Biyoloji Mühendisliği Nedir?

Biyoloji Mühendisliği Nedir,Biyoloji ve Genetik Mühendisliği Nedir,İkinci alan ise çevreyle gerçek anlamda ilişkili olup, yaşam destek sistemleri olarak adlandırılan ve yaşamın temel gereksinimlerinin (oksijen ve hava basıncı gibi) yeterince veya hiç bulunmadığı ortamlarda kullanılan birbirleriyle bağlantılı gelişmiş mekanizmalardır.

Yaşam-destek Biyoloji Mühendisliğisistemlerinin en iyi örneklerinden birisi uzay elbisesidir, bu sayede astronotlar, uzay kapsülüyle birlikte, uzayda yolculuk edebilirler ve Ay’da yürüyebilirler

Yapay Organlar

Tıp alanındaki en önemli gelişmelerden birisi olan ve son zamanlarda kullanılmaya başlanan yapay organların gelecekte insan hayatı için çok daha büyük öneme sahip olacakları açıktır.

Tıp mühendisleri, kalp kapakçıklarını ve kalbin diğer birçok kısımlarını yapıyorlar, görevini tam anlamıyla başarabilecek, uzun ömürlü bir suni kalbin yakında gerçekleşmesi bekleniyor.

Şu anda en çok kullanılan yapay organların üçü. demir akciğer, kalp-akciğer makinası ve böbrek diyaliz makinasıdır.

Demir akciğer mekanik bir nefes alma aleti olup ilginç ismini, hastaların içine uzandığı ağır, hava geçmez, metal odacıktan alır.

Tıpkı insan diyaframındaki (mideyi göğüsten ayırır) kasların, havayı akciğerlerin içine ve dışına zorlaması gibi, demir akciğerde de havayı odacığın içine ve dışına iten hareketli bir mekanik diyafram (hastanın vücudunun altında) kullanılır.

Diyafram körükleri büzülerek hava yukarı itilince metal odacığın içindeki hava basıncı, hastanın odacığın dışında kalan başı çevresindeki atmosfer basıncını geçer.

Böylece içerdeki basınç hastanın “akciğerlerindeki havanın dışarı çıkarılmasını sağlar.Körükler gerilip odacığın içindeki hava dışarıya çıkarılın ca. odacığın içindeki basınç hastanın başı çevresindeki atmosfer basıncının altına düşer, böylelikle, hava, temel doğa kanunlarına uyarak, basıncı eşitlemek üzere, ağızdan ve burundan akciğerlere dolar. Bir mekanizmayla diyafram hareketlerinin hızlı bir şekilde tekrarlanması sağlanınca normalde kaslar tarafından yerine getirilen görev demir akciğerdeki basınç değişiklikleri sayesinde başarılmış olur.

Kalp-Akciger Makinası

Kalp-akciğer makinası kalbin ve akciğerlerin görevlerini (kan pompalama ve kana oksijen verme) mekanik işlemlere indirger.

İlk olarak 1953 yılında kullanılan mekanik, cerrahlar makina kalbi durdurup kalp ameliyatı yaparken vücut dokularının gerekli olan oksijenli kanı almasını sağlar.

Çalışması şu şekildedir: Kalbin kendisine ve kalbe oksijeni az kan getiren üst ana toplardamara hortumlar takılır.

Üst ana toplardamarın getirdiği bu “kullanılmış” kan sifonla vücud dışına çekilip silikon kaplı bir hortumla, oksijenlendiricîler olarak bilinen cam silindirlere gönderilir.

Silindirlerin içindeki çelik diskler sürekli dönerken, kanı silindirin içindeki bir oksijen akımının içine hafif hafif iterler, böylece akciğerlerdeki kana oksijen transferi işlemi taklit edilmiş olur.

Kırmızı kan hücreleri yeterli oksijeni alınca, kan önce bir sıvı düzenleyicisine sonra bir filtreye, daha sonra da kalbin hemen dışından vücudun atardamar sistemine pompalanır.Biraz kankaybı kaçınılmaz olduğundan sistemebir miktar kan eklenebilir.

