Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ."— Sunum transkripti:

1 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ

2 Bir dış etkiye maruz kalmadıkça hacmi ve şekilleri değişmeyen katı maddelerin yapısındaki tanecikler birbirleri ile yakın temas halindedirler. Moleküller arası kuvvetler tarafından belli bir şekil ve hacimde kalmaya zorlanırlar. KATILAR

3 . Moleküler yapıya sahip katılarda, moleküller arası uzaklık çok küçük ve aradaki çekim kuvveti çok büyüktür.. Katılarda moleküllerin yerleri sabittir.. Kristaller, moleküllerin düzenleniş biçimleri her tarafta aynı olan katılardır.. Kristal katılar ısıtıldıkça katının atom, iyon ya da molekülleri daha şiddetli titreşirler.. Cam, kauçuk ve kemik gibi önemli katılar, kristal değildir. KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

4 KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ ● Bir yay veya metal çubuk gibi pek çok esne, esneklik olarak adlandırılan bir özellik sergiler. ● Katılarda esnek şekil değişimleri Hooke yasası ile açıklanır.

5 . x, gerdirilen veya sıkıştırılan sistemin denge durumuna olan uzaklığı (m). F, sistemin denge durumuna ulaşmak için uyguladığı kuvvet (Newton) ve k, yay sabiti malzemenin türüyle ilgili olan sabittir. KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE YASASI VE ESNEKLİK SABİTLERİ Hooke Yasası: esneklik sınırları arasında uygulanan bir kuvvetin bir cisim üzerinde meydana getirdiği şekil değişim miktarı bu kuvvetle orantılıdır.

6 HOOKE KANUNU F=kx bağıntısındaki k matematiksel anlamda bir orantı katsayısıdır. Newton’un üçüncü kanununa göre cisme etkiyen F kuvvetine cisim de eşit şiddetle fakat zıt yönlü tepki göstereceğinden, tepki kuvveti, F=-kx şeklinde yazılabilir

7 Gerilme-Gerinim Diyagramı

8 MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ Hooke yasası maddenin sadece esnek bölgelerinde geçerlidir. Katıların esneklik özelliklerinin açıklanmasında Hooke yasasını kullanmak için zor ve zorlanma terimleri kullanılır. Zor (gerim): Stress: Malzemenin şeklini bozan kuvvetin ölçüsüdür. Zorlanma (gerilme): Strain: Meydana gelen bozulmanın bir ölçüsüdür.

9 Yandaki şekilde asılı metal çubuk F kuvvetinin etkisiyle ∆L kadar uzamıştır. A çubuğunun dik kesit alanı ise; L0L0 ∆L A F MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ

10 L0L0 ∆L A F MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ Zor= kuvvet/ yüzey alanı = F/A Uluslar arası birimler cinsinden zor, N/m 2 dir. Zorlanma= uzama / ilk boy = ∆ L / L 0

11 Bütün maddelerin bir esneklik sınırı vardır. Bir yük altında bulunan madde, yük kalkınca eski haline dönemiyorsa kalıcı bir şekil değişimine uğramıştır. Esneklik sınırı aşıldığında, zorun zorlanmayla değişimi doğrusal olmaz. Bu durumda artık Hooke yasası da geçerli değildir. MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ

12 Zorlanma, ∆L/L 0 dir. Zorlanma birimsizdir. Böylece Hooke yasası şu şekle dönüşür. Zor=( Y sabiti).(Zorlanma) Y=Zor/Zorlanma MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ

13 MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ HOOKE KANUNU VE ESNEKLİK SABİTLERİ Zor=(sabit).(Zorlanma) eşitliğindeki orantı katsayısı maddenin cinsine ve bozulmanın türüne bağlıdır. Bu katsayıya, o maddenin esneklik modülü denir. Esneklik modülü (Y) = zor/zorlanma Esneklik modülü, bir malzemenin sertliği ve dayanaklılığının ölçüsüdür. Maddelerde bükülme, gerilme ve gerinim gibi bozulmalara bağlı olarak çeşitli modüller tanımlanır.

14 YOUNG MODÜLÜ MADDENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Bir boyutta yüzeye dik doğrultuda bir zor uygulandığında buna boyuna zor denir. Bir boyuttaki boyuna zorlar, uzama (germe) ve kısalma (sıkıştırma) zorlarının her ikisi de olabilir. Bu durumda tanımlanan esneklik modülüne young modülü denir ve Y ile gösterilir.

