머리에 물리적인 충격을 받는 경우가 많은 권투와 축구, 미식축구 선수는 만성적인 외상성 뇌질환을 앓는 경우가 많습니다. 실제로 외부에서 물리적인 충격을 받았을 때, 두개골 안에 뇌가 어떤 식으로 흔들리고 있는지를, 계란의 노른자를 사용하여 검증한 논문이 발표되었습니다.
How to deform an egg yolk? On the study of soft matter deformation in a liquid environment: Physics of Fluids: Vol 33, No 1
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0035314
How to deform an egg yolk? On the study of soft matter deformation in a liquid environment
In this paper, we report a novel experimental study to examine the response of a soft capsule bathed in a liquid environment to sudden external impacts. Taking an egg yolk as an example, we found t...
aip.scitation.org
Eggs reveal what may happen to brain on impact | EurekAlert! Science News
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/aiop-erw011321.php
Eggs reveal what may happen to brain on impact
Our brains consist of soft matter bathed in watery cerebrospinal fluid inside a hard skull, and in Physics of Fluids, researchers describe studying another system with the same features, an egg, to search for answers about concussions. Considering that in
www.eurekalert.org
What happens to the brain on sudden impact? Egg yolks could hold the answer | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2021/01/egg-yolks-can-shed-light-on-traumatic-brain-injury-study-finds/
What happens to the brain on sudden impact? Egg yolks could hold the answer
Rotational deceleration causes most deformation—like getting punched on the chin
arstechnica.com
두개골 안은 뇌척수액으로 채워져 있으며, 뇌는 그 중에 떠 있는 상태입니다. 지금까지의 연구에서는 부드러운 물질이 액체 속에서 변형하는 경우는, 액체의 흐름이 급격히 변화하여 일어나는 것으로 나타났습니다. 미국의 빌라노바대학의 Qianhong Wu 씨가 이끄는 연구팀은 새롭게 '두개골의 파손 없이 뇌가 손상될 가능성이 있는지 여부'에 대해 조사하기 위해 달걀을 사용했습니다.
연구팀이 준비한 실험장치 중 A의 장치에는 (a)의 용기에 달걀의 흰자와 노른자가 들어 있으며, (c)의 추가 위에서 떨어져 충격을 가합니다. B의 장치는 (g)의 모터로 흰자와 노른자가 들어간 용기를 회전시키는 방식으로 되어 있습니다.
실험을 한 결과, 수직으로 충격을 주는 A의 장치는 다음 그림과 같이 노른자는 거의 변형하지 않았고 타원형의 모양을 유지했습니다.
그러나 회전 충격을 가하는 B장치의 노른자는 곧 크게 변형했는데, 한 번은 수평방향으로 연장된 뒤, 연직방향으로 반경이 커졌습니다. 변형의 양상은 다음 사진을 보면 잘 알 수 있습니다.
B의 장치에서 노른자가 변형하는 모습을 담은 동영상은 아래에서 볼 수 있습니다.
Rotational deceleration experiment with egg yolk - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=Rk_375SG-kM
연구팀은 이 변형이 노른자만의 특성이 아닌 것을 확인하기 위해 인공 이크라에 사용되는 알긴산칼슘의 캡슐을 젖산칼슘 용액에 가라앉혀 같은 실험을 실시한 결과, 달걀 노른자와 같은 결과를 얻을 수 있었다는 것. 이 때문에 연구팀은 "액체환경에서 부드러운 물질의 변형으로 이어지는 주요 메커니즘은 생물학적인 반응이 아니라 기계적인 힘의 결과"라고 주장합니다. 또한 "회전, 특히 느린 회전에 의한 원심력은 뇌에 유해한 충격이 된다"고 경고합니다.
Wu 씨는 "예를 들어 복서가 턱에 날카로운 타격을 주었을 때, 턱이 목에서 가장 먼 지점이 되는 것을 생각하면 머리가 회전하는 속도가 가장 커질 가능성이 있습니다"라고 설명하며, 펀치의 직선적인 충격보다 머리가 좌우로 흔들림에 의한 충격이 더 뇌에 미치는 영향이 크다고 지적합니다. 또한 Wu 씨는 "이 연구는 뇌뿐만 아니라 혈액 중 적혈구의 연구에도 응용할 수 있습니다"라고 말합니다.
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