每天起床都不想上班？抗壓性強的人，工作倦怠比例竟然更高嗎？

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

COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎）感染人類兩年至今，最新局勢是一款新的 Omicron 變異株正在南非肆虐，根據初步資訊估計，它的傳染力強於前半年廣傳全球的 Delta 變異株，殺傷力則仍不清楚。它從何而來，目前有三種假說。

Omicron 現身，大量突變一次出現

SARS 二世冠狀病毒（SRAS-CoV-2），突變通常緩慢新增，少數品系卻曾在短期內累積大量突變，堪稱總加速師。其中影響最大，最有名的莫過於英國誕生的 Alpha、南非的 Beta、巴西的 Gamma，以及印度的 Delta。

世界衛生組織（WHO）以希臘字母命名一系列值得注意的病毒品系，在此之前已經用到 Mu，原本應該繼續使用 Nu，不過 WHO 直接跳過 Nu 和接下來的Xi，直接以 Omicron 命名最新款的總加速師，理由是 Xi 為常見姓氏。這只能怪 Mu 姓沒有人出人頭地，假如有成員當上中國領導人，WHO 就會替其避諱了。

原籍南非的 B.1.1.529 之所以獲得 Omicron 名號，一方面是它現蹤以後，存在感迅速增加，明顯超過同一時空下的 Delta。另一方面是它的基因組上存在許多變異，算是至今已知，改變幅度最大的變異株。

冠狀病毒以表面的 S 蛋白質（spike protein）接觸宿主細胞，之前 4 款總加速師的 S 蛋白質上都配備大量變異，有些對病毒有利。而 Omicron 出現更多突變，多處變異和之前的總加速師們重複，效果如何仍有待觀察。

躲在暗處悄悄演化？

病毒累積突變需要時間，但是所有已知樣本遺傳上都和 Omicron 差異不少，缺乏中間型號。

Omicron 從何而來？目前有三大假說：第一，它一直潛伏在被忽視的角落，最近才冒出來。第二，它是在某位長期感染的患者體內演化而成。第三，它之前跨物種感染動物，最近又跳回人類宿主。

兩年下來，我們掌握極大量的病毒定序樣本，對照之下可知，Omicron 和之前的總加速師都沒有直接關係，包括之前同樣在南非肆虐的 Beta。

Omicron 的祖先似乎能一直回溯到 2020 年的中段，而現在是 2021 年底，也就是說它的祖先在某個角落，默默地存在超過一年。

不過 Omicron 演化成如今的遺傳狀態，肯定沒有經過一年那麼久，初步估計大概不會早於 2021 年 9 月。意思是它誕生至今，只過了幾個月。

有些專家認為，南非一直是疫情嚴重的地區，累積大量定序資料，以這兒取樣定序的密度，不太可能超過一年都沒有偵測到 Omicron 的前身。由此推論，它之前是在其他地區悄悄演化，如今傳到南非才被發現。

長期感染加速突變？

然而，真的會那麼久都沒有被注意到嗎？

也有專家主張，南非新星 Omicron 的前身原本只是普通病毒（同期生可能都已經滅團），入侵某位免疫力低落的患者後，在人體內長期演化，漸漸累積新的突變，最近才脫穎而出。所以乍看之下突然獲得一大堆新突變，其餘地方卻不存在中間型號。

• 延伸閱讀：長期感染武漢肺炎，一個人體內的病毒演化生死鬥

有人指出根據過去經驗，適合在一個人體內長期感染的突變效果，時常反而不利體外傳播（例如某些肺結核桿菌），因此懷疑長期感染的論點。但是 SARS 二世冠狀病毒的狀況，未必符合其他病原體的經驗。

事實上，上述兩個假說未必互斥。處於雷達之外默默生存一年，以及最近幾個月加速演化，無疑可以是先後發生的兩件事。Omicron 有可能是在南非某處醞釀，也可能是先在別的地方誕生，後來傳播到南非才脫穎而出。

第三個假說則主張，過去一年沒有見到 Omicron 的祖先，是因為它離開人類，改為在某種動物身上傳播；動物有別於人類，又因此衍生出一系列新突變，最近才回傳給人類。幾乎不清楚感染動物的病毒品系，這才沒有發現 Omicron 的前身。

我自己認為，人體長期感染後，醞釀出新品系的機會最大，動物總加速師的可能性不高。但是目前缺乏足夠證據，足以排除或證實某個假說。

初步估算：Omicron 傳染力超過 Delta 兩倍

另一方面，目前不確定南非新星 Omicron 的傳染力如何。初步分析估計，前一段時間它在南非的 Rt（有效傳染數，一位感染者平均傳染給幾個人）超過 2，而同一脈絡下的 Delta 小於 1。倘若直接換算，南非新星的傳染力超過 Delta 兩倍。

• 延伸閱讀：台灣防疫須有長期準備

不過南非的傳染狀況，未必和其他地方一樣。Omicron 的殺傷力多強，也需要更多資訊。隨著南非新星持續入侵世界各地，恐怕不久後我們就會知道結果。

• 本文轉載自 新公民議會 《南非新星Omicron變異株從何而來？》

延伸閱讀

• 英國、南非、巴西……武漢肺炎進入總加速師新階段？
• 長期感染新冠肺炎，一個人體內的病毒演化生死鬥
• 冠狀病毒常有新突變，不過很少傳染成功
• 人類與 COVID-19 互相適應，這是場長久的「無限之戰」
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• 身心皆需有長期規劃：防疫生效多天後，確診數才會下降
• 從印度傳遍世界的Delta 變異株，傳染力為什麼比較強？

