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法蘭西絲.歐德姆.凱爾西──擇善固執的藥品守門員

科學大抖宅_96
・2016/07/24 ・7799字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

1962年,白宮的玫瑰花園裡,凱爾西博士/醫師笑容可掬地從美國總統約翰‧甘迺迪手中接下傑出聯邦公民總統獎[1]。二十世紀最惡名昭彰的藥物災難剛結束,卻仍餘波蕩漾。

凱爾西從甘迺迪手中接下獎項。有趣的是,甘迺迪的夫人賈桂琳,在凱爾西力擋沙利竇邁的期間,也正好懷孕,成了潛在的受益人(圖片來源)
凱爾西從甘迺迪手中接下獎項。有趣的是,甘迺迪的夫人賈桂琳,在凱爾西力擋沙利竇邁的期間,也正好懷孕,成了潛在的受益人(圖片來源

一切均起因於兩年前,剛到任食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration)的凱爾西,所接到的小案子。當時,沙利竇邁(Thalidomide)這個已在歐洲風行三年的「必備良藥」,終於要引進美國了;它不但是安眠藥,其具備的安寧鎮靜作用,也可以降低孕婦在懷孕期的不適,獲得了廣大的好評。藥商志得意滿遞交了新藥上市申請,希望趕在買氣最旺的耶誕假期前打入美國市場。後來,歷史告訴我們,因為申請案被這位名不見經傳的菜鳥雇員擋了長達一年半的時間,美國最終得以避免成千上萬的畸形寶寶出生。

沙利竇邁(Thalidomide)(圖片來源)
沙利竇邁(Thalidomide)(圖片來源

那是個多數女性仍掙扎於賢妻良母角色的年代,她身為兩個女兒的母親,卻能在專業領域做出名垂青史的貢獻,無疑是打破性別框架的典範。當我們回顧凱爾西的一生,若非她大學畢業後找不到工作、若非她無法就讀生物化學研究所、若非指導教授對她性別的誤解、若非南達科塔大學所在的弗米利恩市(Vermillion)沒有好的工作機會,凱爾西很可能無法像世人熟知的那般,拯救許多無辜的嬰兒和家庭。誤打誤撞與一連串的巧合、加上她獨到的眼光,成就了不凡的一生。

多采多姿的童年

法蘭西絲.歐德姆.凱爾西(Frances Oldham Kelsey)原名法蘭西絲.凱思琳.歐德姆(Frances Kathleen Oldham),1914年7月24日生於加拿大的不列顛哥倫比亞省。父親曾是英國軍方辦公室職員,母親則有著不錯的學識,可以教導法蘭西絲和哥哥識字、書寫;同時,母親的兩位姊妹也是優秀的女性楷模:一位是醫生、另一則是律師。

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住在溫哥華島的鄉間,歐德姆一家總是以輕便馬車作為交通工具。在豐富的自然環境中,法蘭西絲盡情地探索住家周遭的田園、河川、和森林,也蒐集了為數不少的昆蟲和鳥蛋。當時,她就已決定了自己的志向:「我一直都知道自己想成為某種科學家。

法蘭西絲的父母相當有遠見,認為女兒也必須接受跟兒子同等程度的教育。即使年紀還小,法蘭西絲參加了許多實用性課程,如繪畫、鋼琴、舞蹈;年紀稍長後,她又跟朋友學習射擊和釣魚、以及瞞著父母偷開車。

隨著全家的搬遷,法蘭西絲曾先後在多所學校就讀。當時女性的教育並不受重視,女學生人數不多,有幾個學期,班上甚至只有她一個女孩;以至於,法蘭西絲的早期教育幾乎是在全男孩的環境下完成。

志趣在生物學的文科高材生

高中時期,法蘭西絲獲得數不清的獎項,卻全部都是文學相關領域;同時,她修過的自然科學課程,也只有數學跟化學──而且化學裡的質量作用定律(Law of mass action)還讓她深感挫敗。儘管如此,法蘭西絲仍然想研讀科學──或許是生物學(至少不會是化學),但她對生物學一點也不了解,也不知道可以找誰商談。當時,大學不會到高中招生,女孩也很少上大學;女大學生也只集中在護理和商業相關科系。

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十五歲時,法蘭西絲高中畢業[2],但因為年紀太小,沒有直接進入大學,而是留在高中念大學課程先修班[3]。然而,令她深感無助的是,除了化學,學校幾乎沒有任何科學課程可以選擇。非常幸運地,1930年夏天,法蘭西絲巧遇安大略農學院(Ontario College of Agriculture)的生物學教授安東尼.金斯科特(Anthony Kingscote)。對方在一場野餐中生動地向她講述了生物學的種種;他倆沿著海灘,邊走邊探索動物世界的規律。金斯科特也給予了法蘭西絲關於研讀生物學的規劃建議──這倒是讓她相當地沮喪,因為學校根本沒有生物學可以修!

後來,在安排下,法蘭西絲得以前往維多利亞學院(Victoria College[4])修習生物學;那裡的老師教得極好,給了她相當多啟發。當時,學生們都必須穿著水手制服上課──雖然心裡有點疙瘩,但只要能修到夢想中的課程,一切都值得了!多年後,她在訪談中自陳:若不是後來就讀其他大學,自己一定會成為海洋生物學家。

維多利亞學院最古老的建築。法蘭西絲.奧爾德姆很可能曾在此上過課(圖片來源)
維多利亞學院最古老的建築。法蘭西絲.歐德姆很可能曾在此上過課(圖片來源

隔年,法蘭西絲在維多利亞學院上了動物學,接著又轉到蒙特婁(Montreal)的麥基爾大學(McGill University)修習更進階的課程。到了高年級,在朋友的慫恿下,她修了生物化學(Biochemistry),其中也包含了一點藥理學(Pharmacology)的內容,埋下日後與藥理學的牽絆。

求職不順和研究所的額滿

大學畢業後,雖然法蘭西絲曾試著求職,但適逢經濟大蕭條,沒有任何的工作機會;就算有職缺,也只會錄用男性──當時,社會一般認為男性是主要的家庭經濟支撐者,所以優先聘僱男性是相當常見的作法。法蘭西絲意識到,她要麼繼續攻讀碩士(可以有些微的薪水),否則就只能靠救濟過活。即使有點擔心自己的聰明才智無法勝任研究所的課程,她最終還是選擇攻讀更高的學位。

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起初,法蘭西絲想繼續研讀生物化學領域。因為內分泌學(Endocrinology)正蓬勃發展,與其相關的生物化學自然也是前景可期。很不幸地,生物化學系的研究生缺額都滿了;在一位教授的建議下,法蘭西絲轉往藥理學系尋求雷蒙德.施特勒(Raymond Stehle)的指導。雖然施特勒不太喜歡收學生,但仍答應讓法蘭西絲成為自己的研究生,並會盡力幫她。

施特勒研究的是腦下垂體後葉(posterior lobe of the pituitary;posterior pituitary),算是個冷門的主題,除了法蘭西絲之外,沒有其他任何人一起參與研究。為了明白腦下垂體後葉對於青蛙體內水分平衡所扮演的作用,足足一年的時間她都待在被青蛙環繞的實驗室裡,不斷將籠子裡的青蛙浸在水裡、取出、把青蛙弄乾、測量體重、注射藥劑、再放回水裡、然後每十五到二十分鐘測量一次青蛙的重量。

一年之後,法蘭西絲獲得碩士學位──只不過,這回還是找不到工作。施特勒因為還有一些計畫經費可用,便對法蘭西絲表示:「來當我的研究助理,我一個月可以給妳五十元;同時,妳繼續找找看有沒有其他工作可做。如果找到了更好的工作,妳一定要接受。」在當時,五十元加拿大幣夠讓人過上一個月了。法蘭西絲便在這樣的狀況下,一面幫施特勒工作、一面尋找機會。

現在看來,若不是法蘭西絲畢業後找不到工作,她可能不會念研究所;又若不是生物化學系所有的缺額都滿了,法蘭西絲也不會踏入藥理學的研究領域,成為未來專業的基礎。

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糟糕但美麗的誤會

1936年2月,施特勒聽說美國芝加哥大學新設了藥理學系,而且系主任尤金.蓋林(Eugene Geiling)也是從事腦下垂體後葉的研究,便鼓勵法蘭西絲寫信詢問蓋林。雖然不抱太多期待,法蘭西絲還是寫了信過去(反正也沒什麼損失)。

出乎意料地,她很快就收到航空郵件的回信,寫明:「親愛的歐德姆先生,……如果你能夠在3月1日來芝加哥就任,那麼你可以先做四個月的研究助理,然後會有獎學金提供你研讀博士。」看到開頭的稱謂,讓法蘭西絲內心糾結了一下,是不是該寫信去更正呢[5]?對此,施特勒勸她:「別傻了。接受這份工作、簽上妳的名字,然後把小姐以括號表示放在後頭。衝吧!」多年之後,她這麼回憶:「時至今日,我不知道如果我的名字是伊莉莎白或者瑪麗‧珍的話[6],是否還能得到那重要的、往前邁進的機會。我在芝加哥的指導教授到死都不可能會說分明。」蓋林教授是個保守且老派的人,對女科學家雖然沒有太多的支持,但為人公平,法蘭西絲也是他的第一個博士班學生。

就學期間,她曾到港口的捕鯨站蒐集所需的鯨魚器官,但因為船員認為女人上船不吉利,法蘭西絲起初並無法跟著船隊出海捕鯨──直到第二年造訪才得以上船;也很幸運地,那次出航順利捕到了鯨魚,打破了女人會帶來壞運的傳言。不僅如此,法蘭西絲也是歷來隨船隊出航的科學家中,唯一沒有嚴重暈船的。

磺胺酏劑災難

當時,磺胺被廣泛運用於醫療用途,並獲得廣大的成功;只不過,藥劑的安全性不但沒有經過嚴謹的科學研究,病患還必須服用相當大的劑量──偏偏它相當難吃、不容易下嚥,又容易造成腸胃不適。一家藥商突發奇想,打算把磺胺製作成液狀,這將對病患、尤其兒童會非常有幫助。然而,因為磺胺不溶於水和酒精,受雇於藥廠的化學家選擇了二甘醇(Diethylene Glycol)作為磺胺的溶劑。1937年9月,粉紅色、又帶點櫻桃口味的磺胺藥水推出,瞬間廣受好評、供不應求。

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到了10月,有病患在服用藥水後死亡,但人們並不清楚是哪個環節出了問題。接獲案例後,美國食品藥品監督管理局便委託蓋林教授進行研究。為了挖掘真相,蓋林找來了許多不同的動物進行實驗,法蘭西絲則被分配到老鼠的觀測;很快地,研究團隊就發現問題來自二甘醇。於是,1938年,美國修改了關於食品及藥物的法令,要求所有新藥物都必須有安全性證明,否則不能上市。其實,只要藥廠當初在研發過程中稍微做一點研究,很快就能發現二甘醇的缺陷,不需要等到事後才亡羊補牢。因為法規的不完全和廠商的輕率,這次事件中有超過一百個人死亡,被稱為磺胺酏劑災難(Elixir Sulfanilamide Disaster)[7]

法蘭西絲和蓋林教授(圖片來源)
法蘭西絲和蓋林教授(圖片來源

博士、婚姻、醫學院

1938年,法蘭西絲以「九帶犰狳(Nine-Banded Armadillo, 學名:Dasypus novemcinctus)腦下垂體後葉腺的解剖學和藥理學」研究獲得博士學位,又接著以犰狳胚胎為主題,做了一年的博士後研究工作;偶爾,她還會親自跑到德州的農場捕捉犰狳,以獲得所需的胚胎。此時,就業市場仍然沒有好轉,法蘭西絲也不禁開始納悶,是否真的因為自己的女性身份以至於找不到穩定工作?然而,就業市場因為第二次世界大戰的驟然開打,局勢一夕轉變。

