Как человеческая кожа помогла архитектуре

Иллюстративное фото: Фотосток Foter/2f814c

Во многих природных материалах наука почерпнула вдохновение для осуществления революционных открытий. Не стала исключением и человеческая кожа. Исследовав ее механические свойства, в особенности, эластичность, чешские ученые создали зонд, с помощью которого можно улучшить результаты человеческих достижений не только в области пластической хирургии и косметологии, но и в авиастроении и архитектуре.

Иллюстративное фото: Фотосток Foter/2f814c
Человеческая кожа – чрезвычайно сложный биологический материал, детального и полноценного описания которого до сих пор не существует. Ученых из Института термомеханики Академии наук Чешской Республики заинтересовали, прежде всего, механические свойства этой ткани человеческого организма.

«Мы не изучаем детальную структуру кожи, нас интересует ее расслабление, то есть то, как после определенной нагрузки кожа возвращается в первоначальное состояние. Нас также интересуют ее модули эластичности, что может оказаться очень полезным в косметической промышленности, а также, разумеется, для хирургии. В последние годы мы много занимаемся и так называемой анизотропией, то есть зависимостью модулей упругости от направления, поскольку у кожи в разных местах различная диаграмма направленности», - рассказывает Зденек Пршеворовский из Института термомеханики Академии наук Чешской Республики.

Это и привело ученых к мысли о создании специального неинвазивного зонда, работающего с помощью ультразвука.

«Устройство этого зонда очень просто. Он имеет форму круга, в котором размещено от восьми до шестнадцати маленьких пьезоэлектрических или ультразвуковых преобразователей. Мы попеременно переключаем на трансляцию и прием, пока не обогнем целую эту окружность, чем, в течение 5-10 секунд мы выясняем данную анизотропию».

Анизотропия зависит от конкретного участка кожи, это обусловлено существованием подкожных мышечных волокон и общей структурой кожного покрова. Например, в случае трансплантологии, небольшой поворот пересаживаемой кожи всего на 5-10 градусов по отношению к организму, может означать ухудшение процесса заживления.

«Этот зонд предназначен для того, чтобы определить главные направления натяжения кожи, прежде чем произвести разрез. Вы прикладываете его, нажимаете кнопку, и незамедлительно на мониторе вы видите эти главные направления», - продолжает Зденек Пршеворовский.

Институт термомеханики Академии наук ЧР, Фото: официальный фейсбук Института термомеханики АН ЧР
Как рассказал ученый, спектр применения зонда не ограничивается исследованием человеческой кожи, он может использоваться также в области композитных материалов, например, углеродных, которые часто используются в авиации.

«Спектр применения и в самом деле очень широк – в медицине и в косметологии, но также эти зонды можно использовать и в тестировании недеструктивных материалов – композитов, бетона, металлоконструкций. Мы помогаем авиаконструкторам, архитекторам, строителям, поскольку наша лаборатория носит название Лаборатория недеструктивного тестирования. Собственно, эта область называется дефектоскопия. Так как мы разрабатываем новые методы, то это поиск не только очень маленьких дефектов, но и спосбов наблюдения за всей конструкцией на протяжении периода ее существования – то есть мониторинг условий, в которых данная конструкция функционирует. Таким образом, становится возможным прогнозировать время ее службы, и определять, является ли ее состояние удовлетворительным для дальнейшей деятельности».

Например, благодаря наблюдению за состоянием конструкции, можно точно запланировать грядущий сервис – замену некоторых частей и так далее.