Chinezii antici au practicat copromantie, diagnosticul de sănătate bazat pe forma, dimensiunea și textura fecalelor. La fel și egiptenii, grecii și aproape fiecare cultură străveche. Chiar și astăzi, medicul dumneavoastră vă poate întreba când ați avut o ultimă mișcare intestinală și să o descrieți în detalii rafinate.
Continut Asemanator
- Cât de stresați sunt zebrele? Întreabă-i pe caca
- O coloană de pinguini Rise and Fall, înregistrată în Poop
- Verificare gut: Mandrills Sniff Poop pentru a evita colegii cu paraziți
- De ce 10 tone zilnice de furnicar păstrează această pădure ploioasă înfloritoare
Sigur, este incomod să vorbim. Dar acolo vine știința, pentru că ceea ce nu ne place să discutăm poate provoca rău. Sindromul de colon iritabil, boala inflamatorie a intestinului, infecțiile gastro-intestinale și alte afecțiuni legate de poop costă miliarde de dolari americani anual.
Dar încercarea de a pune problema acestor probleme nu a fost principala noastră motivație pentru a încerca să descopăr o parte din fizica apărării. Era altceva, mult mai sinistru.
Din observație personală, în laborator
Când parentalitatea lovește, aceasta lovește tare. Unul dintre noi este un tată muncitor care a supraviețuit învățând un nou set de abilități, dintre care una a fost analiza fecală. Anii de schimbări de scutece și apoi antrenamentul cu ghivece m-au transformat dintr-un novice poo-analiză într-un cunoscător vrăjit. Viața mea trece printr-o serie de imagini: pelete de fecale dure precum mazăre până la fecale lungi ca un șarpe neted până la o baltă de apă brună.
Spre deosebire de antici, nu am crezut că putem prezice viitorul din scaunul copiilor. Dar am crezut că merită să încercăm să înțelegem de unde provin toate aceste forme. A avea un laborator pentru a răspunde la întrebări despre lumea de zi cu zi este una dintre plăcerile distincte de a fi om de știință.
În calitate de dinamoviști fluizi, ne-am unit forțele cu chirurgul colorectal Daniel Chu și doi studenți stalwart, Candice Kaminski și Morgan LaMarca, care au filmat defecarea și fecalele culese manual de la 34 de specii de mamifere de la Zoo Atlanta pentru a măsura densitatea și vâscozitatea lor.
Am aflat că majoritatea elefanților și a altor ierbivore creează „plutitoare”, în timp ce majoritatea tigrilor și a altor carnivore creează „scufundări”. Din neatenție, am clasificat și fecale de la cel mai puțin la cel mai puțin mirositor, începând cu tigrul și rinocerul și mergând până la panda. Varietatea animalelor din grădina zoologică ne-a oferit o serie de dimensiuni și forme fecale care au servit ca probe independente pentru a valida modelul nostru matematic al duratei de defecare.
Am plasat și materiile fecale într-un dispozitiv numit „reometru”, un blender de precizie care poate măsura proprietățile unor materiale asemănătoare lichidului și solidelor, cum ar fi ciocolata și șamponul. Laboratorul nostru împărtășește două reometre cu fizicianul Georgia Tech, Alberto Fernandez-Nieves. De atunci, am clasificat reometrele drept „reometrul curat” și „reometrul David Hu” - care și-a văzut ponderea corectă de salivă, mucus și fecale de broască.
Secretul vitezei
Ce altceva am învățat? Animalele mai mari au fecale mai lungi. Și animalele mai mari defecă, de asemenea, cu viteză mai mare. De exemplu, un elefant defecă la o viteză de șase centimetri pe secundă, de aproape șase ori mai rapid decât un câine. Viteza de defecare a omului este între: doi centimetri pe secundă.
Relația dintre masa corporală M și timpul de defecare. Simbolurile reprezintă măsurători experimentale; linia punctată reprezintă cea mai potrivită datelor; linia solidă reprezintă predicția teoretică. (Yang și colab., DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) Împreună, acest lucru a însemnat că durata de defecare este constantă pentru multe specii de animale - în jur de 12 secunde (plus sau minus 7 secunde) - chiar dacă volumul variază mult. Presupunând o distribuție a curbei clopotului, 66 la sută dintre animale durează între 5 și 19 secunde pentru a defeca. Este o gamă surprinzător de mică, având în vedere că fecalele elefantului au un volum de 20 de litri, de aproape o mie de ori mai mare decât cel al unui câine, la 10 mililitri. Cum se pot defeca animalele mari cu viteză atât de mare?
Mucusul de pe suprafața fecalelor de șobolan strălucește la t = 0 și se evaporă în mai puțin de 30 de secunde. (Yang și colab., DOI: 10.1039 / C6SM02795D, CC BY-ND) Răspunsul, am descoperit, a fost în proprietățile unui strat ultra-subțire de mucus care căptușește pereții intestinului gros. Stratul de mucus este la fel de subțire ca părul uman, atât de subțire încât l-am putea măsura numai cântărind fecale pe măsură ce mucusul s-a evaporat. Deși este subțire, mucusul este foarte alunecos, de peste 100 de ori mai puțin vâscos decât fecalele.
În timpul defecării, materiile fecale se mișcă ca un dop solid. Prin urmare, în condiții ideale, lungimea și diametrul combinat al fecalelor este pur și simplu determinată de forma rectului și a intestinului gros. Una dintre marile descoperiri ale studiului nostru a fost că fecalele se extind la jumătatea lungimii colonului de la rect.
O teorie unificată a pooping-ului
Combinând lungimea fecalelor împreună cu proprietățile mucusului, avem acum o poveste de fizică coezivă pentru cum se întâmplă defecarea. Animalele mai mari au fecale mai lungi, dar și mucusul mai gros, ceea ce le permite să obțină viteze mari cu aceeași presiune. Fără acest strat de mucus, defecarea nu ar fi posibilă. Alterările mucusului pot contribui la mai multe afecțiuni, inclusiv constipația cronică și chiar infecții ale bacteriilor precum C. difficile în tractul gastro-intestinal.
Dincolo de simpla urmărire a curiozității noastre științifice, măsurătorile fecalelor noastre au avut și unele aplicații practice. Datele noastre de defecare ne-au ajutat să proiectăm un scutec pentru adulți pentru astronauți. Astronauții vor să stea în costume spațiale timp de șapte zile, dar sunt limitați de scutecele lor. Profitând de vâscozitatea materiilor fecale, am proiectat un scutec care separă fecalele departe de contactul direct cu pielea. A fost semifinalist în NASA Space Poop Challenge la începutul acestui an.
Doar arată că fizica și matematica pot fi folosite peste tot, chiar și în vasul de toaletă.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
David Hu, profesor asociat de inginerie mecanică și biologie, profesor adjunct de fizică, Institutul de tehnologie din Georgia
Patricia Yang, doctorat Student în Inginerie Mecanică, Institutul de Tehnologie din Georgia
