Muscular hydrostat
मस्कुलर हाइड्रोस्टेट जानवरों में पाई जाने वाली एक जैविक संरचना है। इसका उपयोग वस्तुओं (भोजन सहित) में हेरफेर करने या अपने मेजबान को इधर-उधर घुमाने के लिए किया जाता है और इसमें मुख्य रूप से ऐसी मांसपेशियां होती हैं जिनका कोई कंकाल समर्थन नहीं होता है। यह एक अलग डिब्बे में तरल पदार्थ के बिना अपनी हाइड्रोलिक गति करता है, जैसा कि एक हाइड्रोस्टैटिक कंकाल में होता है। एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट, एक हाइड्रोस्टैटिक कंकाल की तरह, इस तथ्य पर निर्भर करता है कि शारीरिक दबावों पर पानी प्रभावी रूप से असंपीड़ित है। एक हाइड्रोस्टैटिक कंकाल के विपरीत, जहां मांसपेशियां तरल पदार्थ से भरी गुहा को घेरती हैं, एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट मुख्य रूप से मांसपेशियों के ऊतकों से बना होता है। चूँकि मांसपेशियों का ऊतक स्वयं मुख्य रूप से पानी से बना होता है और प्रभावी रूप से असंपीड़ित भी होता है, इसी तरह के सिद्धांत लागू होते हैं। मस्कुलर एनाटॉमी मस्कुलर हाइड्रोस्टेट को स्थानांतरित करने के लिए बल प्रदान करती हैं। चूँकि मांसपेशियाँ केवल सिकुड़कर और छोटी होकर बल उत्पन्न करने में सक्षम होती हैं, मांसपेशियों के विभिन्न समूहों को एक दूसरे के खिलाफ काम करना पड़ता है, जिसमें एक समूह को आराम मिलता है और दूसरा समूह सिकुड़कर बल प्रदान करता है। इस तरह के पूरक मांसपेशियों के समूहों को विरोधी जोड़े कहा जाता है। एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट में मांसपेशियों के तंतु तीन दिशाओं में उन्मुख होते हैंः लंबे अक्ष के समानांतर, लंबे अक्ष के लंबवत, और लंबे अक्ष के चारों ओर तिरछे रूप से लिपटे होते हैं। लंबी धुरी के समानांतर मांसपेशियों को अनुदैर्ध्य बंडलों में व्यवस्थित किया जाता है। ये जितने अधिक परिधीय रूप से स्थित होते हैं, उतने ही अधिक विस्तृत झुकने वाले आंदोलन संभव होते हैं। एक अधिक परिधीय वितरण टेट्रापोड जीभ, ऑक्टोपस बाहों, नॉटिलस तम्बू और हाथी की चड्डी में पाया जाता है। जिन जीभों को फलाव के लिए अनुकूलित किया जाता है, उनमें आमतौर पर केंद्रीय रूप से स्थित अनुदैर्ध्य तंतु होते हैं। ये साँप की जीभ, कई छिपकली की जीभ और स्तनधारी एंटीटर्स में पाए जाते हैं। लंबी धुरी के लंबवत मांसपेशियों को अनुप्रस्थ, गोलाकार या रेडियल पैटर्न में व्यवस्थित किया जा सकता है। एक अनुप्रस्थ व्यवस्था में लंबे अक्ष के लंबवत चलने वाले मांसपेशियों के तंतुओं की चादरें शामिल होती हैं, जो आमतौर पर क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर अभिविन्यास के बीच बारी-बारी से होती हैं। यह व्यवस्था स्क्विड, ऑक्टोपस और अधिकांश स्तनधारी भाषाओं की बाहों और तम्बू में पाई जाती है। एक रेडियल व्यवस्था में अंग के केंद्र से सभी दिशाओं में निकलने वाले रेशे शामिल होते हैं। यह चैम्बर्ड नॉटिलस के तम्बू और हाथी प्रोबोसिस (ट्रंक) में पाया जाता है। एक वृत्ताकार व्यवस्था में लंबी धुरी के चारों ओर सिकुड़ते तंतुओं के वलय होते हैं। यह स्क्विड तम्बू के साथ कई स्तनधारी और छिपकली की जीभ में पाया जाता है। लंबे अक्ष के चारों ओर हेलिकल या तिरछे रेशे आम तौर पर विपरीत कायरलिटी के साथ दो परतों में मौजूद होते हैं और मांसपेशियों के केंद्रीय केंद्र के चारों ओर लपेटते हैं। ऑपरेशन का तंत्र एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट में, मस्कुलर स्वयं गति पैदा करता है और उस