آلة تحديد المواقع العشوائية

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

آلة التموضع العشوائي ( RPM ) هي آلية تدور حول محورين مستقلين لتغيير اتجاهها في الفضاء بطرق معقدة بهدف التخلص من تأثير الجاذبية . [ 1 ] تُستخدم آلات التموضع العشوائي غالبًا كبديل للرحلات شبه المدارية أو أبراج السقوط الحر في الأبحاث التي تدرس تأثيرات انعدام الوزن أو الجاذبية الصغرى على الأنظمة البيولوجية. [ 2 ]

وصف

يُعدّ جهاز RPM تطورًا أكثر تطورًا من جهاز clinostat أحادي المحور . يتكون جهاز RPM عادةً من إطارين يدوران بشكل مستقل. يوضع أحد الإطارين داخل الآخر، مما يُحدث تغييرًا معقدًا في اتجاه العينة البيولوجية المثبتة في المنتصف. يُشار إلى جهاز RPM أحيانًا، خطأً، باسم "جهاز clinostat ثلاثي الأبعاد" (الذي يدور كلا المحورين في نفس الاتجاه، أي باتجاه عقارب الساعة). وهو عبارة عن جهاز محاكاة للوزن الميكروي (" الجاذبية الميكروية ") يعتمد على مبدأ "متوسط ​​متجه الجاذبية". يوفر جهاز RPM حجمًا وظيفيًا "يتعرض" لوزن ميكروي مُحاكى. [ 3 ]

محاكاة الجاذبية الصغرى والجزئية والجاذبية الفائقة

استُخدم مفهوم التموضع "العشوائي" لمحاكاة بيئة انعدام الجاذبية من خلال إلغاء الجاذبية. ويتحقق ذلك عن طريق تغيير اتجاه النموذج المستهدف، أو ما يُعرف بـ"متوسط ​​المتجهات". وباستخدام جهاز الطرد المركزي، يُمكن محاكاة جاذبية " مفرطة "، حيث يتعرض النموذج لقوة تسارع مستمرة. [ 4 ] في ظروف الجاذبية المفرطة ضمن بيئة انعدام الجاذبية، تتولد جاذبية "أرضية" جزئية. كما تُجرى محاكاة الجاذبية المفرطة باستخدام أجهزة طرد مركزي أكبر، مثل جهاز الطرد المركزي ذي القطر الكبير (LDC) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية . ويستطيع جهاز LDC محاكاة ما يصل إلى عشرين ضعف قوة جاذبية الأرض. ويستخدم نظام طورته شركة إيرباص خوارزمية لمحاكاة الجاذبية الجزئية من خلال متوسط ​​متجهات غير عشوائي تمامًا. لا يقوم متوسط ​​المتجهات في خوارزمية إيرباص بتحويل المتجه إلى قيمة صفرية، بل إلى نسبة مئوية تمثل محاكاة الجاذبية الجزئية. [ 1 ] [ 3 ] [ 5 ]

