女生的大腿橘皮困擾，想要有光滑的腿這麼難？

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

本文轉載自食藥好文網

• 文／周怡廷（高雄醫學大學生理學研究所畢業）

這段詩是否說中你的心事？是否你也卡在靈魂與脂肪之間，成了不得已的胖子？

各樣影視作品中，諸多男神女神以規格化的美，行銷了某些身材的樣板，成效極佳。行走人間，很容易就聽見人們在討論胖瘦，瞧見路上哪家診所也開了減重門診，或者被一家又一家健身房的廣告襲擊。

然而，飽餐一頓以後，站上體重計，哀號自己又胖了的時候，是否想過——你真的胖嗎？究竟體重多重才夠資格被稱為「胖子」？

何為「肥胖」

「肥胖」這件事，其實是有官方定義的。世界衛生組織（World Health Organization）以身體質量指數（Body Mass Index，BMI）［體重（公斤）／身高 ²（公尺 ²）］作為體位是否過重或肥胖的基準 ^[2]。衛生福利部公布了以 BMI 值為基準的國人體位定義 ^[3]：18 歲以上成年人的 BMI 值，低於 18.5 為過輕；達到 18.5 以上而小於 24 為正常；達到 24 而小於 27 為過重；達到 27 才稱之為肥胖。

BMI 值可作為判斷是否過重或肥胖，最初階、最簡單的標準。然而，BMI 值落在標準區間，並不代表體位也必然在標準區間。事實上，論到體位、身形，還應留意「身體組成」（body composition）。人體的組成成分從分子層面看，由多至寡包括水分、脂肪、蛋白質及礦物質 ^[4]。其中最引人注目的，便是脂肪。除了因為脂肪是在不同個體間差異最大的組成成分，也因為脂肪量過高與許多疾病的罹病率和死亡率有正相關。腰圍由於能反映腹部脂肪的多寡，亦成為衡量是否肥胖的重要指標。

肥胖的流行病學

依據國健署委託之國民營養健康狀況變遷調查研究 ^[5]，臺灣從 2017 到 2020 年間，19 歲以上，BMI 值達 27 以上，即依體位定義屬於肥胖者，佔了 23.9%；若再將腰圍考量進來，19 歲以上腰圍過大者（男性達 90 公分以上、女性達 80 公分以上）就佔了 50.1%。

肥胖為多種疾病的危險因子

就算不考慮外在的美醜，過重或肥胖也與健康逃不了關係。依據全球疾病負擔（Global Burden of Disease, GBD）的資料，全球與高 BMI 值有相當關聯之疾病（如心血管疾病、糖尿病、惡性腫瘤等）所造成的失能調整後生命年（disability-adjusted life year, DALY）與死亡人數，2017 年已增至 1990 年的兩倍以上 ^[6]。肥胖在全球已是造成包括心血管疾病、非酒精性脂肪肝、糖尿病和部分癌症等慢性疾病負擔的主要成因之一 [7]。而腹部脂肪的堆積與許多肥胖相關之併發症的發生甚至死亡率有關。

減重的方式——控制飲食

因此，為了身體健康，若是 BMI 值或腰圍達到肥胖的標準，還是要尋求合適的方式進行減重。最為眾人所熟知的減重方式，是藉著少吃，減少身體對熱量的攝取。坊間推出了各式各樣的斷食法、林林總總聲稱對減重有幫助的食品，為許多需要減重的朋友提供了各樣的選項。惟提醒民眾，減重宜採取限制熱量且營養均衡的飲食，三餐定時定量，對於六大類食物要適量攝取，避免激進斷食，造成身體的傷害。

運動的重要

體重管理的關鍵，在於人體攝入之能量與消耗之能量間的平衡，儘管節食或斷食有助於減輕體重，體重減輕後，身體的基礎能量消耗也會隨之降低 ^[11]，造就減重瓶頸或復胖的發生。若希望減重效果能長久維持而不復胖，養成運動習慣也非常重要。有許多文獻證實，若每週能進行 200 至 300 分鐘中度到劇烈的運動（這絕非指每週僅運動一次，每次持續 3 至 5 小時，而是每週運動時數的總和），有助於長期穩定的減重 ^[12]。

健康生活習慣是關鍵

生活習慣也與減重能否成功有密不可分的關係。人體的晝夜節律系統和代謝系統間有著緊密的相互作用 ^[13]。因此，當晝夜節律失調（比如經常要於不同地區的不同時差間來往，或由於工作型態，需輪流值夜班者，皆容易有晝夜節律失調的問題），身體的代謝能力便會受損，因而導致肥胖或第二型糖尿病等問題。是以，若能養成固定的作息與規律的進食習慣，亦可預防肥胖與協助減重。

有研究指出，無論 BMI 值是高是低，養成健康的生活型態（包括每日攝取至少 5 種蔬菜或水果、每月規律運動 12 次以上、適度飲酒［女性每日飲用 1 杯、男性每日飲用 2 杯］，以及不吸菸）皆有助於降低罹病與死亡的比例 ^[14]。若能維持健康的每日作息與生活習慣，無論體重是否降到你心目中理想的範圍，都能裨益於整體健康，也會使你更有活力。

