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「此致:凱特琳.D」一封實驗邀請信-《WWW.甦醒》

貓頭鷹出版社_96
・2012/12/16 ・4705字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 443 ・四年級
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整個晚餐時間,凱特琳都裝出一臉勇敢的樣子,告訴父母她一切都好,反正就是很讚啦,可是天啊,這真是充滿了鳥事、可怕的一天:其他學生在人來人往的走廊上推擠她,老師提到寫在黑板上的東西,而且毫無疑問的,每個人都盯著她看。以前在奧斯汀的德州啟明學校,她從沒覺得這麼不自在,但現在她可是被當眾展示。其他女生也戴耳環嗎?穿這條燈芯絨長褲對嗎?是的,她很愛這種布料的觸感和摩擦時發出的聲音,可是在這裡,一切都跟外貌有關。

她坐在臥房的書桌前,面對敞開的窗戶。一陣夜晚的微風輕拂她的及肩長髮,同時她聽見了外面的世界:有隻小狗在吠叫,有人沿著寧靜的住宅區街道踢著一塊石頭,遠處,一個惱人的汽車警報器響了起來。

她用手指摸摸手錶:七點四十九分,七和七的平方,這將是今天最後一次出現像這樣的序列。她轉身面對她的電腦,然後打開LiveJournal。

下「標題」很容易:「新學校的第一天」。至於「地點」,預設值是「家」,這棟陌生的房子——見鬼了,還有這個陌生的國家!——感覺不太像家,但她還是讓那段建議文字選項留在原處。

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「心情」欄有個下拉式選單,可是要等她的螢幕語音朗讀軟體「聲點」唸完所有選項,簡直要等到天荒地老,所以她總是直接打進某個字。思索片刻之後,她決定打上「信心十足」。她在現實生活裡可能心懷恐懼,但在線上她是Calculass(微積芬),微積芬什麼都不怕。

至於「音樂」,她還沒開始播放MP3……所以她讓iTune隨機從她的蒐集的歌曲裡挑一首來播。才聽三個音符她就知道了,是阿莫黛歐的〈搖滾我的世界〉。

她用食指撫摸著盲用點字按鍵上的 F J 那讓人心安的凸起,同時想著要怎麼起頭。

※ ※ ※

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電腦發出啾地一聲:有新郵件。凱特琳打出鍵盤指令,讓聲點讀出信件標題。

「此致:凱特琳.D,」電腦唸了出來。凱特琳只有在新聞群組上貼文時才會那樣署名,所以不管是誰寄了這封信,他都是從國家冰球聯盟球員統計資料討論版,或她常出入的其他地方弄到她的電郵地址。「來自:海斯汀」。她不認識。「主旨:加強你的表現。」

她碰了一個按鍵,聲點開始讀信件內容。「雞雞太小讓你很難過嗎?如果是這樣……」

該死,她的垃圾郵件過濾系統應該攔截得到這封信啊?她的食指掃過點字顯示器。喔,原來那個神奇的字眼被寫成「唧唧」所以躲過過濾。凱特琳刪掉那封信。

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電腦又響了,宣布有更多電子郵件進來了。先用快捷鍵貼出文章後,凱特琳讓聲點唸出新信件的標題。

「此致:凱特琳.戴克特,」她的電腦朗聲讀道:「來自:黑田正行」。又是一個她不認識的人。「標題:一項提議。」

毫無疑問,內容大概包括一根硬得像石頭的「唧唧」吧!正當她要按下刪除鍵時,薛丁格跑過來摩擦她的腳,讓她分心了,她喜歡把這種狀況說成是貓外涉,聽起來就像高潮來臨時,硬生生中斷「外射」一樣。「誰是好貓貓?」凱特琳說著,伸手去安撫牠。

薛丁格跳上她的膝頭,而且肯定在同時擠到了鍵盤或滑鼠,因為她的電腦繼續往下讀信件的內容:「我知道,一位妙齡少女面對網路上的交談對象,必定步步為營……」

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這個網路跟蹤狂會用步步為營這種成語耶!她覺得很有意思,就讓聲點繼續唸下去:「……所以在此強烈建議您立刻讓令尊令堂知道這封信件。希望您考慮我的請求,我並不是隨隨便便提起的。」

