大姨媽讓她看你不順眼？

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

理解期望值，有助於分析賭場裡的大部分賭局，以及美國中西部和英國的嘉年華會中，常有人玩、但一般人比較不熟悉的賭法：骰子擲好運（chuck-a-luck）。

招攬人來玩「骰子擲好運」的說詞極具說服力：你從 1 到 6 挑一個號碼，莊家一次擲三顆骰子，如果三個骰子都擲出你挑的號碼，莊家付你 3 美元。要是三個骰子裡出現兩個你挑的號碼，莊家付你 2 美元。

假如三個骰子裡只出現一個你挑的號碼，莊家付你 1 美元。如果你挑的號碼一個也沒有出現，那你要付莊家 1 美元。賽局用三個不同的骰子，你有三次機會贏，而且，有時候你還不只贏 1 美元，最多也不過輸 1 美元。

我們可以套用名主持人瓊安．李維絲（Joan Rivers）的名言（按：她的名言是：「我們能聊一聊嗎？」），問一句：「我們能算一算嗎？」（如果你寧願不算，可以跳過這一節。）不管你選哪個號碼，贏的機率顯然都一樣。不過，為了讓計算更明確易懂，假設你永遠都選 4。骰子是獨立的，三個骰子都出現 4 點的機率是 1/6×1/6×1/6＝1/216，你約有 1/216 的機率會贏得 3 美元。

僅有兩個骰子出現 4 點的機率，會難算一點。但你可以使用第 1 章提到的二項機率分布，我會在這裡再導一遍。三個骰子中出現兩個 4，有三種彼此互斥的情況：X44、4X4 或 44X，其中 X 代表任何非 4 的點數。而第一種的機率是 5/6×1/6×1/6＝5/216，第二種和第三種的結果也是這樣。三者相加，可得出三個骰子裡出現兩個 4 點的機率為 15/216，你有這樣的機率會贏得 2 美元。

同樣的，要算出三個骰子裡只出現一個 4 點的機率，也是要將事件分解成三種互斥的情況。得出 4XX 的機率為 1/6×5/6×5/6＝25/216，得到 X4X 和 XX4 的機率亦同，三者相加，得出 75/216。這是三個骰子裡僅出現一個 4 點的機率，因此也是你贏得 1 美元的機率。

要計算擲三個骰子都沒有出現 4 點的機率，我們只要算出剩下的機率是多少即可。算法是用 1（或是100％）減去（1/216 +15/216 + 75/216），得出的答案是 125/216。所以，平均而言，你每玩 216 次骰子擲好運，就有 125 次要輸 1 美元。

這樣一來，就可以算出你贏的期望值（$3×1/216）+（$2×15/216）+（$1×75/216）+（–$1×125/216）＝$（–17/216）＝–$0.08。平均來說，你每玩一次這個看起來很有吸引力的賭局，大概就要輸掉 8 美分。

尋找愛情，有公式？

面對愛情，有人從感性出發，有人以理性去愛。兩種單獨運作時顯然效果都不太好，但加起來⋯⋯也不是很妙。不過，如果善用兩者，成功的機率可能還是大一些。回想舊愛，憑感性去愛的人很可能悲嘆錯失的良緣，並認為自己以後再也不會這麼愛一個人了。而用比較冷靜的態度去愛的人，很可能會對以下的機率結果感興趣。

在我們的模型中，假設女主角——就叫她香桃吧（按：在希臘神話中，香桃木﹝Myrtle﹞是愛神阿芙蘿黛蒂﹝Aphrodite﹞的代表植物，象徵愛與美）有理由相信，在她的「約會生涯」中，會遇到 N 個可能成為配偶的人。對某些女性來說，N 可能等於 2；對另一些人來說，N 也許是 200。香桃思考的問題是：到了什麼時候我就應該接受X先生，不管在他之後可能有某些追求者比他「更好」？我們也假設她是一次遇見一個人，有能力判斷她遇到的人是否適合她，以及，一旦她拒絕了某個人之後，此人就永遠出局。