九帶犰狳。(圖片來源)
九帶犰狳。(圖片來源

當時,奎寧(Quinine,又稱金雞納鹼)是治療瘧疾的主要藥物,但是受到戰爭影響,奎寧嚴重短缺,以至於有數不清的人員都在進行瘧疾藥物的相關研究,例如開發新藥物、或測試新藥物的安全性等等。1941年,蓋林教授的團隊亦接到抗瘧疾藥物的大型研究計畫,法蘭西絲就也留在芝加哥大學幫忙。這段期間,她認識了研究同儕、生物化學博士費利蒙.艾利斯.凱爾西(Fremont Ellis Kelsey),兩人於1943年結婚──她的名字也因此改成法蘭西絲.歐德姆.凱爾西了。

戰爭結束後,問題來了:當時規定,有親屬關係的人不能同時受雇於同一系所;為此,法蘭西絲和她的丈夫,勢必有一人得離開。多方考量下,法蘭西絲決定進入醫學院就讀:一方面她曾修過一兩年的醫學相關課程;二來,作為女性,她也需要更多的優勢,好找到穩定的工作。兩個女兒也在醫學院時期先後出生。

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醫師執照

醫學院畢業後,法蘭西絲為美國醫學會期刊(Journal of the American Medical Association)工作了一陣子,協助編輯部從良莠不齊的投稿中挑出好論文。

1952年,在蓋林教授的推薦下,法蘭西絲的丈夫得到南達科塔大學(University of South Dakota)藥理學系系主任的工作。南達科塔大學位於弗米利恩市,當地人口不多,也沒有好的女性工作職缺。沒有太多選擇的情況下,法蘭西絲開始在鄰近城市的醫院當起實習醫師。同時,她也是南達科塔州史上第一位拿到放射性同位素療法執照的醫師。

之後,法蘭西絲在南達科塔大學邊做研究邊教書;當合約到期後,因為女兒們年紀都還小需要有人照料,所以她並不急著找下一份工作,也沒有選擇自己開業。當地醫師人力吃緊,她便以機動醫師的方式,到各地做短期支援。

在法蘭西絲的生命中,雖然事情往往不是朝最理想的方向發展,但她總是能找到不錯的替代方案,同時增加自己的競爭力:大學畢業找不到工作轉而選擇念碩士、生物化學研究所額滿只好改念藥理學;碩士畢業後找不到工作卻又因為性別的誤會而進入博士班、沒辦法跟丈夫同時待在系所服務便選擇念醫學院、在弗米利恩市沒有好工作就去實習,拿醫師執照。山不轉路轉,彈性地尋求出路、加上一連串因緣際會,成就了我們所知的法蘭西絲.歐德姆.凱爾西。

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在食品藥品監督管理局(圖片來源)
凱爾西在食品藥品監督管理局(圖片來源

食品藥品監督管理局和沙利竇邁

1960年,凱爾西夫妻兩人分別得到新工作,舉家搬遷到華盛頓特區(Washington D. C.)。法蘭西絲在食品藥品監督管理局的醫藥部門,負責檢視新藥物的核可申請。以她在藥理學跟醫學的專業,這真是再適合她不過的工作了!

當時,該部門的人力不多,只有十二、三人左右一起負責全美國的業務;再者,這份工作並不吃香,有好些員額還是由民間的開業醫師兼職的──畢竟,在外面營業賺的錢都比較多,何必到政府部門坐辦公桌、看藥物報告賺少少的薪水呢?不僅如此,新藥品的臨床實驗往往做得非常不周全,法律規範也不嚴謹;作為新人,她對此深感震驚。

剛就職一個多月,才接到第一個案子沒多久,法蘭西絲就收到了名為沙利竇邁(又名沙利度胺、反應停、酞咪脈啶酮)的藥物上市申請。原本,主管看在這只是單純的助眠藥物,便將這件小事交給還是菜鳥的法蘭西絲。

依當時的行政程序,只要檢核員在六十天內不表達反對意見、或者甚至忘記審查,該藥物就會自動被核可上市。然而,不只法蘭西絲負責檢查的臨床實驗報告有狀況,在化學原理和藥理學的部份,沙利竇邁的申請案都出現一些瑕疵。事實上,因著沙利竇邁在歐洲的大受歡迎,藥商原本認為可在美國也輕鬆過關,只差個橡皮圖章──沒想到,這下踢到鐵板了。

回憶起那段日子,法蘭西絲是這麼形容的:「藥商公司的代表認為我瘋了。在歐洲,它是那麼受歡迎的藥物;就因為我愚蠢般的頑固,他們失去了賺錢的機會。公司對我很不高興。

同年底,一位歐洲醫師發現他的病人在長期接受沙利竇邁治療後,出現嚴重的末梢神經炎(Peripheral Neuritis),將此觀察投稿到英國醫學期刊(British Medical Journal);法蘭西絲注意到了這篇報告,並要求藥商提出更多安全性的證據,包括在懷孕期的使用狀況。如果沙利竇邁可能對成年人產生嚴重的副作用,那麼孕婦肚子裡的嬰兒又會如何?不過,藥廠幾乎沒有針對孕婦的使用做過任何研究,只同意在包裝上加註警語,並且一再強調該藥已在歐洲上市好一段時日──如果沙利竇邁不安全,應該早就被發現了。

約莫同時,歐洲已開始注意到新生兒缺陷的比例似乎有上升的趨勢,但還不清楚確切的成因。就現實而言,因為孕婦使用沙利竇邁後幾乎沒有什麼明顯的副作用,人們也料想不到是沙利竇邁造成了胎兒畸形。

