1月 29, 2023

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水しぶきのない小便器の最適な設計は何ですか? 物理学は今答えを持っています

水しぶきのない小便器の最適な設計は何ですか? 物理学は今答えを持っています

ズームイン / 飛び散りを最小限に抑える最適な角度の付いた小便器の設計を判断できますか? 右から1秒です。

Mia Shi/ウォータールー大学

ウォータールー大学の科学者たちは、水しぶきのない小便器の最適なデザインを特定しました。これは、「ナウティ ルー」と呼ばれるオウムガイの殻を連想させる曲線をもつ長くて細い磁器の本体です。 これは、ズボンや靴に尿がこぼれるのにうんざりしている男性や、汚れを定期的に掃除しなければならない貧しい人々にとって朗報です. おまけ:公衆トイレのバックボーンに高級感を与える、非常に美しいデザインです。

「このアイデアは、まさにあなたが思いついたところから生まれました」とウォータールーの Zhao Pan ニューサイエンティストに伝えます。 「私たちのほとんどは、投稿で少し不注意で、斑点のあるパンツを着ていることに気づきました。誰もどこでもおしっこをするのが好きではないので、水しぶきがほとんどない場所に小便器を作ってみませんか?」彼の大学院生であるカヴィシャン・スリヤラジャ、 結果を提示する 先週のアメリカ物理学会 (APS) でのこの研究から 流体力学研究会 インディアナポリスで。

科学者がこの問題に取り組もうとしたのはこれが初めてではありません。 パンは、いわゆる “スプラッシュラボ「ユタ州立大学で。2013 年にスプラッシュ ラボ (当時はブリガム ヤング大学) は、男性がトイレで排便するときにカーキ色のパンツに尿スプレーがかからないようにする方法について、役立つアドバイスを提供しました。」 便座までの距離が短いので、トイレに座っているのが一番です。」 以前ギズモードで書いた. 「古典的な立位法を選択する場合、科学者は、小便器のできるだけ近くに立って、小便器の後ろに向かって下向きの角度でストリームを向けるようにすることをお勧めします。」

最適な抗スプラッシュ法がない人のために、別のトラスコット大学院生であるランディ・ハードが提供しています 完璧なデザイン 飛び散らない小便器挿入用 2015年 APS 流体力学会議。 エントリには 3 つの基本タイプがあります。 飛沫を最小限に抑えるために吸収性の布を使用します。 別の方法では、ハニカム構造 (穿孔のある隆起層 (小さな棒で保持)) を使用しているため、尿の滴は通過しますが、スプレーは出ません。 3 番目のタイプには、列のグループが含まれます。 ただし、吸収性布は液体を十分にすばやく吸収できず、すぐに飽和状態になりますが、ハイブとマトリックス カラムで構成される構造は、尿のプールが徐々に形成されるのを防ぎません。

2013 年、Splash Lab は、垂直面を狙い、小便器に近づき、衝撃の角度を小さくすることで、飛沫を減らすことができることを示しました。

Hurd と Truscott のインテリア デザインは、一種の超吸収性藻類 (Syntrichia caninervis)は非常に乾燥した気候で繁栄するため、できるだけ多くの水を集めて貯蔵するのに非常に優れています. そして彼らは、人間が作った素材が「」と呼ばれることを発見しました。ファンタ ブラック藻類の吸収特性をシミュレートする. 彼らはその材料の構造を小便器に挿入するためにコピーし、それが尿の飛沫の漏れをうまく止めたことを発見した.

女性たちは、この科学放尿コンテストからも除外されませんでした。 女性はまた、尿漏れを経験します。最も顕著なのは、医療検査のためにカップに排尿する必要がある場合です。 2018 年、Splash Lab は、解剖学的に正しい女性の尿道のモデルを含む一連の実験を実施しました。 (彼らは陰唇をモデル化するために柔らかいポリマーを使用しました) 結果にインスパイアされた 「オーキッド」の(特許取得済み)デザイン、A ロート状アタッチメント こぼれを軽減する尿カップに。 この研究は、女性が立ったまま排尿できるようにするデバイスにつながる可能性があります。これは、軍の女性やこの分野で働く学者にとって恩恵となるでしょう.

パン氏によると、飛沫のない小便器の最適な設計の鍵は、尿の流れが磁器の表面に当たる角度です。 角度を十分に小さくすると、水しぶきが発生しなくなります。 代わりに、表面全体にスムーズな流れが得られ、滴りが飛び散るのを防ぎます. (そして、はい、尿の流れがしぶきから洗い流されるようにスムーズに移行するための重要なしきい値があります。フェーズの移行はどこにでもあるためです。公衆トイレでさえもです。)そして、犬は体を持ち上げるときに最適な角度をすでに決定しています。彼らの足は排尿し、パンするとき その他. 彼らはこれをコンピューターで設計し、人間にとって最適な角度を 30 度に固定しました。

マルセル・デュシャン "ラ・フォンテーヌ、" 1917 年のインディペンデント アーティスト協会展の後、291 アート ギャラリーでアルフレッド スティーグリッツによって描かれました。
ズームイン / 1917 年のインディペンデント アーティスト協会展の後、291 のアート ギャラリーでアルフレッド スティーグリッツが撮影した、マルセル デュシャンの「ラ フォンテーヌ」。

パンと彼のチームはまた、さまざまな速度のジェットで染色された液体を噴霧して、高密度のエポキシでコーティングされたフォームで作られたさまざまな合成小便器デザイン (上の画像を参照) で一連の実験を行いました。マルセル・デュシャンが有名な(そして物議をかもした)1917年のアート・インスタレーションで使用したもの」ラ フォンテーヌ. それらはすべてさまざまな程度の水しぶきを発生させ、科学者はペーパー タオルで拭き取りました.彼らは濡れたタオルの重量を量り、ペーパー タオルが乾いたときのスプレーの量と比較して、スプレーの量を推定しました.濡れたタオルが重いほど、大きくなります.スプラッシュバック。

次のステップは、幅広い身長の男性に最適な尿流角度を提供するデザインを発見することでした. 長方形の形をした通常の浅い箱の代わりに、彼らはオウムガイの殻の湾曲した構造に着陸しました。 彼らは試作品でシミュレートされた尿の流れの実験を繰り返し、 ほらほら! 彼らは、飛び散った一滴にも気づきませんでした。 比較すると、他の小便器の設計では、スプリンクラーの最大 50 倍の水が生成されました。 三角形の開口部を備えた円形のデザインが 1 つあり、試験では Nauti-loo よりも優れていましたが、Pan その他. 高度の広い範囲では機能しないため、下げてください。

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