15 Gerilme, uzama ve esneklik modülü: Mühendislikte, basma (sıkışma) ve çekme zorlamaları etkisi altında çalışacak malzemelerin seçiminde, Young modülü büyük önem taşır. Sözgelimi, bir köprünün tasarımında direk ve halatların ne kadar yüke dayanacağını, dolayısıyle seçilecek malzemenin Young modülünü, bilmek gerekir.

16 KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27 ∆L/L 0 F/A Y= YOUNG MODÜLÜ KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

28

29 YOUNG MODÜLÜ

30 STRES, STRAIN VE YOUNG MODÜLÜ

31 Madde GerilmeSıkışma Young modülü 10 9 N/m² Germe sınırı 10 7 N/m² Maksimum zorlanma Young modülü 10 9 N/m² Germe sınırı 10 7 N/m² Maksimum zorlanma Tam kemik: İnsan femuru At femuru Deve kuşu femuru İnsan omuru Kıkırdak: İnsan kulağı0.30 Yumurta kabuğu Tırnak (başparmak) Saç Bazı biyolojik maddelerin germe ve sıkışma özellikleri. Maksimum zorlanma. maddenin kırılmadan hemen önceki zorlanmasıdır.

32 Gerilme, uzama ve esneklik modülü: Mühendislikte, basma (sıkışma) ve çekme zorlamaları etkisi altında çalışacak malzemelerin seçiminde, Young modülü büyük önem taşır. Sözgelimi, bir köprünün tasarımında direk ve halatların ne kadar yüke dayanacağını, dolayısıyle seçilecek malzemenin Young modülünü, bilmek gerekir. Elastisite modülü Elastisite modülü, malzemenin kuvvet altında elastik şekil değişitirmesinin ölçüsüdür. Tanımı gereği birim kesit alanına sahip bir malzemede (genellikle 1 mm 2 ) birim boyu bir kat arttırmak için (örneğin 1m lik teli 2m yapmak için) uygulanması gerekli kuvveti gösterir. *Elastisite modülü ahşapta , betonarmede çelikte ise dür. Yani ahşabın 21 katı, betonarmenin 10 katıdır.

33 Elastisite modülü Elastisite modülü, birim kesit alanına sahip bir malzemede (genellikle 1 mm 2 ) birim boyu bir kat arttırmak için (örneğin 1m lik teli 2m yapmak için) uygulanması gerekli kuvveti gösterir. Elastisite modülü ahşapta 100, betonarmede 210 çelikte ise 2100 dür. Yani çelik ahşabın 21 katı, betonarmenin 10 katı kadardır. Bu nedenle tüm taşıyıcı sistemler mümkün oldukça çelikten yapılır. Elastisite Modülü(E) =Normal Gerilme (σ) / Birim Uzama (ε)

34 Bulk modülü: Basınç altındaki bir katı ya da sıvının hacim değişikliği için, bulk modülü kullanılır. Bu, basıncın (basma gerilmesinin) görece hacim değişikliğine (hacimsel biçim değiştirmeye) oranı olarak tanımlanır. Hidrolik sistemlerde bulk modülü, akılda tutulması gereken çok önemli bir etmendir. KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

35 V 0 hacimli bir bloğun her kenarının ∆P kadarlık basınç artışına uğradığını varsayalım. Küpün ∆V hacim değişmesi,hacminin büzülmesinden dolayı negatif değerlidir. Zor = ∆P = F/A Zorlanma = – ∆V/ V 0, dır. Hacim modülü = B = - ∆V / V 0  ∆P HACİM MODÜLÜ KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

36 Bir maddenin sıkışabilirliği (k) onun kolayca nasıl sıkıştırabileceğinin bir ölçüsüdür. Başka bir deyişle hacim SIKIŞABİLİRLİĞİ,hacim modülünün tam tersidir. - ∆V/V 0 =k∆P Sıkışabilirlilik dediğimiz k’nın birimi basınç biriminin tersidir. Sıvıların sıkışabilirliği genellikle katılardan çok yüksektir. HACİM SIKIŞABİLİRLİĞİ KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

37 Bilinen pek çok ticari camlar silis esaslıdır ve ergime sıcaklığının düşürülmesi ve ağ şeklindeki içi yapıyı bozmak için içerisine soda gibi düzenleyiciler katılır. Camın su içindeki yüksek çözünebilirliğini önlemek için kalsiyum oksit eklenir. Bilinen çoğu camlar yaklaşık % 75 SiO 2, % 15 Na 2 O ve % 10 CaO içeren sodalı ve kireçli camlardır. İyileştirilmiş optik kalite cam % 30 P b O içerdiğinde elde edilir. İçerisinde % 15 B 2 O 3 bulunan camlar üstün kararlılığa sahiptirler ve cam laboratuvar malzemeleri ile Payreks camı üretiminde kullanılırlar. Camlar KRİSTAL OLMAYAN KATILAR

38 Polimerler hafif, korozyona dayanımı yüksek ve elektiriksel olarak yalıtkan malzemelerdir. Çekme dayanımları metallere oranla çok düşüktür ve yüksek sıcaklıklarda kullanım için uygun değillerdir. Polimerler, oyuncak yapımından kaplamalara,boya yapımından otomobil lastiğine kadar çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Polimerler genel olarak üç sınıfa ayrılabilirler. Bunlar, Polyester, termoplastikler (naylon) ve elastomerler (kauçuklar) şeklindedir. POLİMERLER

39 Elastomerler,kauçuk,gibi orijinal boyunun iki katı veya daha fazla katına elastik olarak gerilebilen maddelerdir. Bir elastomer,rastgele düzenli ve birbirine bağlı ve yakın uzun moleküllerden oluşur. Normalde bu moleküller sarmal yapıya sahiptirler. Bir elastomere gerilim uyğulandığı zaman,molekül sarmalleri çözülür ve maddenin boyunda büyük bir artma oluşur. Gerilim kaldırıldığı zaman,moleküller orijinal biçimlerine dönerler ve madde orijinal biçimini alır. Elastomerlerin endüstriyel anlamda en fazla kullanıldığı alanlardan biri lastik veya kauçuk üretimidir. Elastomerler Poliüretan elastomerler.

40 Vücuttaki yumuşak bağ dokularının esnekliği,dokuda bulunan elastomerik liflerden ileri gelir. Protein elastin den oluşmuş olup çapları m civarındadır. Elastomerik lifler, hücrelerarası bölgeleri doldururlar ve kollajenden oluşan liflerle birlikte dokuya dayanıklılık sağlar. Aort damarının elastik dokusu zor ve zorlanma açısından, kauçuk gibi saf bir elastomer ile benzerlik gösterir. Aortun yapısal özelliği, kalıcı bir deformasyon olmaksızın dokunun oldukça gerilebilmesine olanak sağlar. Elastomerler

41 Vücudun yumuşak bağ dokularının esnekliği dokuda bulunan elastomerik liflerden ileri gelir. Protein elastin yapısında olup bu liflerin çapları m civarındadır. Örneğin,aortun zor-zorlama eğrisi, lastik gibi saf bir elastomerin eğrisine benzer. Eğride doğrusal değişimli bir kısım yoktur. σ e esneklik limiti,gerilme zoru σ u “nun % 95 dır. Bunun anlamı kalıcı bir deformasyon olmaksızın dokunun oldukça gerilebileceğidir. Elastomerler

42 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

43

44

45 Kemik asırlarca ve bazı durumlarda milyonlarca yıl yok olmadan kalabilmektedir. Sert olduğundan, kemik insanlar tarafından çok çeşitli araçların, silahların ve sanat eserlerinin yapımında kullanılmıştır.

46 Canlı organizma kemik,diş,boynuz,kabuk, tırnak ve kıkırdak gibi çok sayıda katı ve yarı katı madde üretmektedir.Bunların çoğu kompleks heterojen maddelerdir. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

47 Destek Hareket Çeşitli organların korunması Kimyasal depolanması Beslenme Orta kulakta ses iletimi Kemiğin Vücutta İşlevi Kemik eklemleri, bir kemiğin diğerine göre hareket etmesine izin verir. Bu menteşeler veya eklemler çok sayıdaki vücut hareketiyle birlikte yürüme içinde çok önemlidir. Artritler tarafından eklemlerin bozulması hareketi ciddi şekilde sınırlandırmaktadır.