藥商這下子著急了:本來,希望能趕在銷路最好的耶誕節假期前上市,沒想到,連第二年的耶誕節搞不好都沒指望了。廠商用盡一切努力施壓,反覆跟法蘭西絲通信、通電話;又跟她的上司抱怨,形容法蘭西絲是吹毛求疵、頑固、不可理喻的官僚[8];還辦了學術工作坊找學者在會議中批鬥她。

撥雲見日

1961年11月,初步的研究證據顯示,沙利竇邁和歐洲出現的胎兒畸形有所關聯,使得藥廠暫時撤回了在德國的銷售(隨後其他歐洲國家也跟進)。對法蘭西絲來說,這個結果亦相當令人意外:她確實認為藥品的安全性證據不足,因此不予核准上市,但沒料到沙利竇邁的副作用是如此嚴重。

再四個月後,藥商撤回了在美國的新藥上市申請,沙利竇邁始終沒有進入美國市場。法蘭西絲因著自身的專業和嚴謹,拯救了數不清的潛在使用者。隨著證據逐漸出爐,沙利竇邁的問題點已毋庸置疑。很可惜地,藥商之前已將藥品分發給全美國的諸多醫師做試用,導致美國最終還是有17位受害嬰兒出現(雖然其中有半數是母親在歐洲就有使用沙利竇邁的經驗);相較於全球約一萬名的畸形胎兒,此仍是不幸中的大幸。這些受害者,在心臟、五官跟四肢處往往有明顯的缺陷。

沙利竇邁受害者的典型症狀之一:四肢短小。現今他們仍在世界各地生活著(圖片來源)
沙利竇邁受害者的典型症狀之一:四肢短小。現今他們仍在世界各地生活著(圖片來源

隨著事件的爆發,在背後默默守護著人民的身影也逐漸為人所知。報紙、雜誌紛紛挖掘幕後秘辛、報導了法蘭西絲的貢獻。雖然在整個過程中承受了相當大的壓力,但法蘭西絲以平常心視之──畢竟她的工作性質特殊,難免會遇到這樣的事情。1962年8月,法蘭西絲獲得傑出聯邦公民總統獎,她對此卻表示:「我認為我只是代表許許多多的聯邦雇員領獎而已,因為這其實是團隊合作的成果。

帶給世界的影響

因為沙利竇邁事件的效應,1962年和1963年,美國相繼通過藥品管制的法令與規範(法蘭西絲也協助了法規的制定):藥廠在進行動物實驗和臨床實驗前都必須就藥物的安全性提出說明;對於藥品的測試流程、參與研究者等等也都有詳盡的規定──這對其他國家的藥品相關法令亦產生示範性的作用。無論如何,所有新藥上市前,其安全性和有效性都必須有嚴謹的證據。

除此之外,美國食品藥品監督管理局亦進行了組織調整,由法蘭西絲擔任新成立的試驗用新藥科(Investigational New Drug Branch)主管,負責監管已在實驗室測試過,但尚未完成臨床試驗的新藥[9]。之後,她亦相繼在局裡的不同部門服務,直到2005年以90歲高齡退休。

法蘭西絲.歐德姆.凱爾西在菜鳥雇員的位置,憑著自身的專業,做出該做但許多人沒能做到的事;其不但避免了悲劇在美國發生,也協助訂定了藥物規範,影響了全世界。

2015年8月7日,就在她獲頒加拿大勳章[10]之後不到二十四小時,便於加拿大安大略省的倫敦市(London)過世,享年101歲。誠如加拿大沙利竇邁受害者協會的會長梅賽德斯.班奈比(Mercédes Benegbi)所說:「儘管她是在另一個國家有所作為;對我們而言,她永遠是我們的英雄。

加拿大將凱爾西的肖像放在鈔票上
加拿大將凱爾西的肖像放在鈔票上
Dr. Frances Oldham Kelsey 攝於2010年。 Credit Brendan Smialowski for The New York Times
Dr. Frances Oldham Kelsey 攝於2010年。
Credit Brendan Smialowski for The New York Times.

 

參考資料

  • 《Women in Medicine: An Encyclopedia》;Laura Lynn Windsor(ABC-CLIO)(2002)
  • 〈Doctor who opposed thalidomide in U.S. named to Order of Canada〉;The Globe and Mail(Jul. 01, 2015)
  • 〈Frances Oldham Kelsey averted a thalidomide tragedy because she wouldn’t be rushed〉;The Globe and Mail(Aug. 14, 2015)
  • 〈Frances Oldham Kelsey, Who Saved U.S. Babies From Thalidomide, Dies at 101〉;Robert D. McFadden(The New York Times)(Aug. 7, 2015)
  • 《Autobiographical Reflections》;(Frances O. Kelsey)(1993)

註釋

  • [1] President’s Award for Distinguished Federal Civilian Service,該獎項是美國聯邦政府雇員的最高榮譽;凱爾西也是史上第二位得到此獎項的女性。
  • [2] 十五歲就高中畢業聽起來相當地早,對此她曾表示,這是因當時學制、以及好的早期教育之故。
  • [3] 在當時的加拿大,大學一年級的課程可以預先在高中教授。
  • [4] 維多利亞學院為多倫多大學(University of Toronto)的學院之一。
  • [5] 法蘭西絲(Frances)為女性名字,但因跟男性名字的法蘭西斯(Francis)相近,容易讓人混淆。
  • [6] 意指名字相當女性化不會被誤認。
  • [7] 關於酏劑,可參考維基百科
  • [8] 原文:「a fussy, stubborn, unreasonable bureaucrat」。
  • [9] 對於現今藥物研發的流程,可參考這篇好文
  • [10] Order of Canada,加拿大平民的最高榮譽。
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科學大抖宅_96
36 篇文章 ・ 2004 位粉絲
在此先聲明,這是本名。小時動漫宅,長大科學宅,故稱大抖宅。物理系博士後研究員,大學兼任助理教授。人文社會議題鍵盤鄉民。人生格言:「我要成為阿宅王!」科普工作相關邀約請至 https://otakuphysics.blogspot.com/

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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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便秘藥越吃越沒效?拆解腸道罷工的 3 大物理故障,FDA 核准「震動膠囊」重啟腸胃節律!【挺健康】
PanSci_96
・2026/04/06 ・2556字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

在台灣,超過 525 萬人有便秘的困擾,我們一年甚至能吞掉約 4.6 億顆便秘相關藥物。許多人把瀉藥當成仙丹,只要肚子一脹、蹲不出來,就趕緊吞兩顆。但你是否發現,藥好像越吃越重,腸子卻越來越不想自己動了?

