ละอองลอยจากโถส้วมเชิงพาณิชย์สามารถลอยขึ้นเหนือโถได้ 5 ฟุต John Crimaldi / รายงานทางวิทยาศาสตร์, CC BY-NC-ND

ทุกครั้งที่คุณกดชักโครก มันจะปล่อยละอองน้ำเล็กๆ สู่อากาศรอบๆ ตัวคุณ ละอองเหล่านี้เรียกว่า ละอองลอยสามารถแพร่เชื้อโรคจากของเสียจากมนุษย์และทำให้ผู้คนในห้องน้ำสาธารณะติดโรคติดต่อได้

ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการแพร่กระจายของละอองลอย และการรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับการมีอยู่ของพวกมัน ถูกขัดขวางโดยข้อเท็จจริงที่ว่าโดยปกติแล้วพวกมันจะมองไม่เห็น เพื่อนร่วมงานของฉัน แอรอนทรู, คาร์ลลินเดน, มาร์คเฮอร์นันเดซ, Lars Larson และ Anna Pauls และฉันสามารถใช้ เลเซอร์กำลังสูงเพื่อฉายแสงขนนกเหล่านี้ทำให้เราสามารถถ่ายภาพและวัดตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของละอองลอยจากการกดชักโครกในเชิงพาณิชย์ได้อย่างชัดเจน

วิดีโอนี้เปรียบเทียบการมองเห็นของละอองลอยหลังการล้างโดยไม่ใช้เลเซอร์ในห้องแล็บ

ขึ้นแทนที่จะลง

โถสุขภัณฑ์ได้รับการออกแบบให้เทของภายในโถอย่างมีประสิทธิภาพโดยการเคลื่อนที่ลงไปยังท่อระบายน้ำ ในรอบการล้างน้ำ น้ำจะสัมผัสอย่างแรงกับสิ่งที่อยู่ภายในโถ และสร้างละอองละเอียดที่ลอยอยู่ในอากาศ

เราพบว่าห้องสุขาเชิงพาณิชย์ทั่วไปสร้างกระแสลมแรงขึ้นด้วยความเร็วเกิน 6.6 ฟุตต่อวินาที (2 เมตรต่อวินาที) อย่างรวดเร็ว นำพาอนุภาคเหล่านี้ขึ้นไปสูง 5 ฟุต (1.5 เมตร) เหนือโถภายในแปดวินาทีหลังจากเริ่ม ล้าง

เพื่อให้เห็นภาพขนนกเหล่านี้ เราได้ติดตั้งห้องน้ำเชิงพาณิชย์แบบไร้ฝาปิดทั่วไปที่มี a วาล์วแบบฟลูออมิเตอร์ พบได้ทั่วอเมริกาเหนือในห้องปฏิบัติการของเรา วาล์วฟลูออมิเตอร์ใช้แรงดันแทนแรงโน้มถ่วงเพื่อส่งน้ำเข้าโถโดยตรง เราใช้ออปติคพิเศษเพื่อสร้างแสงเลเซอร์แผ่นบางแนวตั้งที่ส่องสว่างบริเวณตั้งแต่ด้านบนของชามไปจนถึงเพดาน หลังจากกดชักโครกด้วยรีโมตไฟฟ้า อนุภาคของละอองลอยจะกระจายแสงเลเซอร์มากพอที่จะมองเห็นได้ ทำให้เราใช้กล้องเพื่อถ่ายภาพกลุ่มอนุภาคได้

แม้ว่าเราคาดว่าจะเห็นอนุภาคเหล่านี้ แต่เรายังคงประหลาดใจกับความแรงของไอพ่นที่ขับอนุภาคออกจากชาม

A การศึกษาที่เกี่ยวข้อง ใช้แบบจำลองการคำนวณของโถส้วมในอุดมคติเพื่อทำนายการก่อตัวของละอองลอย โดยมีการเคลื่อนตัวของอนุภาคขึ้นไปด้วยความเร็วเหนือโถสุขภัณฑ์ที่เข้าใกล้ 3.3 ฟุตต่อวินาที (1 เมตรต่อวินาที) ซึ่งประมาณครึ่งหนึ่งของสิ่งที่เราสังเกตด้วยของจริง ห้องน้ำ.

ทำไมต้องเลเซอร์?

นักวิทยาศาสตร์ได้ทราบ สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา ที่ชักโครกสามารถปล่อยละอองลอยในอากาศได้ อย่างไรก็ตาม, การศึกษาทดลอง ส่วนใหญ่อาศัยอุปกรณ์ที่สุ่มตัวอย่างอากาศในตำแหน่งคงที่เพื่อกำหนดจำนวนและขนาดของอนุภาคในห้องน้ำ

แม้ว่าวิธีการก่อนหน้านี้สามารถยืนยันการมีอยู่ของละอองลอยได้ แต่ก็ให้ข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับฟิสิกส์ของขนนก: ลักษณะที่ปรากฏ การแพร่กระจาย และความเร็วของขนนก ข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อการพัฒนากลยุทธ์เพื่อลดการก่อตัวของละอองลอยและลดความสามารถในการแพร่เชื้อโรค

วิดีโอนี้แสดง Aaron True ตรวจสอบข้อมูลภาพสดของโถส้วมกดชักโครกบนหน้าจอคอมพิวเตอร์

ในฐานะที่เป็น ศาสตราจารย์วิศวกรรม ซึ่งมีงานวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างฟิสิกส์ของของไหลกับกระบวนการทางนิเวศวิทยาหรือชีวภาพ ห้องปฏิบัติการของฉัน เชี่ยวชาญในการใช้เลเซอร์เพื่อตรวจสอบว่าสิ่งต่างๆ เป็นอย่างไร ขนส่งโดยการไหลของของไหลที่ซับซ้อน. ในหลายกรณี สิ่งเหล่านี้มองไม่เห็นจนกว่าเราจะฉายแสงด้วยเลเซอร์