العيوب

بيئة انعدام الجاذبية المحاكاة داخل جهاز RPM ليست مثالية. ومن الآثار الثانوية لذلك قوى القص الناتجة عن ديناميكيات الموائع في وسط زراعة الخلايا . وقد قام ويست [ 6 ] بوضع نموذج رياضي لهذه القوى ، ووفقًا لبحث هاوسلاج [ 7 ]، فإن مقدارها كافٍ لإحداث تأثيرات بيولوجية. كما أظهر كورتيس-سانشيز هذه التأثيرات في خلايا الثدييات المزروعة في جهاز RPM [ 8 ] .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 جاك جيه دبليو إيه فان لون (2007). بعض تاريخ واستخدام آلة تحديد المواقع العشوائية (RPM) في الأبحاث المتعلقة بالجاذبية. التقدم في أبحاث الفضاء 39: 1161-1165
  2. ↑ ويست، سيمون ل.؛ ريتشارد، ستيفان؛ كوب، ساشا؛ غريم، دانييلا؛ إيغلي، مارسيل (2015). " محاكاة انعدام الجاذبية: مراجعة نقدية لاستخدام آلات تحديد المواقع العشوائية لزراعة خلايا الثدييات" . مجلة البحوث الطبية الحيوية الدولية . 2015 : 1-8 . doi : 10.1155/2015/971474 . ISSN 2314-6133 . PMC 4310317. PMID 25649075 .   
  3. 1 2 أ. ج. بورست، ج. ج. و. أ. فان لون. التكنولوجيا والتطورات الخاصة بآلة تحديد المواقع العشوائية، RPM. علوم وتكنولوجيا الجاذبية الصغرى، 2008. DOI 10.1007/s12217-008-9043-2
  4. ↑ فان لون، جاك جيه دبليو إيه؛ كراوس، جوتا؛ كونها، همبرتو؛ غونسالفيس، جواو؛ ألميدا، هوغو؛ شيلر، بيتر (يونيو 2008). "جهاز الطرد المركزي ذو القطر الكبير، LDC، لعلوم الحياة والعلوم الفيزيائية والتكنولوجيا" . الحياة في الفضاء من أجل الحياة على الأرض . 553 : 92. رمز Bibcode : 2008ESASP.663E..92V . ISSN 1609-042X . 
  5. ↑ مانزانو، أرانزاتسو؛ هيرانز، راؤول؛ دين توم، ليوناردوس أ.؛ تي سلا، سيورد؛ بورست، غوس؛ فيسر، مارتين؛ ميدينا، ف. خافيير؛ فان لون، جاك جيه دبليو إيه (2018-04-04). "نماذج محاكاة الجاذبية الجزئية الجديدة للقمر والمريخ وتأثيراتها على التوازن بين نمو الخلايا وتكاثرها خلال المراحل المبكرة من نمو النبات" . مجلة npj Microgravity . 4 : 9. doi : 10.1038/s41526-018-0041-4 . ISSN 2373-8065 . PMC 5884789. PMID 29644337 .   
  6. ↑ ويست، سيمون ل.؛ ستيرن، فيليب؛ كاسارتيلي، إرنستو؛ إيغلي، مارسيل (30 يناير 2017). "ديناميكيات الموائع التي تظهر أثناء محاكاة انعدام الجاذبية باستخدام آلات تحديد المواقع العشوائية" . PLOS ONE . 12 (1) e0170826. Bibcode : 2017PLoSO..1270826W . doi : 10.1371/journal.pone.0170826 . ISSN 1932-6203 . PMC 5279744. PMID 28135286 .   
  7. ↑ هاوسلاج، ينس؛ سيفيك، فولكان؛ هيمرسباخ، روث (24 أبريل 2017). "يمثل طحلب Pyrocystis noctiluca اختبارًا حيويًا ممتازًا لقوى القص المُستحثة في أجهزة محاكاة الجاذبية الصغرى الأرضية (جهاز كلينوستات وجهاز تحديد المواقع العشوائي)" . npj Microgravity . 3 (1): 1–7 . doi : 10.1038/s41526-017-0016-x . ISSN 2373-8065 . PMC 5460110 .  
  8. ↑ كورتيس-سانشيز، خوسيه لويس؛ ميلنيك، دانييلا؛ ساندت، فيفيان؛ كاليرت، ستيفان؛ مارشال، شانون؛ جونسون، إيان آر دي؛ كالفاروسو، ماركو؛ ليمرسدورف، كريستيان؛ ويست، سيمون إل؛ غريم، دانييلا؛ كروجر، ماركوس (يناير 2023). "يفصل تدفق السوائل والفقاعات خلايا السرطان الملتصقة لتشكيل كريات على جهاز تحديد المواقع العشوائي" . الخلايا . 12 (22 ) : 2665. doi : 10.3390/cells12222665 . ISSN 2073-4409 . PMC 10670461. PMID 37998400 .