未來的材料–非晶質金屬

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《拯救姿勢不良！跟著嬰兒學「動態神經肌肉穩定術」喚醒核心肌群》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「動態神經肌肉穩定術（DNS）」模擬嬰兒發展動作，透過優化呼吸增加腹內壓，並結合四足跪姿、熊式等練習，能有效喚醒核心肌群，改善長期姿勢不良，甚至協助中風患者穩定姿態。

你是否長期姿勢不良，已經忘記怎麼使用自己的肌肉，難以順暢地活動移動。目前動態神經肌肉穩定術（Dynamic Neuromuscular Stabilization，簡稱DNS）是個受歡迎的復健方式。研究認為即使使用在大腦中風，有半邊無力的患者身上，「動態神經肌肉穩定術」也能改善核心的穩定度，讓患者姿態更平穩，更不會跌倒。我們之前介紹的「呼吸優化」屬於第一課，接著我們就來看看一些動作練習。

「動態神經肌肉穩定術」認為，在亞皮質層次有個綜合穩定核心系統，穩定這個系統，就更能正確執行各種動作。首先第一步就是透過呼吸改變腹內壓力。當腹內壓力愈高，脊椎與軀幹愈穩定。而橫膈膜、腹壁肌肉、骨盆底肌肉與腹內壓力的變化高度相關，綜合穩定脊椎與軀幹後，自然更好啟動正確的動作。這就是為什麼我們在第一篇介紹時，先討論了如何優化呼吸。

至於接下來要怎麼運用到動作呢？「動態神經肌肉穩定術」認為我們可以回頭看看小貝比們的發展。多數小孩在不到一年半內就能達成從躺著的小寶寶，自行翻了身，爬一爬，坐起來，再站起身。所以我們如果能回到最基礎，選擇幾個在發展階段的重要姿勢，讓身體回去練習這些姿勢，配合呼吸，好好的訓練與感覺，就能讓這個姿勢與動作的動力鏈更為健全與自然，於是能增加功能性與運動協調性。我們就來看看，不同的嬰兒發展階段，能讓我們作為訓練主軸。

趴姿，這時小寶寶正學會趴著，並撐起頭部。練習者可以試著從趴姿挺起前胸上半身，並活動頸部。

躺姿，背部貼平地面。髖部與膝蓋都彎曲約90度，先練習在這個姿勢下好好做優化呼吸，感覺核心的穩定。

這個姿勢的變化很多，練習者接著可以試著左右微微滾動，或是分別以手或腳點地，並持續關注呼吸。甚至可以用兩手分別捉住兩側的腳外側，兩側膝蓋剛好落在手肘的外側，做「快樂嬰兒式」。

四足跪姿，以雙手和雙膝著地。雙手的距離與肩膀同寬，剛好落在肩膀下方，而膝蓋剛好落在髖部下方。需要穩住核心讓背部呈一直線，可以練習在四足跪姿下平行移動（軀幹維持在同一個水平面），做往前、往後這樣的練習。

側撐體的姿勢。左側撐體時，讓左前臂與左側髖部落在地面，左手手肘與髖部的連線與左前臂約是垂直的。軀幹呈一直線，腰部不要往下掉，要記得穩住核心，保持軀幹的位置。記得務必要配合好呼吸。

如果已經可以在側撐體的姿勢好好呼吸，就可以做進階練習，例如轉動軀幹，向前傾並維持穩定，再回到原始姿勢。

可以再練習以軀幹和手臂發力把身體更往上撐，像是「側撐體挺身」這樣。再來，可以練習從側撐體的姿勢變成躺地的過程。這個動作剛開始可能比較難掌握，需要好好感覺肌肉的使用與掌握，並再從躺地的姿勢，發力變成側撐體。

這時的動作可說是熊式的變化。先採四足跪姿，接著穩定核心，讓膝蓋離開地面，也可以加上抬臀與核心內縮，讓臀部位置更高。這時可以練習輪流放掉一手或一腳，變成三腳熊式；還可以練習雙手逐步往後或往前位移。當雙手不斷往後移，可以從熊式後退直接到蹲坐的模樣。

從蹲坐到起身的過程。蹲坐時重心落在後方，軀幹打直，像是很低的深蹲，再起身。

利用一些基礎的姿勢做練習，重新讓肌肉與神經接上線！接對線！現在就跟著影片練習看看吧！

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《算步數還是算時間？最新研究破解迷思，這樣動有效預防中風與心肌梗塞！》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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運動該算步數還是時間？最新研究證實，兩者預防心血管疾病的效果相當。只要減少久坐並增加日常活動，就能有效降低中風與心肌梗塞機率，依個人習慣選擇紀錄方式即可。

