El componente principal del exoesqueleto. Concepto de exoesqueleto tipo cápsula para operaciones de rescate de emergencia. Papel biológico en el cuerpo.
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quitina es, cubierta quitinosa
(C8H13NO5)n (quitina francesa, del griego antiguo χιτών: quitón - ropa, piel, caparazón) es un compuesto natural del grupo de los polisacáridos que contienen nitrógeno. Nombre químico: poli-N-acetil-D-glucosa-2-amina, un polímero de residuos de N-acetilglucosamina unidos por enlaces b-(1,4)-glucosídicos.
Es el componente principal del exoesqueleto (cutícula) de los artrópodos y de otros invertebrados, y forma parte de la pared celular de hongos y bacterias.
- 1. Historia
- 2 Distribución en la naturaleza
- 3 propiedades físicas
- 4 Química de la quitina
- 5 Uso práctico
- 6 Véase también
- 7 enlaces
Historia
En 1821, el francés Henri Braconneau, director del jardín botánico de Nancy, descubrió en las setas una sustancia insoluble en ácido sulfúrico. Lo llamó fungin. Se aísla por primera vez quitina pura de la capa exterior de las tarántulas. El término fue propuesto por el científico francés A. Odier, que estudió la cubierta exterior de los insectos, en 1823.
Distribución en la naturaleza
La quitina es uno de los polisacáridos más comunes en la naturaleza; cada año en la Tierra se forman y se descomponen en los organismos vivos alrededor de 10 gigatoneladas de quitina.
- Realiza funciones protectoras y de apoyo, asegurando la rigidez celular, que se encuentra en las paredes celulares de los hongos.
- El componente principal del exoesqueleto de los artrópodos.
- La quitina también se forma en los cuerpos de muchos otros animales: varios gusanos, celentéreos, etc.
En todos los organismos que producen y utilizan quitina, no se encuentra en forma pura, sino en combinación con otros polisacáridos y muy a menudo asociada con proteínas. A pesar de que la quitina es una sustancia muy similar en estructura, propiedades fisicoquímicas y función biológica a la celulosa, no se pudo encontrar quitina en los organismos que forman celulosa (plantas, algunas bacterias).
Propiedades físicas
Translúcido duro.
Química de la quitina
En su forma natural, las quitinas de diferentes organismos difieren algo en composición y propiedades. El peso molecular de la quitina alcanza los 260.000.
La quitina es insoluble en agua y resistente a ácidos diluidos, álcalis, alcohol y otros disolventes orgánicos. Soluble en soluciones concentradas de algunas sales (cloruro de zinc, tiocianato de litio, sales de calcio) y en líquidos iónicos.
Cuando se calienta con soluciones concentradas de ácidos minerales, se destruye (hidroliza).
Uso práctico
Uno de los derivados de la quitina, que se obtiene industrialmente, es el quitosano. Las materias primas para su elaboración son caparazones de crustáceos (krill, cangrejo real), así como productos de síntesis microbiológica. La Sociedad Rusa de Quitina se ocupa de los problemas de producción de productos de quitina y de su uso práctico.
ver también
- quitinasas
- Polisacáridos
Enlaces
- Vida después de la muerte para las conchas vacías: la pesca de crustáceos crea una montaña de conchas de desecho, hechas de un fuerte polímero natural, la quitina. Ahora los químicos están ayudando a darle algunos usos sorprendentes a estos desechos, Stephen Nicol, New Scientist, número 1755, 9 de febrero de 1991.
- Sitio web de la Sociedad Rusa de Quitina
| carbohidratos | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Son comunes: | Aldosas Cetosas Furanosas Piranosas | ||||||||||||||
| Geometría | Anómeros Mutarotación Proyección de Haworth | ||||||||||||||
| Monosacáridos |
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| Multisacáridos |
|
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| Derivados de carbohidratos | |||||||||||||||
| Esqueleto | |
|---|---|
| exoesqueleto |
Inorgánico: Concha (de muchos protozoos, moluscos) Orgánico: Cutícula ( quitinoso caparazón de artrópodo) |
| endoesqueleto |
Axial (columna vertebral (columna vertebral), cráneo, caja torácica) Adicional (cinturón de miembros superiores miembros superiores cinturón de miembros inferiores miembros inferiores) |
| hidroesqueleto | Formación de pólipos de ocho radios. |
| ver también | Revolución esquelética Esqueleto humano Lista de huesos del esqueleto humano Sistema musculoesquelético |
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Información sobre la quitina
Fórmula estructural de la molécula de quitina.