其實,便秘往往不是單純的「疾病」,也不是你喝水不夠或缺乏意志力,而是一場發生在腸道裡的「物理學危機」。近年來,醫學界對於便秘的治療觀念正在翻轉,美國 FDA 甚至核准了一款不含任何化學藥物成分的「吞服式震動膠囊」。今天,就讓我們放下手中的瀉藥,從物理學的角度重新認識你的腸道,並看看這項神奇的醫療新科技如何喚醒罷工的腸胃!

為什麼你拉不出來?破解腸道的 3 種「物理故障」

當你坐在馬桶上奮戰時,不妨先問問自己:你的腸道到底碰上了哪一種物理故障?臨床上,我們常常可以將便秘的成因歸納為三個字:硬、不動、澀。

1. 硬:大便太硬(水分流失問題)

正常的大便應該像「鬆軟的麵包」,保有適當的水分才能輕易變形排出。但如果糞便在腸道停留太久,水分被過度回收,大便就會變成像「餅乾屑」一樣的乾硬顆粒(在布里斯托大便分類法 BSFS 中屬於第 1 或第 2 型)。面對「硬」的問題,如果你只是一味地用猛藥催促腸子用力推,就像硬把石頭擠出水管,不僅推不出來,還會痛得要命。

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2. 不動:腸子動力差(馬達失靈問題)

我們的腸子就像一條輸送帶,必須靠神經節律發出訊號,讓肌肉規律收縮來推進食物殘渣。如果輸送帶的「馬達」慢了,或是排便的肌肉協調出錯(例如該放鬆的括約肌反而收緊),這就是典型的「不動」。這時候,就算你喝再多水、吃再多菜,也只是讓貨物泡在水裡,因為輸送帶根本沒有在運轉。

3. 澀:腸道太澀(摩擦力過大)

有時候腸子有在動,大便也不算太硬,但就是有一種卡卡、排不乾淨的殘便感。這就像拿一塊乾掉的橡皮擦在桌面上推,不是推不動,而是「摩擦力太大」。糞便與腸壁之間的滑順度不足,缺乏油脂或黏液的潤滑,就會讓通道變得滯澀難行。解決這種問題,重點在於「潤滑通道」,而不是猛踩油門。

吃藥像敲引擎:為什麼瀉藥會越吃越沒感覺?

了解這三種物理故障後,你就會明白為什麼瀉藥不能亂吃。現行的便秘藥物其實都有各自負責的任務:軟便劑或滲透性瀉藥是負責「加水」(解決硬);潤滑類藥物負責「降低摩擦力」(解決澀);而大家最常買到的刺激性瀉藥(如番瀉葉 Senna),則是直接刺激腸壁神經,強迫腸子蠕動(解決不動)。

選錯藥物不僅無效,還會讓你更崩潰。例如,大便已經很硬的人若猛吃刺激性瀉藥,只會引發劇烈腹痛;腸道太澀的人一直吃滲透性軟便劑,可能只會覺得肚子脹得像青蛙。更危險的是,把刺激性瀉藥當成日常保養,就像是拿鐵鎚去敲壞掉的汽車引擎——剛開始敲一下引擎還會發動,久了神經變得遲鈍,你就必須敲得更大力。

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雖然醫界對於瀉藥是否會造成不可逆的神經結構傷害還有討論空間,但長期依賴這類藥物,確實常見「大腸色素沉著(Melanosis coli)」的現象。這雖多半是可逆的,但絕對是腸道在警告你:「這招已經用太久了!」此外,如果是腸躁症(IBS)、阿片類止痛藥引發的便秘,或是先天神經缺失的巨結腸症,這些都需要專業醫療介入,絕對不是去藥局多買幾盒瀉藥就能解決的。

吞下一顆「腸道鬧鐘」?FDA 核准的震動膠囊

既然許多慢性便秘的本質是「節奏失靈(不動)」,那我們能不能用純「物理」的方式,重新喚醒腸道的節律?這正是近年腸胃科的重大科技突破——吞服式震動膠囊(Vibrant System)。

這顆膠囊不含任何化學藥物,它更像是一個微型機器人。它通過了美國 FDA De Novo 核准,主要針對「成人慢性特發性便秘(CIC)」,且使用瀉藥至少 1 個月仍無法緩解的族群。患者在睡前吞下這顆膠囊,經過約 14 小時抵達大腸後,膠囊會根據預設的程式,在腸道內產生定時、間歇性的微小震動。

這個過程就像是每天固定時間幫腸子做「晨操」,利用機械性的物理刺激,模擬腸壁肌肉的節律性收縮,喚醒胃-結腸反射。它不灌水、不鞭打腸道,而是讓排便變得「更可預期」。

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真實世界數據揭密:它真的有效嗎?