為了便於說明，假設香桃到目前為止已經見過 6 位男士，她對這些人的排序如下：3—5—1—6—2—4。這是指，在她約過會的這 6 人中，她對見到的第一人的喜歡程度排第 3 名，對第二人的喜歡程度排第 5 名，最喜歡第三個人，以此類推。如果她見了第七個人，她對此人的喜歡程度超過其他人，但第三人仍穩居寶座，那她的更新排序就會變成 4—6—1—7—3—5—2。每見過一個人，她就更新追求者的相對排序。她在想，到底要用什麼樣的規則擇偶，才能讓她最有機會從預估的 N 位追求者中，選出最好的。

要得出最好的策略，要善用條件機率（我們會在下一章介紹條件機率）和一點微積分，但策略本身講起來很簡單。如果有某個人比過去的對象都好，且讓我們把此人稱為真命天子。如果香桃打算和 N 個人碰面，她大概需要拒絕前面的 37％，之後真命天子出現時（如果有的話），就接受。

舉例來說，假設香桃不是太有魅力，她很可能只會遇見 4 個合格的追求者。我們進一步假設，這 4 個人與她相見的順序，是 24 種可能性中的任何一種（24＝4×3×2×1）。

由於 N＝4，37％ 策略在這個例子中不夠清楚（無法對應到整數），而 37％ 介於 25％ 與 50％ 之間，因此有兩套對應的最佳策略如下：

（A）拒絕第一個對象（4×25％＝1），接受後來最佳的對象。

（B）拒絕前兩名追求者（4×50％＝2），接受後來最好的求愛者。

如果採取A策略，香桃會在 24 種可能性中的 11 種，選到最好的追求者。採取 B 策略的話，會在 24 種可能性中的 10 種裡擇偶成功。

以下列出所有序列，如同前述，1 代表香桃最偏好的追求者，2 代表她的次佳選擇，以此類推。因此，3—2—1—4 代表她先遇見第三選擇，再來遇見第二選擇，第三次遇到最佳選擇，最後則遇到下下之選。序列後面標示的 A 或 B，代表在這些情況下，採取 A 策略或 B 策略能讓她選到真命天子。

1234；1243；1324；1342；1423；1432；2134（A）；2143（A）；2314（A, B）；2341（A, B）；2413（A, B）；2431（A, B）；3124（A）；3142（A）；3214（B）；3241（B）；3412（A, B）；3421；4123（A）；4132（A）；4213（B）；4231（B）；4312（B）；4321

如果香桃很有魅力，預期可以遇見 25 位追求者，那她的策略是要拒絕前 9 位追求者（25 的 37％ 約為 9），接受之後出現的最好對象。我們也可以用類似的表來驗證，但是這個表會變得很龐雜，因此，最好的策略就是接受通用證明。（不用多說，如果要找伴的人是男士而非女士，同樣的分析也成立。）如果 N 的數值很大，那麼，香桃遵循這套 37％ 法則擇偶的成功率也約略是 37％。接下來的部分就比較難了：要如何和真命天子相伴相守。話說回來，這個 37% 法則數學模型也衍生出許多版本，其中加上了更合理的戀愛限制條件。

——本書摘自《數盲、詐騙與偽科學》，2023 年 11 月，大牌出版，未經同意請勿轉載。

「我把『發誓』絕沒穿過的 Lunapads 跟 Thinx 月經褲，寄給聖母大學（University of Notre Dame）的核能科學家 Graham Peaslee 博士。」2020 年 1 月 7 日，美國《Sierra》雜誌專欄作家 Jessian Choy 發表〈我的月經褲有毒〉一文，說 Thinx 的兩款有機月經褲，分別含有 3,264ppm 和 2,053ppm 的全氟／多氟烷化物（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS），並指控廠商刻意添加。^[1]Jessian Choy 的說法不完全正確：那些數值其實是氟的濃度，不過的確能代表 PFAS 是否很多。^[2]

全氟／多氟烷化物

PFAS 是一堆化學物質的總稱，其中以全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonic acid；PFOS）和全氟辛酸（perfluorooctanoic acid；PFOA）的運用最為廣泛。^[3]PFAS 具有耐熱，又防油、水的特性，做出來的塗料，可見於衣物、家具、黏著劑、食物包裝、耐熱不沾黏的廚具，以及絕緣電線等產品。^[4]PFOS 與 PFOA更是消防用品水成膜泡沫（Aqueous Film-Forming Foam；AFFF）的主要成份。^[3][註1]PFAS 滲透土壤而汙染水源，無法於環境中分解，^[4]並在野生動物與人體內累積。^{[3, 4]}

目前 PFAS 對人類產生嚴重影響的證據有限，^[3]低濃度環境暴露的傷害也尚不確定。^[4]已知可能與高濃度 PFAS 相關的症狀，包括：體內膽固醇含量微升、嬰兒出生體重稍減、兒童對疫苗的反應略降、肝臟酵素和某些荷爾蒙變化，還有增加腎臟癌、睪丸癌，以及孕婦高血壓的風險等。^{[3, 5]}

集體訴訟和解

Thinx 公司分別在麻州和加州被告，後來又整併為集體訴訟。這些健康沒有受到傷害的告訴人，指稱又叫作「永久性化學物質」（forever chemicals）的長鏈 PFAS，雖然逐漸從美國退場；但是廠商卻改用短鏈的PFAS。她們認為Thinx的網站，不該宣稱產品不含有害化學物質。^[6]

2022 年 12 月，此案於紐約達成和解。「和解不代表 Thinx 承認錯誤」，該公司的發言人表示：「我們否認訴訟中的所有指控。」儘管堅持產品的設計從來就不含 PFAS，Thinx 公司同意負擔 5 百萬美金，讓 2016年 11 月 12 日至 2022 年 11 月 28 日間，購買其產品的消費者，在 2023 年 4 月中之前，上網申請退費。每人最多 3 件，每件退美金 7 元；或領取 6.5 折，最高折抵 52.5 元的折價券一張。^[6]

他們也承諾繼續確保製作過程不刻意添加 PFAS，同時照常要求原料供應商遵守此規範。另外，還會改變行銷用語，例如：寫明產品經過抗菌處理等。^[6]總之，美國 Thinx 公司的事件落幕了。但是消費者從此高枕無憂了嗎？

送驗更多產品

《紐約時報》（The New York Times）旗下的商品評測網站「剪線鉗」（Wirecutter），曾經推薦過 Thinx 的月經褲，所以大概覺得欠讀者一個交代。2023 年，他們一口氣寄了各品牌的衛生棉、衛生棉條、月亮杯、月經褲、失禁褲和漏尿墊等，總共 44 種產品去聖母大學。^[2]

那位曾捲入 Thinx 月經褲風波的 Graham Peaslee 博士，這回跟研究生 Alyssa Wicks 等人，針對產品鉅細靡遺地做了超過 200 次氟濃度的檢測。比方說，Wicks 把棉條給支解成棉條本體、繩子、導管和包裝紙；月經褲的布料分層拆開；還從衛生棉的雙面與外包膜取樣，通通分別檢驗。^[2]

結果全部產品都至少有微量的氟：近半應該是受到汙染（> 50 ppm），而其中 8 件則為刻意添加（> 300 ppm）。Thinx 的產品在送驗的 10 件月經褲裡，含量最低，只有 26 ppm。另外有個號稱絕對沒有 PFOA 和 PFOS 的廠牌，卻高達兩萬多 ppm。至於多數的衛生棉皆有汙染的現象，而醫療級矽膠月亮杯和棉條的含量則非常低。^[2]

下個月怎麼辦？

不是每個人都喜歡用月亮杯或棉條，更何況臺灣買得到的，未必是那些在美國驗過的廠牌。如果已經習慣了環保又方便的月經褲，下次生理期怎麼辦？「我自己就有還沒扔掉的 Thinx」，加州大學舊金山分校的婦科教授 Marya Zlatnik 說。^{[2, 7]}既然環境裡到處是 PFAS，「對我而言，這不是最重要的一個。」^[2]

要是做不到如此灑脫呢？事實上 Thinx、Modibodi、Aisle、Bambody、Selenacare 和 Chantelle 等品牌的月經褲，都持有 OEKO-TEX 認證；^[8-10]而臺灣廠牌月亮褲^®的產品，則通過 SGS 檢驗。^[11]兩者檢測的項目，均包含 PFOS 跟 PFOA 在內的諸多 PFAS。^{[11-13][註2]}如果依然擔心有微量汙染，根據美國化學學會（American Chemical Society）《環境科學及科技》（Environmental Science & Technology）期刊的論文，衣物水洗、晾乾後，PFAS 的濃度會降低。^[14]因此，請記得月經褲買來，第一次穿著前一定先要清洗乾淨。

備註

1. 根據環保團體「看守台灣」的報導，環保署已將 PFOA 和 PFOS 列管，2022 年 12 月 31 日後不得用於消防泡沫中。^[15]
2. 本文列舉的品牌，大概都可以在臺灣的店面或從網購買到。根據《紐約時報》「剪線鉗」網站報導，Thinx 的所有產品都具 OEKO-TEX 認證，^[8]但是不曉得有無涵蓋外銷及聯名的部份。筆者發現 Thinx 與 Kotex（靠得住）合作的月經褲，紐澳版盒底確實有註明。不過，類似的商品在臺灣康是美的網站上，似乎沒有特別標榜，^[16]還請讀者選購時自行確認。其他像是 Chantelle 和 Selenacare，在臺灣的銷售網站，有提及 OEKO-TEX 認證；^{[9, 10]}月亮褲^®則是公佈 SGS 的檢驗報告。^[11]

參考資料

1. Choy J. (07 JAN 2020) ‘My Menstrual Underwear Has Toxic Chemicals in It’. Sierra.
2. Redd N. (10 AUG 2023) ‘We Had 44 Period and Incontinence Products Tested for Forever Chemicals. Many Were Contaminated.’ Wirecutter, The New York Times.
3. ‘PFAS Health Study’. Australian National University. (Accessed on 18 OCT 2023)
4. U.S. Centers for Disease Control and Prevention. (02 MAY 2022) ‘Per- and Polyfluorinated Substances (PFAS) Factsheet’. U.S. National Biomonitoring Program.
5. ‘What are the health effects of PFAS?’. (01 NOV 2022) Agency for Toxic Substances and Disease Registry, U.S.
6. Treisman R. (19 JAN 2023) ‘Thinx settled a lawsuit over chemicals in its period underwear. Here’s what to know’. National Public Radio, U.S.
7. ‘Marya Zlatnik, MD’. UCSF Profiles, U.S. (Accessed on 19 OCT 2023)
8. Redd N. (11 AUG 2023) ‘The Best Period Underwear’. Wirecutter, The New York Times.
9. 「【Period Panty】 仙黛爾集團創新女性衛生用品」（27 APR 2023）Chantelle
10. 「奧地利SELENACARE月亮可兒-機能經期褲（月經褲）－動感活力款」PChome24h（Accessed on 19 OCT 2023）
11. 嘉曜醫材有限公司（23 FEB 2023）「【公告：月亮褲®️產品通過 PFAS 檢驗】」月亮褲^®
12. ‘OEKO-TEX® New regulations 2023 press release’. (10 JAN 2023) OEKO-TEX.
13. ‘OEKO-TEX® Standard 100’. (04 JAN 2023) OEKO-TEX.
14. van der Veen I, Schellenberger S, Hanning AC, et al. (2022) ‘Fate of Per- and Polyfluoroalkyl Substances from Durable Water-Repellent Clothing during Use’. Environmental Science & Technology, 3;56(9):5886-5897.
15. 林奕均（10 JAN 2022）〈不沾鍋、消防泡沫和速食包裝袋的祕密〉看守台灣
16. 「Kotex靠得住 月經褲M號（包裝隨機出貨）」康是美COSMED（Accessed on 18 OCT 2023）