Δεν είναι καθημερινά ότι οι διακοπές κατάδυσης ανοίγουν το δρόμο για μια πιθανή τεχνολογική καινοτομία, πολύ λιγότερο μια που περιλαμβάνει κεφαλίδα. Ωστόσο, αυτό ακριβώς συνέβη για τον Alexis Noel.
Ο υποψήφιος μηχανικός μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας περιέγραψε το ταξίδι της κατάδυσης, το επακόλουθο με το νερό κολλητό αυτί του φίλου και τον αυτουργό-αυτί-που κρατούσε το νερό παγιδευμένο πίσω από το τύμπανο στο καθηγητή της, τον David Hu. Σε καμία περίπτωση, οι δυο συμμετείχαν σε λεπτομερείς συζητήσεις σχετικά με την κολλώδη ουσία.
Τότε χτύπησε: Τι περισσότερο μπορεί να μάθει από το earwax;
Ενδιαφέρουσα, ο Noel εξηγεί ότι το κηρώδες υλικό είναι συνεχώς «καταπονημένο και διαμορφωμένο» σε διάφορες μορφές λόγω των κινήσεων των γνάθων που ωθούν το κανάλι του αυτιού να σκαλίζει ανάμεσα σε σχήματα οβάλ και στρογγυλά. Αυτές οι αλλαγές καταστρέφουν τελικά το δακτυλίθιο, τελικά προκαλώντας το να πέσει έξω από το αυτί σας (αν και σε μικροσκοπικά, ελάχιστα ορατά κομμάτια).
Όταν πρόκειται για την ικανότητα του κερατοειδούς να φιλτράρει τα σωματίδια σκόνης, λέει ότι φιλτράρει τη σκόνη καλά πριν βγει από το αυτί. Αυτή η διαδικασία ξεκινάει όταν το earwax επικαλύπτει τις τρίχες των αυτιών και δημιουργεί μια δομή που μοιάζει με ιστό. Αυτή η δομή, εξηγεί, είναι "πολύ πιθανό" που βρίσκεται μέσα στα αυτιά όλων των θηλαστικών και παίζει ρόλο στη συλλογή σκόνης.
"Καθώς ο αέρας κυκλοφορεί μέσα και έξω από το αυτί, τα σωματίδια σκόνης αρπάζονται από το κολλώδες υγρό", λέει ο Noel. Ο κερατοειδής κερί καθίσταται τελικά κορεσμένος με σκόνη, προκαλώντας το να υποστεί κάταγμα και να πέσει έξω από το αυτί.
Οι άνθρωποι συνήθως αποθεματοποιούν το δακτυλίθιο για βαμβακερά επιχρίσματα. Αλλά Noel αναρωτήθηκε, θα μπορούσε να υπάρχει μια πρακτική χρήση για αυτό έξω από το κανάλι του αυτιού;
"Σκέφτομαι τη διήθηση του αέρα στο σπίτι", λέει ο Noel για μια πιθανή εφαρμογή, αναφερόμενη σε μονάδες AC και φορητά φίλτρα αέρα. "Ένα φίλτρο τύπου earwax μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από τα παραδοσιακά πλέγματα."
Αυτή και η τότε προπτυχιακή ερευνητής Zac Zachow άρχισαν να εξετάζουν τις ιδιότητες υγρών του χοίρου, του σκύλου, του προβάτου και του κουνελιού. Μελετώντας τον κλώνο ζώων, αντί για τον άνθρωπο, σήμαινε την αποφυγή των μεγάλων ποσοτήτων γραφειοκρατίας που απαιτούνται για την τελευταία, επιτρέποντάς τους να φτάσουν στην εργασία πολύ νωρίτερα. Η προσδοκία τους ήταν ότι οι ιδιότητες του υγρού θα κυμαίνονταν μεταξύ κάθε ζώου, αλλά αυτό που ανακαλύφθηκε ήταν εκπληκτικό.
Ο Alexis Noel και η ομάδα του συνέλεξαν και μελέτησαν δείγματα κεφαλής από διάφορα ζώα. (Α. Noel, Z. Zachow and D. Hu, Georgia Tech) "Συλλέξαμε δείγματα από νεκρά ζώα από άλλο εργαστήριο σε συνεργασία με την Georgia Tech", λέει ο Noel. Εξηγεί ότι το ιξώδες των κεφαλών τους ήταν "ακριβώς το ίδιο είτε ήταν από ένα μικρό κουνέλι είτε από ένα μεγάλο χοίρο. Οι ιδιότητες του υγρού ήταν ίδιες. "Ανεξάρτητα από το ρύπο (περιττώματα, βρωμιά, σκόνη κλπ.), Το κηρό του αυτιού συνέχιζε να ρέει μέσα στο αυτί.