गति के लिए कंकाल समर्थन प्रदान करता है। यह यह समर्थन प्रदान कर सकता है क्योंकि यह मुख्य रूप से एक असंपीड़ित "तरल" से बना है और इस प्रकार आयतन में स्थिर है। मस्कुलर हाइड्रोस्टेट की सबसे महत्वपूर्ण बायोमैकेनिकल विशेषता इसकी स्थिर आयतन है। मांसपेशी मुख्य रूप से एक जलीय तरल से बनी होती है जो शारीरिक दबावों पर अनिवार्य रूप से असंपीड़ित होती है। मस्कुलर हाइड्रोस्टेट या स्थिर आयतन की किसी अन्य संरचना में, एक आयाम में कमी कम से कम एक अन्य आयाम में प्रतिपूरक वृद्धि का कारण बनेगी। मस्कुलर हाइड्रोस्टैट्स में विस्तार, झुकने और मरोड़ के तंत्र सभी कठोर कंकाल संलग्नकों की अनुपस्थिति में आकार परिवर्तन को प्रभावित करने के लिए आयतन की स्थिरता पर निर्भर करते हैं। चूँकि जब व्यास बढ़ता या घटता है तो मस्कुलर हाइड्रोस्टैट्स स्थिर आयतन से कम होते हैं, इसलिए लंबाई भी क्रमशः कम या बढ़नी चाहिए। बेलन को देखते समय आयतन हैः V = πr2l। जब त्रिज्या को लंबाई के संबंध में अलग किया जाता हैः dr/dl =-r/(2l)। इससे, यदि एक व्यास 25 प्रतिशत कम हो जाता है, तो लंबाई में लगभग 80 प्रतिशत की वृद्धि होगी जो इस बात पर निर्भर करती है कि जानवर क्या करने की कोशिश कर रहा है। हाइड्रोस्टैट्स में विस्तार और छोटा होना अनुप्रस्थ या पेचदार मांसपेशियों की व्यवस्था के संकुचन के कारण होता है। मस्कुलर हाइड्रोस्टैट्स की निरंतर मात्रा को देखते हुए, ये संकुचन अनुदैर्ध्य मांसपेशियों के विस्तार का कारण बनते हैं। लंबाई में परिवर्तन व्यास में कमी के वर्ग के समानुपाती होता है। इसलिए, लंबे अक्ष के लंबवत मांसपेशियों के संकुचन से व्यास में कमी आएगी, जबकि स्थिर आयतन रखने से अंग की लंबाई बढ़ेगी। दूसरी ओर, लंबे अक्ष के समानांतर मांसपेशियों के संकुचन के कारण छोटा हो सकता है जिसके परिणामस्वरूप अंग का व्यास बढ़ने के साथ-साथ लंबाई भी कम हो जाती है। लंबाई बढ़ाने और छोटी करने में उपयोग की जाने वाली मांसपेशियां स्थिर आयतन सिद्धांत और एक दूसरे के साथ अपने विरोधी संबंधों के माध्यम से समर्थन बनाए रखती हैं। ये तंत्र अक्सर फावड़े के मेंढकों और गिरगिट के शिकार को पकड़ने के साथ-साथ मानव भाषा और कई अन्य उदाहरणों में देखे जाते हैं। कुछ मेंढकों में, जीभ अपनी विश्राम लंबाई के 180% तक लंबी हो जाती है। मौखिक जीभ की तुलना में मौखिक जीभ की लंबाई/चौड़ाई का अनुपात अधिक होता है, जिससे लंबाई में अधिक वृद्धि होती है (अंतर-मौखिक जीभ की तुलना में विश्राम की लंबाई में केवल 50 प्रतिशत की वृद्धि होती है)। अधिक विस्तार की लंबाई अंग द्वारा उत्पादित बल के साथ व्यापार करती है; जैसे-जैसे लंबाई/चौड़ाई का अनुपात बढ़ता है, विस्तार बढ़ता है जबकि बल कम होता है। स्क्विड को शिकार पकड़ने और खिलाने में भी मस्कुलर हाइड्रोस्टेट विस्तार का उपयोग करने के लिए दिखाया गया है। एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट का झुकना दो तरीकों से हो सकता है, दोनों के लिए विरोधी मांसपेशियों के उपयोग की आवश्यकता होती है। अनुदैर्ध्य मांसपेशियों का एकतरफा संकुचन बहुत कम या कोई झुकाव पैदा नहीं करेगा और स्थिर आयतन सिद्धांत के कारण मस्कुलर हाइड्रोस्टेट के व्यास को बढ़ाने का काम करेगा जिसे पूरा किया जाना चाहिए। हाइड्रोस्टेट संरचना को मोड़ने के लिए, अनुदैर्ध्य मांसपेशियों के एकतरफा संकुचन को एक स्थिर व्यास बनाए रखने के लिए अनुप्रस्थ, रेडियल या गोलाकार मांसपेशियों की संकुचन गतिविधि के साथ होना