我們咳嗽、噴嚏的飛沫可以飛多遠？

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

• 作者／伊丹．班—巴拉克
• 譯者／傅賀

上一節，我提到了犬蛔蟲，我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲：蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多，個個都是入侵或躲避免疫系統的行家，牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招，是因為作為寄生蟲，牠們的個頭太大了，免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種，也有幾公釐長，跟病毒或細菌比起來，可謂龐然大物。

在世界上許多較貧窮的地區，由於衛生條件較差，蠕蟲帶來了無盡的痛苦：據統計，世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時，在已開發國家，人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2（Th 代表輔助 T 細胞，這是一種重要的 T 細胞）。它們的細節比較複雜，但大體畫面是這樣的：這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後，這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反，Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體，Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球（eosinophils）的免疫細胞，來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調，另外一種就會下調。這種機制是合理的，因為這樣可以節約身體的資源，並降低免疫反應的副作用。

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為，此消彼長，在那些蠕蟲病發病率較高的國家，過敏反應（ Th1）的概率恰恰因此更低。（在過去幾十年裡，已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多）。流行病調查顯示：蠕蟲越是肆虐，過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略，以及牠們的存在本身，都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道，世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此，許多患有慢性自體免疫疾病（比如，發炎性腸道疾病）的人現在正在接受蠕蟲療法（用的是鉤蟲），針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

這聽起來有點怪誕：有人竟希望——不，堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助，醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵，然後他們就喝下去了。在他們的胃裡，這些卵會孵化，幼蟲會爬出來。然後，不知怎的，患者就感覺好多了。當然，鉤蟲不會存活很久（醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久，否則就會有新的麻煩了），因此，過一段時間，患者又要接受新一輪的感染，以維持免疫系統的平衡。

當然，如果我們可以不用蟲子（比如使用其中的有效成分，類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物）就可以治療疾病，那就更好了。但是，目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效，必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況，研究人員提出了「老朋友假說」（old-friends hypothesis），這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」，它已經流傳了很長一段時間，但直到一九八九年才由大衛．斯特拉昌（David Strachan）正式提出。他進行的流行病學調查顯示，那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後，「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念，其中一些得到了研究支持，而另一些則沒有。

總的來說，老朋友假說的大意是，人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的，我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫，但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會，是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段，我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗，一旦沒有了對手，它就會工作失常。因此，嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

顯然，你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌，雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助，但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株（不再那麼有害），這可能對孩子的身體有益。沒有它們，孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是，要多乾淨才算乾淨，要多髒才算髒呢？抱歉，我真的不知道答案。

• 作者／卡洛琳．克里亞朵．佩雷茲 (Caroline Criado Perez)；譯者／洪夏天

英國廣播公司（BBC）資深記者薩米菈．阿邁德（Samira Ahmed）於 2017 年 4 月前往倫敦知名的巴比肯藝文中心，參加《我不是你的黑鬼》（I Am Not Your Negro）放映會。到了中場時間，薩米菈想去廁所。

去過巴比肯中心看表演的女性，都知道在這裡上廁所代表的意思：戲院的燈一亮就得一馬當先衝出去，搶在眾人之前跑到廁所，不然長長的排隊人龍眨眼間就會一路蔓延到大廳。

把男女廁改成性別友善，反而只擴張男生如廁版圖？

女人已經習慣出門時免不了要排隊。排隊上廁所令人煩躁，為她們的夜晚潑上一盆冷水。中場休息時間，她們不能和朋友悠閒的啜飲小酒、討論表演，只能呆站在廁所前的冗長隊伍中，既煩悶又無奈，唯一的安慰就是與前前後後的其他女性互望，交換一、兩個心有靈犀的白眼。

但這次非比尋常。這一晚，排隊的人龍比平時更誇張，因為巴比肯中心把男女廁的標示都改成性別友善，刪除「男」與「女」的字眼，變成「設有小便池的性別友善廁所」和「設有隔間的性別友善廁所」。這實在可笑至極，驗證了藝文中心完全沒有為女性設想。

誰都知道這樣的改變會帶來什麼樣的結果：「設有小便池的性別友善廁所」只有男性使用；但男人、女人都能使用「設有隔間的友善廁所」。

這個新政策啟用後，表面上廁所的規劃好像很性別友善，事實上只是擴張了男人的廁所使用權，因為大部分的女性都無法使用小便池，但男性卻能使用小便池以及隔間廁所，而且在「設有小便池的性別友善廁所」中，沒有可丟棄衛生用品的垃圾筒。

