雙胞胎看來似乎能從DNA刑事鑑定中脫罪，但毛茸茸的高手，能確保正義得以伸張。在一項新的研究中，科學家找來一群雙胞胎，包括異卵及同卵雙生，擦拭了他們的臉頰內側後，將擦拭樣本放入罐子中。研究團隊測試十隻德國狼犬，要牠們在模擬考中，找出裝有相同氣味的罐子。每隻狼犬測試12次，沒有一次失誤！即使小孩住在一起；吃一樣的食物；有相同的DNA特徵。無庸置疑的，狼犬是犯罪現場調查的好手。
資料來源：ScienceShot: Police Dogs Can Distinguish Identical Twins [16 June 2011]
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。
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：
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：
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。
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）」：
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。
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：
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。
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：
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。
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
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愛犬慘死，兇手逍遙法外。縱然不是每個人都如電影《捍衛任務》的 Johon Wick，身懷絕技，謀求私刑正義；[1]透過科學管道，至少可以討個答案，獲得心靈平靜。義大利某隻母的傑克羅素㹴（Jack Russell Terrier），橫屍寵物旅館的院子，得年 8 歲。犬舍的網子破裂，有向內拉扯的痕跡。寵物旅館老闆養的3隻荷花瓦特犬（Hovawart），嫌疑重大；然而事後到場的獸醫，卻認為野生狐狸或海狸才是罪魁禍首。傑克羅素㹴的主人心有不甘，遂找上波隆那的一所動物疾病預防研究機構（L’Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell’Emilia-Romagna）。[2]
這隻傑克羅素㹴死後，在日均溫 7 °C 的環境，被擱置 18 到 20 個鐘頭。接著於 − 18 °C 的冰庫裡，凍了 1 個月，才被研究機構拖出來驗屍。從外觀看來，牠生前的健康狀況良好。不過，毛皮沾血，且有 14 道 7 至 10 公厘，略呈橢圓，邊緣清楚的咬傷，分佈於頸、肩、胸、肋弓、大腿（照片）和鼠蹊。另外，腰部還有個 10 公分長，2.5 公分寬的大傷口。剝掉狗皮後，可見創傷頗深：左邊頸、胸的肌肉浸潤於血中；胸腔與腹腔內，也有輕微出血；肋間肌、肋膜及腹壁穿孔；並有一根肋骨骨折。綜合以上，牠顯然死於咬傷穿透胸部，[2]使空氣在肋膜腔中累積而壓迫肺臟，[3]所導致的氣胸（pneumothorax）。[2]那麼究竟是什麼動物如此殘暴？
兇手遺留在死者身上的 DNA，是指認身份的好線索。[2]細胞中的細胞核（nucleus）和粒線體（mitochondria）都含有 DNA，[4]分別簡稱為 nDNA 與 mtDNA，兩者並不相同。以人類為例，前者包含從雙親得來的 2 至 3 萬個基因；後者則有 37 個，主要遺傳自母親。[5]分析 nDNA 的短縱列重複序列（short tandem repeat；STR），也就是一些鑑別度高的小片段；[4]或是單核苷酸多型性（single nucleotide polymorphism；SNP），即DNA序列中單一鹼基的變異，[6]便能辨識個體。[2]
以此案來說，最理想的作法，當然是從㹴犬身上的咬傷取樣，分析 nDNA，再比對兇嫌的樣本。可惜屍體於運送的過程中，大概已經受到汙染，驗了也未必準確。再加上寵物旅館的老闆，絕不可能讓3隻荷花瓦特犬配合調查，這個辦案方向根本毫無希望。[2]
好在天無絕人之路，數根 5 到 10 公分不等，顏色有深有淺的毛髮，不僅卡在死者的牙縫裡（照片），還纏於腳掌上。它們出現的位置奇怪，長得又跟梗犬的不同，或許正是來自兇手。儘管鑑識採集的毛髮時常不帶毛囊，[2]而髮幹的 nDNA 含量又極低，不過會有相當充足的 mtDNA，[7]可以辨識物種。於是，鑑識人員挑了最長又最完整的 4 根送驗。[2]
毛髮 mtDNA 分析的結果，顯示其來源非狼即犬，才不是獸醫瞎說的狐狸或海狸。如果進一步由傷口位置，回推攻擊方式，嫌疑範圍又會縮得更小：[2]
狼（Canis lupus）作為掠食者，攻擊講求效率。最好不太耗費能量，便獵得豐美肉食。特別是遇到傑克羅素㹴，這種小型犬的時候，會朝頸部直接咬死，然後狼吞虎嚥。此外，該寵物旅館附近，沒有狼出沒。[2]
相對地，狗（Canis lupus familiaris）打起架來，才會全身從頭到尾胡亂咬。好不容易把對方搞癱了，卻放著全屍一口沒吃。因此，本案的兇手應該是中、大型犬，而且當時有機會與死者接觸的，唯有那 3 隻毛髮長度和顏色，與證物完全吻合的荷花瓦特犬。[2]
鑑識團隊完成狗主人託付的任務後，撰文介紹將 mtDNA 的細胞色素 b 基因（cytochrome b gene），放大並定序，最後確認物種的細節。[2]雖然不曉得他們的努力，是否有助司法公道，但是好歹已為學術研究貢獻心力。天下蒼生多少默默無聞，死後被立碑著傳的又有幾個？一隻備受寵愛的傑克羅素㹴，能榮登學術期刊，也算不枉此生。
本文整理自台灣鑑識權威阿善師（謝松善）與鏡好聽共同製作的有聲課程 《阿善師鑑識科學講堂》 ，更完整內容，請上鏡好聽收聽。
1994 年 11 月 15 日，台北市內湖區新湖國小舉辦園遊會，時任國小老師的吳曉蕙，當天下午至地下停車場洗車後，便一去不返。同校男老師騎車進入地下室時，見到一輛白色汽車停在車道上，引擎發動、車門打開，現場有一些洗車用的器具，還有散置的衣物以及拖行的痕跡，往痕跡尾端一看，竟然看到一具赤裸的女屍——正是不幸遇害的吳曉蕙老師。
然而，當年保護案發現場的觀念尚未普及，在檢警趕到前，已經有許多人來到地下室停車場，甚至設置香案祭拜、用校內值班室使用過的被單覆蓋屍體⋯⋯現場被嚴重破壞，地下室的鞋印新舊雜沓，足跡紊亂，採集到的指紋，一一比對後，皆排除犯案可能，只剩下車內面紙盒上採檢出兩枚較小的指紋與掌紋，實在無從比對，僅研判可能是吳曉蕙曾載過的學生留下。檢警苦尋不著犯罪者，而屍體面部慘遭覆蓋泥土，場面駭人，成為當時震驚社會的一樁懸案。
2002 年，該案沈寂八年後，終於偵破，而破案關鍵正是那無從比對的小指紋！黃姓嫌犯於 2002 年因犯下性侵案而終於指紋建檔，與當年面紙盒上採證到的指紋相符。而黃嫌在警方的偵訊中，也承認了在八年前、年僅 15 歲時犯下了吳曉蕙老師命案，還供出了當年年僅 11 歲的另一位共犯。
所有人都沒想到，當初那起駭人聽聞的命案，竟是小孩所為，但另一方面，從鑑識科學的角度來看，則突顯了「指紋」此關鍵線索的重要性。
「指紋第一個重要的特點就是『人各不同』而且『各指不同』，指紋之所以做人個化的鑑別，就是因為每一個人的指紋不同且十個指頭的指紋也不同，而第二個特點就是，指紋還是『永久不變』的，雖然會隨著人的成長而變大，但卻不會改變其紋型、特徵不變。」人稱阿善師的鑑識專家謝松善在《阿善師鑑識科學講堂》解說指紋的五大特性。
另外，指紋還有「觸物留痕」、「短期不滅」的特點。指紋會代謝汗液，觸摸物品後，會留下紋路，不過留存時間則因環境因素，如濕度、溫度、通風、日曬等等而有不同，但一般多可以留存一週至一個月左右。其中在吸水性物質上的留存時間可能更長，如紙張、布等等，因指紋的汗液可以滲透到纖維中，可保留較久。曾有一案例，某指文學家將圖書館的書做指紋鑑定，結果採集到了三十年前借閱者的指紋。
最後，指紋還有「損而復生」的特性，假使有病變、脫皮，只要痊癒就會恢復原本的狀態，不會改變紋線特徵，但若用外力破壞，如用刀具、磨砂等等，癒合過後則是生成新的指紋特徵。
談完指紋的特性後，阿善師接著介紹案發現場常見的指紋型態，這對於鑑識人員來說，是判斷現場如何踩中的重要依據：
而根據指紋類型的不同，包括指紋本身條件、所在環境、接觸材質及儀器設備等等，鑑識人員會選擇適當的採驗方法，常透過以下三種方式採證指紋——固體法、液體法、氣體法。
首先，犯罪影集常見到鑑識人員帶戴著口罩、手套，拿著一把刷子，在物體表面上刷呀刷，那就是所謂的粉末法，也就是固體法的其中一種代表作法。
因為手指分泌汗液是指紋能沾附即被顯現的重要原理，汗液的成分中有 98.5％ 的水分及油脂等代謝物，這些物質都具有黏性，因此粉末法即用毛刷，沾附極細的粉末，刷上物體表面，指紋的黏性把粉末黏住，就會把指紋紋型顯現出來。
另一種固體法為磁粉法，原理與粉末法類似，只不過不適用粉末跟毛刷，而是以帶有碳粒子的鐵粉，運用磁鐵棒（即磁性檢出器，磁筆）吸取磁性粉（鐵粉），輕輕在檢體上掠過，再吸除多餘的磁性粉即可顯現。
而第二種液體法，代表性的作法即寧海德林法（Ninhydrin），也是普遍使用在吸水性物體的一種指紋顯現方法。。指紋有很多代謝物，其中物質可以跟某些化學藥劑產生反應，而寧海德林法即是用一種氨基酸反應成色試劑（寧海德林試劑），以噴霧、浸潤或灑覆法潤濕，讓原先看不到的潛伏紋，透過代謝物與有機溶劑產生化學反應，呈現深紫色生成物。
最後，氣體法的代表作法是氰丙烯酸酯法（Cyanoacrylate Adhesive，又稱瞬間接著劑法、 三秒膠法），也是普遍使用在不吸水性物體的一種指紋顯現方法。指紋汗液代謝物成份中存在水份及其他含陰離子之分子，氰丙烯酸酯會與這些分子產生聚合反應而使指紋顯出。
所以，將檢體置於密閉容器或空間內，再將氰丙烯酸酯（也就是三秒膠）置於加熱盤上加熱，使氰丙烯酸酯蒸發，若可調節溼度時，理想之溼度為百分之六十至八十之間，直到白色指紋顯現為止。當煙燻一段時間後，取出檢體並檢視其上之潛伏指紋，若紋線不足時，可視情形重複煙燻多次，直到反應完全為止。
而採集到指紋後，鑑識人員怎麼判斷兩枚指紋是否出自同一人？阿善師提到，除了紋型、紋線流向相符外，還要找到超過12個特徵點相符，是鑑識上判斷為同一枚指紋的標準。過去是透過人工，一張一張去比對、找出特徵點，執行上非常困難，後來數位化，透過電腦比對，效率相對提高，但因為現場找到的指紋通常有很多模糊或破損的部分，因此仍需靠人工去確認、判斷。
儘管指紋鑑定並非完美無缺，但從吳曉蕙老師命案的例子來看，卻是破案的關鍵線索，也是鑑識領域不可獲缺的技術。除了指紋之外，阿善師還在《阿善師鑑識科學講堂》有聲課程中，講解了其他的鑑識關鍵技術，如血液、彈道、測謊、DNA 等等，每一項技術，搭配一件重大命案，透過阿善師的解說，聲歷其境，彷彿跟著鑑識人員重返犯罪現場，在刑案實務中，學習鑑識領域的基礎知識！
現在就上鏡好聽收聽《阿善師鑑識科學講堂》！