參考資料

1. Where did ‘weird’ Omicron come from?
2. Trevor Bedford 11 月 30 日推特
3. Trevor Bedford 12 月 2 日推特

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎）從何而來，是重要的問題。世界衛生組織 WHO 派出特遣隊前往武漢調查，並在 2021 年 3 月底交出 300 頁的報告。

在我看來，這份報告沒有提供任何新的訊息，而且方向偏差嚴重，持續劃錯重點，竟然還獲得一些科學家的稱讚，可謂科學界的恥辱。

被調查的當事人說沒事，所以報告說沒事

導致武漢肺炎的病原體，SARS 二世冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 如何產生，WHO 報告列出 4 種可能性：

• 第一，「非常非常可能」：由動物保毒者（如蝙蝠）先傳染給中間宿主，再感染人類。

• 第二，「有可能」：由動物保毒者（如蝙蝠）直接傳染給人類。

• 第三，「可能」：被感染的動物死亡後，被冷凍保存，再傳染給接觸到的人類。

• 第四，「極端非常不可能」：從實驗室外洩。

第四項「實驗室外洩」是怎樣排除的呢？就是 WHO 調查隊訪問了武漢病毒研究所的人員，看過他們提供的資料，發現查無外洩，於是宣佈查無外洩。

第三項非常明顯是中國官方大力推銷的「冷鏈」，不過 WHO 顯然沒那個恥力背書。

我個人覺得機會最大的是第二項。WHO 調查隊認為第一項機率最高也許正確，但是根據已知資訊判斷，所謂的「中間宿主」也可能根本不存在。

也許有，也許根本沒有中間宿主

許多專家假設中間宿主存在，是因為他們認為 SARS 二世冠狀病毒的祖先以蝙蝠為天然宿主，不可能一步跳到智人，就適應得如此之好。更合理的過程是，蝙蝠先傳染給某種較為類似人類的動物，在這種動物身上發生突變，而獲得感染人類的能力。

病毒演化出感染人類的能力，是一系列試誤的過程：從無法感染人類的祖先病毒，演變為極為適應人類的 SARS 二世冠狀病毒。而公認的事實是，我們知道的 SARS 二世一開始就極為適應人類，勝過任何動物，智人就是最佳的天然宿主。

這兒所謂的「中間宿主」，就是讓病毒試誤的動物。這種「試誤的動物」能不能直接就是人類？當然可以！

SARS 二世冠狀病毒的初期演化，可以分為兩大階段。第一階段是從對人類感染能力不佳的祖先冠狀病毒，經過一系列試誤，演變成以人類為最佳宿主。第二階段才是躍上舞台，成為震撼世界的武漢肺炎。

第一階段的試誤過程，可以在武漢，也可能在任何一個地方發生，不論雲南、廣東、柬埔寨，或是武漢病毒研究所都有機會。對人類感染能力不佳的祖先冠狀病毒，可以在某個地方持續嘗試感染人類，最終累積足夠的突變，成為我們所知道的那個殺手。

如果祖先冠狀病毒直接以人類為中間宿主，完成適應人類的過程，也就等於沒有中間宿主存在，當然是怎麼找都找不到了。堅持一定要找到某種作為中間宿主的動物，是偏執的想法。

當冠狀病毒獲得人傳人的能力，成為 SARS二世以後，仍不一定會造成大流行。假如它好不容易在某個偏鄉誕生，卻沒有接觸到更大的人群，傳播也許不久後就結束了。

不幸的是，SARS二世冠狀病毒出現在人口眾多、交通發達的武漢，又加上中國官僚的掩飾卸責，此後進入第二階段，大都會成為培養病毒的溫床，向全世界散播瘟疫的源頭。

武漢的市場和病毒起源無關

公開可考的感染者紀錄，最先在 2019 年的 12 月初。引起許多關注的「武漢華南海鮮批發市場」，在瘟疫最初期出現多位病患，而且又販賣不少種動物，符合病毒跨物種從動物傳人的想像。此處卻明顯不是病毒的發源地。

最遲在 2020 年的 1 月底（中國官方獲得資料的日期更早），分析第一批患者的紀錄便可得知，市場並非最初的起源。由已知證據歸納，已知 SARS 二世冠狀病毒的共同祖先，能追溯到 2019 年 12 月的幾個月前，那時已經完成第一階段的試誤過程，準備進入第二階段。

市場只是疫情初期比較明顯，最早被公眾注意到的地點，和病毒起源沒有直接關係；它是初期的輸入端，而非輸出端。病毒在市場廣傳的同時，早已傳播到其他地方，甚至出國深造，於多處同時醞釀。

知道上述資訊超過一年後，WHO 組織的專家團卻依舊將市場列為調查重點，完全是缺乏專業，搞錯方向，浪費資源做虛工。一開始就踏上錯誤的方向，無法取得新的線索毫不意外。

總之，在 SARS二世冠狀病毒的誕生過程中，中間宿主可能存在，但是不存在的可能性沒有比較低；WHO 報告認為極可能透過中間宿主傳播，不符合現有的證據。而 WHO 列為重點的武漢市場，絕對不是起源地。

• 本文轉載自新公民議會《中間宿主和武漢市場——病毒起源的兩大迷思》

延伸閱讀

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• 武漢肺炎病毒到底從哪來？沒有陰謀論以及蛇和HIV的版本
• 讓武漢肺炎席捲人類的關鍵變異有哪些？和穿山甲有關嗎？

參考資料

• ‘Compromise’ WHO report resolves little on pandemic’s origins, but details probe’s next steps 

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。