चाहिए। एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट का झुकना अनुप्रस्थ, रेडियल या गोलाकार मांसपेशियों के संकुचन से भी हो सकता है जो व्यास को कम कर देता है। झुकना अनुदैर्ध्य मांसपेशी गतिविधि द्वारा उत्पन्न होता है जो संरचना के एक तरफ एक स्थिर लंबाई बनाए रखता है। मस्कुलर हाइड्रोस्टेट का झुकना जानवरों की जीभ में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यह गति वह तंत्र प्रदान करती है जिसके द्वारा एक सांप अपने आसपास के वातावरण को समझने के लिए अपनी जीभ से हवा को हिलाता है, और यह मानव भाषण की जटिलताओं के लिए भी जिम्मेदार है। एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट का कठोर होना हाइड्रोस्टेट की मांसपेशियों या संयोजी ऊतक द्वारा आयामी परिवर्तनों का विरोध करके पूरा किया जाता है। मरोड़ अपने लंबे अक्ष के साथ एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट का मुड़ना है और यह मांसपेशियों की एक पेचदार या तिरछी व्यवस्था द्वारा उत्पन्न होता है जिसकी दिशा अलग-अलग होती है। घड़ी की विपरीत दिशा में मुड़ने के लिए दाहिने हाथ के हेलिक्स का सिकुड़ना आवश्यक है। बाएँ हाथ के हेलिक्स का संकुचन घड़ी की दिशा में मरोड़ का कारण बनता है। दाएँ और बाएँ दोनों हाथ के हेलिक्स के एक साथ संकुचन के परिणामस्वरूप मरोड़ बलों के प्रतिरोध में वृद्धि होती है। मस्कुलर हाइड्रोस्टैट्स में तिरछी या पेचदार मांसपेशियों की सरणी संरचना की परिधि में स्थित होती है, जो मांसपेशियों के आंतरिक कोर को लपेटती है, और यह परिधीय स्थान एक बड़ा क्षण प्रदान करता है जिसके माध्यम से टोक़ को अधिक केंद्रीय स्थान की तुलना में लागू किया जाता है। हेलिकल रूप से व्यवस्थित मांसपेशियों के तंतुओं का प्रभाव, जो एक मस्कुलर हाइड्रोस्टेट की लंबाई में परिवर्तन में भी योगदान कर सकता है, फाइबर कोण पर निर्भर करता है-वह कोण जो हेलिकल मांसपेशियों के तंतु संरचना के लंबे अक्ष के साथ बनाते हैं। हेलिकल फाइबर की लंबाई कम से कम तब होती है जब फाइबर कोण 54°44′ के बराबर होता है और अधिकतम लंबाई तब होती है जब फाइबर कोण 0° और 90° तक पहुंच जाता है। संक्षेप में, इसका मतलब है कि 54°44′ से अधिक फाइबर कोण के साथ पेचदार रूप से व्यवस्थित मांसपेशियों के फाइबर मरोड़ और विस्तार दोनों के लिए बल पैदा करेंगे, जबकि 54°44′ से कम फाइबर कोण के साथ पेचदार रूप से व्यवस्थित मांसपेशियों के फाइबर मरोड़ और छोटे होने दोनों के लिए बल पैदा करेंगे। तिरछी या पेचदार मांसपेशियों की परतों का फाइबर कोण छोटा होने के दौरान बढ़ना चाहिए और लंबा होने के दौरान कम होना चाहिए। एक मरोड़ बल बनाने के अलावा, तिरछी मांसपेशियों की परतें इसलिए विस्तार के लिए एक बल बनाएंगी जो अनुदैर्ध्य संपीड़न का विरोध करने में अनुप्रस्थ मांसपेशियों की सहायता कर सकती हैं। उदाहरण कई कीड़ों के पूरे शरीर मोलस्क के पैर (सेफलोपोड्स में बाहों और तम्बू सहित) स्तनधारियों की जीभ और हाथियों के सरीसृप ट्रंक पश्चिमी भारतीय मैनेट तकनीकी अनुप्रयोगों के थूथन इंजीनियरों और जीवविज्ञानियों के एक समूह ने रोबोटिक बाहों को विकसित करने के लिए सहयोग किया है जो विभिन्न आकार, द्रव्यमान, सतह की बनावट और यांत्रिक गुणों की विभिन्न वस्तुओं को हेरफेर करने और संभालने में सक्षम हैं। इन रोबोटिक भुजाओं के पिछले रोबोटिक भुजाओं की तुलना में कई फायदे हैं जो मस्कुलर हाइड्रोस्टैट्स पर आधारित नहीं थे। संदर्भ पशु शरीर रचना विज्ञान बायोमैकेनिक्स