Ο Noel βρήκε ενδιαφέρον το γεγονός ότι το δακτύλιο αυτιού ενός μεγάλου ζώου έχει τις ίδιες ιδιότητες με ένα μικρότερο, αλλά δεν εκπλήσσεται εντελώς, δεδομένου ότι τα υγρά όπως ο βλεννογόνος ή το αίμα συνήθως παραμένουν σταθερά σε όλα τα ζώα.
Τώρα οπλισμένος με πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες ρευστού του κερατοειδούς, ο Noel σχεδιάζει να αξιολογήσει τη μέγιστη ικανότητα συγκράτησης σκόνης του earwax -του ανθρώπου και του ζώου. Είναι περίεργος για το "πόση σκόνη απαιτείται για να φτάσει σε αυτή την εύθραυστη κατάσταση."
Έπειτα έρχεται η εξαγωγή δεδομένων. «Θα εξετάσουμε το σημείο θραύσης για τα δείγματα κεφαλής με ποικίλες συγκεντρώσεις σκόνης», εξηγεί. "Θα προσθέσουμε σκόνη σε δείγματα κεφαλής, παρατηρώντας αν συμβαίνει κάταγμα και σχεδιάζοντας το σημείο κατάγματος σε σχέση με τη συγκέντρωση σκόνης." Ο Noel προσθέτει ότι αυτό μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη μακροζωία των μελλοντικών συστημάτων διήθησης.
Το ανθρώπινο earwax είναι αποτελεσματικό στη συλλογή σκόνης επειδή δημιουργεί ένα ιστό γύρω από τις τρίχες των αυτιών. (Α. Noel, Z. Zachow and D. Hu, Georgia Tech) Με την συνεχιζόμενη έρευνα, η εξάπλωση πιθανών εφαρμογών, σε αυτή τη συγκυρία, είναι κάπως πρόωρη, εξηγεί ο Noel. Συνεχίζει να οραματίζεται ένα σύστημα φιλτραρίσματος οικιακού αέρα που ενσωματώνει μια ουσία τύπου κεφαλής βελτιστοποιημένη για μέγιστη χωρητικότητα σκόνης και σημεία κατάγματος. Ακόμα, οι τροχοί της περιστρέφονται. Ως ανεπαρκής ανεμιστήρας χώρου, λέει ότι θα την "αγαπήσει να εφαρμοστεί σε κάποιο χώρο" μία ημέρα.
Η Beth Rattner, εκτελεστικός διευθυντής του Μισούλα, Ινστιτούτο Βιοϊατρικής με έδρα το Montana, ήταν ευτυχής να μάθει την έρευνα του Noel.
"Είμαστε πάντα ενθουσιασμένοι που ακούμε την εμπλοκή των επιστημόνων με νέες ερευνητικές ευκαιρίες και πώς θα μπορούσαν να εμπνεύσουν δημιουργικές και πιο βιώσιμες τεχνολογίες", λέει ο Rattner. "Είναι ιδιαίτερα συναρπαστικό ότι πρόκειται για αυτί κεραμιδιού, κάτι που όλοι ζούμε καθημερινά αλλά σπάνια σκεφτόμαστε. Ας ελπίσουμε ότι μια μέρα θα ενημερώσουμε τους αναγνώστες μας για το AskNature.org σχετικά με τα φίλτρα αέρα υψηλής τεχνολογίας που εμπνέονται από το earwax, μαζί με φίλτρα νερού εμπνευσμένα από πρωτεΐνες φάλαινας και aquaporin ".
Το AskNature.org είναι ένας ιστότοπος του Ινστιτούτου Βιοϊατρικής που επιτρέπει στην κοινότητα να βρει, να καθαρίσει και να δημιουργήσει βιώσιμες στρατηγικές σχεδιασμού και λύσεις, οι οποίες εμπνέονται από τη φύση.
