爆米花肺，另類的「塵肺病」

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

靜脈曲張，英文為 Varicose vein，意即異常增大或腫脹的靜脈。

大家對於這個疾病應該不陌生，小時候就時常聽到老師們在辦公室閒談聊到長時間的站立，讓他們飽受靜脈曲張的困擾。鼓脹彎曲的靜脈如藤蔓般爬滿本該平滑的小腿，輕則影響美觀，重則甚至寸步難行。

變形的靜脈？

靜脈曲張到底是如何形成的？

讓我們先從根本認識起靜脈這個平常容易被忽略，實則肩負重責大任的無名英雄。下肢靜脈在解剖學上分為深層、淺層及如橋樑般穿梭期間的穿通枝，他們負責讓供完養分的血流順利回到心臟。

而靜脈曲張發生的位置是主要由大隱及小隱靜脈組成的淺層系統。大隱靜脈的走向由內踝沿著小腿內側一路直上至大腿內側，在鼠蹊部匯入股靜脈；小隱靜脈則由外踝繞至小腿正後方匯入膕靜脈。

故我們常見發生靜脈曲張的位置多沿著這些位子，尤其是內側鼠蹊及膝蓋後側，也就是大隱及小隱匯入深層靜脈之處（saphenofemoral junction & saphenopopliteal junction）。

健康的靜脈能夠形成以自身的內膜形成瓣膜，確保遠端的血液能夠抵抗重力，像閘門一樣讓通過的血液不會逆流。

然而，當瓣膜功能減弱時，本該回流的血液隨著重力累積在下肢靜脈，深層靜脈的血液透過穿通支逆流至淺層系統，長此以往則會造成靜脈高壓。

除此之外，淤積的血液也會帶來多種發炎因子，進一步導致管壁結構的變形。機械性及化學性的致病機轉共同作用，使平滑的靜脈開始鼓脹變形，形成我們熟知的靜脈曲張。

檢測自己是不是高危險族群！

哪些人容易有靜脈曲張呢？老化是最重要的風險因子，其他如女性、多產、吸菸、肥胖者、受過外力創傷、工作需要長時間站立及已知家族遺傳都是應該特別注意的族群。

這個疾病對生活的影響可大可小，因為輕微的靜脈曲張來到醫院診治的病人多數是在意美觀上的影響，所以在大醫院的醫美中心看到心血管外科醫師也不足為奇，主要就是針對靜脈曲張的部分提供諮詢及治療。

而隨著疾病的進展，程度不一的疼痛是最常見的主訴，可能伴隨著腫脹、搔癢、甚至隨著站立時間累積的沈重感。

「像大象一樣笨重的步伐。」上星期來開刀的病人這麼形容道。

「連吃飽飯想都跟家人去散步都沒有辦法。」

如果置之不理，最嚴重的情況甚至可能因為不良的血液循環導致下肢滯鬱性皮膚炎、潰瘍出血甚至，極少數的情況下，形成血栓堵塞血管。當看到皮膚出現暗沉、紅腫時，須及時至醫院接受檢查，排除其他病因並及早接受適當的治療。

臨床上根據症狀的嚴重度將靜脈曲張分為0到6級，如下表所示：

而下一篇文章則詳細向大家說明靜脈曲張現行有哪些治療的選擇，並協助你們分析到底哪種治療方式最適合自己？

參考資料

• Campbell B. Varicose veins and their management. BMJ. 2006;333(7562):287-292. doi:10.1136/bmj.333.7562.287
• Courtney M. Townsend, Jr., MD, R. Daniel Beauchamp, MD, B. Mark Evers, MD, and Kenneth L. Mattox, MD (2021). Sabiston Textbook of Surgery (21st edition).
• Lurie F, Passman M, Meisner M, et al. The 2020 update of the CEAP classification system and reporting standards [published correction appears in J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2021 Jan;9(1):288]. J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2020;8(3):342-352. doi:10.1016/j.jvsv.2019.12.075

一說到維京，許多人的腦海中立刻就會浮現「血腥」、「暴力」等等印象。維京人在 8 到 11 世紀左右跨越了北海，南下侵略歐洲各國，期間可說是打遍天下無敵手，虐得歐洲各國那叫一個慘。

不僅如此，傳說之中，他們還發明了一種名為「血鷹」（Blood Eagle）的酷刑，用來折磨敵人。這種刑罰不僅痛苦又漫長，還非常具有「儀式感」── 生生為一個大活人做出一對鷹一樣的翅膀。這種儀式在《維京傳奇》、《刺客教條：英靈殿》等等影視及電玩作品中很常出現，但真實性卻一直存在爭議。