Yapay (Suni) Böbrek

Yapay böbrek, kandan atılması gereken maddeleri alan, kanın asit-baz dengesini koruyan ve kana gerekli maddeleri veren çok karışık bir makinadır. Böbrekler görevlerini yeterince yapamıyorlarsa veya ameliyatla alınmışlarsa, yapay böbrek kullanılır.

Diyaliz, geçirgen bir zarla (genellikle selülozdan veya benzeri bir maddeden yapılmıştır) ayrılmışiki bölme arasında meydana gelen kimyasal bir değişim olayıdır. Bölmelerden birisi kanla, diğeri ise steril (mikropsuz) bir çözeltiyle doldurulur.

Zarın gözeneklerinden geçebilecek kadar küçük olan kandaki üreler, inorganik tuzlar ve diğer zararlı maddeler steril çözeltiye karışırken daha büyük olan proteinler ve hemoglobin molekülleri kendi bölmelerinde kalırlar.

Kanın bulunduğu bölmenin basıncı diğerinden daha yüksek tutularak steril çözeltideki su moleküllerinin kana karışıp onu sulandırması önlenir.

Zaman alıcı ve acı verici bu yöntem ne yazık ki birçok İçimse için yaşamı sürdürmenin tek çaresidir.

Mühendislerin getirdiği çözümler olmasaydı uzayda, su altında ve hatta jet uçaklarının içinde bile yaşamak mümkün olmayacaktı.

İnsanların sözünü ettiğimiz bu ortamlarda yaşayabilmesini sağlamak biyoloji mühendisliğinin görevidir. Yaşam-destek sistemleri oksijen, su. sabit basınç ve sabit sıcaklık sağlar, karbon dioksiti, kokuları ve artıkları ise ortamdan uzaklaştırır.

Kısacası biyoloji mühendislerinin bir görevi de yeryüzün deki normal çevre koşullarını bir denizaltıda. bir uzay kapsülünde veya bir uçak kabininde yaratarak insanların bu ortamlarda da yaşayıp çalışabilmesini sağlamaktır.

Atmosfer basıncı normal yaşam için gereken temel unsurlardan biridir.

Basınçlı çevre canlılık kazandırılması en kolay olan çevredir, bu nedenle basınç yaşam-destek sistemlerinin en önemli unsurudur. Yeryüzünde deniz seviyesinden uzaklaşıldıkça (yukarıya veya aşağıya doğru) basıncın etkilerinin sorun oluşturmaya başladığı görülür.

Yükseklere çıkıldıkça basınç azalır, böylece oksijen akciğerlere etkili bir şekilde “itilmez” ve normal nefes alıp vermeyle vücuda yeterli oksijen girmez. Denizlerin altına inildikçe su basıncı çok artar.

Biyoloji mühendisliği basınç değişikliklerini, basıncın az olduğu yerlerde basınçlı ortamlar yaratarak, basıncın fazla olduğu yerlerde ise batisfer (deniz dibi araştırmalarında kullanılan dalma aracı) gibi basınca dayanıklı araçlar yaparak etkisiz kılar.

Basınç Altında Uçma

Basınçlandırılmış çevrenin en tipik örneği uçuş yüksekliğindeki bir jet yolcu uçağının kabinidir. 11500 metre yüksekte. vücuda yeterli oksijen girebilmesi için akciğerlerimize çektiğimiz havanın hepsinin oksijen olması, diğer bir deyişle saf oksijen solumamız gerekirdi (oysa deniz seviyesindeki havanın bile ancak yüzde 20 kadarı oksijendir).

Kabin basıncı olmasaydı ciğerler yeterli oksijen alamayacağından yolcular hastalanacak. hatta büyük bir olasılıkla bilinçlerini yitireceklerdi.

Kabin basıncı yeterli miktarda oksijenin akciğerlere itilmesini sağlar, Jet uçaklarında bu iş için gereken sıkıştırılmış hava, motordan veya havalandırma sisteminden sağlanır.Sıkıştırılmış hava, soğutulduktan sonra, pilot ve yolcu kabinlerinde dolaştırılır. Fazla hava, karbondioksitle birlikte dışarı salınır, sistemde havanın temizlenmesine ve yeniden kullanılabilir hale ıletirilmesine bu nedenle gerek kalmaz.