凱特琳搖搖頭,等著他開口跟她要裸照。她在薛丁格脖子上,找到他喜歡被搔抓的那一點。

「我搜遍了研究文獻與線上資料,要為我們團隊的研究找出一個理想候選人。我的專長是跟主要視覺皮質區有關的信號處理流程。」

凱特琳的手搔抓到一半就僵住了。

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「我不願激起虛妄的希望,而且在核磁共振掃描結果確認之前,我也不能憑空臆測成功率,但我確實認為有相當大的可能,我們所發展出來的技術也許至少能夠治療您部分失明問題,而且……」她跳起身來,害薛丁格跌到地板上,搞不好根本摔出門外了。「至少讓您的一隻眼睛有部分視力。我希望您最早的……」

「媽!爸!快來啊!」

她聽到兩組腳步聲:輕盈的是媽媽,她五呎四吋高又很苗條;重得多的另一組是爸爸,他六呎二吋高,有著漸漸發福的中年小腹,這是她從極少數他容許來個擁抱的場合裡得知的。

「怎麼了?」媽媽問道。而爸爸,當然,什麼都沒說。

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「讀讀這封信,」凱特琳說著朝她的螢幕一指。

「螢幕是空白的,」媽說道。

「喔,」凱特琳摸索著開了十七吋液晶螢幕的電源開關,然後讓到一邊去。她可以聽到媽媽坐下來,爸爸則站在椅子後面。凱特琳坐在床緣,不耐煩地在床上彈跳。她疑惑地想著爸爸是不是在微笑;她喜歡這麼想,他和她在一起的時候,確實微笑了。

「喔,我的天啊,」媽說:「麥爾康?」

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「用google查查,」爸說道:「讓我來!」

更多窸窸窣窣的聲音傳來,然後凱特琳聽到爸爸在椅子上坐定了。「他在維基百科上有條目;喔,他的網頁掛在東京大學;是劍橋博士,還有好幾十篇同儕審過稿的期刊論文,其中一篇登在《自然神經科學》上面,就跟他說的一樣,他研究的是主要視覺皮質區的信號處理流程。」

凱特琳害怕自己期望過高。她還小的時候,他們看過一個又一個的醫生,可是全都不見效,她也聽天由命,讓自己過著一種……不,不是黑暗的人生,而是一無所見的人生。

但她可是「微積芬」啊!她是數學天才,應該要去上一間好大學,然後在某個像google一樣,真的很酷的地方上班。不過,就算她設法完成第一個步驟,她也知道某些人會說出這類蠢話:「喔,對她來說真是太好了!再怎麼艱困,她還是會排除萬難拿到一個學位啦!」聽起來就像那個學位是個結束,而非開端。可是,要是她看得到就不同了!要是她看得見,整個遼闊的世界都會屬於她。

「他說的事情有可能嗎?」她媽媽問道。

凱特琳不知道這個問題是問她還是她爸爸,她也不曉得答案是什麼。不過,爸爸回答了:「聽起來還不至於不可能,」他這麼說,但他頂多只願意肯定到這個地步。他讓旋轉椅轉過來(發出一點吱嘎聲),說道:「凱特琳?」

她知道,這由她決定;她才是那個曾被勾起希望,最後卻重重摔下的人,而且——

不,不對,那樣說不公平,而且不真切,她父母希望她擁有一切。過去的其他嘗試失敗時,也曾經讓他們黯然心碎。她感覺到自己的下唇在顫抖,她知道自己對他們來說是多麼大的負擔,雖然他們沒用過那種字眼,連一次都沒有。但要是有機會的話……

我就是完美的化身,才怪咧,她這麼想著,然後開口說話了;她的聲音又小又恐懼。「我想,寫個回信給他不會怎樣吧。」

※ ※ ※

黑田博士是從《眼科醫學》期刊的一篇文章裡發現了凱特琳,她有一種極端罕見的病,無疑與她的失明有關,這種病稱為托瑪塞維奇症候群,特徵是反向的瞳孔擴張模式:她的瞳孔不是在亮光下收縮、在微光下放大,而是恰恰相反。所以就算她的棕色眼睛外觀正常,至少她是這麼聽說,她還是要戴著墨鏡保護視網膜。

