Ποιο είναι το καλύτερο σχέδιο για ένα ουρητήριο χωρίς πιτσίλισμα; Η φυσική έχει την απάντηση τώρα

Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Βατερλώ εντόπισαν τον βέλτιστο σχεδιασμό για ένα ουρητήριο χωρίς πιτσίλισμα: ένα μακρύ, λεπτό σώμα από πορσελάνη με καμπύλες που θυμίζουν κέλυφος ναυτίλου, που ονομάζεται “Nauti-loo”. Αυτά είναι καλά νέα για τους άνδρες που έχουν βαρεθεί να χύνονται ούρα στα παντελόνια και τα παπούτσια τους – και για τις φτωχές ψυχές που πρέπει να καθαρίζουν κάθε λεκέ τακτικά. Μπόνους: Είναι ένας πολύ όμορφος αισθητικά σχεδιασμός που δίνει στη ραχοκοκαλιά ενός δημόσιου μπάνιου μια νότα κορυφαίας ποιότητας.

«Η ιδέα προήλθε ακριβώς από εκεί που νομίζεις», Zhao Pan του Waterloo Πες στο New Scientist. “Νομίζω ότι οι περισσότεροι από εμάς ήμασταν λίγο απρόσεκτοι στις αναρτήσεις μας και κοιτάξαμε κάτω για να βρούμε ότι φορούσαμε παντελόνι με στίγματα. Σε κανέναν δεν αρέσει να κατουρεί παντού, οπότε γιατί να μην κάνουμε απλώς ένα ουρητήριο όπου το πιτσίλισμα είναι πολύ απίθανο;” ο μεταπτυχιακός φοιτητής του Kavishan Thriyaraja , Παρουσιάστε τα αποτελέσματα Από αυτή την έρευνα κατά τη διάρκεια της American Physical Society (APS) την περασμένη εβδομάδα Συνάντηση για τη δυναμική των ρευστών στην Ινδιανάπολη.

Δεν είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες προσπαθούν να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα. Ο Παν είναι πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής του Tad Truscott, ενός μηχανολόγου μηχανικού που ίδρυσε το λεγόμενο “Splash Lab“Στο Utah State University. Το 2013, το Splash Lab (τότε στο Brigham Young University) παρείχε μερικές χρήσιμες συμβουλές για το πώς οι άνδρες πρέπει να αποφεύγουν να παίρνουν σπρέι ούρων στο χακί παντελόνι τους ενώ αφοδεύουν στις τουαλέτες.” Το να κάθεσαι στην τουαλέτα είναι το καλύτερο γιατί υπάρχει λιγότερη απόσταση για να καλύψει τα ούρα στο ταξίδι τους προς το μπολ». Γράφτηκε στο παρελθόν στο Gizmodo. «Αν επιλέξετε την κλασική τεχνική ορθοστασίας, οι επιστήμονες συμβουλεύουν να στέκεστε όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ουρητήριο και να προσπαθείτε να κατευθύνετε το ρεύμα υπό γωνία προς τα κάτω προς το πίσω μέρος του ουρητηρίου».

Για όσους δεν έχουν μια βέλτιστη μέθοδο κατά του πιτσιλίσματος, ένας άλλος μεταπτυχιακός φοιτητής Truscott, ο Randy Heard, προσφέρει Τέλειο σχέδιο Για εισαγωγή ούρων χωρίς πιτσίλισμα 2015 Συνάντηση APS Fluid Dynamics. Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι εγγραφών. Κάποιος χρησιμοποιεί ένα απορροφητικό πανί για να κρατήσει το πιτσίλισμα στο ελάχιστο. Ένας άλλος χρησιμοποιεί μια δομή κηρήθρας — ένα υπερυψωμένο στρώμα (που συγκρατείται από μικρούς στύλους) με διατρήσεις — έτσι ώστε να περνούν σταγόνες ούρων αλλά να μην βγαίνει σπρέι. Ο τρίτος τύπος περιέχει μια ομάδα στηλών. Ωστόσο, τα απορροφητικά υφάσματα δεν μπορούν να απορροφήσουν το υγρό αρκετά γρήγορα και γίνονται γρήγορα κορεσμένα, ενώ οι δομές που αποτελούνται από κυψέλες και στήλες μήτρας δεν εμποδίζουν τη σταδιακή δημιουργία δεξαμενών ούρων.

Ο εσωτερικός σχεδιασμός των Hurd και Truscott εμπνεύστηκε από έναν τύπο υπερ-απορροφητικών φυκιών (Syntrichia caninervis) ευδοκιμεί σε πολύ ξηρά κλίματα και επομένως είναι πολύ καλός στο να συλλέγει και να αποθηκεύει όσο το δυνατόν περισσότερο νερό. Και βρήκαν ότι το υλικό που φτιάχτηκε από τον άνθρωπο ονομάζεται “Fanta BlackΠροσομοίωση των ιδιοτήτων απορρόφησης των φυκών Αντέγραψαν τη δομή αυτού του υλικού για εισαγωγή στο ουρητήριο και διαπίστωσαν ότι σταμάτησε επιτυχώς τα σταγονίδια ούρων να διαφύγουν – λειτουργώντας αποτελεσματικά ως «μαύρη τρύπα ούρων».