2025 年一項針對 1722 名患者的大規模社區真實世界研究顯示,使用震動膠囊 3 到 6 個月後,患者每週自發性完全排便次數(CSBM)顯著增加,糞便型態變得更正常,且約 76% 的人如廁時間大幅縮短至 10 分鐘以內。

最值得注意的是它的安全性。傳統的新型促腸道動力藥物(如利那洛肽)常伴隨高達 15-20% 的腹瀉率,讓許多人因為頻繁跑廁所而放棄治療。但在這項研究中,震動膠囊引發腹瀉的比例極低(僅約 0.64%)。當然,它並非毫無副作用,少數人會感覺到肚子裡有震動感或輕微腹痛,但因為它不進入血液循環、不干擾荷爾蒙,系統性的副作用可說是微乎其微。

不過,這項高科技目前仍有禁忌症。由於膠囊內含金屬與電池,吞服後排出前絕對不能進行 MRI(核磁共振)檢查,以免引發危險;有腸梗阻病史或體內裝有心律調節器的人也不適用。

從化學走向物理,找回順暢人生

從傳統的瀉藥到最新的震動膠囊,現代醫學治療便秘的思維,正在從「化學藥力」逐漸走向「物理介入與裝置節律」。下次當你又在廁所裡苦苦掙扎時,記得先辨別自己到底是硬、澀、還是不動,並尋求專業醫師的協助,找出最適合的階梯式治療方案。

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讀完這篇文章,你覺得自己是哪一種便秘類型呢?你最崩潰的是蹲太久、肚子脹,還是便秘腹瀉輪流來?如果未來有越來越多這種「吞下去的微型裝置」能治病,你會覺得看見了希望,還是覺得肚子裡有機器在動有點毛毛的呢?歡迎在留言區跟我們分享你的看法!

參考資料

  1. FDA De Novo Classification for Vibrant System
  2. Chronic Idiopathic Constipation Epidemiology and Impact
  3. Melanosis Coli and Laxative Use
  4. Clinical and Translational Gastroenterology: Real-World Evidence Study of Vibrant System (2025)
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那些搞錯用途的毒物:第二屆泛泛泛科學 Podcast 主題票選
活躍星系核_96
・2021/11/10 ・1285字 ・閱讀時間約 2 分鐘

現代人會接觸到的有毒物質早已超越本草綱目記載,日常生活與醫療體系中都傳出過一些「搞錯用途的毒物」。他們隱身在動植物、食物與環境中,以意想不到的方式滲透你我生活,常人一不小心就有可能中毒。另外醫療史上也有過各種誤觸雷區的用藥,大規模的成癮與不良反應更是讓人心痛。

第二屆泛泛泛科學 Podcast 主題票選精選五種猛毒,邀請你投票選出兩種最毒的話題!y 編將邀請該領域的「絕命毒師」在節目中說毒給你聽。

毒物清單

1. 真實世界的「毒系神奇寶貝」:動物性天然毒

你知道河豚毒素是氰化鈉的1000倍嗎?你知道有種貝毒會讓人失憶嗎?動物毒素百百種,就算你不像貝爺一樣在野外生吃動物,他們還是有可能送上你的餐桌。根據食藥署統計的各類食物中毒原因,每年都會有零星的動物性天然毒案例。雖然規模小,但如果這些毒素進入食物供應鏈就會引發嚴重的集體中毒,就讓我們來一探世界各地發生過意想不到的恐怖中毒事件!

2. 世界有毒植物圖鑑

有毒植物一大票,你以為對他們敬而遠之就沒事了嗎?其實「誤食」是植物性天然毒的中毒主因!在台灣,就常有人把有毒的大苦薯與蔥蘭當成山藥與韭菜花吃下肚,更曾傳出有火鍋店的食材混入了與一般芋頭相似的姑婆芋造成民眾食物中毒!而在世界範圍還有更多的毒植物有著各種奇葩的誤食案例等你來聽!*

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3. 古柯鹼的黑歷史

你可知道現在惡名昭彰的一級毒品古柯鹼,在十九世紀末期是居家生活的好夥伴?從精油、噴鼻液、酒類、鼻菸,連早期的可口可樂都含有微量古柯鹼,他還成為外科醫師局部麻醉的最愛,直到造成惱人的藥物成癮與濫用之後,它才被列為禁藥。本集就來說說古柯鹼從愛用、濫用、到禁用的黑歷史!

4. 鴉片類藥物與人類的愛恨情仇

比起古柯鹼,鴉片類藥物與人類有更深的糾葛。1980、90年代,美國藥廠積極的推銷鴉片類止痛劑、淡化成癮的可能性,當年造成的成癮人口到現在還處理不完。無獨有偶,2018年奈及利亞也出現了感冒糖漿上癮人潮,人們濫用含有可待因的感冒糖漿,最後還需要國家下令禁止進口。本集就來介紹嗎啡、可待因、海洛英、吩坦尼等等的鴉片類藥物,他們是毒還是藥?怎麼平衡療效與成癮性?造成的社會問題又如何解決?

5. 沙利竇邁畸形兒事件

一支用來抑制孕婦害喜症狀的良藥最後卻成了畸形兒的元兇。沙利竇邁(Thalidomide)1957年於西德推出後迅速成為受歡迎的成藥並且暢銷46國,一年之後畸形兒的比例異常升高,才有人察覺這似乎與沙利竇邁有關。當年有兩位吹哨者挺身而出與藥廠進行的攻防戰,對日後的藥物安全管制政策有著深遠影響。孩子啊,打開Podcast,聽我們訴說這場可歌可泣的醫療傳奇!

