2014全國中小學機器人大賽暨WRO國際奧林匹克機器人全國總決賽

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

相信大家都聽過，現在最夯的減肥「瘦瘦針」不僅能控制血糖、體重，甚至被發現能護心、護腎。但你知道嗎？科學家們現在更把腦筋動到了「抗老」上！這一集，就讓挺健康鄭丁靚醫師帶我們看懂這場轟動醫學界的抗老新革命。我們研究抗老藥，不只是為了讓人活到一百歲，而是希望有一天，醫學可以幫我們把需要別人照顧的時間盡可能往後延。

在過去，我們治療疾病的思維往往是「頭痛醫頭，腳痛醫腳」：心臟病就治心臟，糖尿病就治血糖。但隨著醫學進步，科學家發現許多老年疾病的背後，其實有一個共同的上游機制——「老化」。如果我們能從源頭關緊老化的水龍頭，是不是就能同時延緩心血管疾病、癌症與失智症的發生？這正是當今「長壽藥物」想解決的終極課題。

苦等十年的抗老試驗：為什麼沒人想投資「長生不老藥」？

說到抗老藥物，就不得不提醫學界一個著名的卡關計畫：TAME（Targeting Aging with Metformin）試驗。早在十年前，科學家就提出使用臨床上治療第二型糖尿病的一線老藥「二甲雙胍（Metformin）」來對抗老化。研究發現，Metformin 能讓細胞粒線體的發電效率稍微「踩煞車」，促使細胞進入節能省電模式，進而延緩老化速度。

這個構想非常完美，甚至連美國 FDA 都點頭同意試驗設計。然而，這個萬眾矚目的研究卻遲遲收不到任何一位受試者。原因很現實：錢。Metformin 是一款用了六十幾年的老藥，專利早已過期，這意味著任何藥廠投入數千萬美元做大型長期臨床試驗，最終都無法獲得專利利潤。因此，到了今天，TAME 官網上依然掛著「等待資金」的無奈狀態。

美國重金砸下 3800 萬美元！VITAL-H 試驗與三大候選藥物

抗老研究並未因此停擺。近年來，隨著 GLP-1（瘦瘦針）和 SGLT2（排糖藥）等新興藥物的出現，醫學界迎來了新曙光。美國衛生部底下專門資助前瞻性研究的單位 ARPA-H，決定豪砸 3,800 萬美元，啟動了一項名為「VITAL-H」的全新抗老試驗。

VITAL-H 計畫招募了 726 位 60 到 65 歲的健康成年人。這個年齡段被稱為「第二個健康斷崖」，也是保住後半生生活品質的黃金介入期。試驗將測試三款已經上市、但作用機制完全不同的藥物：

1. 雷帕黴素（Rapamycin）：原本是器官移植患者使用的免疫抑制劑，動物實驗證實它能抑制細胞的「成長開關（mTOR）」，讓細胞有時間進行自我修復。 2. 排糖藥（SGLT2 抑制劑）：能讓多餘糖分從尿液排出，目前在臨床上已被證實具有護心、護腎的效果。 3. 瘦瘦藥（GLP-1 口服藥）：除了影響食慾和代謝，研究人員也想探究它是否能改善老化相關的身體功能。

不過，這些藥物目前都伴隨著風險，例如可能造成肌肉流失、感染風險增加或血壓過低等。因此，在試驗結果出爐前，千萬不要擅自買這些處方藥當作抗老保養品來吃！

別再只看「生物年齡」了！抗老真正的指標是「內在能力」

很多人喜歡測量所謂的「生物年齡」，看自己是不是比實際年齡年輕了幾歲。但從高齡醫學的角度來看，生物年齡的檢測誤差極大，抽血前一天的飲食、壓力都可能讓數值上下劇烈浮動。更重要的是：如果你數據上看起來很年輕，但每天鬱鬱寡歡、連出門的力氣都沒有，這樣的「年輕」有意義嗎？

這也是 VITAL-H 試驗最革命性的一點：他們不量你何時生病，而是測量你的「生理表現」，也就是世界衛生組織在 2015 年提出的「內在能力（Intrinsic Capacity）」。你可以把它想像成手機的「電池健康度」。

內在能力包含了五大面向：行動力、認知能力、心理狀態、活力以及感官能力（視力與聽力）。這五項指標決定了你老後能不能自己過馬路、找鑰匙、搭公車。台灣國健署的研究也證實，內在能力的受損程度，能精準預測長輩未來跌倒送急診的風險。

打造專屬的生理韌性：在家也能做的身體功能測試

VITAL-H 試驗的結果可能還需要三、四年才會揭曉，但培養「生理韌性」從今天就可以開始！多元的運動（尤其是阻力訓練）、攝取充足蛋白質原型食物、好好睡覺與維持社交，都是目前已知最好的長壽秘訣。我們也可以透過三個簡單的測試，來了解自己的身體功能基準線（每十二週追蹤一次）：

第一，走路速度測試：在平地直線走 6 公尺。50 到 64 歲的成年人，正常步速應大於每秒 1.2 公尺；65 歲以上則應大於每秒 1 公尺。步速若有顯著下降，與死亡風險息息相關。 第二，握力測試：使用握力計。50-64歲男性應達 34 公斤，女性 20 公斤；65 歲以上男性 28 公斤，女性 18 公斤。 第三，單腳站立測試：在牆邊確保安全的情況下，閉眼或睜眼測試，理想目標應大於 10 秒，甚至挑戰 30 秒。 (針對長輩，也可以測試「五次起立坐下」，雙手抱胸不扶椅子，連續起立坐下五次，應在 12 秒內完成。)

