尿斗并非新概念。事实上，最早的一些已知实例可追溯到公元 1000 年左右，当时斯里兰卡的一些寺院开始安装精心雕刻的石制容器。19 世纪，随着巴黎公务员克洛德-菲利贝尔·巴特勒（Claude-Philibert Barthelot）的大量工作，欧洲的尿斗开始普及。到 1917 年，公共卫生间里的尿斗已普遍到足以启发马塞尔·杜尚创作“泉”。此后，基本的尿斗设计与杜尚著名的达达主义艺术品相比，几乎没有变化，甚至可以说完全一样。任何使用过尿斗的人都知道，它仍然存在弊端——或者说，飞溅问题。
虽然大多数人只是偶尔会遇到令人不快的飞溅，但尿液的滴溅累积起来相当可观。一项 2019 年的研究估计，仅在美国，该国约 5600 万个尿斗每天就会将多达 100 万升的尿液溅到公共卫生间的地板上。尿液大体上是无菌的，但液体很快就会成为细菌滋生地。同时，其氨味常常会渗透到周围空气中。其结果是，与需要额外清洁的马桶相比，尿斗和地板的细菌浓度显著更高。更多的清洁意味着更多的劳动力，进而使公共机构花费更多的金钱、时间和资源。
但在 108 年后，“泉”的设计可能终于要迎来科学优化的升级，以减少飞溅并改善公共卫生。由包括加拿大滑铁卢大学研究人员和本科生在内的国际团队设计的两款新型尿斗，分别命名为“科努科皮亚”（Cornucopia）和“鹦鹉螺”（Nautilus），它们利用流体动力学将尿液飞溅减少到现代商业尿斗产生量的极小一部分。这些设计在 4 月 8 日发表于《PNAS Nexus》杂志的一项研究中得到了重点介绍。
滑铁卢大学机械与机电工程教授、该研究的主要作者赵攀（Zhao Pan）在声明中表示：“这个尿斗设计项目是我能想到的最好的教学工具，因为它是一个日常问题，涵盖了许多课题——包括流体力学、可持续性、微分方程、制造和原型制作、艺术、工业设计、人类因素、生物力学和测试。”
研究人员称，该项目的部分灵感并非来自人类生理学，而是来自狗。犬类经常以不自觉的特定角度在树上排尿，以减少飞溅。然后，团队需要解决所谓的等角曲线问题——本质上是尿液与尿斗的倾斜相互作用，产生类似于鹦鹉螺壳几何形状的螺旋（这也是其中一款新尿斗名称的由来）。在此基础上，该研究的作者测试了模拟人类尿液流动的染色水流，使其冲击五种不同的尿斗——一种标准的北美设计、杜尚“泉”的模型以及他们自己设计的三个模型。最后，研究人员用纸巾吸干了每个尿斗周围的地板，然后称重以比较它们的飞溅情况。
研究人员在他们的研究中写道：“我们发现，当液体射流或液滴链以低于某个临界撞击角撞击刚性表面时，几乎不会产生飞溅。因此，设计一个始终以等于或小于临界角的角度与尿流相交的表面，可以防止飞溅。”
更具体地说，当尿液以 30 度或更小的角度冲击装置表面时，飞溅会大大减少。最终，新的科努科皮亚和鹦鹉螺尿斗将飞溅减少到普通北美设计的仅仅 1.4%。科努科皮亚设计用于站立用户，而鹦鹉螺则专为残疾人和轮椅使用者设计。
作者们写道：“这项工作中描述的尿斗设计的广泛采用，将可观地节省人力资源、成本、清洁化学品和用水量，”他们补充说，大规模的影响还可能包括改善可持续性、公共卫生和无障碍性。
根据保守估计，该团队认为，如果用类似鹦鹉螺的设计取代美国所有公共尿斗，每天可以减少 100 万升的飞溅。“假设清洁一定体积的溅出尿液需要 10 倍的水，那么我们每天可以节省多达 1000 万升用于清洁的淡水，”他们解释道。
然而，尽管狗和鹦鹉螺壳壳启发了团队开始思考改进公共卫生选项，但更宏大的努力却有着可预见的朴素开端。
攀补充说：“这个项目的想法确实源于——嗯，正是你所想到的地方。“当你整天研究流体行为时，你无法不去思考这些日常场景。”