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活躍星系核_96
776 篇文章 ・ 130 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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法蘭西絲.歐德姆.凱爾西──擇善固執的藥品守門員
科學大抖宅_96
・2016/07/24 ・7799字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

1962年,白宮的玫瑰花園裡,凱爾西博士/醫師笑容可掬地從美國總統約翰‧甘迺迪手中接下傑出聯邦公民總統獎[1]。二十世紀最惡名昭彰的藥物災難剛結束,卻仍餘波蕩漾。

凱爾西從甘迺迪手中接下獎項。有趣的是,甘迺迪的夫人賈桂琳,在凱爾西力擋沙利竇邁的期間,也正好懷孕,成了潛在的受益人(圖片來源)
凱爾西從甘迺迪手中接下獎項。有趣的是,甘迺迪的夫人賈桂琳,在凱爾西力擋沙利竇邁的期間,也正好懷孕,成了潛在的受益人(圖片來源

一切均起因於兩年前,剛到任食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration)的凱爾西,所接到的小案子。當時,沙利竇邁(Thalidomide)這個已在歐洲風行三年的「必備良藥」,終於要引進美國了;它不但是安眠藥,其具備的安寧鎮靜作用,也可以降低孕婦在懷孕期的不適,獲得了廣大的好評。藥商志得意滿遞交了新藥上市申請,希望趕在買氣最旺的耶誕假期前打入美國市場。後來,歷史告訴我們,因為申請案被這位名不見經傳的菜鳥雇員擋了長達一年半的時間,美國最終得以避免成千上萬的畸形寶寶出生。

沙利竇邁(Thalidomide)(圖片來源)
沙利竇邁(Thalidomide)(圖片來源

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那是個多數女性仍掙扎於賢妻良母角色的年代,她身為兩個女兒的母親,卻能在專業領域做出名垂青史的貢獻,無疑是打破性別框架的典範。當我們回顧凱爾西的一生,若非她大學畢業後找不到工作、若非她無法就讀生物化學研究所、若非指導教授對她性別的誤解、若非南達科塔大學所在的弗米利恩市(Vermillion)沒有好的工作機會,凱爾西很可能無法像世人熟知的那般,拯救許多無辜的嬰兒和家庭。誤打誤撞與一連串的巧合、加上她獨到的眼光,成就了不凡的一生。

多采多姿的童年

法蘭西絲.歐德姆.凱爾西(Frances Oldham Kelsey)原名法蘭西絲.凱思琳.歐德姆(Frances Kathleen Oldham),1914年7月24日生於加拿大的不列顛哥倫比亞省。父親曾是英國軍方辦公室職員,母親則有著不錯的學識,可以教導法蘭西絲和哥哥識字、書寫;同時,母親的兩位姊妹也是優秀的女性楷模:一位是醫生、另一則是律師。

住在溫哥華島的鄉間,歐德姆一家總是以輕便馬車作為交通工具。在豐富的自然環境中,法蘭西絲盡情地探索住家周遭的田園、河川、和森林,也蒐集了為數不少的昆蟲和鳥蛋。當時,她就已決定了自己的志向:「我一直都知道自己想成為某種科學家。

法蘭西絲的父母相當有遠見,認為女兒也必須接受跟兒子同等程度的教育。即使年紀還小,法蘭西絲參加了許多實用性課程,如繪畫、鋼琴、舞蹈;年紀稍長後,她又跟朋友學習射擊和釣魚、以及瞞著父母偷開車。

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隨著全家的搬遷,法蘭西絲曾先後在多所學校就讀。當時女性的教育並不受重視,女學生人數不多,有幾個學期,班上甚至只有她一個女孩;以至於,法蘭西絲的早期教育幾乎是在全男孩的環境下完成。

志趣在生物學的文科高材生

高中時期,法蘭西絲獲得數不清的獎項,卻全部都是文學相關領域;同時,她修過的自然科學課程,也只有數學跟化學──而且化學裡的質量作用定律(Law of mass action)還讓她深感挫敗。儘管如此,法蘭西絲仍然想研讀科學──或許是生物學(至少不會是化學),但她對生物學一點也不了解,也不知道可以找誰商談。當時,大學不會到高中招生,女孩也很少上大學;女大學生也只集中在護理和商業相關科系。

十五歲時,法蘭西絲高中畢業[2],但因為年紀太小,沒有直接進入大學,而是留在高中念大學課程先修班[3]。然而,令她深感無助的是,除了化學,學校幾乎沒有任何科學課程可以選擇。非常幸運地,1930年夏天,法蘭西絲巧遇安大略農學院(Ontario College of Agriculture)的生物學教授安東尼.金斯科特(Anthony Kingscote)。對方在一場野餐中生動地向她講述了生物學的種種;他倆沿著海灘,邊走邊探索動物世界的規律。金斯科特也給予了法蘭西絲關於研讀生物學的規劃建議──這倒是讓她相當地沮喪,因為學校根本沒有生物學可以修!

後來,在安排下,法蘭西絲得以前往維多利亞學院(Victoria College[4])修習生物學;那裡的老師教得極好,給了她相當多啟發。當時,學生們都必須穿著水手制服上課──雖然心裡有點疙瘩,但只要能修到夢想中的課程,一切都值得了!多年後,她在訪談中自陳:若不是後來就讀其他大學,自己一定會成為海洋生物學家。

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維多利亞學院最古老的建築。法蘭西絲.奧爾德姆很可能曾在此上過課(圖片來源)
維多利亞學院最古老的建築。法蘭西絲.歐德姆很可能曾在此上過課(圖片來源

隔年,法蘭西絲在維多利亞學院上了動物學,接著又轉到蒙特婁(Montreal)的麥基爾大學(McGill University)修習更進階的課程。到了高年級,在朋友的慫恿下,她修了生物化學(Biochemistry),其中也包含了一點藥理學(Pharmacology)的內容,埋下日後與藥理學的牽絆。

求職不順和研究所的額滿

大學畢業後,雖然法蘭西絲曾試著求職,但適逢經濟大蕭條,沒有任何的工作機會;就算有職缺,也只會錄用男性──當時,社會一般認為男性是主要的家庭經濟支撐者,所以優先聘僱男性是相當常見的作法。法蘭西絲意識到,她要麼繼續攻讀碩士(可以有些微的薪水),否則就只能靠救濟過活。即使有點擔心自己的聰明才智無法勝任研究所的課程,她最終還是選擇攻讀更高的學位。