薩米菈上推特發文：「我剛在你們的電影院看了《我不是你的黑鬼》，結果馬上就得解釋何為歧視，多麼諷刺啊。」她建議解決排隊問題的最好方法就是：「把男廁改為性別友善廁所。男廁從來沒有人排隊，你們都知道這回事。」

即便男女廁面積相等，女生如廁時間還是男性的2.3倍

這並非什麼難解的世紀謎題，但巴比肯中心的管理團體多為男性，他們似乎無法理解這樣的邏輯。的確，男人並不了解婦女終年都在排隊的困擾，雖然女廁排隊的人潮常常蔓延到主要廁所通道之外，就算再健忘的男人，也必定見過這種場景。

但不管是男人還是女人，很少人能明白問題在哪裡，有人會怪罪女人（正如其他情況，人們總是先把矛頭指向女人），而不是怪罪問題所在：「男女廁是依男性偏誤而設計」。

男女廁的面積相等，看似十分公平合理，正式的管線工程法規都明文規定男女廁的空間必須相等；然而，男廁同時設置了隔間和小便池，因此在相同時間內，男廁每平方英尺得以解決生理需求的人數遠比女廁多，突然之間，相同的面積大小不再是公平的象徵。

就算男女廁都設置一樣多的隔間，問題還是沒有解決，因為女性使用廁所的時間，是男性的 2.3 倍。

女性如廁時間較長的原因包括，第一，大部分的老人和行動不便者都是女性，這兩個族群使用廁所的時間都比較長；第二，婦女帶著小孩、陪伴老人和行動不便者的機率也比較高；第三，適孕年齡的女性中，隨時有 20～25% 的女性正值月經來潮，必須定時更換棉條或衛生棉。

不管如何，女性使用廁所的頻繁度也超過男人：懷孕期間膀胱容量會大幅減少，而婦女發生泌尿道感染的機率是男人的 8倍，這都增加了她們上廁所的頻率。面對這些身體構造上的差異，要是有人還堅持相等的面積就代表男女平權，那還真是個（冥頑不靈的）平權教條主義者。

表面上平等，實際上卻藏著男性偏誤，已經夠糟糕了，更可怕的是，世上多達 1/3的人口沒有合格的廁所可用。根據聯合國資料，每 3名女性就有 1人沒有安全的廁所可用，而水援助組織（Water Aid）的報告揭露，全球所有的女童與婦女每年共耗費 970億個小時，只為找到一個安全的地方解決生理需求。

缺少合宜廁所是嚴重的公共問題，而且男女雙方都是受害者。舉例來說，印度 60%的人口沒有廁所可用，90%的水源遭到污染；然而，女性因此受到的折磨更加嚴重，男性「可隨地解決」的態度，也加重了女性的困境。

對女性而言，正在小便時被人撞見是一種恥辱，許多女人在天明前就得出門解決需求，接著等好幾個小時，直到天色再次變暗，才敢出門尋找比較隱蔽的地方大小便。這並不只是貧窮國家的問題，人權觀察協會（Human Rights Watch）訪問在美國菸草田中工作的年輕女孩，發現她們「一整天都在憋尿，不喝水，但這麼做會增加脫水的機率，也很容易因天氣過熱而生病。」

如廁不便影響女性的有薪勞動案例並不少見。 86%的印度人從事非正式經濟工作（informal economy），其中 91%是女性，大部分女性都在市集攤位工作，要是沒有公共廁所，她們一整天都無法解決生理需求；而阿富汗的女警上廁所時會兩兩同行，因為她們的更衣間和廁所常有偷窺洞，不然就是無法鎖門。

有位國際顧問向人權觀察協會形容，女廁根本是「騷擾中心」，缺乏安全的廁所會讓女性放棄加入警力，連帶嚴重影響女童或婦女遭遇罪犯時，警方的處理態度。

能想像嗎？8千名女性共用6間廁，只得冒騷擾風險到戶外解決

儘管女人對公共衛生設施的需求比較高，但事實上，男人總是得到比較好的待遇。印度孟買的 500 萬名女性中，超過一半沒有室內廁所可用，而且市內也沒有可供女性使用的免費公廁；然而，卻有數千座供男性免費使用的小便池 。孟買的貧民窟中，經常出現多達 8,000 名女性共用 6 間浴廁的情況發生，而且政府 2014 年的資料顯示，整座城市有「3,536 間男女共用的公廁，但沒有半間女性專用的廁所，連警局或法院都沒有女廁」。