Ay’da kullanılan uzay elbiseleri teknolojinin en son başarılarındandır. Bu büyük hacimli giysi 10 kat sentetik kumaştan oluşur, bu katların her birinin farklı görevi vardır) ve sırtına takılan 90 kiloluk yaşam destek çantası Ay’ın tuhaf ortamında doğabilecek her soruna yanıt verebilir.

Ay uzay giysisinin yapımında kullanılan maddelerden naylon yüksek sıcaklığa karşı, bir sentetik lastik olan neopren meteoritlere karşı, aluminyumlu plastik ise izolasyon için kullanılır.

Ayrıca, üzeri, içinden soğutucu bir madde geçen ve böylece deriyi soğutan hortumcuklarla örülü uzun paçalı uzay çağı donları vardır.

Çekim kuvvetinin azlığından dolayı Ay’daki ağırlığı sadece 14 kg. olan sırt çantasında oksijen, su, sabit basınç ve güç kaynaklarından başka haberleşme cihazları ve atıkları koyma bölümü bulunur.

Yunan mitolojisindeki Dünya’yı ve onun biyokimyasal özelliklerini sırtlarındaki çantada taşıdıklarını söyleyebiliriz.

Uzayda olsun su altında olsun, yaşam-destek sistemlerinin en önemli konularından ikisi, oksijenin sağlanması karbondioksitin ise’ uzaklaştırılmasıdır.

Oksijen nükleer denizaltılarda. dalma araçlarında ve bazı uçuşlarında, gaz halinde tüplere sıkıştırılmış olarak bulundurulur. Çok fazlamiktarda gereki yorsa sıvı hale gelinceye kadar soğutulur, sıvı oksijen çok daha az yerkaplar.

Uzay ve ağırlık başlıca, faktörlerse, o zaman, oksijenin katı şekilleri gündeme gelir. Örneğin demir tozu ve sodyum klorattan oluşan klorat mumları yakıldıklarında oksijen oluştururlar Alkali süperoksitleri olarak bilinen sodyum dioksit vepotasyum dioksit. karbondioksitle veya suyla kimyasal reaksiyona girdiklerinde oksijen üretirler.

Modern denizaltılarda kullanılan yeni elektrokimyasal teknolojiler sayesinde normal su, elektroliz olayıyla, oksijene ve hidrojene ayrıştırılmaktadır.

Karbon Dioksitin Uzaklaştırılması

Suni atmosfere sürekli olarak oksijen sağlanırken ortamdaki karbon dioksitin (nefesle birlikte havaya veririz) de sürekli olarak uzaklaştırılması gerekir. Bu görev, kimyasal gaz temizleyiciler olarak bilinen tozsu bileşikler tarafından başarılır.

Tozsu bileşikler, içinde dolaştırıldıkları havadaki karbon dioksit moleküllerini kapıp götürürler.Bu.amaç için kullanılan bileşiklerin en takmışı A.B.D. denizaltılarında ve uzay kapsüllerinde kullanılan lityum İdraksittir.

Bazı denizaltılarda ise aminli bileşikler kullanılır, bunlarda su ve aminler havadaki karbondioksitle reaksiyona girerek onu atmosferden çekerler.

Diğer lerinden farklı olarak, aminli bileşiklerin tekrar kullanılabilmesi mümkündür, bunun için karbondioksiti çeken bileşik ısıtılarak karbondioksitin ayrılmadı sağlanır, ayrılan karbonaioksit toplanarak sistemden atılır, aminli bileşik de tekrar kullanılabilir.

Koku yaratan molekülleri ve diğer organik kirleticileri havadan uzaklaştır mak için aktif mangal kömüründen yapılmış filtreleri bulunan havalandırma sistemleri kullanılır. Aktif mangal kömürü,büyük yüzey olanı ve gözenekleriyle, son derece etkili bir hava temizleyicisidir.

 

 

 

 

 

 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir