小便器のはね返りは、おしっこ代わりの水が当たる角度を「30度」より浅くすると激減した【イグノーベル賞】

駅や学校の男性用トイレで、小便器の前の床がぬれていることがあります。原因の一つは、便器に当たったおしっこが細かいしぶきになって、外へ飛び出すことです。これを「はね返り」と呼びます。論文によると、小便器の形は100年以上ほとんど変わっていません。

カナダとアメリカの研究チームが、はね返りを左右する大きな鍵を見つけました。おしっこが面に当たる角度です。おしっこの代わりに水を流した実験で、この角度が約30度より浅いと、はね返りは急に減りました。角度は、真正面からぶつかると90度、面すれすれに当たるほど0度に近づきます。チームは、内側のどこに当たっても30度以下になる小便器を数学で設計しました。試作品を水で試すと、いちばん少ない条件で、はね返りは市販の小便器の1.4%まで減りました。市販品のはね返りを100とすると、1.4しかないということです。

おしっこの勢いや狙いは、使う人によって違います。便器の側では変えられません。でも当たる角度なら、便器の形で決められます。使う人に頼らずに、はね返りを減らせる可能性があります。この研究は2026年9月、イグノーベル賞の物理学賞を受けました。「人を笑わせ、そして考えさせる研究」に贈られる賞です。

01床にとぶおしっこは、アメリカで1日35万リットル以上（推計）

研究したのは、カナダのウォータールー大学とアメリカのウェーバー州立大学のチームです。メンバーには、パン（Pan）さんやハード（Hurd）さんがいます。

チームはまず、床にとぶおしっこの量を見積もりました。アメリカには、家庭以外の場所に小便器が約5,600万台あります。1回のおしっこは約220ミリリットルです。1台を1日に何人が何回使うかを仮定し、実験で測ったはね返りの割合をかけました。

答えは、1日に35万〜140万リットルでした。床をそうじする人の手間や水、洗剤も、そのぶんかかります。ただし、使う回数などを仮定した大まかな計算です。

これまでの対策は、ハエのシールで狙いを変えたり、マットでしぶきを受け止めたりするものでした。はね返りそのものを防ぐ決め手はなかった、と論文は書いています。

02はね返りを決めるのは「当たる角度」

はね返りの大きさは、いろいろなことで変わります。流れの速さ、しずくの大きさ、液体の性質などです。おしっこでは、そのほとんどを変えられません。チームが目をつけたのは、変えられる「角度」でした。

実験では、人の尿道の出口と同じ形のノズル（水の出口）を3Dプリンターで作りました。出口の形は、尿の流れの形を調べた2012年の研究をもとにしています。ノズルから真下に水を流し、直径10センチのガラスの円板に当てます。円板が水平なら、流れは真正面から当たるので90度です。円板を傾けて、この角度を90度から20度まで変えました。まわりにとんだ水はペーパータオルで受けて、重さを量りました。

流れの強さ（毎分0.4〜1.9リットル）とノズルの高さを変えて、5つの条件で試しました。

結果は、チームが先に立てた計算の予想とよく合いました。角度が浅いほど、はね返りは減りました。30度あたりで、ほぼゼロになりました。計算では、30度のとき、はね返りは真正面（90度）から当たるときより約95%少なくなります。流れの強さやノズルの高さを変えても、この30度という分かれ目はほとんど動きませんでした。

論文には、犬の話も出てきます。犬が木や壁におしっこをかけるとき、当たる角度は浅いことが多いそうです。そのおかげで、自分の毛にはね返りにくいのだろう、と著者たちは書いています。

03どこに当たっても30度以下になる形を、数学で設計した

次は、便器の形です。おしっこは弧を描いて落ちます。勢いが強い出始めはほぼ水平に飛び、終わりごろはほぼ真下に落ちます。狙いも左右にずれます。

そこでチームは、流れがどの向きから来ても、壁に同じ角度で当たる形を探しました。そのために解いたのが、微分方程式（曲線の傾きの条件を表す式）です。

横から見た形で解くと、先が細く曲がった角（つの）の形の曲線が出てきました。果物を盛る角の形の飾り「コルヌコピア（豊穣の角）」に似ています。この曲線を回して作った便器は「Cornucopia（コルヌコピア）」と名づけられました。

上から見た形で解くと、オウムガイの殻と同じ渦巻きの曲線が出てきました。この曲線で壁を作った便器が「Nautilus（ノーチラス）」です。どちらも、内側のどこに当たっても、角度が30度以下になるように作られています。計算では、使う人の股下の高さを、アメリカの成人男性の真ん中くらいの値にしました。

04試作品で、はね返りはどこまで減ったか

チームは4つの小便器を比べました。新しい2つの形と、市販の陶器の小便器です。もう1つは、芸術家マルセル・デュシャンが1917年に作品『泉』として出した小便器と同じ形の模型です。市販品以外は、機械で削った発泡材に樹脂を塗って作りました。

まず色をつけた水を1リットル流し、床に敷いた大きな紙でしぶきを受けました。市販品では、しぶきが左右に約0.5メートル先までとびました。『泉』では、左右に約1メートル先までとびました。新しい2つの形では、紙にしぶきの跡がほとんど見えませんでした。

次に、とんだ水の重さを5つの条件で量りました。市販品では、流れが強い条件で、流した水の約1%がはね返りました。

ノーチラスは市販品に比べて、流れが強い条件ではね返りが95%減りました。流れが弱い条件では85%減りました。いちばん差が小さかった条件では24%減でした。ただしこの条件では、市販品のはね返りももともと少なめでした。コルヌコピアのはね返りは、ノーチラスよりさらに少なめでした。論文の要旨（最初にある短いまとめ）には、はね返りが市販品の1.4%まで減ったとあります。

05どんでん返し：人ではまだ試していない

この結果は、すべて実験室の水で得られたものです。人が実際に使って確かめた試験は、論文にはありません。人は立つ位置も狙いも毎回少しずつ違います。

試作品は陶器ではなく、発泡材に樹脂を塗ったものでした。著者たちは、陶器のように水がなじみやすい面なら、はね返りはもっと減るはずだと書いています。ただし、それはまだ試されていません。

「1.4%」がどちらの形の結果なのかも、論文の中で食い違っています。補足資料はノーチラスとしています。でもグラフでは、1.4%に近いのはコルヌコピアです。どちらにしても、はね返りが大きく減ったことは変わりません。

2つの形には、得意・不得意もあります。コルヌコピアは、使う人の背の高さに合わせた形です。背の高さが違うと、性能が落ちやすくなります。ノーチラスは狙いがずれても角度が保たれやすい形です。受け口のふちは床から14〜43センチの高さにできます。子どもや車いすの人も使いやすい、と著者たちは書いています。

角度や面の性質がはね返りを変えることは、ほかの研究でも示されています。2019年の研究では、しずくが斜めの面に当たると、傾き方しだいではねが完全に消えました。2016年の研究では、やわらかいゲルの面にエタノールのしずくを落とすと、はねが減るか、消えました。一方、別のチームがこの小便器を作って確かめた論文は、2026年11月6日の時点で見つかりませんでした。

06逆に「わざとはね返る壁」も作れる

同じ計算で、どこに当たっても真正面（90度）からぶつかる壁も作れます。チームはこれを「urine-no（ユーリン・ノー）」と名づけました。建物の外壁に取りつければ、立ち小便をした人にしぶきがはね返ります。立ち小便よけになるかもしれない、と論文は書いています。

07まとめ

小便器の床がぬれる理由の一つは、おしっこが当たる角度でした。約30度より浅く当てれば、はね返りは急に減ります。チームは、どこに当たっても30度以下になる形を数学で求め、水を使った実験で、はね返りを大きく減らしました。

残る問いは、人が毎日使う場所で同じ効果が出るかです。陶器で作った本物の便器が、駅や学校のトイレで試される日が来るのか。床のぬれ具合で答えが分かるはずです。