Oletko koskaan sekoittanut maissitärkkelystä ja vettä toisiinsa “obleckiksi”? Kun puristat seoksen tiukasti nyrkkiin, se tekee kovan pallon. Mutta kun rentoutat otetta, se tippuu kuin neste. Se on yleinen esimerkki "leikkauspaksuuntumisnesteestä", materiaalista, jonka viskositeetti kasvaa stressin aikana.
Jotkut tutkijat ajattelevat, että leikkauspaksuuntumisnesteet voivat olla seuraava iso asia vammojen ehkäisyssä ja kuntoutuksessa. Näihin nesteisiin perustuvilla materiaaleilla on potentiaalia auttaa estämään aivotärähdyksiä, niskavammoja ja kiertyneitä nilkat; toimia vartijapanssarina sotilaallisissa olosuhteissa; ja luoda uusia kuntoutuslaitteita.
Eric Wetzel on tutkinut Yhdysvaltain armeijan tutkimuslaboratoriossa (ARL) Aberdeenissä, Marylandissa viimeisen 15 vuoden ajan ja hänellä on patentteja useille tekniikoille ja tuotteille. Aluksi hän impregnoi Kevlaria leikkauspaksuuttavilla nesteillä ohuemman, joustavamman vartalopanssarin valmistamiseksi. Nyt hän on keksinyt, kuinka nesteet koteloida joustavaan hihnaan. Vedä hihnaa varovasti, ja se laajenee kuin joustava. Vedä se nopeasti, ja se jäykistyy ja lukittuu. Tämä tekniikka, jota Wetzel kutsuu “RAT-hihnoiksi” (“nopeusaktivoiduiksi kiinnitysnauhoiksi”), voisi olla hyödyllinen useilla alueilla armeijasta ammattiurheiluun kotiin.
"Se, mitä nämä hihnat antavat sinulle kyvyn tehdä, on sallia ihmisen liikkuminen säännöllisellä nopeudella, mutta kun tapahtuu jotain todella väkivaltaista, ne potkaisevat sisään ja tarjoavat vastarintaa", Wetzel sanoo.
Viime vuosien ajan Wetzel on tehnyt yhteistyötä NFL: n kanssa kehittääkseen RAT-hihnan järjestelmän kypärien pitämiseksi paikoillaan ja auttaa estämään päänvammoja. Hän ja hänen tiiminsä ovat rakentaneet laboratorioon alustan, joka muistuttaa NFL-pelikenttäolosuhteita, ja ovat alistaneet kypärässä olevan törmäystestausnupin toistuviin puutteisiin liittyviin simulaatioihin. Kun päällään oli kypärä, joka oli kiinnitetty vartaloon, kun kiinnitysnauhat kulkivat kaulaa alaspäin selän yläosaan, nuken pään koettu huippikiihtyvyys laski 50 prosentilla. Tämä voi olla ero pienen iskun ja vakavan aivotärähdyksen välillä.
Wetzel odottaa saavansa kytkettyjen kypärien prototyypit valmiiksi seuraavien kahden kuukauden aikana, jolloin hän ja hänen tiiminsä aloittavat käyttäjätestauksen. Aluksi ihmiset saavat kypärät vain ilmoittamaan, miltä heistä tuntuu ja siirtyvät myöhemmin varsinaiseen torjuntaan. Jos testit onnistuvat, varhaisimmat käyttäjät ovat todennäköisesti lukion urheilijoita mieluummin kuin ammattilaisia.
"NFL-pelaajat eivät käytä mitään, joka edes hidastaa nopeutta tai ketteryyttä", Wetzel sanoo. "He eivät ole varhaisia adoptioita."
Sukkamainen nilkkatuki leikkauspaksuuntumisnestettä käyttämällä (GoXStudio) Leikkauspaksuuttava nestettä sisältävät vaatteet ja pidikkeet voivat suojata myös muita kehon osia, kuten nilkkaa tai polvea. Tämä on erityisen tärkeää sotilaille.
”Jos tarkastellaan sotilaiden menettämisen tärkeimpiä syitä, ei yleensä ole, että heidät ammuttiin; yleisin asia on oikeastaan jonkun kiertynyt polvi, heittänyt selänsä ulos, loukkaantunut kaulaan ”, Wetzel sanoo. "Se ei ole yllättävää, koska he kantavat 100 kiloa selällään, juoksevat karkealla maastolla, joskus yöllä."
Noin viisi vuotta sitten Wetzel tapasi Defense Advanced Research Projects Agencyn (DARPA) tutkijoita, jotka olivat kiinnostuneita tekniikoista, joilla vähennetään tällaista tuki- ja liikuntaelinten vammoja. Laskuvarjojohtajilla on erityisen suuri nilkkavammojen riski, koska he osuvat maahan suurilla nopeuksilla. DARPA-ryhmä oli työskennellyt jäykän kuoren nilkkatukeen kiinnittääkseen iskun. Se toimi, mutta laskuvarjojoukot eivät voineet juosta siinä.