黑田的信裡說,人類眼睛裡有上億個桿狀細胞,還有七百萬個錐狀細胞。視網膜透過這些細胞處理訊號,以超過一百比一的比率壓縮這些資料,這樣才能在視神經裡的一百二十萬個神經軸裡傳送。黑田認為凱特琳的托瑪塞維奇症候群,顯示她的視網膜用錯誤的方式解碼這些資料。儘管她大腦裡控制瞳孔收縮的前頂蓋核,可能可以從她的視網膜資訊流中稍微擷取到一點資訊(雖然全部弄反了!),她的主要視覺皮質區卻無法理解。

或者至少可以說,他希望就是這個狀況,因為他已經發展出一種信號處理裝置,他相信可以糾正視網膜的編碼錯誤。但如果凱特琳的視神經受損了,或者她的視覺皮質區因為缺乏使用而發育不良,光這樣做還是不足以恢復視力。

為此,凱特琳跟她父母徹底認識了加拿大的醫療體系。為了評估成功率,黑田博士希望她能讓大腦的某幾個部位做核磁共振掃描(像是「視神經交叉」、「布羅德曼十七區」,還有一大堆她從來不知道自己有的其他部位)。可是實驗性療程並不包括在安大略省的保健給付範圍內,所以沒有一家醫院願意做這些掃描。她媽媽終於氣炸了,說道:「聽好,我們不在乎這樣要花多少錢,我們會付錢的!」可是問題不是錢。凱特琳要是需要這類掃描,在這種狀況下,掃描免費;但如果是不需要掃描的狀況下,再多錢都不能挪用醫院的公共設備。

幸好還是有幾家私人診所願意提供設備,他們最後只好到那裡去掃描,然後透過加密的FTP站,把核磁共振掃描的影像上傳到黑田博士在東京的電腦裡。她爸爸不惜血本,這也許算是他愛她的表現……不是嗎?天啊,她真希望他能直接出來!

總之,算算時差,今晚或隔夜之後的某一刻,黑田可能就會傳來回應。凱特琳已經調整過她的信件閱讀器,所以只要他一寄信來,就會有個提醒信號……就在這時,她的電腦發出那種特別的聲音,有那麼一刻她根本不知道她最希望誰來信。她壓下按鍵,讓聲點大聲讀出訊息。

這封信來自黑田博士,還副本一份給她爸爸;信件開頭維持他拐彎抹角的風格,快把她逼瘋了。也許這是日本文化的一部分吧,可是這樣不直接講重點的風格快搞死她了。她按下「下一頁」按鍵,叫聲點唸快一點。

「……我的同僚跟我檢查過您的核磁共振影像,一切正符合我們先前的期望;您有著看來完全正常的視神經,而且就一個生來失明的人來說,您的主要視覺皮質區發展健全得驚人。我們先前研發的這個信號處理裝置,應該可以攔截您的視網膜輸出值,重新加以編碼,轉換成適當的格式,然後再傳遞到視神經上。這套設備包括一個負責信號處理的外接電腦組件,還有一個植入體,我們會把它插入您的左眼球後方。」

插到她眼球後面耶!噁!

「如果這個流程對一邊眼睛奏效,最後我們可能會在您右眼球後方加上第二個植入體。不過剛開始,我希望我們限制在一隻眼睛就好。在這個計畫在起步階段就嘗試處理左右視神經部分交叉的訊號,我怕會讓狀況變得極端複雜。

「我要很遺憾地通知你們,我的研究經費現在幾乎已經用光了,差旅經費很有限。但是如果您可以到東京來,我們大學的醫院將免費為您進行植入程序。我們的教師陣容中有一位技巧純熟的眼部外科醫生,他可以勝任這個工作……」

去東京?她甚至還沒想過這種事。她以前只搭過幾次飛機,到目前為止最長程的飛行,就是幾個月前從奧斯汀飛到多倫多,當時她跟著父母搬到這裡來。那一趟花了五個小時;搭機到日本去的時間肯定要長得多。

還有費用問題!天啊,飛到亞洲再回來一定會花掉好幾千塊,她父母也不可能讓她獨自跑那麼遠。她媽媽或者爸爸(或者兩人一起!)必須陪著她。那個老笑話是怎麼說的?這裡十億、那裡十億——在妳發現以前,妳已經在談真正的大錢了。