你一定曾經聽過要人日行萬步的健康建議，只要每天走個一萬步以上，就能減少高血壓、高血糖、心血管疾病等慢性病。因此，許多人也會穿戴行動裝置，計算每天走了幾步。

不過，由於過去沒有基於「步數」的足夠研究讓美國心臟學會提出指引，因此你現在看到的一些運動指引，幾乎都是告訴大家「每天要運動三十分鐘以上」，或是「每周建議至少做中等強度運動150分鐘，或高強度運動75分鐘」。也就是說，這時候用「總時間」來論斷，而非「步數」。

你是否也曾經感到好奇，究竟這兩種判斷方式

哪個比較準，哪個比較有效呢？

在2024年五月份於JAMA內科就刊出了一份研究，分析對60+以上的長者而言，究竟是「步伐數」還是「運動時間」與健康最有相關？如果各自都是有效標準的話，我們的目標又開設定在哪呢？是走到6000步、8000步，還是要10000步呢？總時間又該是多少才有幫助？

最新研究怎麼說？

從結果看起來，許多人做的運動量並不夠。此篇研究的受試者超過一萬四千人，追蹤超過9年，平均年齡為71.8歲，平均每天走了5183步，每周做中等運動約62分鐘。在直觀上並沒有達到目前的運動建議。

但經過分組後，研究發現運動較多的人，無論是每天走的步數愈多，或是每周做中等運動的時間較長，都能有較低的心血管疾病機率，較少發作心肌梗塞或中風，比運動量低的受試者約減少了30%到40%的心血管疾病機率，壽命也比較長。

至於運動效果用步數，還是用一周做中等運動的總時間比較準呢？答案則是差不多的。因此這份研究建議，以後新的運動指引可以考慮把「每日行走總步數」當成一個指標。

用總步數來看運動量

用總步數來看運動量，會與原本看「一周中等強度運動總時間」有什麼差異呢？其實你可以想想，如果你今天只是穿梭在家中做家事，或在活動中心忙東忙西，其走路的步伐數目都會被算進去，這些可能只是很輕量的一些活動，啊就走走路而已啊，原本並不會被歸類到「中等運動」程度的活動量，現在好像也算數了呢！

所以，不管你是慢慢走，走路晃到住家附近的全聯或傳統市場；抑或是在公園裡專心致力地快走，都會被算在每日總步伐數的。而研究已經告訴我們，利用這樣的指標，也是能降低心血管發病機率的。也就是說，「多動」總是很好的，就像我們一直強調的，要活就要動！只要增加自己活動，減少久坐的時間，即使是輕量的活動，也比久坐不動來得好。愈來愈多的研究告訴我們，當你每天踏的步伐數目愈多，血管裡「好膽固醇」高密度膽固醇HDL的濃度較高，血壓較低，罹患心血管疾病的機率就降低了。

保持彈性來看運動量

這篇研究讓我們保有彈性看待各種運動與活動。假如你喜歡從事的運動、活動可以較明確地與踏步步數相關，例如快走、跑步練習、慢跑、爬山，或是一些在運動場上跑來跑去的球類運動，像是踢足球、打籃球、打網球，這些都很適合用計算步數來看運動量是否足夠。

但如果是練習瑜珈、皮拉提斯、打太極拳、騎腳踏車、游泳等，無法計算到步伐數目，可能就比較適合用運動時間來考慮是否做好做足。不過，既然這個部分討論的是「一個星期的總運動時間」，大家也可以保持彈性，不要再把「我沒空運動」當成藉口，你可以把150分鐘切成15段十分鐘，並在一周的各種不同時段完成。記得利用「點心式運動」的概念也能真正改善健康喔。

運動量建議

保持少坐、多動，對維持健康很重要。如果你想要選用運動總時間來監督自己，目前建議是每周至少做中等強度運動150分鐘，或是高強度運動75分鐘。沒辦法一次運動三十分鐘也不用擔心，你可以多做一些「十分鐘運動」，一星期動下來也是很可觀的。

假如你喜歡採取計算步數來看自己的運動量，年輕人每天建議要動到8000至10000步；若為60+的長者族群，最好把目標設在6000到8000步。假如這些目標還離你的現狀很遙遠，請別驚慌或放棄，你可以試試看每天多走個五百步，或是每天多做個「七分鐘運動」，積沙成塔，都是對健康的最好投資。