貓抓感染噬肉菌，澳女存活第一人

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

• 本文編譯自《Monkeypox goes global: why scientists are on alert》

猴痘是什麼？

猴痘是由猴痘病毒引起的傳染疾病，主要在非洲囓齒動物間傳播，偶爾也會感染靈長類。最初是在 1958 年從實驗室的猴子身上所發現，其傳染途徑是經由動物傳染給人類，或是其他受感染的人類相互傳播，屬於人畜共通傳染病。猴痘與天花非常類似，但是相對來說較不致命。

一般來說，每年確診猴痘病例約為幾千例，且範圍侷限在非洲中部及西部，非洲以外地區感染猴痘的病例數極少，通常是具有非洲旅遊接觸史，或是在進口野生動物時一併帶入病毒所致。

為什麼猴痘突然引起全球關注？

截至 6 月 2 日的統計數據顯示，目前有 27 個非洲地區以外的國家通報病例，包括英國 207 例、西班牙 156 例、葡萄牙 138 例、加拿大 58 例、德國 57 例。雖然這些國家目前還沒有死亡通報，但全球自英國報告首例本土病例（5 月 14 日）以來，非洲以外地區的確診病例就超過了 1970 年以來的總數。有鑑於此，WHO 於 5 月 29 日發布新聞稿，將猴痘列為中度風險傳染疾病。

猴痘突然在各地爆發，讓民眾不免擔憂是否重演 COVID-19 在全球肆虐的戲碼。據病毒學專家 Jay Hooper 表示，猴痘不具備像 COVID-19 在人與人之間的高度傳染力，而且與猴痘極為類似的天花早已有治療方法（研究證實天花疫苗對於猴痘同樣具有約 85% 的保護力），所以暫時不需要太過擔心。

猴痘症狀表現有哪些？

據 WHO 表示，猴痘的潛伏期（從感染病毒到出現症狀的時間間隔）約為 6 至 16 天，自發病到痊癒約需要二至四週。猴痘與 COVID-19 的症狀都類似流感，像是發燒、頭痛、畏寒、出汗、肌肉痠痛等，但是猴痘通常也伴隨淋巴結腫大，進而在頭部和四肢產生皮膚病灶。發燒後一至三天進入皮疹期，一般來說先從臉部出疹，再逐漸擴散到其他身體部位。皮疹的型態從斑丘疹（底部扁平的病變）、小水皰（充滿液體的小皰）轉變為膿皰，約十天後結痂，二至三週後完全消失。

一般來說，猴痘患者在沒有接受特別治療的情況下，可以在數週內自行痊癒。值得慶幸的是，猴痘的致死率並不算高——根據 WHO 資料顯示，約為 3% 至 6%。另外，猴痘感染者因為有皮膚病變的情形，症狀較不易被忽略；要是感染後多為無症狀的話，那可就真的難以追蹤了。

COVID-19與猴痘的差異——傳播方式

從傳播方式來看，其實猴痘並沒有 COVID-19 這麼強的感染力。COVID-19 的傳染途徑是經由空氣傳播的氣溶膠。氣溶膠微粒的大小介於 5 至 10 微米，超過 10 微米就會因重力作用沉降在物體表面，例如帶原者咳嗽，排出夾帶微量病毒的唾液微粒，懸浮在空氣之中。氣溶膠雖然夾帶的單一病毒量較飛沫傳播來的少，但是可傳播的距離較長，且病毒在微粒中又能存活一定的時間；如處在密閉空間內，滯留的氣溶膠又大幅提升了人們將病毒吸入和接觸感染的風險。

猴痘則是經由體液接觸傳染，通常是直接接觸到帶原者的體液而感染。猴痘屬於人畜共通傳染病，傳染途徑包括接觸受感染動物的血液、體液、黏膜和皮膚傷口，或是食用感染動物未完全煮熟的肉。另外，如遭到感染動物咬傷或抓傷，同樣也有可能感染。人傳人的方式則透過近距離接觸感染者體液，使猴痘病毒經由呼吸道、黏膜和皮膚傷口進入人體。

COVID-19 與猴痘的差異——基因組態

另外，COVID-19 新冠病毒以及猴痘病毒，在基因組態上也有差異，以下先簡單介紹 DNA 病毒以及 RNA 病毒。

COVID-19 新冠病毒屬於 RNA 病毒，因為 RNA 病毒沒有自我修正錯誤的機制，病毒存活時間也相對較短，所以有較高的突變率。當變異發生的機率提高，就有機會產生適應環境的有利變異，對病毒來說是一大優勢，但對於宿主來說就是壞消息了。這也是流感病毒在短時間內就能出現多種變異病毒株的原因；同樣的道理，當季有效的流感疫苗，很有可能因病毒突變的關係，在下一季就失去了保護作用。

猴痘與天花則同屬 DNA 病毒，DNA 病毒體積較大，可以儲存較多遺傳密碼。DNA 聚合酶本身具有修復錯誤鹼基的機制，如複製過程中出現錯誤，DNA 聚合酶可以偵測錯誤，並退回原先的步驟重新執行，也因此不太容易產生變異。基於 DNA 病毒的特點，猴痘病毒比較難在一夕之間突變為人傳人的方式。

是否該施打猴痘疫苗？

世界衛生組織於 1980 年正式宣佈天花自地球上根除，並全面停止施打疫苗，使得人們對於天花的免疫力逐漸降低。如今，與天花相近的猴痘病毒現蹤，依照現在的態勢，可以推論感染猴痘的風險也許會增加。為避免猴痘傳播繼續擴散，各國的公共衛生機構都開始執行預防對策，像是維持天花疫苗庫存，以及研究針對猴痘病毒的治療方法等等。

美國疾病管制及預防中心（CDC）表示，目前美國認可的天花疫苗有兩種：ACAM200 以及 JYNNEOS；其中 JYNNEOS 也被核准為能夠有效預防猴痘的疫苗。另外，美國 CDC 也說明，最佳的接種疫苗時機是在個體暴露於猴痘病毒前；若在接觸病毒後四天內接種，仍有機會可以預防一些症狀產生；而在感染後 4 至 14 天才接種疫苗的話，僅能減緩症狀。

美國流行病學家 Andrea McCollum 表示，若是猴痘病毒大規模爆發，應採取環形接種疫苗（ring vaccination）策略，意即針對確診者身邊的接觸者進行接種，以阻斷猴痘病毒的傳播鏈。目前，確診猴痘的案例仍相對少，因此暫時不需要實施超過環形接種層級的防範措施。

結論

根據現有資料來看，如同專家學者們所說，猴痘暫時不會對人類造成太大的威脅。至於疾病爆發的由來和傳染的病因，仍有待流行病學研究和接觸者的追蹤調查結果出爐後，才會有比較詳盡的了解。追本溯源才能更有效地制定後續的對策，防止更大規模的傳播。

參考資料

1. Max Kozlov. Monkeypox goes global: why scientists are on alert. Nature.
2. 邱劭霽。全球猴痘病例破百，恐成下一波大爆發疾病？傳染途徑、常見症狀、如何治療一次看懂。風傳媒。
3. 張詠晴。猴痘Monkeypox病例攀升，會成為大疫情嗎？誰要小心？。天下雜誌。
4. 萬國華。從COVID-19 談「飛沫」對人體的健康威脅與預防。長庚醫訊，43（6）。
5. Centers for Disease Control and Prevention. Monkeypox and Smallpox Vaccine Guidance.
6. 許紋賓。教你簡單預防，飛沫傳染與氣溶膠傳播。降低新冠肺炎感染機率！。普印通。
7. 衛生福利部。天花疾病介紹。
8. AMBOSS: Medical Knowledge Distilled. Viruses – Part 2: DNA vs. RNA Viruses. YouTube.
9. BBC News。猴痘：我們可能不需要太擔心的10個理由。
   

• 作者／陳建仁、胡妙芬
• 繪者／Hui

不只人傳人，動物也會傳給人

通常，親緣關係比較遙遠的動物，不會互相傳染疾病，例如魚和人，魚的傳染病通常不會傳染給人。但是，親緣關係較接近的動物，就有可能傳染共通的疾病，像是豬和人同屬哺乳類，豬的流感就會傳染給人，這一類的傳染病就叫做「人畜共通傳染病」。

自古以來，動物會傳染給人的疾病就不少，常見的像是從狗傳染給人的「狂犬病」、從牛羊而來的「炭疽病」，或由豬、馬、家禽而來的「日本腦炎」。但隨著人類生活與活動方式的改變，像是大量的畜養家禽、家畜，或是常常入侵野生動物的棲息環境，使得近幾年來人畜共通傳染病有越來越多的趨勢。

很多造成大流行的傳染病，像是 SARS、H5N1 禽流感、A 型 H1N1 新型流感和 COVID-19，都是二十一世紀後才冒出來的新興人畜共通傳染病。

我們都是狂犬病受害者

親緣關係相近的動物，不但身體構造比較類似，目標細胞外的化學物質也比較相近，所以容易被同一種病原體入侵，而得到共通的傳染病。例如狂犬病是一種由病毒引起的急性腦膜炎，被感染後一旦發病，致死率幾乎 100%。但是會傳染狂犬病的不只是狗，許多哺乳動物像是浣熊、果子貍、蝙蝠、狐狸、貓，也都可能傳染。所以如果不小心被這些動物咬傷或抓傷，應該緊急到醫院施打狂犬病疫苗。家裡的寵物貓、狗也應該每年接種狂犬病的疫苗。

A 型流感也是人畜共通傳染病

在常見的流行性感冒中，B 型流感只能人傳人，而 A 型流感卻是人畜共通傳染病。

有時候 A 型流感確實比 B 型流感容易傳染，因為除了人類之外，還可以傳染給家禽或鳥類等動物，所以病毒很容易因為在不同的動物之間傳來傳去，並出現基因突變、重組而形成不同的新型病毒株。

下圖標明的病種，皆為 A 型流感突變而成的新型病毒株，並在不同的動物之間傳來傳去。

——本文摘自《小大人的公衛素養課：流行病學×預防醫學》，2021 年 9 月，親子天下，未經同意請勿轉載。