48 Beyini, gözleri, kulak yapısı gibi çok önemli sayıda duyu organını koruyan kafatası son derece dayanıklı bir koruyucu zırh gibi işlev görür. Göğüs kafesi, kalp ve AC’ler için koruyucu bir kafes oluşturur. Göğüsteki kostalar ve intercostal kaslar da körük gibi çalışırlar ve solunuma yardım etmektedirler. Çeşitli organların korunması Kemikler, vücut tarafından daha sonra kullanılmak üzere, elementlerin saklanmasında bir kimyasal banka görevi yapmaktadır. Vücut ihtiyacı olduğu zaman bu kimyasalları geri alabilmektedir. Kimyasalların Depolanması

49 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ KEMİĞİN YAPISI Kemikler kesilerek parçalara ayrılırsa, onların bir veya tamamen farklı iki tip kemiğin birleşmesinden oluştuğu görülür. 1. Compakt (Kortikal ) kemik 2. Trabeculer-süngerimsi (spongy) gözenekli kemik Örneğin bir femur kemiğinde trabeculer kemik yoğun bir şekilde kemiğin uçlarında bulunurken, kompakt kemiğin çoğu merkezdedir.

50 Trabeculer kemik bükülmelere karşı kompakt kemik kadar dayanıklı değildir. Trabekuler kemiğin kompakt kemiğe göre en az iki avantajı vardır. Kemiklerin uçlarında ve omurgada olduğu gibi kemiğin sıkışma kuvvetlerinin etkisinde kaldığı yerlerde trabeküler kemik kompakt kemikten daha az oranda bulunur. Trabeküler kemik yürüme, koşma ve sıçramada büyük kuvvetler oluştuğu zaman daha fazla enerji soğurabilir (Amortisörler gibi). KEMİĞİN YAPISI

51 Kemik sıkışmaya karşı → granit kadar sert Gerilmeye karşı → granitten 25 kat daha sert bir yapıdır. Kemiklerimiz Ne Kadar Dayanıklıdır? Kompakt kemiğin yoğunluğu yaşam boyunca sabit kalır ve yoğunluğu 1.9 g/cm 3 tür. Yaşlandıkça kemik daha gözenekli olur, iç taraftan yok olmaya başlar. Trabeküler kemik kompakt kemikten daha esnektir. Osteoporisis İnsan iskeleti yaşam boyunca sürekli bir yeniden yapılanma (remodelling) süreci içindedir. Bazı kemikler rezorbe olurken bazıları yenilenir. Yaşın ilerlemesi ile yapısal bozulma olasılığı artar ve kemik kitlesi azalır (osteoporoz).

52 Düşük kalsiyumlu beslenme, Yetersiz D-Vitamini, Aşırı protein, yetersiz veya aşırı fosfat, Aşırı tuz, Flordan fakir su, Aşırı miktarda kahve tüketimi, Kronik alkolizm,osteoporoza sebep olur. Osteoporoz (Kemik Erimesi) ve Beslenme

53 OSTEOPOROTİK KEMİK NORMAL KEMİK Osteoporisis BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

54

55 MINARELLER

56 . Kemik ve kıkırdak heterojen katılardır.. Kemik ve kıkırdağın heterojen olmalarının nedeni, hücre içi ve dışında gömülü bulunan sinir ve kan damarlarından oluşmalarıdır.. Kemiğin sert kısmı, kollajen lifler ve hidroxyapatite kristallerinin bir karışımından oluşan, geniş bir katı çerçevede gömülü canlı hücrelerden oluşur. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

57 Kollajen, bağlayıcı özelliği olan tüm dokularda bulunan bir protein çeşididir.. Hydroxypatite, kalsiyum ve fosfattan oluşan bir inorganik tuzdur.. Hydroxypatite kristalleri, kollajen liflerle bağlanır.. Kemiğin germe dayanıklılığı, çeliğin germe dayanıklılığının dörtte biri kadardır. Kemiğin bir gramı demirin bir gramına oranla çok daha sağlamdır. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

58 Kemiğin sıkışma dayanıklılığı, yaklaşık granitin dayanıklılığı kadardır. Kemiğin gerilmeye karşı dayanıklılığı granitten 25 kat daha sert bir yapıdadır..B iyolojik katılar, vücudun destek elemanları olarak görev yaparlar ve vücut hareketlerinde pasif görevler alırlar.. Kemiğin üçte biri organik, üçte ikisi inorganik maddelerden oluşur ve bu yapı yaşa bağlı olarak değişim gösterebilir.

59 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Basınç bölgelerinde kemiğin geliştiği, basınç olmayan bölgelerde ise kemiğin eridiği ortaya konmuştur. Kemik, uygulanan etkiye direnç gösterecek biçimde farklı büyümelerle yanıt verir (WOLLFF yasası). Kemik farklı yapısal bileşlenleri içeren heterojen bir maddedir. Kendini tamir edebilen, iç yapısını, şeklini ve boyutunu mekanik ihtiyaçlara göre değiştirebilen bir dokudur. Kemik dokusu farklı doğrultularda gelen yüklere farklı mekanik özellikler gösterir. Bu nedenle hem kortikal hem de trabeküler kemik anizotropiktir. Anizotropinin derecesi kemiğin anatomik yerine ve fonksiyonel yüklenmeye göre değişir.