Ούτε οι κυρίες αποκλείστηκαν από αυτόν τον επιστημονικό διαγωνισμό τσουρίσματος. Οι γυναίκες βιώνουν επίσης διαρροή ούρων, κυρίως όταν πρέπει να ουρήσουν σε ένα φλιτζάνι για λόγους ιατρικών εξετάσεων. Το 2018, το Splash Lab διεξήγαγε μια σειρά πειραμάτων που αφορούσαν ένα μοντέλο της ανατομικά σωστής γυναικείας ουρήθρας. (Χρησιμοποιούσαν ένα μαλακό πολυμερές για να μοντελοποιήσουν τα χείλη) Εμπνευσμένο από τα αποτελέσματα Το (κατοχυρωμένο) σχέδιο της «Ορχιδέας», Α Εξάρτημα σε σχήμα χωνιού Για κύπελλα ούρων που μειώνουν τη διαρροή. Η έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει σε συσκευές που επιτρέπουν στις γυναίκες να ουρούν όρθιες, κάτι που θα ήταν ένα όφελος για τις γυναίκες στο στρατό ή τους ακαδημαϊκούς που εργάζονται σε αυτόν τον τομέα.

Σύμφωνα με τον Pan, το κλειδί για τη βέλτιστη σχεδίαση ενός ουρητηρίου χωρίς πιτσίλισμα είναι η γωνία με την οποία το ρεύμα ούρων προσκρούει στην επιφάνεια της πορσελάνης. Πάρτε μια αρκετά μικρή γωνία και δεν θα πιτσιλιστεί. Αντίθετα, έχετε μια ομαλή ροή σε όλη την επιφάνεια, η οποία εμποδίζει τις σταγόνες να πετάξουν μακριά. (Και ναι, υπάρχει ένα κρίσιμο όριο στο οποίο η ροή των ούρων μετατοπίζεται ομαλά από το πιτσίλισμα στο ξέπλυμα, επειδή οι μεταβάσεις φάσης είναι παντού — ακόμα και στις δημόσιες τουαλέτες μας.) Και αποδεικνύεται ότι οι σκύλοι έχουν ήδη καθορίσει τη βέλτιστη γωνία καθώς ανεβαίνουν τα πόδια τους να ουρήσουν, και όταν παντρεύονται et al. Το σχεδίασαν αυτό σε έναν υπολογιστή και προσάρτησαν τη βέλτιστη γωνία για έναν άνθρωπο στις 30 μοίρες.

Ο Pan και η ομάδα του διεξήγαγαν επίσης μια σειρά πειραμάτων με βαμμένα υγρά ψεκασμένα με πίδακες διαφορετικών ταχυτήτων σε μια σειρά από συνθετικά σχέδια ουρητηρίων (βλ. επάνω εικόνα) από πυκνό αφρό με εποξειδική επίστρωση – συμπεριλαμβανομένου ενός τυπικού εμπορικού σχήματος και ενός ουρητηρίου παρόμοιο με το ένα που χρησιμοποίησε ο Marcel Duchamp στη διάσημη (και αμφιλεγόμενη) εγκατάσταση τέχνης του 1917».Λα Φοντέν. Όλοι παρήγαγαν διαφορετικούς βαθμούς πιτσιλίσματος, το οποίο οι επιστήμονες σκούπισαν με χαρτοπετσέτες. Ζύγισαν τις βρεγμένες πετσέτες και το συνέκριναν με την ποσότητα του ψεκασμού όταν στέγνωσαν οι χαρτοπετσέτες για να υπολογίσουν την ποσότητα του ψεκασμού. Όσο πιο βαριά ήταν οι υγρές πετσέτες, τόσο μεγαλύτερες το splashback.

Το επόμενο βήμα ήταν να ανακαλύψουμε ένα σχέδιο που θα παρείχε τη βέλτιστη γωνία ροής ούρων για τους άνδρες σε ένα ευρύ φάσμα υψών. Αντί για το συνηθισμένο ρηχό κουτί με τη μορφή ορθογωνίου, προσγειώθηκαν στην καμπύλη δομή του κελύφους του ναυτίλου. Επανέλαβαν τα πειράματα προσομοιωμένης ροής ούρων με τα πρωτότυπα, et voila! Δεν παρατήρησαν ούτε μια σταγόνα να πιτσιλιστεί. Συγκριτικά, άλλα σχέδια ουρητηρίων παρήγαγαν έως και 50 φορές περισσότερο νερό από έναν καταιονιστή. Υπήρχε ένα κυκλικό σχέδιο με άνοιγμα σε σχήμα τριγώνου που απέδωσε καλύτερα από το Nauti-loo στις δοκιμές, αλλά ο Παν et al. Χαμηλώστε το γιατί δεν θα λειτουργήσει σε μεγάλο εύρος υψομέτρων.