October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org)—forskare vid Georgia Institute of Technology har upptäckt att däggdjur över en viss storlek verkar överensstämma med vad de har kallat, ”urineringslagen” – det vill säga däggdjur av alla storlekar, rapporterar de, tar ungefär 21 sekunder att upphäva blåsan. Inte nöjd med att använda befintliga data, forskargruppen genomförde fältarbete-besöker djurparker och andra platser där djur bor—där de filmade djuren som urinerade (eller medicinskt sett—engagerade sig i micturition). De har skrivit ett papper som beskriver sina äventyr och resultat och har lagt upp det på förtrycksservern, arXiv, för dem som vill granska sitt arbete.

studien, ledd av Professor David hu, började som ett fluidmekanikpussel: hur lång tid ska det ta djur av olika storlekar att kissa?- en uppenbarligen giltig fråga med tanke på skillnaderna i storlek på inte bara djuren utan de kroppsdelar de använder när de lindrar urinblåsan. Teamet noterar att det finns två huvuddelar inblandade: blåsan och urinröret—det halmliknande röret som bär urin från blåsan till omvärlden. De noterar att tyngdkraften är ett problem med urineringsmekanik—stora djur, som elefanter (som kan tömma upp till 42 gallon i en frisättning) tenderar att tillåta gravitation att göra allt arbete. Mindre djur, som hundar eller getter, använder muskler för att hjälpa processen.

Hu lämnade det till sitt team (av undergrads) för att samla in fältdata, registrera djur på olika platser som de lättade sig, förhoppningsvis utan att locka till sig andra oroliga att de kanske har mindre än vetenskapliga begrepp i åtanke, för att lära sig mer. När de studerade videorna, tillsammans med andra som hittades på YouTube, upptäckte teamet att oavsett storlek tycktes alla deras ämnen ta ungefär samma tid för att avsluta jobbet. Dessutom upptäckte de att kroppsdelarna som djuren använde för att urinera tenderade att ha samma proportioner, storleksmässigt.Hu och hans team spekulerar inte i varför djur som är större än fladdermöss och råttor (de tar bara en sekund att urinera) tar ungefär samma tid att kissa, men notera att naturen verkar ha sett till att det inte skulle ta för lång tid. Med elefanter till exempel är urinröret så långt att urinen snabbar upp när den faller och spricker ut ur djuret som en brandslang. De noterar också att de inte testade människor, även om de föreslår att det är troligt att människor också överensstämmer med urineringslagen, så länge de går när deras blåsor är fulla, snarare än när det bara är bekvämt.

Mer information: Urineringslagen: alla däggdjur tömmer sina blåsor under samma varaktighet, arXiv: 1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Abstract
urinsystemet utvecklades för att mata ut vätskor från kroppen snabbt och effektivt. Trots en lång historia av framgångsrika urologiska behandlingar hos människor och djur har urineringens fysik fått relativt liten uppmärksamhet. I denna kombinerade experimentella och teoretiska undersökning belyser vi urineringens hydrodynamik över fem storleksordningar i djurmassa, från möss till elefanter. Med hjälp av höghastighetsvätskedynamikvideor och flödesmätning vid Zoo Atlanta upptäcker vi ”Urineringslagen”, som säger att djur tömmer sina blåsor över nästan konstant varaktighet av genomsnitt 21 sekunder (standardavvikelse 13 sekunder), trots en skillnad i blåsvolym från 100 mL till 100 L. denna prestation möjliggörs av den ökande urinrörets längd hos stora djur som förstärker gravitationskraften och flödeshastigheten. Vi visar också de utmaningar som urinvägarna står inför för gnagare och andra små däggdjur för vilka urinflödet är begränsat till enstaka droppar. Våra resultat avslöjar urinröret utvecklats som en flödesförbättrande enhet, vilket gör det möjligt för urinvägarna att skalas upp utan att äventyra dess funktion. Denna studie kan hjälpa till vid diagnos av urinproblem hos djur och inspirera utformningen av skalbara hydrodynamiska system baserade på de i naturen.

journalinformation: arXiv

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.