60 Kemik viskoelastik bir materyaldir. Bu nedenle daha hızlı yüklenme karşısında daha fazla enerji depolar, daha sert ve güçlü duruma gelir. Kortikal kemik trabeküler kemikten daha sert olup daha fazla yüke karşı koyabilir ancak elastikiyet yeteneği daha azdır. Kortikal kemiğin kırılması için orijinal uzunluğunun %2’sinin aşılması yeterli iken, trabekuler kemikte bu oran % 7’dir. KEMİĞİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

61 Kemikteki biyoelektrik normal erişkin kemiğin biçimini korumasını ve kırılan kemiklerin iyileşme sürecini kontrol eder. Kemik aynı zamanda ürettiği elektriksel aktiviteye bağlı olarak büyür. Kemik piezoelektrik özelliğin yanı sıra; pyroelektrik ve ferroelektrik özellikler de gösterir. Pyroelektrik özellik, kemik ısındığında kemik yüzeyinde elektrik yüklerinin oluşmasıdır. Bütün pyroelektrik materyaller piezoelektrik özellik gösterir ama tüm piezoelektrik özellik gösteren materyaller pyroelektrik özellik göstermez. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Kemiğin basınç etkisiyle elektriklenme süreci, basınç elektriklenmesi olarak adlandırılır (Piezoelektrik olayı).

62 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Kemikteki ferroelektrik özellik, kemiğin büyüme sürecinde değişimler oluşturan, spontan elektrik dipol hareketlerine sahip olmasıdır. Kemik aynı zamanda, kollajen ve apatite arasında oluşan akım hareketlerinden kaynaklanan ışık üretir (Kemiğin biyofloresans özellik göstermesi). Kemik tarafından üretilen ışık, insan gözü tarafından algılanmaz.

63 Özel elektriksel potansiyeller uygulanarak, kemik kırıklarının iyileşme sürecinin hızlandırılabileceği deneylerle ortaya konmuştur. İnsanda ağırlık merkezinin bulunduğu kalça kemiği, en fazla sıkışma ve gerilme kuvvetlerinin etkisi altında bulunan bir kemiktir. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

64 Fukada ve Yusada; Taze bir köpek femurunu bir ucundan tespit edip diğer ucuna ağırlık asmışlar.Kemiğin iki ucu arasında ölçülebilir bir elektriksel potansiyel farkı olduğunu gözlemişler. Kemiğin alt tarafının üst tarafa göre negatif olduğu saptamışlar. Sonuç olarak, basınç elektriklenmesinin nedeni hydroxyapatiteden değil de kollajenden kaynaklandığı ortaya konulmuştur. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

65 Steinberg ve arkadaşları, basınç elektriklenme potansiyelinin uygulanan kuvvetteki artış ile doğru orantılı olduğunu gözlemişler. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Basınç elektriklenmesi

66 BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Bir kemikte önce kollajen lifleri gelişir ve bu nedenle hydroxypatite kristallerinin büyümesi gelişigüzel olmaz, belirli yönelmeler şeklinde olur.

67 Becker ve arkadaşları; Asitte çözünebilen bir kollajen çözeltisine iki elektrod daldırdılar. Çözeltideki, kemiğe 1μA şiddetinde bir akım uyguladılar. Yaklaşık 5 dakika sonra çözelti içinde uzun eğri bir kollajen bant oluştu. Oluşan kollajen bandın katod yakınlarında olduğu gözlendi. Elektrik alanı kaldırıldığında kollajen bandın oluşmadığı gözlendi. Elektrik alan ters çevrildiğinde bandın diğer elektroda yöneldiği gözlendi. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

68 Bir kemik basınç etkisinde kaldığında, zorlanan taraf negatif yüklenir. Günümüzde de doğru akım ile kemik iyileşmesinin hızlandığına ilişkin çok sayıda araştırma bulunmaktadır. BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

69 Kemik Yapısı ve Bileşimi İnsan iskeleti % 80 kortikal %20 trabeküler kemikten oluşur Kortikal kemik çoğunlukla uzun kemiklerin gövdesinde bulunur Trabeküler kemik yüzey alanı daha geniş, metabolik olarak daha aktif ve kemik kaybına neden olan faktörlerden daha çok etkilenir.

