Древни Кинези практиковали су копропанзију, дијагнозу здравља на основу облика, величине и текстуре измета. Исто су чинили и Египћани, Грци и скоро свака древна култура. Чак и данас ваш лекар може да пита када сте последњи пут имали црево и да га опише врло детаљно.
Сличан садржај
- Колико су зебре под стресом? Само питајте њиховог пса
- Успон и пад пингвинске колоније, снимљен у Пооп
- Гут Цхецк: Мандриллс Њушкало Пооп да избегне вршњаке са паразитима
- Зашто 10 дневних тона мравињака и даље одржава ову кишну шуму
Наравно, непријатно је разговарати. Али ту долази наука, јер оно о чему не волимо да разговарамо може и даље да нанесе штету. Синдром раздражљивог црева, упалне болести црева, гастроинтестиналне инфекције и друге болести повезане са стомаком коштају Американце милијарде долара годишње.
Али покушај заустављања ових проблема није била наша главна мотивација за покушај откривања неке физике дефекације. Било је то нешто друго, много злобније.
Из личног посматрања, у лабораторију
Кад родитељство погоди, тешко удара. Један од нас је радни тата који је преживео научивши нови сет вештина, од којих је једна била фекална анализа. Године пеленских промена и тадашња обука за пецање претвориле су ме из почетника анализа анализа пооса у познатог познаваоца. Мој живот пролази у серији слика: крути пелени измет попут грашка до дуги измет попут глатке змије до локве смеђе воде.
За разлику од старих, нисмо вјеровали да можемо предвидјети будућност из дјечије столице. Али ми смо мислили да је вредно покушати да схватимо одакле сви ови облици потичу. Имати лабораторију која ће одговарати на питања о свакодневном свету једно је од посебних задовољстава бити научником.
Као флуидни динамичари, удружили смо снаге са колоректалним хирургом Даниелом Цхуом и двојицом неупадних студената, Цандице Камински и Морган ЛаМарца, који су снимили дефекацију и ручно убрали измет од 34 сисара у Зоо Атланти како би измерили њихову густину и вискозитет.
Сазнали смо да већина слонова и осталих биљоједа ствара „плутаче“, док већина тигрова и других месождера ствара „потопиоце“. Нехотице смо такође изменили измет од већине до најмање мириса, почевши од тигра и носорога па све до панде. Разне животиње у зоолошком врту пружиле су нам низ фекалних величина и облика који су послужили као независни докази за потврђивање нашег математичког модела трајања дефекације.
Измет смо такође поставили у уређај који се зове „реометар“, прецизни блендер који може да мери својства течних и чврстих материјала, попут чоколаде и шампона. Наша лабораторија дели два реометра са физиком Георгиа Тецх Албертом Фернандез-Ниевесом. Од тада смо категорисали реометре као "чист реометар" и "Давид Ху реометар" - који су видели његов удио жабе, слузи и измета.
Тајна брзине
Шта смо још научили? Веће животиње имају дужи измет. И веће животиње такође пркосе већој брзини. На пример, слон порази брзином од шест центиметара у секунди, готово шест пута брже од пса. Брзина дефекације за људе је између: два центиметра у секунди.
Однос између телесне масе М и времена дефекације. Симболи представљају експериментална мерења; испрекидана линија представља најбоље прилагођавање подацима; пуна линија представља теоријско предвиђање. (Ианг и остали, ДОИ: 10.1039 / Ц6СМ02795Д, ЦЦ БИ-НД) Заједно, то је значило да је трајање дефекације константно код многих животињских врста - око 12 секунди (плус или минус 7 секунди) - иако се запремина веома разликује. Претпостављајући расподелу криве звона, 66 одсто животиња потребно је између 5 и 19 секунди да би се дефецирали. Изненађујуће је мали домет, имајући у виду да измет слона има запремину од 20 литара, што је готово хиљаду пута више него пасје, на 10 милилитара. Како се велике животиње могу поразити тако великом брзином?
Слуз на површини измета пацова сјаји на т = 0 и испарава за мање од 30 секунди. (Ианг и остали, ДОИ: 10.1039 / Ц6СМ02795Д, ЦЦ БИ-НД) Одговор, открили смо, био је у својствима ултра танког слоја слузи који покрива зидове дебелог црева. Слој слузи је танка попут људске длаке, толико танка да бисмо је могли измерити само вагањем измета док слуз испарава. Иако је танка, слуз је веома клизава, више од 100 пута мање вискозна од измета.
За време дефекације фецес се креће попут чврстог чепа. Због тога се у идеалним условима комбинована дужина и пречник измета једноставно одређују обликом ректума и дебелог црева. Једно од великих открића наше студије било је да се измет протеже на половину дужине дебелог црева од ректума.
Јединствена теорија кајања
Спајајући дужину измета са својствима слузи, сада имамо кохезивну физичку причу о томе како се дефакација догађа. Веће животиње имају дужи измет, али и гушћу слуз, што им омогућава да постигну велике брзине са истим притиском. Без овог слоја слузи, дефекација можда неће бити могућа. Промјене слузи могу допринијети разним болестима, укључујући хроничну опстипацију, па чак и инфекције бактеријама као што су Ц. диффициле у гастроинтестиналном тракту.
Осим што смо једноставно пратили нашу научну радозналост, наша мерења измета такође су имала неколико практичних примена. Наши подаци о дефекацији помогли су нам да дизајнирамо пелене за одрасле за астронауте. Астронаути желе да остану у свемирским оделима седам дана, али их пелене ограничавају. Искористивши вискозност измета, направили смо пелену која одваја измет од директног контакта са кожом. Била је полуфиналисткиња у НАСА Спаце Пооп Цхалленгеу раније ове године.
То само показује да се физика и математика могу користити свуда, чак и у вашој ВЦ шољи.
Овај чланак је првобитно објављен у часопису Тхе Цонверсатион.
Давид Ху, ванредни професор за машинско инжењерство и биологију, ванредни ванредни професор за физику, Георгиа Институте оф Тецхнологи
Др Патрициа Ианг Студент машинског инжењерства у држави Георгиа Тецхнологи оф Тецхнологи