最近呢，有篇刊登在《美國中世紀學院期刊》（The journal of the Medieval Academy of America）上的研究，決定將儀式存在的爭議丟到一邊，先來看看：這所謂「血鷹」，用當時的技術到底是做不做得出來？

「血鷹」到底怎麼執行？開膛剖腹、掰出肋骨

在不同的文獻中，描述的「血鷹」儀式其實也有很大的不同。有些文字裡寫的是「在背上雕刻一隻鷹」，聽起來就像是紋身一樣，而其它文本則詳細描述了一些行刑細節：剖開後背、從脊椎上切下所有肋骨，再從切口處將肺取出。

不過，到了現代的影劇作品中，「血鷹」的慘忍部分似乎「升級」了。雖然升級版本的刑罰在過去的文獻中找不到相關敘述，但既然大家平常 Netflix 影集都看很多，研究者也決定將升級版的一併納入討論。

升級之後的刑罰看起來是這樣的：

行刑者不只會割開背部，還要將肋骨向外掰成翅膀的形狀。另一方面，因為受刑人此時還沒有完全死透，呼吸時肺部仍會跟著活動，背後的肋骨「翅膀」也會跟著拍動，就像老鷹展翅一樣。

想做出一隻「血鷹」，首先你得克服一些難題！

好的，相信大家現在已經了解手術方式了，接下來便讓我們針對各種技術細節來研究一番。基本上，如果要完成「血鷹」，我們至少會遇到三個關卡：

首先，切掉背部皮膚和肌肉的手速必須快、狠、準，畢竟這是第一步，要是沒辦法手起刀落，後面也就不用玩了。再來，打開胸腔時，會影響受刑者體內主要動脈的完整性、破壞胸腔氣壓平衡，這部分也得克服，否則難以達到前述效果。最後，要把肋骨凹成特定形狀，同時還要能讓肺去移動肋骨，也是非常考驗技術活的事情。

最後最後，貼心小提醒：為了達到傳說中的驚悚效果，受刑人在這個過程中還需要持續保持痛苦而清醒的狀態，否則就不可怕囉！（笑）

有了對的工具，你就能打造「血鷹」？

快狠準這件事，聽起來就很考驗手術技巧？一千多年前的維京人有可能辦到嗎？欸，還真有可能！只要用的工具對了，快速剖背其實沒這麼難。想要快速切開背部，基本上只要刀子夠利、夠長就可以了。但如果要不傷及肺部，那就得另外想辦法。

至於切開肋骨的部分呢？研究者認為，可以利用一些帶有細鉤的工具，把它放在第一根肋骨的頂部，然後順著身體平行向下拉，就能一次將肋骨依序切下。在不少文獻中都能找到類似的工具，所以應該不難。不過肺嘛……基本上一樣很難保全。

那麼，想要將肋骨凹成翅膀的形狀可行嗎？基本上是 OK 的，雖然這些動作需要花費大量的力氣，也很講究協調性，但只要掌握了技巧，應該能徒手完成。（兩個人以上合作會有效率一點）

可惜的是，就算考慮了各種方法，要用受刑人的呼吸打造「鷹飛」情境還是太難了。在一開始行刑時，行刑者就已經可能會傷及肺部（尤其受刑人還是趴姿），一旦完全打開胸腔，受刑人的肺部就會完全塌陷，根本無法呼吸，就別提後面的戲劇效果了。

對，不管你多麼小心翼翼，受刑人基本上會在前頭十幾秒就因為失血或窒息而掰了，想要聽他哀號到最後一秒嘛……難啊！

為何要打造「血鷹」？或許是為了找回榮譽

既然這種「血鷹」根本無法真的折磨人，為什麼維京人要如此「搞剛」地在屍體上玩花樣呢？研究者認為，這可能是為了維護維京菁英戰士的榮譽。

怎麼說呢？大部分提到「血鷹」的相關文獻中，受刑人與行刑者都是具有權力的男性，大多數甚至是統治者，暗示「血鷹」跟維京的菁英階級息息相關。

有一種猜測跟影視劇中的敘述有些相似：「血鷹」的存在，是為了復仇並找回父輩的榮耀。如果 A 當初用羞辱的方式殺害了 B 的老爸，比如說把對方丟進蛇坑啦、把人家燒死讓人根本沒機會反抗啦等等，那麼，B 便有可能會透過「血鷹」的儀式來處決 A，不僅能報復過去的屈辱，也能藉此恫嚇潛在的敵人。

所以說，無論「血鷹」是否真實存在過，它在理論上的確是可行的，並且也符合維京文化，只是，比起單純嗜血，這種儀式可能比我們想得都還要複雜。

參考資料

1. 編譯自：Brutal Viking ‘blood eagle’ ritual execution was anatomically possible – new research
2. 研究原文：An Anatomy of the Blood Eagle：The Practicalities of Viking Torture