La quitina es un compuesto natural del grupo de los polisacáridos que contienen nitrógeno. Nombre químico: poli-N-acetil-D-glucosa-2-amina, un polímero de residuos de N-acetilglucosamina unidos entre sí por enlaces b-glucosídicos.
Es el componente principal del exoesqueleto de los artrópodos y de otros invertebrados, y forma parte de la pared celular de hongos y bacterias.
Historia
En 1821, el francés Henry Bracon, director del jardín botánico de Nancy, descubrió en los hongos una sustancia insoluble en ácido sulfúrico. Lo llamó fungin. Se aísla por primera vez quitina pura de la capa exterior de las tarántulas. El término fue propuesto por el científico francés A. Odier, que estudió la cubierta exterior de los insectos, en 1823.
Distribución en la naturaleza
La quitina es uno de los polisacáridos más comunes en la naturaleza; cada año en la Tierra se forman y se descomponen en los organismos vivos alrededor de 10 gigatoneladas de quitina.
- Realiza funciones protectoras y de soporte, asegurando la rigidez celular; se encuentra en las paredes celulares de los hongos.
- El componente principal del exoesqueleto de los artrópodos.
- La quitina también se forma en los cuerpos de muchos otros animales: varios gusanos, celentéreos, etc.
En todos los organismos que producen y utilizan quitina, no se encuentra en forma pura, sino en combinación con otros polisacáridos y muy a menudo asociada con proteínas. A pesar de que la quitina es una sustancia muy similar en estructura, propiedades fisicoquímicas y función biológica a la celulosa, no se pudo encontrar quitina en los organismos que forman celulosa.
Componente principal del caparazón de insectos, crustáceos y otros artrópodos.
Primera letra "x"
Segunda letra "i"
Tercera letra "t"
La última letra de la letra es "n"
Respuesta a la pregunta "El componente principal del caparazón de insectos, crustáceos y otros artrópodos", 5 letras:
quitina
Preguntas de crucigrama alternativas para la palabra quitina
Sustancia orgánica que forma la cubierta dura exterior de crustáceos, insectos y otros artrópodos y que se encuentra en las membranas de varios hongos y algunos tipos de algas verdes.
Cubierta dura exterior de artrópodos.
Material de la concha de cangrejo de río
Materia orgánica que forma la cubierta dura exterior de crustáceos e insectos.
"Armadura corporal" de alas de escarabajo
Definición de la palabra quitina en los diccionarios.
Diccionario enciclopédico, 1998
El significado de la palabra en el Diccionario Enciclopédico, 1998.
un polisacárido formado por residuos de aminoazúcares de acetilglucosamina. El componente principal del exoesqueleto (cutícula) de insectos, crustáceos y otros artrópodos. En los hongos reemplaza a la celulosa, con la que es similar en propiedades químicas, físicas y biológicas...
Wikipedia
Significado de la palabra en el diccionario de Wikipedia
La quitina es un compuesto natural del grupo de los polisacáridos que contienen nitrógeno. Nombre químico: poli-N-acetil-D-glucosa-2-amina, un polímero de residuos de N-acetilglucosamina unidos por enlaces β-(1→4)-glucosídicos. El componente principal del exoesqueleto (cutícula...
Nuevo diccionario explicativo de la lengua rusa, T. F. Efremova.
El significado de la palabra en el diccionario Nuevo diccionario explicativo de la lengua rusa, T. F. Efremova.
m Sustancia orgánica que forma la cubierta dura exterior de crustáceos, insectos y otros artrópodos y que se encuentra en las membranas de varios hongos y algunos tipos de algas verdes.
Gran enciclopedia soviética
El significado de la palabra en el diccionario de la Gran Enciclopedia Soviética.
(quitina francesa, del griego chiton ≈ ropa, piel, concha), un compuesto natural del grupo de los polisacáridos; el componente principal del exoesqueleto (cutícula) de los artrópodos y de otros invertebrados; también forma parte de la pared celular de hongos y bacterias....