她必須跟她父母討論這件事,她已經聽過他們為搬到加拿大花掉多少錢爭執了,而且——

沉重的腳步聲在樓梯上響起;是她爸爸。凱特琳把椅子一旋,準備好在他經過她房門口時出聲叫喚,不過——

他並非經過,而是停在她房門口。「我想妳可以開始打包了,」他說。

凱特琳覺得心頭一陣雀躍,不只是因為他答應了這一趟東京之旅。當然他有一台黑莓機,在周長研究所工作不可能沒有黑莓機,可是他在家裡通常不開機。而且他收到黑田信件副本的時間跟她一樣,這表示……

表示他確實愛她。他跟她一樣,也急切地等待聽到來自日本的消息。

「真的嗎?」凱特琳說:「可是機票一定會耗掉……」

「一本有作者馮紐曼跟摩根斯坦簽名的初版《賽局理論與經濟行為》:五千塊錢,」她老爸說道:「讓你女兒有復明的機會:無價。」

這是他有史以來最接近真情流露的一次;他竄改了廣告台詞。但她還是很緊張,「我不能自己搭飛機啊。」

「妳媽媽會跟妳一起去,」他說:「我在研究所裡有太多事要做,不過她……」他的聲音消失了。

「多謝啦,老爸,」她說。她想抱他一下,可是她知道,這樣只會讓他全身僵硬。

「應該的,」他這麼說,然後她就聽見他走開了。

(全文未完,待續……)


摘自《WWW.甦醒》第一、三章。本書由貓頭鷹出版社出版,獲2012年12月PanSci選書推薦。為PanSci選書所推薦的第一本科幻小說。
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貓頭鷹自 1992 年創立,初期以單卷式主題工具書為出版重心,逐步成為各類知識的展演舞台,尤其著力於科學科技、歷史人文與整理台灣物種等非虛構主題。以下分四項簡介:一、引介國際知名經典作品如西蒙.德.波娃《第二性》(法文譯家邱瑞鑾全文翻譯)、達爾文傳世經典《物種源始》、國際科技趨勢大師KK凱文.凱利《科技想要什麼》《必然》與《釋控》、法國史學大師巴森《從黎明到衰頹》、瑞典漢學家林西莉《漢字的故事》等。二、開發優秀中文創作品如腦科學家謝伯讓《大腦簡史》、羅一鈞《心之谷》、張隆志組織新生代未來史家撰寫《跨越世紀的信號》大系、婦運先驅顧燕翎《女性主義經典選讀》、翁佳音暨曹銘宗合著《吃的台灣史》等。三、也售出版權及翻譯稿至全世界。四、同時長期投入資源整理台灣物種,並以圖鑑形式陸續出版,如《台灣原生植物全圖鑑》計八卷九巨冊、《台灣蛇類圖鑑》、《台灣行道樹圖鑑》等,叫好又叫座。冀望讀者在愉悅中閱讀並感受知識的美好是貓頭鷹永續經營的宗旨。

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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聞到殺蟲劑就狂流淚、喘不過氣?當心「有機磷」神經毒作祟!急救保命3大關鍵
careonline_96
・2026/04/21 ・2200字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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什麼是有機磷?中毒會怎樣?緊急處置不能等(圖文懶人包)

誤吸殺蟲劑後突然喘不過氣、眼淚狂流?當心是「有機磷」神經毒引發急性中毒!有機磷常見於農藥中,嚴重恐致死。本文帶您快速了解中毒症狀與分秒必爭的急救保命原則。

電梯抵達地下二樓後門一打開,徹清踏出步伐準備取車,卻突然吸到一股怪味,瞬間變得很不舒服,像是被鎖喉般難以呼吸,瞬間整個顏面部都好不舒服,似乎充滿了眼淚、鼻涕、和口水。徹清用最快的速度跑到車上關上車門,忍不住大咳了好幾下,快喘不過氣來,拚著將車子開出地下室,停在路邊,才趕緊放下車窗,大口大口的呼氣著正常空氣。

傍晚回家時,徹清走到管理室抱怨:「下午我去地下室開車時,聞到一股味道後就喘不過氣又眼淚鼻涕直流。究竟是發生什麼事?」

「抱歉抱歉,烏先生,」管理員解釋:「下午有人來噴藥,是減少蚊蟲的殺蟲劑,我們忘了貼公告了。」

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有機磷毒性藏在哪?

為什麼徹清聞到殺蟲劑後會有喘不過氣,眼淚口水直流的這些反應呢?原來這就是有機磷的毒性。你可能聽過一些有機磷的品項:

  • 殺蟲劑和除草劑:像是巴拉松、馬拉松、敵敵畏、毒死蜱
  • 神經毒氣:像是東京地下鐵事件的「沙林毒氣」與在電影絕地任務中出現的「VX毒氣」

因此,一些需要使用農業化學藥物的農業工作者們,大概是最常暴露到有機磷的族群。然而,像徹清這樣誤闖噴藥現場的患者也是有的。

有機磷中毒的常見來源

有機磷中毒的症狀

有機磷造成的中毒症狀與暴露的型態與程度有關,嚴重者可能致死,例如在東京地鐵沙林毒氣事件中,就導致了13人死亡與6300人受傷。最常見的急性有機磷中毒症狀包括了:

  • 分泌許多眼淚和口水,患者開始流口水、流眼淚
  • 噁心,嘔吐,和腹瀉
  • 尿失禁
  • 視力模糊,瞳孔縮小
  • 流汗增加
  • 氣管痙攣及呼吸困難,甚至呼吸衰竭
  • 心跳變慢,血壓降低
  • 意識變化、焦躁、嗜睡
有機磷中毒的症狀

有機磷的毒性

為什麼有機磷會導致這麼多症狀,又被稱為「神經毒」呢?我們要先認識「乙醯膽鹼(acetylcholine)」,乙醯膽鹼是中樞神經與周邊神經的神經傳導物質。而另一個酵素—乙醯膽鹼酯酶(acetylcholinesterase,簡稱AChE)—則是用來分解乙醯膽鹼的。

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有機磷可以經由呼吸道吸入,皮膚、眼睛接觸,以及由口攝入進消化道等途徑進到人體內,接著會抑制乙醯膽鹼酯酶的產生。於是,乙醯膽鹼這個神經傳導物質無法被酵素分解掉,產量過多,自律神經和中樞神經都會被過度刺激而干擾,於是影響了唾液腺、汗腺、平滑肌等的作用,導致氣管收縮,瞳孔變小,眼淚口水流不停。

有機磷中毒的緊急處置

當患者出現上述症狀,並有暴露農藥或神經毒氣的可能時,要盡快急救,減少有機磷破壞神經系統功能的程度。主要目標有三個:

  • 確保患者可以順利呼吸
  • 避免繼續暴露在有機磷下
  • 恢復神經功能

患者的呼吸狀況絕對是救治重點。有機磷會讓患者氣管攣縮,呼吸肌肉變弱,並在肺泡中蓄積許多液體,在在影響呼吸。因此當患者有呼吸抑制的症狀,血氧濃度不佳時,務必給予氧氣、靜脈輸液、與注射阿托平。阿托品(Atropine)可以減少平滑肌痙攣、抑制腺體分泌,是治療有機磷中毒的首選,在患者症狀改善前可能需要每三到五分鐘就施打一次。萬一患者呼吸狀況真的太差,要考慮插管並從氣管給藥,緩解氣管痙攣。

為什麼會說要減少暴露於有機磷之中呢?要記得,即使患者已經被帶離了事發現場,他身上的衣物、隱形眼鏡、包包等也都會沾著有機磷。由於有機磷可以從皮膚、嘴巴、和呼吸道進入體內,因此醫護人員需要穿戴好防護衣物,並移除患者身上已經沾滿有機磷的衣物,並盡快用清水與肥皂清洗患者身體,並移除隱形眼鏡與快速沖洗眼睛,減少有機磷的暴露。

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有機磷中毒的緊急處置

之後,可以緩慢輸注乙醯膽鹼酯酶活化劑pralidoxime,以期恢復乙醯膽鹼酯酶的功能。目前建議在48小時內輸注這個藥物,但不宜用高劑量。

也可能是慢性有機磷中毒

從事農業工作的人,可能會在長期暴露除蟲劑除草劑之後,而有慢性有機磷中毒,表現出延遲性神經病變,包含執行力變差,講話和動作變慢,難以專注,失去協調性,無法處理接收到的資訊。因此,無論進行多平常的農業工作,最好還是要有完整的防護,減少有機磷的暴露,才能避免慢性中毒。

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意外拍出的煙火:一個顯微鏡管理員,用果蠅腸道摘下競賽銀獎
顯微觀點_96
・2026/04/20 ・1798字 ・閱讀時間約 3 分鐘

2025 Taiwan顯微攝影競賽銀獎:微觀煙火
2025 Taiwan顯微攝影競賽銀獎作品「微觀煙火」。攝影/温榮崑

2025 Taiwan顯微攝影競賽銀獎作品,如絢爛煙火綻開的影像,呈現的卻是共軛焦染色的果蠅腸道,透過多通道螢光標記出果蠅腸道細胞與組織的細緻分布。但這幅影像並不是刻意為之,拍攝者温榮崑表示,起初只是為了節省研究資源,在一張玻片上排列最多的樣本,卻意外拍攝出效果不錯的影像。

除了這屆獲得銀獎的作品,温榮崑也曾於2023年參賽,並獲得「優選」。當時,他將拍攝的海拉細胞命名為「James P. Sullivan」——怪獸電力公司裡的那隻「毛怪」蘇利文。不同屆的得獎作品,都展現出他饒富趣味的影像敘事。

無心插柳 拍出趣味作品

温榮崑現職為中央研究院生物化學研究所的研究助技師,為影像核心設施的管理者。這次參賽作品並非他的「研究主題」,而是他在「測試」儀器極限時無心插柳所拍攝出的作品。

「近期所上添購了新的共軛焦顯微鏡,所以來測試看看Z軸堆疊的成效以及動態拍攝究竟能有多快」,温榮崑表示為了能夠更了解機器的功能,因此他會自己製備或使用諮詢的樣本來測試在何不同條件下可以拍到的影像。

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腸道細胞排列成圓形
為了拍攝效率,將腸道細胞在玻片上排列成圓形。攝影/林任遠
温榮崑解釋微觀煙火的顏色漸層意義
温榮崑解釋「微觀煙火」的顏色漸層意義。攝影/林任遠

排列成環狀的果蠅腸道,除了是讓玻片中承載的樣本最大化,他表示也想看整段腸道不同區段之間的變化。至於影像中的顏色漸層,反映的是果蠅腸道內本身不同腸道細胞的功能分佈以及對氧化壓力(ROS)的不同反應。

這張影像同時標記了三種不同的螢光訊號:DAPI(藍色)標記所有腸道細胞的細胞核,GFP(綠色)表現於特定果蠅腸道幹細胞當中,Phospho-Histone H3(pH3,紅色)則用於觀察腸道幹細胞在氧化壓力下的分裂與增生。「這種漸層只有在把整條腸道拍下來時才看得出來。」

2023年優選作品:James P. Sullivan/温榮崑
2023年優選作品:James P. Sullivan/温榮崑

至於2023年的優選作品,温榮崑笑說,這也不是刻意為之,而是當時和影像分析同好討論到色盲友善(Colorblind-friendly)影像套色議題,便試著將不同的顏色套在海拉細胞的影像上。套到青色(Cyan)時覺得很像毛怪,便以此命名參賽。

把管理核心設施當作自己的研究

之所以親自拿樣本測試機器、和研究人員深入討論影像議題,來自於温榮崑對這份工作的理念。管理影像核心設施的温榮崑一開始並非「影像專門」或「光學」相關科系畢業,但一路從大學到研究生時期,他的研究一直都離不開生物影像,並在博士班期間一路以果蠅為主要模式生物進行研究。

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接下影像核心設施工作後,温榮崑用「經營者」的角度看待這份工作,刻意拉開各項設備的功能定位,透過明確區分解析度、速度、活細胞適用性等,讓研究人員可以使用最適合的儀器進行研究。

銀獎獎座
銀獎獎座。攝影/林任遠
温榮崑常親自測試機器
温榮崑常親自測試機器。攝影/林任遠
銀獎獎座
銀獎獎座。攝影/林任遠

近年,他也和中研院各研究所及台大醫學院等相關影像核心研究單位,共同建立影像分析社群EABIAS(東亞生物影像分析社群),積極與其他核心設施管理者交流經驗。

「這裡就是我的研究」,雖然最後沒有走上教職之路,温榮崑認為擔任研究技師反而可以接觸到各種不同面向的領域,做得更廣、更深,也能持續探索科學與美感交會之處。

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顯微觀點_96
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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。