如果在測試中發現自己落後於標準，請不要氣餒，這只是身體發出的一個提醒。比起盲目焦慮，帶著這些數據尋求高齡醫學科或復健科醫師的專業協助，找出背後潛在的肌少症或神經問題，才是明智之舉。

我們對抗老化，追求的從來不是不老不死，而是讓生命的長度與品質成正比。記住，跟別人比只會焦慮，跟自己比，你才會不斷進步。讓我們從今天開始，為自己的「電池健康度」充飽電吧！

參考資料

1. Barzilai, N., et al. (2016). Metformin as a Tool to Target Aging. Cell Metabolism.
2. World Health Organization (2015). World report on ageing and health.
3. Nature Aging (2022). Reliability of epigenetic clocks.
4. The Lancet Healthy Longevity (2026). Intrinsic capacity and its association with disability and mortality.

延伸閱讀｜實證醫學專欄｜循證長壽、失智預防、更年期、睡眠科學｜叮噹醫師
以同儕評審論文為根據的長壽科學深度解析。睡眠科學、光線生物學、更年期醫學、認知儲備、失智早期檢測。

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《孩子高燒五天不退、出現草莓舌？當心兒童心臟殺手「川崎氏症」！》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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川崎氏症好發於五歲以下幼兒，會引起全身血管發炎。若孩子高燒五天不退，伴隨草莓舌、紅眼與手腳脫皮，應及早就醫治療，以免引發冠狀動脈瘤等嚴重心臟併發症。

當一個小孩發高燒，手腳腫腫的，眼睛超紅充滿血絲，任誰看都會覺得：「啊，這次感冒這麼嚴重啊？！」然而，這次我們要討論的，可不是一般的小感冒，而是「血管發炎」導致的「川崎氏症（Kawasaki disease）」。

川崎氏症通常影響小於五歲的兒童，而且此病容易發生在東亞。大家看看這個病名大概就猜得到！日本小兒科醫師川崎富作從1961年就開始注意到這些不尋常的患者，但剛開始在學會報告時，資深醫師們並不相信這是個「新疾病」。直到於川崎醫師1967年提出了一份共50名案例的論文，用生動的文字詳細說明患者症狀，並以手繪圖記錄患者紅疹。此文一出，日本各地的醫師紛紛回應：「是啊，我也有看過類似這樣的案例。給抗生素也不改善，小孩還是一直發燒。」過了幾年，由眾醫師組成的委員會才證實此病症起因於「全身血管的發炎」，而非感染，並命名為「川崎氏症」。

川崎氏症的症狀

川崎氏症的特色是高燒不斷，一燒起來都是攝氏39度到40度之間，就算看了醫生，服用了一些像普拿疼、布洛芬等退燒藥物，或是使用抗生素，也沒辦法真正退燒。

緊接著高燒的則是眼睛紅，但是不會痛，也沒有太多分泌物。然後家長也會注意到小孩的口腔變化。舌頭變紅、變腫，而且舌頭上一點一點的突起也很明顯，於是被稱為「草莓舌」。嘴巴的黏膜腫脹發紅還會裂開、出血。

醫師檢查時，可以在患者脖子處摸到腫大的淋巴結，但這些腫大的淋巴結很少造成疼痛。燒到第五天的時候，患者的手掌、腳掌、和私密處皮膚都可能起紅疹，到第二個星期時手指、腳趾會脫皮。

川崎氏症的特色

需要強調的是，雖然高燒不斷，但川崎氏症並不是個傳染病，不會一個人得病後就傳染給身邊的其他人。川崎氏症起因於身體的免疫反應。帶有某些基因遺傳的患者在遭受到一個小的感染源後，誘發了身體連串的免疫反應，攻擊中型血管後導致血管發炎。

身體到處都有血管，因此川崎氏症影響的範圍會很廣。最主要的併發症出現在心臟，心臟可能出現冠狀動脈動脈瘤與心肌炎，有致死的可能。

川崎氏症的診斷

川崎氏症與猩紅熱、年輕型類風濕性關節炎、麻疹等疾病有些相似的特徵。診斷並不容易，其診斷標準包括了：

發燒大於攝氏39度超過五天，並在以下至少符合四項：

• 雙側結膜炎、眼睛發紅，但沒什麼分泌物
• 又紅又腫的草莓舌，嘴唇紅又乾到出現裂縫
• 頸部淋巴結腫大
• 紅疹脫皮
• 手和腳水腫
• 手指腳趾脫皮

川崎氏症的治療

如果可以的話，當然是盡早治療川崎氏症，才能減少心臟併發症。目前川崎氏症的治療選項是高劑量的阿斯匹林與免疫球蛋白。我們平常絕對不該在小孩身上使用阿斯匹林，這幾乎是唯一一個需要用阿斯匹林治療的小孩疾病，目標是減少發炎與退燒。免疫球蛋白也能減少血管的發炎反應，避免動脈瘤的形成。

小孩在接受適當治療之後，通常在一天內會退燒。沒有治療的話，四分之一患者的冠狀動脈會因發炎而導致動脈瘤產生。但無論如何，在川崎氏症之後務必要在小兒心臟科追蹤檢查，看看是否留有併發症。

在經過新冠COVID疫情的這幾年，出現一些類似川崎氏症的病症，後來被稱為「兒童多系統發炎症候群」，表現就與川崎氏症很像，患者有發燒與嚴重的發炎反應，造成器官受損，且檢查時沒有發現致病的微生物，沒有感染源。此症並不僅限於五歲以下的兒童。總之，若有高燒不退的狀況，務必還是趕緊就醫啊！