Joten Wetzel kehitti proteesin prototyypin käyttämällä kankaaseen koteloitua leikkauspaksuuntumisnestettä. Tämä oli alkuperäinen RAT-hihnatekniikka. Nyt yksi DARPA-tutkijoista, joita Wetzel tapasi, everstiluutnantti Joe Hitt, on lähtenyt armeijasta ja perustanut yrityksen, joka valmistaa Wetzelin työhön perustuvia pidikkeitä.
Yksi tärkeimmistä nilkan nyrjähdysten syistä on hidas reaktioaika, joka liittyy väsymykseen tai yllätykseen.
"Nilkka alkaa pyöriä, etkä ymmärrä sitä riittävän pian", Wetzel sanoo. "Nilkkatuki on todellakin vain hidastaa sitä pyörimistä, jotta aivoillesi jää aikaa tarttua."
Leikkauspaksuuntumisnesteeseen perustuva nilkan ahdin voi liikkua vartalon mukana kuin neopreenisukka. Mutta kun nilkka alkaa kääntyä voimakkaasti, neste jäykistyy.
Tennesseessä yrityksen omistaja ja armeijan veteraani Russ Hubbard muuttaa Wetzelin RAT-hihnat fyysisen kuntoutuksen laitteiksi. Pitkiä kuminauhoja käytetään yleisesti venyttelyyn ja vastustuskykyyn fysioterapiassa. Hubbard tekee nauhoja, jotka on täytetty leikkauspaksuuntumisnesteellä. Mitä kovemmin vedät heitä, sitä tiukemmin he saavat. Ja kun päästät irti, ei ole palautumista. Tämä tarkoittaa, että potilaiden on turvallista vetää nauhoja niin kovaa kuin pystyy pelkäämättä osua kasvoihin, jos ne pudottavat toisen pään.
Muodostetaan kuntoutusbändejä (Jhi Scott, ARL Valokuvaaja) "Tämän tekniikan avulla sinulla on aina kyky ajaa siihen, mikä parhainta potentiaalisi on juuri sinä hetkellä", Hubbard sanoo. "Et rajoita potilaan kykyä tehdä, ja toivottavasti se johtaa nopeampaan toipumiseen."
Hubbard työskentelee yhdessä Montanan yliopiston tutkijoiden kanssa bändejä koskevassa tutkimuksessa. Jos se onnistuu, hän toivoo saavansa ne markkinoille ensi vuonna.
Wetzel kuvittelee jako-tekniikkansa käyttävän tiellä eräänlaisena puolivälissä vaatteiden ja eksoskeleton välillä. Nestemäisesti täytetyistä nauhoista valmistetut vaatteet voisivat tukea erilaisia kehon osia, pysyen pehmeinä käyttäjän ollessa edelleen tai liikkuessa hitaasti, ja tulla kiinteiksi ja tukeviksi äkillisellä liikkeellä, kuten temppupolven romahtamisella.
Kiinnostus leikkausaineiden sakeuttamisnesteisiin on "ehdottomasti jotain, joka on kasvanut paljon tutkimusyhteisössä viimeisen viiden vuoden aikana", sanoo Yalen konepajateollisuuden ja materiaalitieteen professori Eric Brown.
Tutkijat ovat tutkineet leikkauspaksuuntumisnesteitä jo yli 80 vuoden ajan, Brown sanoo, mutta he alkavat vain todella ymmärtää, kuinka ja miksi ne toimivat samalla tavalla kuin he tekevät.
"Sekoitamme vain vettä ja maissitärkkelystä - ne vaikuttavat yksinkertaisilta asioilta", Brown sanoo. "Ajatus, että emme ymmärrä paljoa siitä, miten se toimii, on joskus ihmisten mielenkiintoinen."
Tutkimus iskusuojauksesta leikkauspaksuuttavien nesteiden avulla on "todella lupaava", Brown sanoo. Hänen mielestään näemme tulevina vuosina markkinoilla useita tuotteita, kuten leikkauspaksuuttavat nestepainotteiset polkupyöräkypärät. Nestemäiseen voiteluaineeseen suspendoiduista polymeereistä valmistettua leikkauspaksuuntumisnestettä D30 käytetään jo tuotteissa lumilautailuvälineistä matkapuhelinlaukkuihin.
Niille meistä, jotka haluavat tutkia leikkauksen sakeuttavan nesteen taikuutta kotona, olkaa varovaisia: jos aiotte täyttää lapsen uima-altaan oobleckilla "kävellä vedellä" kuten YouTubers, se on vaikeampaa kuin miltä se näyttää. Brown tietää - hän on tehnyt sen muutaman kerran vain huvin vuoksi.
"Vaikein osa on sekoittaa tavaraa", hän sanoo. "Meidän piti vuokrata sementti sekoitin Home Depotilta."
