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袖套上的籃球教練!

Scimage
・2013/08/28 ・330字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

偷偷練習射籃應該是很多愛打籃球朋友的共同記憶,除了一次一次練習手感以外現在又有了新的工具-把投籃的教練裝戴手臂上!

影片中介紹一種特殊的袖套,內裡裝設加速裝置,可以偵測手臂與手腕的運動,所以投球的速度跟軌跡可以由袖套所收集的數據加以估計,然後即時用聲音或是光來給運動員回饋。雖然這樣的工具還未能全面幫助練習籃球上,不過以往的運動分析都是在運動資料以攝影機或是局部的感測器擷取後,再慢慢分析運動員的姿勢來改正。這樣的新工具開啟了一種新的可能性,假如配合上更多元完整的動作偵測分析與環境條件,或許將來有一天只要裝上特定的運動服裝,就可以自動學習,看見查克拉的流動,慢慢精通各種運動的竅門。

轉載自科學影像scimage

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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。
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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久坐髖部痛?12個動作教你坐著、躺著都能練
careonline_96
・2025/11/13 ・3021字 ・閱讀時間約 6 分鐘

我們常說現代人面臨的身體困境中,最常是因為「久坐」而引起的。因此,髖部疼痛、髖部緊繃就成了許多人的日常。

想要改變髖部僵硬、常常髖部痛這樣的狀況,你可以試著增加髖部的活動度與肌力。活動度是我們身體可用的活動範圍,也是運動能力的基礎。你需要有足夠的髖部活動度,才能讓髖部關節好好運作,增加對髖部的控制力,活動上協調、順利。做好這些訓練,你的運動表現會變好,而受傷機會或亂痛一通的機會都會變小。

髖部健康實在太重要了。今天,我們從提供坐姿、躺姿、跪姿、和站姿,總共四種不同姿勢,共十二種動作,你可以隨著自己目前的方便性,選擇適當的姿勢和動作開始練習。即使坐在辦公桌前,或是躺在地墊上,都可以多多鍛鍊髖部。

坐姿練髖部

交替抬膝

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坐在一張可以輕鬆踏地,不要過高或過低的椅子上,讓髖部約呈90度,收緊腹部核心,盡量讓核心收緊並保持身體直立。開始抬起一側大腿,停留一下後再放下,換抬起另一邊,如此交替進行。如果椅子有扶手的話可以讓手臂輕放在扶手上,也可以讓雙手臂自然垂放兩側,或放在大腿上。

交替側開腳

坐在適當的椅子上,椅子最好不要有扶手,讓髖部與膝蓋均約呈90度,雙手自然放在雙側大腿上。腹部核心收緊並保持身體直立。

採地時可以腳尖著地,先將一側大腿膝蓋往外打開,再換打開另一側大腿膝蓋,再交替收回,內心可以想著「開、開、合、合」這樣的口訣。感受髖部外側的肌肉收縮,剛開始無法將膝蓋打的太開沒關係,盡力就好。

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彩虹開髖

坐在適當的椅子上,椅子最好不要有扶手,讓髖部與膝蓋均約呈90度,雙手自然放在雙側大腿上。腹部核心收緊並保持身體直立。足部要平貼於地或是稍微墊腳尖都可以。

將一側大腿膝蓋盡量往外打開,再直接收回,單純反覆鍛鍊一側的髖部。反覆30秒或是反覆15次後再換邊練習。

躺姿練髖部

躺姿練習前請找個地墊,或是躺在不會太軟的床墊上。

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直腿畫弧

平躺於地墊上,雙手可以枕在頭部後方或自然垂放於身體兩側。兩腳先彎曲踩地。抬起其中一腳往天花板方向伸直,勾起腳底板讓足部與小腿呈90度,接著維持腿部伸直的狀況下往外側打開,到最外側的時候,改成下壓腳底板,讓足部與小腿呈一直線,維持腿部伸直並往內收回,回到中心。反覆練習後再換邊練習。

開腿夾腿

平躺於地墊上,雙手可以枕在頭部後方或自然垂放於身體兩側。兩腳往天花板方向伸直,如果沒辦法往天花板方向伸直也沒關係,就讓雙腳伸直抬離地面。先下壓腳底板讓足部與小腿呈一直線,然後雙腳分開往外,分開到最極限的時候改成勾起腳底板,讓足部與小腿呈90度,且讓腳趾頭處各自朝向兩邊的外側,再將兩腳往內收,像是要讓兩腳腳跟相碰這樣。這些動作可以慢慢做,慢慢練習抓到對肌肉控制的感覺。

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側轉體

平躺於地墊上,雙手打開平放貼地於身體兩側。兩腳先彎曲踩地,接著在維持肩膀與手部不離地的狀況下,將雙側膝蓋往一側轉動,往右側時盡量讓右側膝蓋貼地,再轉向往左側,往左側時盡量讓右側膝蓋貼地,如此交替轉向兩邊。

如果這個動作你覺得有點難抓到訣竅,可以試著變成讓雙腳膝蓋交叉,例如先將左腳抬起跨上右腳,利用左腳小腿將右側膝蓋一起帶向左側。若為右腳跨上左腳的話,就用右腳小腿帶著左側膝蓋往右側轉體。但記得不要過度壓迫膝蓋。

跪姿練髖部

跪姿練習時,通常是踩四足跪姿,如果你怕會膝蓋痛,可以在膝蓋下方墊個毛巾,減少疼痛感,但如果太容易膝蓋痛,可以先從躺姿或坐姿練起。

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驢踢

先踩四足跪姿,手掌落在雙肩下方,膝蓋落在髖部下方,腳尖踩地。保持核心的穩定,膝蓋保持90度,將左側小腿往天花板方向抬起,直到大腿與地面平行,這時要感受到臀部後方的收緊,而不是動到腰部。反覆練習後再換側練習。

後抬轉側

先踩四足跪姿,手掌落在雙肩下方,膝蓋落在髖部下方,腳尖踩地。保持核心的穩定,膝蓋保持90度,將左側小腿往天花板方向抬起,直到大腿與地面平行後,將膝蓋往外側打開,直到膝蓋在左外側,大腿與地面平行,與身體垂直,感受髖部外側的肌肉收縮。反覆練習後再換側練習。

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開髖側抬腿

要做開髖側抬腿時,可以維持四足跪姿,但會稍微困難一點。如果你預計打開左側的髖部,可以讓右側手肘著地,右前臂整個貼在地墊上,身體會微微面向左側。接著維持膝蓋彎曲90度的狀態下,膝蓋往外側打開,讓左大腿抬高直到與地面平行,與身體垂直。有人會稱呼這個動作為消防栓,因為會有點像小狗尿尿的動作。

站姿練髖部

站姿練髖部時,你可以準備一張高度約在腰間或髖部的椅子,有需要的話可以扶著椅子以保持穩定。

側弓前傾後收

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雙腳打開約兩倍的肩膀距離,雙側腳趾頭自然朝外,身體微微往前傾,先彎曲左側膝蓋,右腳打直,朝前朝左下壓,再將髖部往後往右,讓左腳打直,右腳彎曲,身體重心往右後方落下。如此反覆練習後再換邊。

髖外轉下蹲

雙腳打開約兩倍的肩膀距離,雙側腳趾頭自然朝外,接著讓身體整個往左轉,右腳膝蓋往內往下,左腳膝蓋彎曲至90度,就像是往左轉做個弓步蹲往下。如此反覆練習後再換邊。

前抬膝側抬膝

保持站姿,可以扶住椅子保持平衡。將膝蓋往前抬起、放下後,再往外側抬起、放下。如此反覆練習後再換邊。

髖部如果過於緊繃,不僅會帶來髖部不適,連帶的還會造成下背痛、膝蓋痛,幾乎現代人最常見的筋骨痛都與髖部緊繃僵硬有關,大家還是要記得常常保持髖部的活動度與肌力,並減少久坐的時間,才能減輕各種疼痛喔。

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從運動場到急診室:肥厚型心肌病的潛在危機
careonline_96
・2024/09/11 ・2473字 ・閱讀時間約 5 分鐘

圖/照護線上

肥厚型心肌病是種因為心臟肌肉的變化而帶來的問題。通常是因為基因體顯性遺傳,影響了肌小節的肌纖維排列,導致心臟肌肉變得肥厚,尤其是左心室與右心室之間分隔的心肌最容易出現肥厚變化。除了心肌變肥厚,還會讓左心室變得僵硬、延展性小,因此帶來不少問題。

心臟肌肉變得肥厚,會出現什麼問題嗎?

當聽到心臟肌肉變肥厚,或許有人會誤以為這是件好事,會讓心臟肌肉變得功能更強大,其實不然。左心室的任務是在舒張時接收從左心房來的血液,再收縮將心室內的血液送往主動脈。過度肥厚的心臟肌肉會讓左心室的空間變小,承收不了太多的血液,阻擾了血流的正常運行,讓心肌還要收縮地更出力才能運送血液進主動脈。左心室內阻力變高的時候,同時也會影響二尖瓣的功能,血液更容易逆流回到左心房。

肥厚型心肌病的影響
圖/照護線上

就算沒有阻塞心臟血流運行,心肌在收縮的時候並不會因為心肌變肥厚而有力,反而是變得比較僵硬,比較難適當地延展。當血流從左心房送往左心室時,心臟肌肉需要延展,才有利於”hold”住足量的血液。當心肌變得肥厚僵硬的時候,左心室難以延展讓血流進入,之後左心室能打出去送往主動脈的血液量就變少了。

另外一個影響到的是心臟肌肉纖維的排列,若從顯微鏡下觀察肥厚型心肌病者的心臟肌肉排列,會看到心肌細胞排的並不規律,亂亂的,與正常狀況排的整整齊齊的樣子並不同。因此,這些不整齊的心肌排列會影響到心臟內電路訊息的傳遞,甚至更容易刺激出心律不整。

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肥厚型心肌病的症狀

許多患者並不知道自己有肥厚型心肌病,因為症狀可能不嚴重,會甚至根本沒有症狀。若有症狀,常常是從青春期之後開始出現。

  • 運動時,吃飽飯後,或活動量大的時候,感覺到胸痛及喘不過氣
  • 容易在運動中或運動後感到疲憊,頭重腳輕,快暈倒的樣子
  • 心跳突然變很快,撞擊很大的感覺,也就是心律不整
肥厚型心肌病的症狀
圖/照護線上

肥厚型心肌病的併發症

雖然有些人帶有造成肥厚型心肌病的遺傳基因,卻一輩子都沒有症狀;也有些人雖然有症狀,但並不嚴重,不需要每天服用藥物控制。基本上,多數肥厚型心肌病患者可以有與一般人相同的預期壽命年限,也能維持不錯的生活品質,但還是要注意幾件事:

  • 心因性猝死

肥厚型心肌病會引發心室頻脈等心律不整,因此是 35 歲以下突發心因性猝死最常見的原因。有些運動員突然在田徑場上猝死的原因就是肥厚型心肌病。

  • 心臟衰竭

心臟是個幫浦,將血液送往主動脈,再到全身。心臟衰竭代表心臟身為幫浦的功能變差了,無法打出足量的血液到主動脈。前面提到肥厚型心肌病會讓左心室的空間變少,延展彈性變小,進入左心室的血液變少,也就比較難打出足量的血液進到主動脈,因而導致心臟衰竭。

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肥厚型心肌病的檢查與治療

當醫師從患者家族病史、個人病史、身體檢查等狀況懷疑有肥厚型心肌病的可能時,會安排心臟超音波檢查,看看是否有心室中膈變肥厚的證據。針對有家族遺傳史,但自身無症狀的人來說,可以考慮在 30 歲之後定期每三年接受心電圖與心臟超音波檢查。

在治療方面,要看患者的臨床症狀與心臟超音波檢查的結果而定。對沒有症狀的患者來說,調整生活習慣,減少劇烈運動活動或許就已足夠。另外一定要讓患者了解,務必「避免脫水」。因為有肥厚型心肌病的時候,進到左心室的血流本身就比較少,若再因為喝的水分不足脫水,在炎熱天氣下脫水,或使用了利尿劑或血管擴張劑,都會讓症狀加劇。

肥厚型心肌病的處理方式
圖/照護線上

對已有胸痛、喘不過氣的人來說,可以用乙型阻斷劑藥物或鈣離子阻斷劑,放慢心跳速度。心跳速度慢一點,可以增加左心室放鬆舒張的時間,盡量增加左心室內的血流量,之後左心室收縮打出血液的效率會比較好。

如果藥物的成效不彰,要考慮侵入性治療,像是利用手術或燒灼方式改變心室中膈的厚度,減少心肌肥厚造成心室空間減少的影響。萬一患者家族裡有人曾有心因性猝死,本身曾經暈倒好幾次,曾有心律不整,或有嚴重的臨床症狀,就要考慮放置心臟節律器來避免猝死。若肥厚型心肌病已經造成心臟衰竭,心臟移植就成了治療選項之一。

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