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「生猛科學」首聚:保證在地、保證生猛,宇宙史上第一次熱炒店科學開講!

Peggy Lo
・2013/08/06 ・6925字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

文 / 羅佩琪、廖英凱

轟隆轟隆,是火車正行經高雄車站;
匡噹匡噹,是酒酣耳熟之際你我觥籌交錯;
窸窸窣窣,是轉頭向隔壁剛認識的高醫心理系同學求救剛才沒聽明白的睡遊疑問……

「熱炒店」,一個充滿熱鬧與喧囂、台灣獨有Taiwan Only的空間,如果碰上「科學開講」,將碰撞出什麼樣獨特的激情氛圍與知識火花?帶著這個問題的想像與期待,以南臺灣熱炒店為駐點的PanSci生猛科學誕生!有別於剛滿一周年、已累計十二場的北部科學聚會「M.I.C.微型點子對撞機」,生猛科學只邀請在地的科學家,討論在地的科學議題。


七月十九日晚上,兩位絕對「在地」又「生猛」的講者登陸生猛科學,領銜主演了熱炒店開講的第一集,與大家一起吃喝熱炒話科學:

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蔡宇哲老師:高雄人,高醫大心理學系助理教授、PanSci《我睡故我在》專欄作者
邱郁文老師:高雄人,海生館助理研究員

馬上來看看PanSci定期聚會跨越濁水溪的第一仗,兩位講者分別祭出什麼樣的生猛步數囉!

蔡宇哲老師-「今晚,可以不要嗎?」

http://www.youtube.com/watch?v=tCu9rBalECI

身為先鋒講者,蔡老師一上台就不負眾望地撂下狠話:「生猛科學的第一集,今天講的內容保證超生猛!」但瞄到台下兩位掛著稚嫩臉龐、未滿十八歲的高中生聽眾,蔡老師立馬加註:「嗯,如果等下真的談了什麼生猛的東西,一切……都跟科學有關啦!」(招牌蔡式燦笑XD)

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活跳跳生猛案例 #01
雲與荒臺豈夢思──你記得我們的一切,卻忘了那晚的激情

「嘿寶貝,你昨晚真是太生猛、太厲害了。」
「你凌晨一點的時候來一次,凌晨兩點半的時候又來一次……這,實在太令我難忘了。」

這段巫山雲雨後情人溫存的枕邊細語,卻讓2007年正值芳齡十九歲的Chelsea Harold不寒而慄。因為,她已經換了第三個男朋友,卻還是聽到同樣的台詞;更可怕的是她連昨晚的一個片段、一分一秒,都不記得。[1]

聽起來有點驚悚,但這正是英國女孩Chelsea的煩惱。不喜與男友發生親密關係的她,卻不斷被男友稱讚晚上在床上的功夫了得;在求助醫生的諮詢與治療後,才發現自己其實是罕見的「睡眠性交症(sexsomnia)」患者。

在臨床個案報告中,睡夢中會與人翻雲覆雨的「睡眠性交症」不只發生在女性上,甚至男性發生的機率更高──差別是,當患者是男性,通常會伴隨性侵害的官司,例如這位倒楣的英國男性Darren Greenwood。[2]

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活跳跳生猛案例 #02
但見淚痕濕,不知心恨誰──為何要打枕邊人?

蔡老師用一個頗驚人的受試者睡眠狀態側拍影片為例,進入夢鄉的受試者突然爬起身,用力拍打、踢腿(編按:好似身邊有某種惡魔要入侵自己般奮力抵抗……),暴力強度之高,若該受試者旁邊睡的是他的妻子,這位摯愛可能已命在旦夕。如你所預料,根據腦波記錄的生理訊號,受試者自始皆處於睡眠狀態,就連出現如此可怖的暴力行為時,他都是「在睡覺」。

早在1962年,法國科學家Michel Jouvet做過一個相關的實驗:把貓的橋腦(pons)破壞後,貓將會在某些睡眠時段出現攻擊行為,或毛豎起等恫嚇式動作。[3][4]

究竟,這種「睡夢中的暴力」與「睡眠時的性交」是怎麼回事?根本原因是相同的嗎?

夜來幽夢忽還鄉──睡眠「不是」同質的行為

要分析上面兩起生猛又離奇的案例,必須從睡眠的「階段變化」談起。睡眠並不是同質行為,八小時的睡眠其實富含了各種階段變化。1953年,Nathaniel Kleitman和Eugene Aserinsky[5]發現人在某些睡眠階段時,眼球會快速轉動,約轉十分鐘後會停止一小時,之後再轉、再停、再轉、再停……不斷重複這個循環;遂將眼球轉動的睡眠區間稱之為「速眼動睡眠(Rapid eye movement sleep, REM sleep)」,反之稱作「非速眼動睡眠(Non-REM sleep, NREM sleep)」。

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非速眼動、速眼動睡眠帶來的差異,除了眼球整晚忙碌地轉、停交替外,也表現在生理功能的變化。非速眼動睡眠比較像普遍認知的睡眠模式,心跳、呼吸、血壓都很規律,肌肉張力降低;速眼動睡眠則反之,它的重要特徵則是各項生理功能多不規律,肌肉張力則完全消失,身體會像死屍般癱著無法動彈。


了解「速眼動睡眠」與「非速眼動睡眠」是兩種不同的睡眠階段後,帶著這兩種狀態的基本認知,我們可以一步步、仔細推敲兩宗離奇案例的根本原因:

揭密第一步 >> 「速眼動睡眠行為異常」讓夢境成真!?

根據研究,「作夢」大多發生在速眼動睡眠時。第二個案例影片中受試者的暴力行為,就發生在受試者速眼動睡眠時的做夢情境──他在做夢,只是他將「夢境內容演出來了」。

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至於,為什麼會把夢境演出來呢?與上述速眼動睡眠「肌肉張力消失」的正常狀態相反,受試者在速眼動睡眠時肌肉張力並沒有消失,因此,當他夢到在跟別人打拳,他的手就開始揮舞;夢到在打橄欖球,他的腳就開始狂奔。這種行為稱為「速眼動睡眠行為異常(REM sleep behavior disorder, RBD)」,更直白的說──就是忠實地,把夢境中的自己搬演到真實世界了。

揭密第二步 >> Chelsea的煩惱,真相藏在「非速眼動睡眠」中!

與上述情形不同,Chelsea的睡眠性交困擾與「作夢」無關,而發生在不大作夢的非速眼動睡眠階段,臨床上稱之為「睡遊(sleep walking)」,以往俗稱的「夢遊」其實是誤解,因為這時候的行為不是在作夢時發生的。它被歸屬於「非速眼動睡中異常(NREM parasomnia)」的一種,會讓人們在在睡眠時,去執行某些生存基本行為:

閒晃:代表熟悉環境、尋找資源的需求。
吃東西:代表進食、攝取能量的需求。
性愛:代表繁衍的需求。
攻擊:代表被攻擊時,防禦及反擊的需求,嚴重時甚至有睡遊殺人現象。

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這正好可以呼應許多人對睡遊者的認知:碰到睡遊者,輕輕引導他回床上,不可大力的搖動,或抓住他的肩膀大叫「醒醒啊!醒醒啊!」──箇中原因不是怕三魂七魄會飛走,而是怕睡遊狀態者誤認為你在攻擊他,進而啟動他的防衛反擊機制。

揭密第三步 >> 大腦不同狀態的共存,是誘發上述兩種情形的關鍵

若我們的大腦能順利切換於「清醒」、「速眼動睡眠」、「非速眼動睡眠」三種狀態間,理論上是不會出現上述兩種睡夢中的特殊行為的。有研究指出,人類的大腦與生理狀態並非完全獨立,會有部分共存:

介於「清醒」與「速眼動睡眠」狀態時(REM sleep),肌肉張力尚未消失,但已可進入作夢的狀態,故會出現與夢境內容有關的異常行為;介於「清醒」與「非速眼動睡眠」狀態時(NREM sleep),肌肉張力仍可運作,將在沒有作夢的情況下促成睡遊,進行閒晃、進食、性交、攻擊等生存基本行為。

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養備而動時:如何避免發生睡遊、夢中暴力行為?

「遺傳因子」與「誘發因子」都可能促成上述兩種睡眠異常行為,前者我們無法改變,但後者則掌控於己:作息規律、睡眠充足、適度紓壓、控制飲酒都是簡單而重要的具體做法。

不負PanSci當家睡眠大使封號,蔡老師在演講的最後,再次誠摯呼籲大家擁抱正常睡眠的好習慣,針對P編刁難的提問也直率的回答-

P編:「如果你自己的學生在你的課上睡著,身為睡眠專家的您會……?」
蔡老師:「那,就讓他睡吧。」(編按:太帥氣的回答啦XD [6])

邱郁文老師:「湧泉傳奇──柴山腳下的老高雄」

http://www.youtube.com/watch?v=2RRuqX1izcM

「大家說對不對?(麥克風給觀眾)……請說對!」
「答案是一二三哪一個?(悄悄話)……等下我問選擇題,答案都在第一個!」(全場笑翻XD)

在8:2的國台語交雜比例下,邱郁文老師「在地團康式」的演講帶來了笑聲洗禮轟炸;請在地的科學家、講在地的科學事──生猛科學的初衷與精隨,邱老師用他的柴山傳奇講古,為我們下了最好的註解。

岡山大舞台戲院,我細數著地板上的燒酒螺

點閱桌上的熱炒菜餚,邱老師云:「今天的餐桌上還缺了一道菜……燒酒螺呢!?」在高雄長大的邱老師回憶,國小月考考完時,爸爸總會帶他去岡山最近即將被拆的大舞台戲院看電影當獎賞,而戲院裡「地板上燒酒螺殼的數量」正是電影賣座程度的精確指標──學名為:燒酒海蜷( Batillaria zonalis )的燒酒螺,的的確確是老高雄的文化記憶之一。

但仔細思考:燒酒螺既然曾經如此普遍,那……牠們都住在哪些地方呢?

綜覽台灣早期西部海岸,台北是火山地形的岩礁,過淡水河後是礫灘,苗栗則以沙洲、礫石、藻礁為主,往南一路到大鵬灣舉目皆是潟湖、沙灘、泥灘地;幾乎可以說,台中以南300公里左右的西海岸都是燒酒螺的適宜棲地。但民國五十至六十年間,這些海岸逐漸被開發,依據海岸的深淺,將淺者填補成海埔新生地、深者則開發為行船的漁港或商港、介於兩者之間者則成為魚塭……隨著文明及經濟的發展,貝類的棲地逐漸消失,燒酒螺數量也隨之銳減。[7]

捷運北機房、岡山文化中心,兩地共譜一段意外驚奇

目前服務於海洋生物博物館展示組的邱老師,就是負責將這些正在消失的貝類進行典藏工作,他到全台各地搜尋貝類的屍體,試圖為撿來的貝殼作最後的發聲、還原牠們身上的歷史故事;而今天的主題湧泉傳奇,就得從邱老師經歷的其中兩段典藏工作說起。

緣起捷運北機房

某天在岡山省道上,邱老師前方的砂石車一邊開、一邊掉下稀稀落落的土,正要開罵並拍照舉發時,邱老師定睛一看!發現不得了,掉下來的不是土,居然是邱老師的摯愛──貝殼:

經過一番明查暗訪,邱老師得知這一車車來自高雄捷運北機房的貝殼,通通是高捷在挖紅線與橘線時從地底下挖到的化石;在進一步用威士比與工地主任交換情報後,邱老師開始逐步拼湊出「出土捷運站」與「貝類化石當年的生長環境」對照:

與海距離:越靠近高雄港,挖掘到的貝類化石與海洋越有關,如曾挖到棲息於海面下十幾米深的鳳螺。
各捷運站:往內進到哈瑪星站,挖掘到貝類的棲地屬於外灘的沙灘;再往東到美麗島站,則屬於河口貝類化石、紅樹林貝類;沿紅線往北到巨蛋站,開始發現淡水環境的貝類,再往北到岡山就全屬於淡水貝類了。

岡山文化中心再續前緣

一樣是無意間的發現,邱老師在岡山文化中心上挖掘出另一批貝殼化石,將其定名為「小溪貝塚」,並確認貝塚年代大約落在三百到一千年前。

發揮「還原生物生長環境」的專長(編按:有多專長?邱老師最喜歡的遊戲,就是用朋友隨意採集的化石,精確反推出每個化石的出土位置,例如:「這應該是蘭嶼東邊某公里外的某某島上的某地形上撿到的。」……噢天,有神快拜啊Orz),經由還原小溪貝塚,邱老師推出三百年前高雄的細部樣貌:

上下排:上排為貝類,下排為推估還原的棲地。
● 左一:現在去澎湖還可吃到的貝種,適合住礫灘,對應三百年前的高雄應屬旗津、五福四路具備此地形。
● 左二:燒酒螺在三百年前的小溪貝塚就以「敲破」、「吸」的方式被食用。
● 右二、右一:分別為紅樹林、類金門沙灘地形所孕育的貝類。

進一步比對「三百到一千年前的小溪貝塚」與「一萬到十萬年前的捷運站出土化石群」,兩者的組成其實是一樣的……兩地的貝殼化石共同提供了一個驚人的地殼變動證據、也是血淚的事實:高雄在三百到十萬年前都處在海平面以下;直至近幾十年都市化過程,才逐開發利用這塊濕地,壓縮並壓迫原本濕地生物的居住環境,造成燒酒螺等貝類近乎絕跡或數目驟減。

稜田螺出沒的內惟,你的水從何處來?──從貝類化石到湧泉

訴說著小溪貝塚的典藏、還原工作,邱老師也回憶起當年寫博士論文的經歷,當時邱老師以「台灣產田螺科生物」為題,此科生物僅有三種物種,分別為石田螺(Sinotaia quadrata)、中國圓田螺(Cipangopaludina chinensis)和稜田螺(Cipangopaludina miyagii)。前兩者都有順利找到標本,但1941年已在日本貝類學報發表的稜田螺雖已知道棲地在內惟一帶,但在論文結束前卻遍尋不著──這是高雄人邱老師心底很深的惋惜。(編按:數年後,透過在地阿伯的協助,邱老師最終取得了「半隻」標本……這是後話了。)

但也因為這個拉扯的研究過程,讓邱老師開始注意並思考:田螺,一個依水、傍濕地而居的生物,如何生長在內惟呢?或是說,內惟的水是從哪裡來的呢?

答案正是今天演講後半段的主角:「湧泉」。這個幾乎已不被高雄人提及的水源,曾經也是孕育出高雄文明的功臣之一,但人類卻在經濟繁盛後棄置、甚至遺忘它。

到底什麼是「湧泉」?

湧泉,是指含水層(aquifer)裸露於地面層,水源從地底流至地表之處;更具體的說,就是地下水跟地面交界噴泉的地方。順向坡、斷層線山腳、火山碎屑岩和安山岩層層相疊的火山山腳都有發生湧泉的可能。

內惟的湧泉光景

「愛喫內惟的芋,不願行內惟的路。」回到擁有稜田螺的內惟,從古文獻詩歌即可一窺曾經的湧泉盛貌。阡陌縱橫、泉水盈溢的內惟,除了成為孕育貝類的良好棲地外,也是水芋田、水稻田的聚集地,人類聚落也就自然地在此出現,並依著水源的掌控與分配,出現了收租與商業行為。文明,就此加速發展。

湧泉之於高雄的重要,也可從諸多流傳的風水故事略知一二,曾有人將柴山地圖類比為一隻蟠龍,盤龍的兩隻眼睛正位於柴山著名的「龍巖冽泉」,其出水之壯觀曾讓清朝詩人寫下「玉磯噴雪碎,石乳撒花濺。蟹眼千尋濼,龍澌百丈淵。」的詩句頌揚;相傳也曾有迷信的政權為防龍泉出龍子,蓋了「國基鞏固」的亭子鎮住天子之氣。先不論風水之說係真或假,大量流傳的湧泉故事說明了湧泉確實曾在高雄的歷史中佔上一席。

為什麼湧泉會被遺忘?我們該遺忘它嗎?

從日治時期開始發展、至民國70年代臻於完善的「自來水建設」逐漸替代了湧泉的功能,但是,自然水源流瀉而出的湧泉特性,並未因供水角色的改變而停歇,因此政府做出決策:將湧泉引入地下道。

對照日本,有許多的湧泉被列為百大名水,或當成產業悉心經營;高雄的湧泉卻從地面噴泉後約六公尺即被導引至下水道系統,與汙水、髒水一起被排入大海……這對水源清澈,甚至孕育出拉氏青溪蟹、台灣米蝦、鱸鰻等濕地生物的湧泉來說,真是情何以堪哪!湧泉讓人類文明開始形成,從農業、商業,再到混合產業,但進步到建設自來水後,我們就選擇捨棄並遺忘了它。

演講的最後,邱老師呼籲,高雄的鐵路至今不斷在進行地下化,工程過程中一路不斷挖到湧泉,希望高雄市政府可以正視湧泉的歷史角色、水質特色,不要再讓湧泉只能在暗無天日的地下道苟活,將它再次引回地面,或許未來的某天,湧泉將再次拾起它失落的的角色,伴著高雄營造出一個全新的文化風貌呢。


與所有PanSci活動保有同樣的優良傳統:生猛科學第一集的兩位講者在完成演講後,才面臨真正的挑戰──因為現場觀眾夥伴們又提問到欲罷不能啦XD!伴隨著筷子聲、炒菜聲、以及「乎乾啦」的乾杯聲,精彩提問紛呈盡出,節錄幾則,且看蔡老師、邱老師如何高明接招:

Q:目前高雄市政府對湧泉的態度如何?
A:農業局、觀光局大抵來說支持我的想法,文化局全力配合,但水利局……則是全力積極鋪水泥中。雖有都發局統籌,但顯然四個局處要先打一架,才有進到下一階段意見整合的空間。

Q:水利局反對的理由是?
A:主以「地方排洪」為反對基礎,但其實湧泉的水本身是通透的,是我們把原可通透的部分水泥化,逼迫這些水處於「滲不出來、也下不去」的狀態,這是違背生態原則的。

Q:屏東五溝水的湧泉之前也有聽說過抗爭,現況又如何呢?
A:屏東縣政府正在全力的……施工,縣政府認為施工後再做復育才是能一直服務人民的做法。(主持人P編下了一個PH值超低的註解:「果然是永續經營啊!」……)

Q:同樣是睡眠中以暴力行為,區分成因是「睡遊」或「速眼動睡眠行為異常」的意義?
A:兩者在臨床上用藥不同,了解成因方可選擇應抑制速眼動或非速眼動的睡眠。

Q:所謂的「鬼壓床」是不是就是將從速眼動睡眠進入清醒時,肌肉張力仍處於消失、但已有意識的狀態?
A:賓果!就是這樣,所以鬼壓床多發生在剛要醒或剛入睡的時候。

Q:請問蔡老師,「睡眠學習法」是真的嗎?
A:當然……是假的啊!但這太複雜了,你必須要來參加生猛科學二我才告訴你。(編按:謝謝蔡老師幫我們節省時間之餘,還順便幫生猛科學繼續拉客XD)


從生猛的睡眠故事,到在地的湧泉傳奇,從聽了臉紅心跳加速,到對社會、政府產生反思;第一次的熱炒店生猛科學開講,大家還滿意PanSci準備的菜單嗎?:P

畢竟是第一集,活動週邊還有一點點手忙腳亂(例如蔡老師丟的梗,機智如P編居然沒接到XD),歡迎當天在場見證生猛科學誕生的夥伴到「生猛科學專屬社團」提出建議回饋,幫助PanSci把九月將登場的「生猛科學第二集」變的更精彩、更好玩、也更好吃XD;至於還沒到過現場,看完這篇覺得很羨(ㄜˋ)慕(ㄌㄜ˙)的朋友們……準備好台啤,我們相約九月份南台灣的熱炒店見囉!


註:

[1] 由於不斷否認男友的稱讚,男友誤以為Chelsea是嫌棄他的性能力,終致兩人分手;Chelsea的三任男友皆因類似的原因而離開。
[2] Darren Greenwood向法官證明其患有睡眠性交症,並獲法官採信,宣判無罪。
[3] Jouvet M. Arch Ital Biol. 1962; 100:125-206.
[4] Patrick M. Fuller, Clifford B. Saper and Jun Lu. The Journal of Physiology. 2007; 584: 735-741.
[5] Aserinsky E, Kleitman N. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 2003; 15(4):454-5.
[6] 更完整版的回答,請參看Z編2012年10月寫的蔡宇哲老師專訪文
[7] 西部少數留存的螺類棲地是「台江國家公園」,因黑面琵鷺的保護傘作用,許多濕地生物連帶的被保護下來。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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。

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為什麼垢「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。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

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。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

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)」:

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  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。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

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。

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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。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

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。

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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

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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長高關鍵不只喝牛奶!睡眠才是孩子生長激素的隱形推手
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・2025/12/07 ・2009字 ・閱讀時間約 4 分鐘

一眠大一吋 — 談兒童睡眠對生長的影響,專科醫師圖文懶人包

《搖嬰仔歌》曲中「嬰仔嬰嬰睏,一暝大一寸,嬰仔嬰嬰惜,一暝大尺。」是老祖宗在觀察睡眠充足的孩子總是長得比較好,而永久流傳的一句諺語。

家長一定也不陌生,帶孩子就診生長發育門診,醫師總是再三叮嚀孩子,要長高,要掌握睡眠、運動、與營養均衡。良好的睡眠,不僅要睡得早、睡得飽、更要睡得好! 以下將由林口長庚醫院兒童內分泌科邱巧凡醫師與兒童神經內科暨睡眠專家張明瑜醫師攜手解答爸爸媽媽與小朋友們常見的睡眠問題。

1. 兒童與青少年正確的睡眠時間與長度

充足的睡眠是兒童健康成長不可或缺的基礎。根據美國睡眠醫學學會與美國國家睡眠基金會建議:兒童與青少年應有規律且適齡的就寢時間,並依年齡分別建議1-2歲每天11-14小時、3-5歲10-13小時、6-13歲9-11小時、14-17歲8-10小時的睡眠時數。睡眠起始時間則應配合生理時鐘與學校作息,避免過晚入睡盡量於晚上21:00~22:00點前入睡為宜

青春期雖有生理性的晚睡現象,但也不宜過晚入睡,影響生長及健康。多項研究證實,“提早就寢”可顯著延長睡眠時數“週末晚睡晚起”會加劇睡眠規律性失調建議維持平日與假日一致的就寢與起床時間。足夠的睡眠有助於生長、注意力、學習、情緒調節及身心健康。

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2. 什麼是良好的睡眠品質

良好睡眠品質包括:入睡快、夜間少醒、睡眠分期正常。早上醒來有精神、白天不嗜睡。規律的作息、安靜舒適的睡眠環境、避免睡前3C螢幕使用,都是提升睡眠品質的重要因素。

3. 如何觀察孩子的睡眠狀況

家長可觀察孩子是否容易入睡、夜間是否頻繁醒來、是否打鼾、有無肢體動作頻繁、睡姿變換太多、白天是否精神不濟或情緒不穩。若有明顯異常,建議記錄睡眠日誌,並諮詢專業醫師。

4. 睡眠對生長發育的影響

  • 睡眠障礙對生長激素分泌的影響
    • 睡眠與生長激素的分泌密切相關。生長激素主要在深度睡眠(非快速眼動期),尤其是慢波睡眠期間大量分泌,睡眠障礙會抑制生長激素分泌,導致生長遲緩及體組成異常。臨床研究顯示,睡眠呼吸中止症兒童接受治療後(如腺樣體及扁桃體切除術)可改善生長激素分泌及生長速度。
  • 睡眠障礙增加性早熟的風險
    • 另外,睡眠不足或睡眠障礙也與性早熟有關。橫斷面及世代研究指出,睡眠時間不足、晚睡及睡眠品質不佳會增加性早熟風險,尤其在女孩族群更為明顯。
  • 睡眠障礙對肥胖的影響
    • 睡眠障礙會透過「食慾賀爾蒙調節失衡、腦部獎賞路徑活化、能量消耗減少、胰島素阻抗及晝夜節律失調」等多重機轉,進而導致肥胖。而肥胖又會進而增加性早熟風險與骨齡超前,最終造成生長板提前閉合、來不及長高而成人身高受限的結局。

5. 兒童睡眠對家庭的影響

兒童睡眠障礙常導致家庭壓力增加,干擾家長及同睡者的睡眠與情緒,甚至影響親子關係。改善孩子睡眠有助於全家健康與生活品質。

6. 常見的兒童睡眠障礙

常見問題包括:行為性失眠(如入睡困難)、阻塞型睡眠呼吸中止症、夜驚、夢遊、睡眠動作異常、猝睡症、睡眠時段後移症候群等。部分障礙如阻塞型睡眠呼吸中止症需專業診斷與治療。

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7. 如何改善孩子的睡眠

首選為睡眠衛生教育與行為介入,包括:固定作息,不變的睡前例行活動順序(如洗澡、刷牙、閱讀)、日間要有適量的戶外活動,避免睡前3C螢幕使用、營造安靜、黑暗的睡眠環境。

8. 是否可以自行給孩子補充褪黑激素

褪黑激素主要作用在於調整作息時差問題,美國FDA未核准將其做為兒童失眠的治療。

9. 遇到棘手的兒童睡眠問題時應尋求哪一科協助?

一般的兒科醫師都可以對兒童睡眠問題做出篩檢與診斷,若有更棘手的問題會再轉介至兒童神經內科或兒童睡眠專科。

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