ข้อดีของการใช้แสงเลเซอร์ในการวัดการไหลของของไหลคือแสงจะไม่เปลี่ยนแปลงหรือขัดขวางสิ่งที่คุณพยายามจะวัด ซึ่งแตกต่างจากโพรบทางกายภาพ นอกจากนี้ การใช้เลเซอร์เพื่อทำให้สิ่งที่มองไม่เห็นมองเห็นได้ช่วยให้ผู้คน เช่น สิ่งมีชีวิตที่มองเห็นได้เข้าใจความซับซ้อนในสภาพแวดล้อมของเหลวที่อาศัยอยู่ได้ดีขึ้น

ละอองลอยและโรค

อนุภาคของละอองลอยที่มีเชื้อโรคมีความสำคัญ พาหะนำโรคของมนุษย์. อนุภาคขนาดเล็กที่ยังคงลอยอยู่ในอากาศเป็นระยะเวลาหนึ่งอาจทำให้ผู้คนเกิดโรคระบบทางเดินหายใจได้ เช่น ไข้หวัดใหญ่และโควิด-19 ผ่านการหายใจเข้า อนุภาคขนาดใหญ่ที่เกาะบนพื้นผิวอย่างรวดเร็วสามารถแพร่กระจายโรคในลำไส้ได้ เช่น Norovirus ผ่านการสัมผัสมือและปาก

น้ำในโถชักโครกที่ปนเปื้อนอุจจาระอาจมีความเข้มข้นของเชื้อโรคที่ ยังคงมีอยู่หลังจากหลายสิบ ของอาการวูบวาบ แต่มันก็ยังคงอยู่ คำถามปลายเปิด ว่าละอองลอยในโถส้วมมีความเสี่ยงในการแพร่เชื้อหรือไม่

แม้ว่าเราจะสามารถบรรยายภาพและเชิงปริมาณได้ว่าละอองลอยเคลื่อนที่และกระจายตัวอย่างไร งานของเราไม่ได้ระบุโดยตรงว่าขนนกในส้วมแพร่เชื้อโรคได้อย่างไร และนี่ยังคงเป็นแง่มุมของการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่

จำกัด การแพร่กระจายขนนกห้องน้ำ

วิธีการทดลองของเราเป็นรากฐานสำหรับงานในอนาคตเพื่อทดสอบกลยุทธ์ต่างๆ เพื่อลดความเสี่ยงของการสัมผัสกับโรคจากการกดชักโครก ซึ่งอาจรวมถึงการประเมินการเปลี่ยนแปลงของละอองลอยที่เล็ดลอดออกมาจากการออกแบบโถสุขภัณฑ์แบบใหม่หรือฟลัชวาล์วที่เปลี่ยนระยะเวลาหรือความเข้มของรอบการชำระล้าง

ในขณะเดียวกัน มีวิธีต่างๆ ที่จะลดการสัมผัสกับขนนกในห้องน้ำของมนุษย์ กลยุทธ์ที่ชัดเจนคือการ ปิดฝา ก่อนการล้าง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถกำจัดละอองลอยได้อย่างสมบูรณ์ และห้องน้ำจำนวนมากในที่สาธารณะ เชิงพาณิชย์ และสถานพยาบาลไม่มีฝาปิด การระบายอากาศหรือ การฆ่าเชื้อโรคด้วยรังสียูวี ระบบยังสามารถลดการสัมผัสกับละอองลอยในห้องน้ำ

เกี่ยวกับผู้เขียน

จอห์น คริมัลดี, ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธา สิ่งแวดล้อม และสถาปัตยกรรมศาสตร์ , มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอ

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

ร่างกายรักษาคะแนน: สมองจิตใจและร่างกายในการรักษาบาดแผล

โดย Bessel van der Kolk

หนังสือเล่มนี้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างการบาดเจ็บกับสุขภาพกายและสุขภาพจิต นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการรักษาและฟื้นฟู

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

ลมหายใจ: ศาสตร์ใหม่ของศิลปะที่สาบสูญ

โดย เจมส์ เนสเตอร์

หนังสือเล่มนี้สำรวจวิทยาศาสตร์และการฝึกหายใจ นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและเทคนิคในการปรับปรุงสุขภาพร่างกายและจิตใจ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

The Plant Paradox: อันตรายที่ซ่อนอยู่ในอาหาร "สุขภาพ" ที่ทำให้เกิดโรคและน้ำหนักขึ้น

โดย สตีเวน อาร์. กันดรี

หนังสือเล่มนี้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างอาหาร สุขภาพ และโรค โดยนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพโดยรวมและความสมบูรณ์พูนสุข

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

รหัสภูมิคุ้มกัน: กระบวนทัศน์ใหม่เพื่อสุขภาพที่แท้จริงและการต่อต้านริ้วรอยที่รุนแรง

โดย Joel Greene

หนังสือเล่มนี้นำเสนอมุมมองใหม่เกี่ยวกับสุขภาพและภูมิคุ้มกัน โดยใช้หลักการของ epigenetics และนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพและการชะลอวัยให้เหมาะสม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการถือศีลอด: รักษาร่างกายของคุณด้วยการอดอาหารเป็นช่วงๆ วันเว้นวัน และการอดอาหารแบบยืดเวลา

โดย ดร.เจสัน ฟุง และจิมมี่ มัวร์

หนังสือเล่มนี้สำรวจวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของการถือศีลอดโดยนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพโดยรวมและความสมบูรณ์พูนสุข

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