważnie w ciemności, dlatego polegają na informacjach akustycznych. Muszą latać cicho, by słyszeć przemieszczające się nornice i nie zaalarmować ofiary, że znajdują się gdzieś w pobliżu.
      Jedną z najważniejszych cech skrzydeł T. alba jest duża krzywizna. Zapewnia ona lepszą nośność. Przepływ powietrza nad górną powierzchnią skrzydła ulega przyspieszeniu, przez co spada ciśnienie. Skrzydło jest zasysane w górę, w kierunku niższego ciśnienia.
      Za sprawą delikatnej powierzchni zredukowaniu ulega hałas związany z tarciem pióra o pióro. Poza tym całe ciało sowy jest pokryte grubą warstwą piór. Płomykówka ma ich o wiele więcej niż ptak podobnej wielkości. Gęsto rozmieszczone pióra działają jak panele akustyczne, które pochłaniają wszystkie niechciane dźwięki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jedna z najstarszych technik identyfikowania przestępców, badanie odcisków palców, została właśnie znacznie udoskonalona. W ciągu trzech lat w ręce policji trafi narzędzie, pozwalające na twierdzenie, co jadła, czego dotykała czy jakich kosmetyków używała osoba, która pozostawiła odciski.
      Gdy pozostawiamy odcisk palca, to na dotykanej powierzchni pozostaje nie tylko zarys linii papilarnych, ale również materiał z powierzchni skóry oraz z gruczołów potowych. Obecnie policja jest w stanie identyfikować tylko linie papilarne, a ta technika daje bezpośrednie efekty tylko wówczas, gdy taki sam odcisk już znajduje się w bazie danych. Ponadto odcisk może być na tyle niewyraźny czy zamazany, iż uzyskanie odpowiedniej jakości rysunku linii stanie się niewykonalne.
      Doktor Simona Francese, główna autorka badań, wykorzystała spektroskopię masową, a jej zespół stworzył specjalny proszek do ujawniania odcisków na różnych powierzchniach. Proszek ten, po naniesieniu na odciski, tworzy kryształy zawierające substancje, które pozostawił właściciel odcisków. To pozwala zidentyfikować zanieczyszczenia, takie jak narkotyki, materiały wybuchowe czy kosmetyki, które znajdują się na skórze - mówi Francese.
      Podczas testów naukowcy dowiedli, że podejrzany dotykał wcześniej prezerwatywy. Z kolei doktor Francese, badając własne odciski wykryła ślady kofeiny z kawy, którą wcześniej wypiła.
      Badanie odcisków palców straciło na znaczeniu w związku z rozwojem technik badania DNA. Teraz okazuje się, że odciski mogą zdradzać o wiele więcej, niż tylko układ linii papilarnych. „Możemy uzyskać nie tylko obraz, ale całą historię o przestępcy, dowiedzieć się jaki jest. Możemy powiedzieć o nim więcej niż dotychczas" - mówi Francese.
      Brytyjskie Home Office zainwestowało 80 000 funtów w dalsze badania. Uczona mówi, że policja powinna uzyskać dostęp do nowej technologii w ciągu dwóch-trzech lat.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy odkryli mutację genetyczną, leżącą u podłoża bardzo rzadkiego schorzenia – adermatoglifii. Powoduje ono, że dzieci rodzą się bez linii papilarnych palców (The American Journal of Human Genetics).
      Wiemy, że linie papilarne są w pełni ukształtowane w 24 tygodnie po zapłodnieniu. Nie ulegają żadnym modyfikacjom w ciągu życia. Czynniki leżące u podłoża ich tworzenia […] pozostają w dużej mierze nieznane – wyjaśnia dr Eli Sprecher z Tel Aviv Sourasky Medical Center.
      Izraelski zespół badał dużą szwajcarską rodzinę, w której występuje adermatoglifia. Wszyscy członkowie rodziny dotknięci schorzeniem nie mieli linii papilarnych palców od urodzenia i wiązało się to ze zmniejszoną liczbą gruczołów potowych. Analiza genetyczna zdrowych i chorych osób z rodziny wykazała, że adermatoglifię wywołuje mutacja genu SMARCAD1. Kodowane przez niego białko kontroluje dużą liczbę genów związanych z rozwojem. Sprecher i inni wykazali, że wyłącznie w skórze występuje krótka wersja genu SMARCAD1, a u ludzi z brakiem linii papilarnych jest ona zmutowana.
      Podsumowując, nasze odkrycia oznaczają, że typowa dla skóry wersja SMARCAD1 reguluje rozwój linii papilarnych. Chociaż niewiele wiadomo o funkcjonowaniu pełnej długości SMARCAD1 i praktycznie nic o fizjologicznej roli wersji genu typowej dla skóry, korci, by spekulować, że SMARCAD1 w skórze obiera na cel geny zaangażowane w rozwój dermatoglifów i gruczołów potowych, czyli dwóch struktur zmienionych jednocześnie u przedstawicieli chorującej rodziny.
      Jako ciekawostkę Sprecher podaje, że adermatoglifię nazywa się od jakiegoś czasu chorobą opóźniającą imigrację. W wielu krajach, np. w USA, przy wjeździe kontroluje się bowiem odciski palców, a u chorych z adermatoglifią jest to z oczywistych względów niemożliwe. Część komentatorów izraelskiego odkrycia uważa, że brak linii papilarnych to idealna sytuacja dla złodziei. Ciekawe też, jak z brakiem linii papilarnych w żywej tkance poradziłby sobie opisywany przez nas niedawno czytnik niemieckiej firmy Dermalog Identification Systems. Czy gładka skóra byłaby przeszkodą, czy do identyfikacji właściciela wystarczyłyby odpowiednie zmiany koloru tkanki palca pod wpływem nacisku.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zbyt gęsta krew może uszkodzić naczynia krwionośne i zwiększyć prawdopodobieństwo zawału. Prof. Rongjia Tao, fizyk z Temple University, zauważył jednak, że krew można rozrzedzić, poddając ją działaniu pola magnetycznego (Physical Review E).
      Wcześniej ten sam naukowiec zasłynął jako pionier wykorzystania pól elektrycznych i magnetycznych do zmniejszania lepkości ropy w silnikach i rurociągach. Obecnie analogiczny mechanizm zastosowano, by rozrzedzić krew.
      Ponieważ hemoglobina czerwonych krwinek zawiera żelazo, włączając na około minutę pole magnetyczne (indukcja wynosiła 1,3 T, czyli mniej więcej tyle, co w przypadku aparatów do rezonansu), Tao był w stanie zmniejszyć lepkość krwi aż o 20-30%.
      Amerykanie przeprowadzili testy na próbkach krwi. Ustalili, że pole magnetyczne polaryzuje erytrocyty. Łączą się one w krótkie łańcuchy, co przyspiesza przepływ krwi. Jako że taki łańcuch jest większy od pojedynczej komórki, płynie środkiem, przez co zmniejsza się tarcie o ściany naczynia. Summa summarum krew staje się rzadsza i płynie swobodniej.
      Po wyłączeniu pola w ciągu kilku godzin dochodziło do przywrócenia pierwotnej lepkości. Tao tłumaczy, że manipulując natężeniem pola i długością pulsu, można zmieniać wielkość agregatów krwinek. Opisana forma magnetoreologii stanowi skuteczny sposób kontrolowania lepkości krwi w wybranym zakresie. Fizyk dodaje, że jego technika przewyższa obecnie stosowaną aspirynę pod wieloma względami. Po pierwsze, jest bezpieczniejsza. Po drugie, zapewnia powtarzalność. Co ważne, zmniejszenie lepkości nie wpływa na normalną funkcję erytrocytów, dzięki czemu nadal mogą wykonywać swoje zadania i dostarczać tkankom tlen.
×
×
  • Create New...