你家的孩子，「夠眠」嗎？

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

猜猜看，邊走路邊煲電話粥比較危險，還是邊走路邊滑手機比較危險？

答案是：邊走路邊滑手機。

那你贊成過馬路時，滑手機罰300元？事實上，邊走路邊滑手機所造成的安全問題，在智慧型手機也相當盛行的歐美國家，也引起很多的討論，相關的研究，也不少。

而根據美國急診室的研究，年輕人，最容易因為邊走路邊使用手機而受傷送醫，其中，最多的年齡層是21到25歲，16到20歲的青少年次之，這個現象很值得家長們注意。

早在2012年12月《英國醫學期刊》（British Medical Journal，BMJ）就曾發表過一個十字路口的隨機研究，發現有近三之一的行人（29.8%）會在過馬路時，分心使用行動設備，像是聽音樂、發短訊、講電話等等，其中又以發短訊，最容易在過馬路時，出現像是不遵守紅綠燈、沒注意兩方來車等不安全的行為。

美國紐約州立大學石溪分校（Stony Brook University）所作的研究，則是發現當人們邊走路邊講手機或是發簡訊時，講手機組會比專心走路的那一組走得稍微慢一點且偏離目標一些，但是發簡訊組那一組，不只是走得較慢，有61%以上會偏離目標，更有13%以上會走過頭。

根據美國俄亥俄州大學的傑克．納薩爾教授（Jack L. Nasar），2013年發表在《事故分析與預防期刊》（Accident Analysis & Prevention）的研究指出，儘管美國因受傷到送急診的行人，已從2004年的9萬7千人，降低到2010年的4萬1人，相當於因受傷而被送急診的行人，在五年間，已減少了一半以上。

但因邊走邊使用手機受傷而被送急診室治療的行人，從2004年的559人，曾一度下降到2005年的256人，然後，就開始連年爬升，到2008年已破1055人，2010年更達1506人，五年間整整增加了一倍以上。

美國紐約州立大學水牛城分校（University at  Buffalo）急診醫學教授迪特里希．傑勒（Dietrich Jehle），也表示，雖然因駕駛分心發簡訊所引起的車禍往往更嚴重，但事實上，行人邊走邊發短訊所造成的傷害，在現實生活中，發生的頻率卻更高。其中，很多意外會因當事人覺得說出來很丟臉、隱瞞不說，而沒被列入官方統計數據中。

舉例來說：像是撞牆、撞電線桿、從樓梯上滾下來、被路上的雜物絆倒、掉落月台，或是影響交通，導致有些汽車駕駛，為了避免撞上這些分心的行人而出車禍的情況，在智慧型手機風行的國家，都屢見不鮮。

邊走邊滑手機，不管行人是正在發短訊、上社交媒體，或是收發電子信箱，都比邊走邊講手機更加危險，因為，邊走邊滑手機的低頭族，不只是分心在作別的事、分心在想別的事，就連一雙眼睛，也是緊盯著手機的螢幕不放，往往沒有注意到周遭路況的變化，而讓自己在無意中，陷入危險之中。

而家長們，現在除了提醒孩子過馬路時，要注意號誌變化及兩方來車等路況外，也得教導孩子們在走路，尤其是過馬路時，也要把手機收起來。

延展閱讀：

玩3C，讓你家的孩子，「不夠眠」？

參考資料：

• Leah L Thompson, et al. 2012. Impact of social and technological distraction on pedestrian crossing behaviour: an observational study British Medical Journal
• Almost one in three pedestrians “distracted” by mobiles while crossing street
• Distracted walking: Smartphone-wielding pedestrians stumble into danger
• Distracted Walking: Injuries Soar for Pedestrians on Phones
• Jack L. Nasar, et al. 2013. Pedestrian injuries due to mobile phone use in public places Accident Analysis & Prevention
• Think it’s safe to type a quick text while walking? Guess again

每個家長都希望自己的孩子聰明、乖巧，但當孩子不守規矩，恨鐵不成鋼時，又往往會忍不住想打孩子的小屁股，但是近年的研究卻發現，打屁股不只會讓孩子的智商變低，行為更加叛逆，甚至，更容易增加大學時代的犯罪率，無助管教。

早在2009年被發表在美國《攻擊、虐待與創傷研究雜誌》（Journal of Aggression, Maltreatment & Trauma）囊括超過1,500位美國兒童的研究，就已經指出二到四歲沒被打過屁股的孩子，在四年後作智力測驗會比同齡被打過屁股的孩子，智商高出5分。

五到九歲沒被打過屁股的孩子，在四年後，則比同齡被打過屁股的孩子，智商高了2.8分。越常被打屁股的孩子，認知能力，則落後越多，顯示「不打不成材」的舊觀念，不但是錯得離譜，更會讓孩子更加不聰明。

另一個，在2011年11月發表在《攻擊行為期刊》（Aggressive Behavior）的研究，則是提醒，除了遺傳因素外，家長打孩子，尤其是打男孩子的屁股，也會大大增加孩子亂發脾氣、破壞性行為等侵略行為。身為父母無法改變孩子的遺傳基因，但至少可以作到避免以打屁股作為懲戒孩子的手段。

而包括台灣在內的一個橫跨十五個國家，超過一萬名大學生的國際育兒研究數據，則顯示，在生活中會被家長打屁股的孩子，即便他們擁有的是熱情又樂於助人的父母，在大學時代的犯罪率，仍會比較高。

就算家長是抱持著「為了愛，希望孩子守紀律，才打孩子的屁股。」一樣對孩子的行為問題，沒有正面助益。在這上萬個大學生中，約有三分之二的大學生說，他們是十歲時被打屁股，而且最典型的頻率，大概是一個星期被打1到2次左右。

那父母到底是為了什麼原因，動手打了心愛孩子的屁股？

根據2014年4月發表在《家庭心理學期刊》（Journal of Family Psychology）的小型研究顯示，家長會體罰孩子的因素，有九成是因為孩子不乖，像是吸吮手指、不好好吃飯、亂弄椅子或是沒經過予許就自行外出等等。

約有四成九的家長，在體罰孩子前，已經先發脾氣了。而被體罰的孩子，有七成以上，會因為再次不聽話，在10分鐘內被打屁股，被體罰的孩子中，年齡最小的，只有七個月，有位媽媽甚至連續打了孩子11次。

更引人注目的是，家有二歲孩子的美國父母，通常會承認他們每年大約打孩子18次，但事實上，這次的研究，卻發現，光是一個星期就打了18次，體罰率遠比父母自己所說的，超過預期，也比上個跨國性大學生的研究，所說的每星期打1到2次，多了非常多次。

在美國，打屁股是一種常見的管教方式。另一個，也是在2014年發表，關於2,788個家庭的研究，則是發現在孩子出生的第一年，就有30%的家長，開始用他們幫孩子洗澡、餵孩子吃東西的那雙手，來打寶寶的屁股。

這個研究，突顯的問題是，「不到一歲的嬰幼兒，被打屁股，真的是為了管教嗎？」，還是父母自己缺乏育兒的技巧，才打寶寶的屁股？

下次怒氣攻心時，不妨，先深呼吸，閉上眼睛想一想，打屁股對孩子將造成的傷害，把已經高高舉起的手，先輕輕放下來吧！

參考資料：

• Murray Straus, et al. 2009. Corporal Punishment by Mothers and Development of Children’s Cognitive Ability: A Longitudinal Study of Two Nationally Representative Age Cohorts. Journal of Aggression, Maltreatment & Trauma
• Children Who Are Spanked Have Lower IQs, New Research Finds.
• Brian B. Boutwell, et al. 2011. Study: Genetics, Spanking May Increase Childhood Aggression. Aggressive Behavior
• College Students More Likely to Be Lawbreakers if Spanked as Children, New UNH Research Finds.
• Holden, George W., et al. 2014. First-of-its-kind study finds that parents ignored best practices recommended by spanking advocates. Journal of Family Psychology
• Shawna J. Lee, et al. 2014. Parental spanking of 1-year-old children and subsequent child protective services involvement . Child Abuse & Neglect