利用手術或藥品減重可能面臨的風險

無論透過節食、運動或改變生活習慣來執行減重，都需要有強大的意志力，因此，一些總「卡在靈魂與脂肪之間」的朋友們，便試圖求助於手術或藥品。透過手術來協助減重的方式包括胃繞道、胃縮小、胃束帶、胃內水球手術等 ^[15]，皆是藉由改造胃腸道，來減少熱量的攝取。如有接受減重手術之需求，應就個體整體健康狀況與可能面臨的風險，與醫師審慎討論後再作決定。

也有藉由抽脂手術去除腹部脂肪的減肥方式，但近年也有愈來愈多接受抽脂手術後內臟穿孔的案例 ^[17]，要接受此類手術，務必慎選醫療院所。此外，研究也顯示，抽脂手術雖可去除腹部的皮下脂肪，但無法顯著改善包括胰島素阻抗（insulin resistance）等與肥胖有關的代謝異常 ^[18]。若是想透過減重來改善健康狀態，老老實實地調控飲食、改善生活作息、規律運動，效果還是較長遠。

人體本身有許多由腸胃道、肝臟、胰臟或脂肪組織所分泌，調節食慾或飽足感的激素，其作用於大腦，促使我們想要吃東西或因感到飽足而決定毋需進食。許多減重藥品便模擬這些激素的分子機制開發出來。然而，服用這些藥品也可能引發心血管不良反應、自殺風險增加，或導致藥品依賴或濫用等副作用 ^[19]。

想利用藥品來減重者，應留意切勿使用來路不明之減肥藥品，也別自行上網購買處方藥品。國內的藥害救濟申請條件為「遵照醫師處方或藥師指示下，使用合法藥品，卻發生嚴重的藥物不良反應」方可申請。若是未經醫師診斷而擅自購買及服用處方藥品，除了極可能因著對其正確之用量、用途、禁忌及副作用缺乏瞭解而造成對身體的傷害，倘發生嚴重不良反應，亦無法申請藥害救濟。如有任何用藥問題，還是要諮詢專業醫療人員，千萬別使用來路不明之藥品，以免沒有達到效果外，又傷身。

參考資料

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5. 潘文涵（2022）。國民營養健康狀況變遷調查（106-109 年）成果報告。檢自https://www.hpa.gov.tw/Pages/List.aspx?nodeid=3998 （Feb 16, 2023）
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鯨的季節性遷移除了育兒外，可能還有「換膚」一途。

鯨類的季節性遷徒

鬚鯨及齒鯨季節性遷移的原因，向來是科學家們想要解開的謎團之一。牠們每年往返於極地水域的攝食場（feeding ground）及赤道地區的育幼場（breeding ground），距離極遠。以鬚鯨亞目底下的座頭鯨為例，來回的移動距離可達 18,840 公里。

過去，學者認為鯨類遷徒的主因是育幼——新生幼鯨的皮膚尚不能抵禦極區的嚴寒環境，牠們會在溫暖的熱帶海域生產，待小鯨魚發育完全，再返回食物量充足的極地。然而在極地虎鯨的長途遷移中，部分鯨魚並未出現生產或育幼的行為，往返時間更是僅花費了短短 42 天（通常為數個月）。

這顯然與學界長久以來「冷冷食有飽，熱熱較好生」（feed-in-the cold, breed-in-the-warmth） 的假說相悖。

對此，海洋生態學者羅伯特．皮特曼（Robert Pitman）提供了新的看法。

來去溫暖海水「去角質」？

研究團隊在南極水域的四種虎鯨身上放了 62 個衛星標籤、持續追蹤八個夏季後，注意到在這 9,400 公里的長距離遷徒（由南極到南大西洋西部）中，虎鯨的「膚質」有了頗大的變化。虎鯨在南極時身上通常覆有黃色的矽藻薄膜，而在其它地點的鯨身卻很乾淨。

人類去角質，鯨魚當然也要換膚。事實上，鯨魚和人類一樣會持續性地代謝表皮細胞，但寒冷的極圈環境不利於鯨類蛻皮。皮特曼認為，這可能和虎鯨為了在極冷環境下生存所發展出來的特殊機制——透過減少流向外層皮膚的血液量來維持體溫——有關。若虎鯨流向皮膚的血液變少，牠的體溫便會降低，造成皮膚細胞減少或停止增值、防止脫落。

無法正常生長與代謝的皮膚促成矽藻堆積，然後變得越來越厚。

蛻蛻皮，抗抗菌！

就像我們角質堆積會讓膚色黯沉，厚厚的微矽藻堆積在鯨魚皮膚表面，不僅會讓皮膚變黃，還會孳生有害細菌，對健康產生危害。於是乎，定期的「去角質」對鯨魚來說可就非常重要了。要想恢復原本光滑透亮的皮膚，虎鯨們只好動身前往溫暖的中低緯度海域，來場舒舒服服的換膚之旅。

2012 年曾有學者提出，為了在南極寒冷的海水中保存熱量，虎鯨會將血液從皮膚中轉移出來，降低皮膚細胞的再生率；而當回到溫暖水域，提升的新陳代謝就能促成蛻皮。

皮特曼的研究結果似乎和此不謀而合，但要進一步擴大解釋為「所有鯨魚的遷徙都是為了蛻皮」，又為時過早。目前只能證實蛻皮對鯨魚的重要性，而非蛻皮與遷徙的絕對關連——畢竟不同種類的鯨魚可都有著不同的生物習性呢。

參考資料

• Scientists say they’ve cracked the mystery of why whales migrate—and it’s all about healthy skin