Πέρα από τη Βιοϊατρική 3.8 - η αδελφική οργάνωση του Ινστιτούτου, Mark Dorfman, έχει εργαστεί ως βιομικυμικός χημικός για 10 χρόνια. Η έρευνα για τα αυτιά του Noel τον κάνει να σκεφτεί για τις μέδουσες, για όλα τα πράγματα.
Όταν οι μέδουσες αντλούν το σώμα τους, εξηγεί, δημιουργούν δίνες που δημιουργούν μια συγκεκριμένη ροή. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι τα μελλοντικά συστήματα φιλτραρίσματος σκόνης θα μπορούσαν ενδεχομένως να περιλαμβάνουν αιωρούμενους σωλήνες που μοιάζουν με ακρωτηριασμό, οι οποίοι δουλεύουν παράλληλα με τις ουσίες που μοιάζουν με κεριά, όλα σε μια προσπάθεια να κατευθύνουν, να συλλάβουν και να φιλτράρουν κατάλληλα τα σωματίδια.
Ο Dorfman ενδιαφέρεται επίσης για τα συντριπτικά χαρακτηριστικά του earwax, κάτι που πιστεύει ότι μπορεί να έχει κάποια εμπορική αξία.
"Οι βιομηχανικές διεργασίες είναι συχνά συνεχείς και όχι παρτίδες, οπότε η απενεργοποίηση των εργασιών για τον καθαρισμό των συστημάτων διήθησης είναι κάτι που οι διαχειριστές των επιχειρήσεων προσπαθούν να αποφύγουν", λέει. "Γι 'αυτό η ιδέα των κολλώδινων ουσιών που παγιδεύουν τα αερομεταφερόμενα σωματίδια δεν ήταν συχνά μια επιθυμητή επιλογή να ακολουθήσουν. Ωστόσο, αν η κολλώδης ουσία αλλάξει τις ιδιότητές της κατά τον κορεσμό με σωματίδια έτσι ώστε να πέσει από οποιοδήποτε υπόστρωμα σαν το ιστό που συνδέεται με αυτό, νομίζω ότι μπορεί να έχει ανανεωμένο ενδιαφέρον ως βιώσιμη λύση.
Οι τροχοί του Dorfman περιστρέφονται επίσης.
"Ίσως θα μπορούσε να υπάρξει ένα σύστημα στο οποίο μια ουσία που μοιάζει με earwax θα εφαρμοζόταν σε στρώματα, έτσι ώστε καθώς το επιφανειακό στρώμα γίνεται κορεσμένο και πέφτει, ένα καινούργιο στρώμα δέσμευσης σωματιδίων εκτίθεται", λέει. "Εξακολουθώ να καταπλήσσω από το γεγονός ότι η φύση αποκαλύπτει πάντοτε εκπληκτικές νέες στρατηγικές για να εμπνεύσει λύσεις στις σύγχρονες βιομηχανικές προκλήσεις".
Για τον Noel, η αναζήτηση λύσεων στη φύση δεν τελειώνει στο earwax. Έχει εξερευνήσει τις γάτα γλώσσες. Ο Noel ήταν ακόμα τυχερός να παρατηρήσει μια γλώσσα τίγρης, μια κατάσταση που προέκυψε μετά την τίγρη του Zoo της Ατλάντα, Kavi, πέθανε στα τέλη του περασμένου έτους.
Οι γλωσσικές γάτες καλύπτονται από εύκαμπτες σπονδυλικές στήλες, οι οποίες αρπάζουν τις μπάλες σε γούνα και τους διώχνουν. Η μελέτη των δυνάμεων διάτρησης τίθεται σε ενέργεια με όλα αυτά, λέει ο Noel.
«Οραματιζόμαστε ένα είδος μοναδικής εφαρμογής που να επιτρέπει την εύκολη καθαριότητα των βούρτσας να προέρχεται από αυτή τη δουλειά της γλώσσας γάτας», λέει ο Noel. "Μπορώ να φανταστώ εύκολα μια βούρτσα ανθρώπων ή κατοικίδιων ζώων, αλλά θα εξετάσουμε επίσης εναλλακτικές εφαρμογές όπως οι τεχνολογίες καθαρισμού ταπήτων".
Όλη αυτή η έρευνα είναι σίγουρα ενδιαφέρουσα, τουλάχιστον. Από πού πηγαίνει από εδώ;
Ας πούμε απλά ότι σίγουρα θα κρατήσουμε ένα αυτί για μελλοντικές λεπτομέρειες.