70 Ana mineraller: Ca ++ ve PO 4 dır. Vücuttaki kalsiyumun %99’u iskeletlerde hidroksiapatit kristalleri ve kristalize olmamış fosfat ve karbonat formunda (hepsi birlikte kemik kitlesinin %50’sini oluşturur) dır. Kemik Yapısı ve Bileşimi

71 Kemik homeostazındaki temel hücreler: Osteoblast (OB): Kemik iliği ve periosteumdaki öncül hücrelerden oluşurlar. Osteoklast (OC) Makrofaj veya monosit kaynaklı öncül hücrelerden oluşan kemiği rezorbe edici çok çekirdekli hücrelerdir. Osteositler: Yeni kemik yapımı sırasında kemiksi matrikse gömülen OB’lerden oluşurlar. Diğer önemli hücreler: Kemiğin yeniden modellenmesinde gerekli olan sitokinler ve diğer mediyatörleri salgılayan monositler/makrofajlar,lenfositler ve endotel hücrelerdir.

72 Temel organik bileşeni kollajen olan kemiğin organik matriksi osteoid olarak adlandırılır. Bunun yanı sıra proteoglikanlar, osteokalsin ve değişik fosfoproteinler de bulunur. Glikoproteinlerden osteonektin, kalsiyum ve kollajene bağlanarak kemik matriksinin iki temel bileşenini bir araya getirir. Kalsiyum fosfat hidroksiapatit kistalleri [Ca 10 (PO4)6(OH)2] halindedir ve osteoid içinde birikim göstererek kemik matriksini sertleştirir. Kemik kalsiyum homeostazında önemli bir işlev görür. Kemik Yapısı ve Bileşimi

73 1.Dayanıklılık veya güç 2.Kırılabilirlik ya da deforme olma özelliği 3.Kemiğin kırılıncaya kadar absorbe ettiği enerji miktarı. Biyomekanik açıdan kemik kırılganlığını belirleyen üç komponent vardır. Kemiğin Biyomekanik Özellikleri Düşük Kemik mineral yoğunluğunana (KMY)’ye sahip daha küçük vücut yapılı bir kişi, ayni KMY’ye sahip daha büyük vücut yapısındaki bir kişiye göre kırık acısından daha düşük risk altındadır. Düşme sırasında uygulanan yükler büyük vücut yapılı kişilerde daha küçük kişilere göre daha fazladır. Kemiğin mekanik davranışı üzerine kemik büyüklüğü ve şeklinin rolü büyüktür.

74 İnsan kadavrası ile yapıan laboratuar çalışmaları büyük kemiklerin küçük kemiklere göre daha güçlü olduğunu göstermiştir. Kemiğin Biyomekanik Özellikleri Kemiğin kompresyon ve gerilme yüklenmelerine direnç, doğrudan kemiğin kesit alanı ile orantılıdır. Kemiğin dış çapındaki artışlar eğilme ve bükülme yüklerine karşı direncini artırır. Normal bir kemikte mineral içerik sertlik ve gücü sağlarken, kollajen içerik enerji absorbe edebilme yeteneğini ve yumuşaklığını sağlar.

75 Kemiğin yük taşıma kapasitesi; geometrisine (şekil, boyut ve kemik kütlesinin dağılımı), materyal özelliklerine ve uygulanan yükün yönü ve büyüklüne bağlıdır. Kemik kırılganlığı; güç, kırılabilirlik ve kırık oluncaya kadar yapılan iş gibi biyomekanik parametrelerle belirlenir. Kemiğin standart yük – deformasyon eğrisi

76 Yük - deformasyon eğrisinde, elastik alanın eğimi kemiğin sertliğini gösterir. Kemiğin standart yük – deformasyon eğrisi Stres (zor), yükün kemikte oluşturduğu iç kuvvetin yoğunluğu olup yükün uygulandığı alana oranı ile belirlenir. Strain (zorlama) ise deformasyonun orijinal uzunluğuna bölünmesi ile saptanır. Stres – strain eğrisinde elastik bölgenin eğimi ile belirlenen elastik (Young’s) modulus kemik materyalinin deformasyona karşı direncini gösterir. Stres – strain grafiğinde eğrinin altında kalan alan dayanıklık olarak adlandırılır ve kırık oluşuncaya kadar kemiğin absorbe edebileceği enerji miktarını gösterir.

77


"BİYOLOJİK KATILARIN MEKANİK VE ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları