魏立寧：這才是真正的「伏冒」── 動物用藥調劑權之戰

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

• 本文轉載自 LIS情境科學教材

他是龔建嘉，在畜牧業大家叫他阿嘉，自稱「全台最不務正業的獸醫」，巡迴全台 35 個牧場，照顧超過 6000 頭乳牛的健康之外，他也是「鮮乳坊」的創辦人，透過協助農民成立自有品牌，希望能實際支持酪農，改變台灣乳業生態。他相信：「當看見問題，只有行動，才有機會改變」，這樣的特質曾讓他在國中時成了老師的眼中釘，但也從此讓他在學習歷程有了新的看見和選擇！

龔建嘉（阿嘉）的故事和教育觀點，邀請你一起往下閱讀 >>>

成為老師眼中的造反份子

Ｑ：在國小、國中、高中有遇過什麼「特別挫折」的經驗？

阿嘉：我在小學、國中都算是個「會考試的人」，學業成績一直保持的不錯，但從沒有真正體驗到學習的快樂，只有考試的快樂。在當時考試給我很強的正回饋，考試考好，分數出現了，就會獲得老師家長的認同，他們覺得成績重要，你也會覺得同等重要。

「考試」就像是打電動，玩一個「得到分數」的遊戲，過程中有一定程度的成就感，但仔細看遊戲規則其實很空虛，假設你永遠都是考班上的第一名，你也就沒有退步空間，在國中開始追求成績已經讓我感受不到意義，於是我開始挑戰體制！

國三那一年我是班長，因為我認為唸書不是唯一，而成為班上第一個不參加夜自習的人。當時的老師非常升學主義，也因為學校會用「一個班上有多少學生考上北一女和建中」來評斷一位老師優秀與否，進而創造了這樣「把人分類」的文化，我非常不喜歡這種把人分等第的模式。

帶頭不參加夜自習，我成為老師眼中的造反份子，雖然我的成績一直保持在全班第一、二名，但最後老師給我很低的德行分數，因此畢業時沒有拿到市長獎，老實說對當時的我是很大的失落，原來獎項的身殺大權是掌握在別人身上，當對方認知的價值觀跟你不一樣，不服從權威，你就出局了！

重新定義「優秀」

Ｑ：在國小、國中、高中有遇過什麼「有成就感」的經驗？

阿嘉：我運氣很好的考上建中之後，發現身邊有許多極其優秀的人，他們的優秀在於不同領域的長才，比方說會打排球、玩橋牌、彈吉他、唱歌，並不是功課好而已，我也開始漸漸放下成績本位，另一方面，我也發現自己再怎麼努力，永遠都是班上的後十分之一，分數的落差太大，我根本沒有能力再去追求分數。於是我開始去享受學校裡面的其他學習，參加了生物研究社，這也是我後來成為獸醫的一個原因，我知道我對生物這個學科非常喜歡且感興趣，我也在慈幼社學手語，當志工，學熱舞，開始豐富了生活，那段時間是我學業成績最差，卻是我學習生涯非常快樂的一段時光。

我的成就感不再從考試而來，即使最後在建中滿滿前三志願的榜單裡我排在末位，「只」考上中興大學獸醫系，但我知道這是我要的，不再盲目為了追求成績而追求！

一輩子持續成長的關鍵，將日常體驗轉換為人生資產

Ｑ：阿嘉是如何找到自己的學習動機？

阿嘉：我覺得學習這個詞太沉重，一個小孩最重要的事情就是「玩」，一切都要好玩！

高中去慈幼社、去學打撞球，是因為這些東西好玩，除了遊走在法律邊緣之外的事，我們都可以試著體驗看看，如果你是一個具有觀察力、感受力的人，其實你在任何地方都會學到東西。

學習不該有著沉重的包袱，只要我們有著一些基底的核心能力，比方說觀察力、感受力，你就「能把玩的過程變成資產」，有些人的玩就只是玩，虛擲時光，但有些人打手遊，卻從中學到團隊合作、溝通技巧、靈活運用策略思維。只要擁有「把體驗轉成人生資產」的能力，就無關乎我們是不是要在傳統認知的方式進行學習了！

當我們一直問孩子，你有沒有學到東西，使用「學習」這個詞彙，反而是一種壓力，孩子有沒有「將體驗轉換成人生資產」的能力，才能一輩子持續成長。

社會怎麼看一個人的價值，將會體現在教育的制度上

Ｑ：阿嘉可以跟我們分享你對於台灣教育的觀察與想法？

阿嘉：先拉到「社會」的層次來看，我想先問：我們是如何看待一個孩子在社會當中存在的意義？我們常常講「小孩生過少是國安危機」，拆解這個危機背後的擔心，其實是怕未來勞動力不足，到頭來我們還是把人當作勞動力看待，原來孩子的出生，在國家看來是要完成這樣的價值，而整個社會也會用這樣的方式來教育和培養孩子。

台灣是一個代工出口、工業製造國，一直到現在我們最強勢的公司也都是以製造業為主，我們的教育就像是培養「某一個工作領域上的螺絲釘」，教育的邏輯是讓我們學會服從，學會扮演好自己的角色，來做好特定的工作。

我們有沒有機會能將「人的價值」和「工作的價值」分開？這兩者是非常不同的，我們教育應該是培養孩子能夠成為一個成熟的社會公民，有獨立思辨、判斷資訊、基本的公民素養和法律知識，讓每個人都能在社會中行使自身完整的公民權，這些訓練在學校教育中很薄弱，反而是訓練固定技能的學科，讓我們在未來特定工作上面可以使用，而不是為了你這個人的全然發展，這樣的脈絡取決於一開始「社會看待一個人的價值」！

在我看來，台灣已有了一定程度的經濟發展和技術水平，或許在我們爸媽的那個時代，找到一個穩定的好工作，你的人生目標就結束了，但明顯和現在的世代有所差異，我們這個世代該怎麼看待一個人，重新省思屬於現在國家發展的核心價值，看見目前走在哪個階段，而我們的教育是不是跟這些價值相匹配，這是我覺得重要的事。

如果不是現在的自己覺得自己會在哪裡

Ｑ：如果不是現在的阿嘉，覺得自己會做哪一行？

阿嘉：我不會預設沒發生的事情，但我可能想像未來我可能可以做其他別的事情！未來我還會有很多時間，我可以嘗試去做很多事情，並沒有覺得一輩子都要做鮮乳坊，我有想過也許自己可以是一個思想體系的作家，去闡述一些社會現況，可能是一個潛水教練，我都覺得很好！

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」， 阿嘉分享給我們的大科學人宣言：
❛❛ 問題本身的界定，比解決方法更重要❜❜ ——愛因斯坦

阿嘉選擇的宣言，恰巧呼應著他對教育制度的看法，當我們確立了核心價值，作法將會應運而生。

工業化時代，人們的價值展現在勞動上，而教育成為勞力生產的輸送帶，當時的背景下，規格化教育也許是屬於那個時代的答案。然而，當今社會的核心價值是什麼？什麼又是屬於下一個世代的答案？阿嘉想邀請我們一起思考！

邀請您一同成為各行各業中的大科學人，您的捐款將支持「科學公益教材」的穩定開發，一起支持台灣科學教育，讓孩子從小開始像「科學家一樣思考」，帶著自信長大成為各行各業中「永保好奇」、「邏輯思辨」的大科學人！

【LIS 大科學計畫 ✦ 第二季】｜
❛ 教育不只是老師的事，這是我們的任務，下一個世代的科學史，現在就得開始寫起！ ❜
每月小額捐款，就能支持全台十萬名孩子都期待的科學教材：http://bit.ly/3yvD3Mf

• 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。