ทีมวิศวกรคิดค้นโถปัสสาวะแบบใหม่ แก้ไขปัญหาปัสสาวะกระเซ็นเลอะด้วยหลักการพลศาสตร์ของไหล หวังเพิ่มสุขอนามัยให้ผู้ใช้ แถมลดทรัพยากรในการทำความสะอาดและดูแลรักษา

วันที่ 8 สิงหาคม ที่ผ่านมา ทีมวิศวกรสาขาวิศวกรรมเครื่องกลและแมคคาทรอนิกส์ จากมหาวิทยาลัย Waterloo แคนาดา ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร PNAS Nexus นำเสนอโถปัสสาวะแบบใหม่ แก้ปัญหาการกระเซ็นของปัสสาวะที่ประสบกันมาอย่างยาวนาน ด้วยการปรับมุมตกกระทบของพื้นผิวสุขภัณฑ์ให้เหมาะสม ช่วยรักษาความสะอาดของห้องน้ำ เพิ่มสุขอนามัยและประสบการณ์ที่ดีให้กับผู้ใช้งาน

การออกแบบโถปัสสาวะไม่ค่อยมีเปลี่ยนแปลงมากนักเป็นเวลาเกือบศตวรรษ โถปัสสาวะอย่าง Fountain ที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นการสร้างสรรค์งานศิลปะในปี 1971 โดย Marcel Duchamp ก็ยังคงคล้ายคลึงกับโถปัสสาวะอื่น ๆ ที่พบในห้องน้ำสาธารณะในปัจจุบัน โถปัสสาวะแบบเดิมมักทำให้ปัสสาวะกระเซ็นออกนอกบริเวณที่ตั้งใจไว้ อาจตกลงบนพื้น เพิ่มภาระงานที่ไม่พึงประสงค์ให้กับเจ้าหน้าที่ดูแล และที่แย่ไปกว่านั้นคือตกไปโดนตัวผู้ใช้เอง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ไม่ถูกสุขอนามัยและเพิ่มความเสี่ยงในการติดต่อโรคเท่านั้น แต่ยังทำให้ต้องเสียค่าบำรุงรักษาและทำความสะอาดเพิ่มขึ้นด้วย

Fountain (1917) โดยมาร์แซล ดูว์ช็อง ถ่ายโดยอัลเฟรด สตีกลิตซ์ ขณะจัดแสดงที่หอศิลป์ 291 เมื่อ ค.ศ. 1917

ทีมวิศวกรที่นำโดย Zhao Pan และ Kaveeshan Thurairajah ได้คิดคำนวณทางทฤษฎี ทำการทดลอง แล้วพบว่า หากการไหลของปัสสาวะกระทบกับพื้นผิวสุขภัณฑ์ที่มุมไม่เกิน 30 องศา จะทำให้การกระเซ็นของน้ำลดลงอย่างมาก หลังจากนั้นจึงแก้สมการเชิงอนุพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับพลศาสตร์ของไหล (fluid dynamics) และ ปัญหาเส้นโค้งไอโซโกนัล (isogonal curve problem) เพื่อออกแบบโถปัสสาวะซึ่งมีมุมตกกระทบที่ 30 องศาหรือต่ำกว่าทั่วทั้งพื้นที่ ทำให้ได้โถสุขภัณฑ์รูปทรงคล้ายกรวยแห่งความอุดมสมบูรณ์ (Cornucopia) และรูปทรงก้นหอย (Nautilus) โดยแบบ Nautilus นั้นมีข้อดีเพิ่มเติม คือ สามารถปรับความสูงของโถปัสสาวะได้หลายระดับ ทำให้เด็กและผู้ที่ใช้รถเข็นสามารถใช้งานได้สะดวกยิ่งขึ้น

ภาพจำลองโถปัสสาวะสามมิติ จากซ้ายไปขวา: “La Fontaine” ของมาร์แซล ดูว์ช็อง, แบบปัจจุบันที่ใช้งานทั่วไป, Cornucopia, และ Nautilus เครดิต: Thurairajah et al.

ทีมวิจัยยังคาดการณ์ว่า หากโถปัสสาวะ 56 ล้านโถในห้องน้ำสาธารณะของสหรัฐอเมริกาถูกแทนที่ด้วย Nautilus ก็จะสามารถป้องกันไม่ให้ปัสสาวะกระเซ็นลงพื้นได้วันละ 1 ล้านลิตร การนำโถปัสสาวะที่ออกแบบใหม่ไปใช้อย่างแพร่หลาย จะช่วยประหยัดทรัพยากรมนุษย์ ค่าใช้จ่าย สารเคมีทำความสะอาด และการใช้น้ำได้อย่างมาก ส่งผลกระทบในวงกว้างต่อสังคมยุคใหม่โดยการปรับปรุงความยั่งยืน สุขอนามัย และการเข้าถึง

อ้างอิง

https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf087

https://youtu.be/kOIKQaepVpI