Az ókori kínaiak gyakorolták a kopromanciát, az egészség diagnosztizálását a széklet alakjának, méretének és textúrájának alapján. Ugyanúgy tette az egyiptomiak, a görögök és szinte minden ősi kultúra. Még ma is orvosa felkérheti, hogy mikor volt utoljára bélmozgása, és írja le ezt finoman részletesen.
kapcsolodo tartalom
- Mennyire vannak stresszben a zebrák? Csak kérdezd meg a csapod
- A pingvin kolónia felemelkedése és bukása, rögzítve a Poop-ban
- Bélellenőrzés: Az Mandrills szippantja Poopot, hogy elkerülje a paraziták társait
- Miért 10 napi hangya a hangya tartja ezt az esőerdő virágzó
Persze, kényelmetlen beszélni. De itt jön be a tudomány, mert az, amit nem szeretünk megvitatni, még mindig kárt okozhat. Az irritábilis bél szindróma, gyulladásos bélbetegség, gyomor-bélrendszeri fertőzések és más kakukkal kapcsolatos betegségek évente milliárd dollárt fizetnek az amerikaiak számára.
De ezeknek a problémáknak a megpróbálása nem volt a mi fő motivációnk arra, hogy megpróbáljuk kitalálni a székletürítés néhány fizikáját. Ez valami más volt, sokkal baljtabb.
Személyes megfigyeléstől a laborba
Amikor a szülői helyzet megtörténik, nehéz lesz. Az egyikünk egy dolgozó apa, aki túlélte azáltal, hogy új készségeket tanulott meg, amelyek egyike a széklet elemzése volt. Évek óta a pelenkaváltások, majd a bili edzés a poo-analízis kezdőjéből egy hatalmasabb ínyessé vált. Életem egy képsorozaton megy keresztül: kemény ürülékpelletek, mint a borsó, a hosszú széklet, mint egy sima kígyó egy barna vízcseppekhez.
Az ősöktől eltérően nem hittük, hogy a gyermekek székletéből meg tudjuk jósolni a jövőt. De azt gondoltuk, hogy érdemes megpróbálni megérteni, honnan származnak ezek a formák. A tudós létezés egyik különlegessége, hogy laboratóriummal rendelkezik a mindennapi világgal kapcsolatos kérdések megválaszolására.
Folyékony dinamizmusként egyesítettük erőit Daniel Chu, a vastagbél sebészével, valamint két stúdió hallgatóval, Candice Kaminski-val és Morgan LaMarca-val, akik 34 emlős faj ürülését és kézzel válogatott székletét filmezték az Atlanta Állatkertben annak sűrűségének és viszkozitásának mérése céljából.
Megtudtuk, hogy a legtöbb elefánt és más növényevő „úszókat” hoz létre, míg a legtöbb tigris és más húsevő „elsüllyedőket” hoz létre. Véletlenszerűen a fekáliákat is besorozzuk a legtöbbtől a legkevésbé büdösig, kezdve a tigrivel és az orrszarvúval, és egészen a pandaig. Az állatkert állatok sokfélesége számos különféle székletmérettel és alakkal szolgált számunkra, amelyek független bizonyítékként szolgáltak a szétválás időtartamának matematikai modelljének validálásához.
A széklet egy „reométer” elnevezésű eszközbe helyeztük, amely precíziós keverőgép, amely képes mérni a folyékony és szilárd anyagok, például a csokoládé és a sampon tulajdonságait. Laboratóriumunk két reométert oszt meg Alberto Fernandez-Nieves-rel a Georgia Tech fizikussal. Azóta besoroltuk a reométereket a „tiszta reométernek” és a „David Hu reométernek”, amelyek megmutatták a béka nyálának, nyálka és székletének méltányos részét.
A sebesség titka
Mit tanultunk még? A nagyobb állatok hosszabb széklettel rendelkeznek. És a nagyobb állatok is nagyobb sebességgel ürülnek. Például egy elefánt másodpercenként hat centiméter sebességgel robbant le, csaknem hatszor olyan gyors, mint egy kutya. Az embereknél a székletürítés sebessége között van: másodpercenként két centiméter.
Az M testtömeg és a székletürítési idő közötti kapcsolat. A szimbólumok a kísérleti méréseket jelölik; A szaggatott vonal az adatokhoz legjobban illeszkedik; A folytonos vonal az elméleti jóslatot képviseli. (Yang és mtsai: DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) Ez együttesen azt jelentette, hogy a székletürítés hossza sok állatfajban állandó - körülbelül 12 másodperc (plusz vagy mínusz 7 másodperc) - annak ellenére, hogy a térfogat nagyban változik. Feltételezve, hogy a haranggörbe eloszlik, az állatok 66% -ánál 5 és 19 másodperc között van a székletürítés. Ez egy meglepően kicsi tartomány, tekintve, hogy az elefánt ürülék 20 liter térfogata, közel ezer-szer nagyobb, mint egy kutyaé, 10 milliliternél. Hogyan tudnak a nagy állatok ilyen nagy sebességgel kiszivárogni?
A patkány ürülékének nyálkahártyája t = 0-on ragyog és kevesebb mint 30 másodperc alatt elpárolog. (Yang és mtsai: DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) A válasz, amit találtunk, a vastagbél falait bélő, rendkívül vékony nyálkahártya tulajdonságaira vonatkozik. A nyálkahártya réteg olyan vékony, mint az emberi haj, olyan vékony, hogy csak a széklet mérésével mérhetjük meg, amint a nyálka elpárolog. Annak ellenére, hogy vékony, a nyálka nagyon csúszós, több mint százszor kevésbé viszkózus, mint a széklet.
A székletürítés során a széklet úgy mozog, mint egy szilárd dugó. Ezért ideális körülmények között a széklet kombinált hosszát és átmérőjét egyszerűen a végbél és a vastagbél alakja határozza meg. Vizsgálatunk egyik fő megállapítása az volt, hogy a széklet a vastagbél hosszában a végbél felétől félig terjed.
Egységes elmélet a kapozásról
A széklet hosszúságát és a nyálka tulajdonságait összeillesztve, most egy koherens fizikai történetet kapunk arról, hogyan történik a székletürítés. A nagyobb állatoknak hosszabb ürülékük van, és vastagabb nyálka is, ami lehetővé teszi számukra, hogy nagy sebességgel érjék el ugyanazt a nyomást. Ennek a nyálkahártya-rétegnek a hiánya nem lehetséges. A nyálkahártya-változások számos betegséghez hozzájárulhatnak, ideértve a krónikus székrekedést és akár a baktériumok, például a gastrointestinalis traktusban a C. difficile által okozott fertőzéseket is.
A székletmérésen túl a tudományos kíváncsiság követésén túl gyakorlati alkalmazásokat is alkalmazott. A székletürítéssel kapcsolatos adataink segítségével felnőtt pelenkát terveztünk az űrhajósok számára. Az űrhajósok hét napig akarnak maradni űrruhában, de pelenkaik korlátozják őket. Kihasználva a széklet viszkozitását, olyan pelenkát terveztünk, amely elkülöníti a széklet a bőrrel való közvetlen érintkezéstől. Az év elején a NASA Space Poop Challenge elődöntője volt.
Ez csak azt mutatja, hogy a fizika és a matematika mindenütt használható, még a WC-csészében is.
Ezt a cikket eredetileg a The Conversation kiadta.
David Hu, gépészmérnöki és biológiai egyetemi docens, fizikai egyetemi docens, Georgia Georgia Institute of Technology
Patricia Yang, Ph.D. Gépészmérnöki hallgató, Georgia Georgia Institute of Technology