Ejemplos del uso de la palabra quitina en la literatura.
La bestia yacía cerca, encadenada con una espesa quitina, de cabeza grande, con pechos cortos y gruesos, más parecidos a cuernos, ojos compuestos.
La segunda crisálida chocó contra la barrera de Vega y la irlandesa, incluso de él. quitina no quedó nada, todo se convirtió en cenizas grasientas.
La piel se ha convertido en quitina, cutícula, en un rostro bronceado, los ojos azules parecían sorprendentemente brillantes y grandes.
Durante la transición a la marcha erguida, la evolución desarrolló estructuras de soporte en el cuerpo, y en el exterior apareció una combinación de piel larvaria y pálida. quitina.
Juntó su mano derecha con la izquierda y pasó los dedos por las cuentas. quitina, que eran su marca de identificación: Raen, Sept Sul, Met-maren, Contrin.
Concepto de exoesqueleto tipo cápsula para operaciones de rescate de emergencia
Zeltser A. G.1, Vereikin A. A.1, *, Goykhman A. V.1, Savchenko A. G.1, Zhukov A. A.1, Demchenko M. A.1
UDC: 21.865.8, 623.445.1, 623.445.2
1 Rusia, MSTU im. NORDESTE. Bauman
Introducción
Los modelos de exoesqueletos que existen actualmente son una estructura tipo marco que tiene un mínimo de conexiones con el cuerpo humano. Así, el exoesqueleto de las extremidades inferiores BLEEX se fija con correas a los pies, las piernas y la espalda del operador humano, y se fija rígidamente sólo a los pies.
Se propone un concepto fundamentalmente nuevo de actuador de exoesqueleto (AM), que se basa en la idea de que, además de aumentar las capacidades físicas de una persona, el AM también debería brindar protección a su cuerpo, lo cual está bastante justificado en el caso de no condiciones deterministas de las operaciones de rescate de emergencia. Se ha fijado la tarea de garantizar la creación de un diseño universal del IM, que permitirá, si es necesario, crear una línea de exoesqueletos, que incluirá una versión destinada a operaciones de combate. En este caso, el bastidor de potencia se sustituye por un bastidor blindado.
1. Determinar la posición relativa de las articulaciones.
EN Como etapa preliminar en la síntesis del diagrama cinemático en forma de árbol del exoesqueleto MI, se delinearon los grados de movilidad activa y pasiva. Por activo nos referimos a grados controlados de movilidad y por pasivo nos referimos a grados no controlados. Se obtuvo un diagrama preliminar de la ubicación de las articulaciones MI (Fig. 1) y se seleccionaron los rangos de variación de las coordenadas generalizadas en las articulaciones, que deben aclararse en el futuro, en base a trabajos previos y datos antropométricos (incluidos los propuestos por el módulo de diseño ergonómico del paquete de software CATIA). También se han determinado las dimensiones preliminares del exoesqueleto y su ubicación.
nodos entre sí. En esta etapa, el diseño del marco no estaba elaborado.
Arroz. 1. Disposición preliminar de las articulaciones del exoesqueleto MI.
2. Desarrollo del concepto general del actuador.
Al estudiar la posición relativa de los componentes principales, se identificaron los problemas que acompañan al diseño de cápsula elegido, asociados con la conexión rígida de los movimientos de la estructura con los movimientos humanos. Así, para el grado de movilidad del enlace femoral del exoesqueleto, un movimiento de tipo aducción-abducción (cambio de balanceo), implementado a través de una bisagra cilíndrica basada en un conjunto de cojinete estándar, conduce a la penetración del enlace MI en el cuerpo humano. , lo cual es completamente inaceptable. En los modelos modernos de exoesqueletos se resuelven problemas de este tipo:
retirar el enlace MI del cuerpo humano en una dirección perpendicular al plano sagital;
asignar un rango de cambio en la coordenada conjunta generalizada que sea significativamente menor que el permisible determinado a partir de parámetros antropométricos;
fuerte separación en el espacio de los ejes de rotación de las articulaciones, asegurando un cambio en la posición de la cadera en balanceo y cabeceo.
El concepto previamente aceptado no permite resolver problemas utilizando los métodos anteriores. Se ha propuesto una solución que consiste en el uso de bisagras con virtual
2307-0595, Boletín de ingeniería, № 03, 2015 |
mis ejes de rotación coincidentes con los ejes de rotación de las correspondientes articulaciones humanas. Se han desarrollado diagramas esquemáticos de unidades correspondientes al concepto aceptado. Echemos un vistazo más de cerca a la espalda y la cadera del exoesqueleto MI.
2.1 Grados de movilidad de la espalda
La espalda humana tiene una gran movilidad, pero el concepto subyacente a los exoesqueletos modernos no permite realizar plenamente su movilidad. MI limita significativamente los movimientos del operador humano correspondientes a los cambios en la posición de guiñada de la espalda.
Colocar una simple bisagra cilíndrica detrás de la espalda no soluciona el problema (Fig. 2). La columna en este caso es el eje de rotación, por lo tanto, al colocar un par de rotación fuera del cuerpo, obtenemos un segundo eje que no coincide con el primero, lo que puede provocar daños en la columna y el cuerpo del operador.
Arroz. 2. Diagrama cinemático de la parte posterior del actuador del exoesqueleto.
La salida a esta situación es utilizar una articulación con un eje de rotación virtual que coincida con el eje de rotación de la espalda humana, que es la columna. En la Fig. La Figura 3 muestra la estructura esquemática de la unidad espinal, que es una guía rodante curvada a lo largo de un cierto radio correspondiente a la distancia al eje virtual de rotación (elemento 1).
http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html |
Arroz. 3. Esquema de diseño para la implementación de una articulación que proporciona un cambio en la orientación de la espalda del operador a partir de una articulación cilíndrica con un eje de rotación virtual
2.2 Grados de movilidad de la cadera
La articulación encargada de realizar el movimiento que asegura el cambio de posición del muslo del operador humano en cabeceo, cuando la posición de la pierna de la persona cambia en balanceo, penetra en el cuerpo humano, dañándolo. La solución a este problema es el uso de una bisagra cilíndrica con un eje de rotación virtual (elementos 1, 2 en la Fig. 4).
Arroz. 4. Esquema de diseño de la implementación de la articulación que proporciona un cambio en la orientación de la espalda del operador.
2307-0595, Boletín de ingeniería, № 03, 2015 |
3. Ventajas y desventajas del concepto propuesto
El concepto general propuesto de exoesqueleto MI tiene una serie de ventajas:
dimensiones reducidas debido al ajuste perfecto del MI al cuerpo del operador humano;
Con respecto a los movimientos humanos básicos, es posible implementar el principio de un movimiento del operador: un movimiento del exoesqueleto, es decir. el cambio de coordenada generalizada en la articulación del IM es adecuado al cambio de coordenada generalizada de la articulación humana correspondiente. En las versiones modernas de exoesqueletos, un cambio en las coordenadas generalizadas de una articulación humana corresponde a un cierto conjunto de cambios en las coordenadas generalizadas de las articulaciones del exoesqueleto. Sin embargo, cabe señalar que este principio no se aplica a todos los movimientos humanos; de lo contrario, sería necesario complicar mucho el diseño del MI y llevar el número de grados de movilidad del exoesqueleto al número de grados de movilidad de un persona, lo cual no es posible en esta etapa del desarrollo tecnológico;
cierta simplificación del sistema de control implementando el principio de un movimiento del operador: un movimiento del exoesqueleto;
dominio simplificado de mensajería instantánea operador humano;
ergonomía mejorada;
la capacidad de modificar el marco para convertirlo en una estructura blindada de carga externa diseñada para proteger contra diversas cargas de impacto;
diseño relativamente liviano debido al hecho de que la armadura y el marco son un todo;
alta rigidez estructural.
Entre las desventajas del concepto se encuentran:
aumento de los grados de movilidad del infarto;
complicación del diseño de juntas;
aumento del consumo de energía.
4. Mecanismo actuador desarrollado del exoesqueleto de las extremidades inferiores.
La siguiente etapa después de decidir el uso de ejes virtuales y desarrollar los diagramas de diseño de las juntas IM es el desarrollo de un diagrama cinemático teniendo en cuenta los ejes de rotación reales y virtuales. Para obtener las dimensiones geométricas exactas del diagrama cinemático del exoesqueleto MI, se consideraron varios métodos de solución:
radiografía completa del cuerpo del operador;
Montaje de un prototipo de modelo cinemático para su refinamiento experimental.
http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html |
Finalmente se optó por el segundo método. Al mismo tiempo, se decidió combinar las etapas de desarrollo del marco y montaje del modelo experimental. En la Fig. La Figura 5 muestra una versión preliminar del exoesqueleto MI de tipo capsular de las extremidades inferiores.
Ventajas del diseño propuesto del exoesqueleto MI:
disposición simple y conveniente de las articulaciones, incluso con un eje de rotación virtual;
adecuado para realizar un modelo experimental del diagrama cinemático de un IM con el fin de aclarar las dimensiones geométricas y la ubicación de los grados de movilidad;
eliminación de los motores actuadores, que actualmente se consideran motores neumáticos e hidráulicos con movimiento de traslación del eslabón de salida, de todas las cargas excepto la axial, debido al movimiento del eslabón de salida a lo largo de la guía;
El motor ejecutivo está protegido de forma fiable contra influencias mecánicas externas mediante una carcasa, lo que resulta especialmente útil cuando se utilizan músculos neumáticos como motores ejecutivos. Esto se logra introduciendo una palanca adicional que conecta el enlace de salida del motor del actuador con el IM (Fig. 5);
Se logra un aumento en la vida útil de los músculos neumáticos debido a que no se doblan durante el funcionamiento.
Arroz. 5. Versión preliminar del exoesqueleto actuador de las extremidades inferiores del tipo cápsula.
2307-0595, Boletín de ingeniería, № 03, 2015 |
5. Central eléctrica
Los exoesqueletos modernos sólo pueden tener suficiente autonomía si la potencia total de los actuadores es baja, lo que afecta, por un lado, a la capacidad de carga y la velocidad de movimiento en el espacio, y al número de grados de movilidad controlados, por otro. Debido en gran parte a este último factor, los IM autónomos que existen actualmente son exoesqueletos de las extremidades inferiores únicamente. El exoesqueleto de las extremidades inferiores BLEEX utiliza un motor de combustión interna (ICE) como principal fuente de energía, generando energía hidráulica y eléctrica.
EN Actualmente se está explorando la posibilidad de utilizar un motor de combustión interna combinado con un sobrealimentador hidráulico o neumático. Esto debería reducir significativamente las características de peso y tamaño de la unidad de potencia.
EN En los modelos modernos de exoesqueletos autónomos equipados con motores de combustión interna, los motores están ubicados detrás de la espalda del operador en grandes mochilas, lo que reduce la movilidad de la región lumbar, pero, al mismo tiempo, permite el uso de un motor más grande, proporcionando simultáneamente protección de espalda. Es posible utilizar el principio que se utiliza en los tanques Merkava del ejército israelí. El motor está situado en la parte delantera, lo que proporciona protección adicional a la tripulación. Para reducir el tamaño del traje, puedes usar un motor. Configuración en forma de V con un ángulo de caída mucho mayor. Esta configuración permitirá literalmente que el motor quede plano sobre el pecho o la espalda, reduciendo así significativamente las dimensiones.
Conclusión
Todos los países altamente desarrollados del mundo están trabajando en proyectos de exoesqueletos robóticos equipados con potentes actuadores, destinados a su uso principalmente en zonas de combate y operaciones de rescate de emergencia. En la Federación de Rusia también se están realizando avances en esta dirección, pero por el momento las perspectivas de desarrollo interno parecen muy vagas. Por tanto, existe una necesidad urgente de realizar investigaciones científicas e implementar proyectos técnicos en esta área.
Hasta la fecha, se ha definido el concepto de exoesqueleto MI y se han elaborado algunas soluciones de diseño. Se presenta un método que permite calcular la dinámica del MI teniendo en cuenta las reacciones de la superficie de soporte y, posteriormente, construir un sistema de control para el complejo exoesqueleto humano. Como dirección prioritaria para el desarrollo de este proyecto se eligió el diseño paralelo de dos versiones del IM, que tienen un diseño de bastidor universal, pero se diferencian en términos de actuadores: cilindros hidráulicos y músculos neumáticos. Actualmente también se está trabajando en una maqueta experimental, que permitirá evaluar las soluciones seleccionadas.
http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html |
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