2015 年一項調查發現，孟買貧民區中有 12.5% 的女性會等到晚上才到室外排便。她們「寧願承擔在夜間獨自外出的風險，而公廁離住處的平均距離是 58 公尺」。但是，在戶外排便對女性來說並不安全，在那些女性用來解放生理需求的區域和前往的道路上常有男性徘徊，因此婦女暴露於遭受性侵的危險中。輕則被淫窺（包括男人當面自慰），重則被強暴，而在某些極端案例裡，女性甚至因此喪命。

解放生理需求本該是平凡無奇的日常活動，但女性如廁卻可能面臨各種程度不一的性騷擾與性侵害。儘管如此，我們鮮少取得女性因如廁而受害的精確數據，相關資料之所以不全，擔憂遭到羞辱絕對是不可輕忽的原因。很少女性願意談論這些話題，因為世人可能會怪罪她們才是「挑逗」的那一方，但現有資料已足以證明，欠缺合格的衛生設施是重要的女權議題。

2016 年有份研究指出，當女性不得不在室外解決生理需求，遇到非伴侶性暴力的機率，是家有廁所的女性的 2倍。 2014年，印度北方邦（Uttar Pradesh）2名分別為 12歲和 14歲的少女慘遭謀殺後，全國開始關注女用公廁缺乏的問題，但熱度並沒有維持多久。 2014年冬天，孟買高等法院命令各地市政府都得在主要幹道，設置專供女性使用的廁所，且必須確保廁所的安全與衛生，此計畫提出了 96處可設置公共女廁的地點，而孟買地方政府也保證會撥款 5,000萬盧比（約 2,100萬元台幣）增建新廁所。但一年後，網路女權雜誌《寬廣》（Broadly）揭露，根本半間廁所都沒動工，到了 2016 年，政府就停止撥款了。

廣設公廁，有助於減少性侵、凶案以及疾病感染風險

那些沒有建公廁的地方政府也許認為這樣就能減少支出，但耶魯大學 2015 年的研究揭露，以此節省經費只是假象。作者群建了數學模型，以「衛生設施的數量和女性前往廁所的步行時間，分析兩者與性侵風險的關係」，同時計算性侵的有形成本（失去的薪資及醫藥、法院和監獄費用）和無形成本（痛苦、折磨、被殺害的風險），並比較建設廁所的成本和相關維護費用。

他們把模型套在南非的卡耶利沙地區（Khayelitsha），這兒有 240 萬人口，設有 5,600 間公廁，而研究作者群指出，每年發生的 635 件性侵案讓國家花上 4,000 萬美金。要是把公廁數量增加到 11,300 間會花上 1,200 萬美金（約3.5億元台幣）的費用，但前往廁所的平均距離會縮短將近一半，性侵案也會減少 30%。

根據他們的數學模型，建造廁所省下的社會和警務成本高於建造與維護成本，因此地區政府能省下 500 萬美金（約1.5億元台幣）。研究者進一步表示，這只是保守估計的數據，因為他們沒有計入「在資源不足的城市地區，改善衛生設施所能增加的保健益處」。

但額外的保健益處非常多，而且女性會是主要的受益者。女性一憋尿很容易會引發膀胱與泌尿道感染，還有人會因此脫水或長期便祕；在戶外如廁的女性得到各種感染與疾病的風險也較高，包括骨盆腔發炎、寄生蟲、肝炎、腹瀉、霍亂、骨髓灰質炎和各種由水傳播的病症，光是印度，每年因這些疾病死亡的人數多達數百萬（其中以女性和孩童占多數）。

公廁越來越珍貴！英國近20年內竟關閉一半以上公廁

缺少公共衛生設施引發的民眾健康問題，並非只發生在低收入國家。加拿大和英國的研究揭露，關閉廁所會增加泌尿道感染、膀胱腫脹引發的病症，除此之外還有一系列與泌尿／婦產科相關的疾病都跟著等比增加。

同樣的，研究顯示「要是在生理期間，沒有廁所供女性更換衛生棉條」，因衛生用品而得到鏈球菌毒性休克症後群（streptococcal toxic shock syndrome）的機率也會增加；然而，隨著時代演變，公廁反而成了珍稀之物。

2007 年的研究指出，半世紀來美國不斷關閉公廁。而英國在 1995～2013 年間關閉多達一半的公廁——不然就像離我倫敦住處最近的公廁一樣，改建為知名的另類時髦酒吧。

──本文摘自《被隱形的女性：從各式數據看女性受到的不公對待，消弭生活、職場、設計、醫療中的各種歧視》，2020 年 7 月，商周出版