起初,法蘭西絲想繼續研讀生物化學領域。因為內分泌學(Endocrinology)正蓬勃發展,與其相關的生物化學自然也是前景可期。很不幸地,生物化學系的研究生缺額都滿了;在一位教授的建議下,法蘭西絲轉往藥理學系尋求雷蒙德.施特勒(Raymond Stehle)的指導。雖然施特勒不太喜歡收學生,但仍答應讓法蘭西絲成為自己的研究生,並會盡力幫她。

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施特勒研究的是腦下垂體後葉(posterior lobe of the pituitary;posterior pituitary),算是個冷門的主題,除了法蘭西絲之外,沒有其他任何人一起參與研究。為了明白腦下垂體後葉對於青蛙體內水分平衡所扮演的作用,足足一年的時間她都待在被青蛙環繞的實驗室裡,不斷將籠子裡的青蛙浸在水裡、取出、把青蛙弄乾、測量體重、注射藥劑、再放回水裡、然後每十五到二十分鐘測量一次青蛙的重量。

一年之後,法蘭西絲獲得碩士學位──只不過,這回還是找不到工作。施特勒因為還有一些計畫經費可用,便對法蘭西絲表示:「來當我的研究助理,我一個月可以給妳五十元;同時,妳繼續找找看有沒有其他工作可做。如果找到了更好的工作,妳一定要接受。」在當時,五十元加拿大幣夠讓人過上一個月了。法蘭西絲便在這樣的狀況下,一面幫施特勒工作、一面尋找機會。

現在看來,若不是法蘭西絲畢業後找不到工作,她可能不會念研究所;又若不是生物化學系所有的缺額都滿了,法蘭西絲也不會踏入藥理學的研究領域,成為未來專業的基礎。

糟糕但美麗的誤會

1936年2月,施特勒聽說美國芝加哥大學新設了藥理學系,而且系主任尤金.蓋林(Eugene Geiling)也是從事腦下垂體後葉的研究,便鼓勵法蘭西絲寫信詢問蓋林。雖然不抱太多期待,法蘭西絲還是寫了信過去(反正也沒什麼損失)。

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出乎意料地,她很快就收到航空郵件的回信,寫明:「親愛的歐德姆先生,……如果你能夠在3月1日來芝加哥就任,那麼你可以先做四個月的研究助理,然後會有獎學金提供你研讀博士。」看到開頭的稱謂,讓法蘭西絲內心糾結了一下,是不是該寫信去更正呢[5]?對此,施特勒勸她:「別傻了。接受這份工作、簽上妳的名字,然後把小姐以括號表示放在後頭。衝吧!」多年之後,她這麼回憶:「時至今日,我不知道如果我的名字是伊莉莎白或者瑪麗‧珍的話[6],是否還能得到那重要的、往前邁進的機會。我在芝加哥的指導教授到死都不可能會說分明。」蓋林教授是個保守且老派的人,對女科學家雖然沒有太多的支持,但為人公平,法蘭西絲也是他的第一個博士班學生。

就學期間,她曾到港口的捕鯨站蒐集所需的鯨魚器官,但因為船員認為女人上船不吉利,法蘭西絲起初並無法跟著船隊出海捕鯨──直到第二年造訪才得以上船;也很幸運地,那次出航順利捕到了鯨魚,打破了女人會帶來壞運的傳言。不僅如此,法蘭西絲也是歷來隨船隊出航的科學家中,唯一沒有嚴重暈船的。

磺胺酏劑災難

當時,磺胺被廣泛運用於醫療用途,並獲得廣大的成功;只不過,藥劑的安全性不但沒有經過嚴謹的科學研究,病患還必須服用相當大的劑量──偏偏它相當難吃、不容易下嚥,又容易造成腸胃不適。一家藥商突發奇想,打算把磺胺製作成液狀,這將對病患、尤其兒童會非常有幫助。然而,因為磺胺不溶於水和酒精,受雇於藥廠的化學家選擇了二甘醇(Diethylene Glycol)作為磺胺的溶劑。1937年9月,粉紅色、又帶點櫻桃口味的磺胺藥水推出,瞬間廣受好評、供不應求。

到了10月,有病患在服用藥水後死亡,但人們並不清楚是哪個環節出了問題。接獲案例後,美國食品藥品監督管理局便委託蓋林教授進行研究。為了挖掘真相,蓋林找來了許多不同的動物進行實驗,法蘭西絲則被分配到老鼠的觀測;很快地,研究團隊就發現問題來自二甘醇。於是,1938年,美國修改了關於食品及藥物的法令,要求所有新藥物都必須有安全性證明,否則不能上市。其實,只要藥廠當初在研發過程中稍微做一點研究,很快就能發現二甘醇的缺陷,不需要等到事後才亡羊補牢。因為法規的不完全和廠商的輕率,這次事件中有超過一百個人死亡,被稱為磺胺酏劑災難(Elixir Sulfanilamide Disaster)[7]

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法蘭西絲和蓋林教授(圖片來源)
法蘭西絲和蓋林教授(圖片來源

博士、婚姻、醫學院

1938年,法蘭西絲以「九帶犰狳(Nine-Banded Armadillo, 學名:Dasypus novemcinctus)腦下垂體後葉腺的解剖學和藥理學」研究獲得博士學位,又接著以犰狳胚胎為主題,做了一年的博士後研究工作;偶爾,她還會親自跑到德州的農場捕捉犰狳,以獲得所需的胚胎。此時,就業市場仍然沒有好轉,法蘭西絲也不禁開始納悶,是否真的因為自己的女性身份以至於找不到穩定工作?然而,就業市場因為第二次世界大戰的驟然開打,局勢一夕轉變。

九帶犰狳。(圖片來源)
九帶犰狳。(圖片來源

當時,奎寧(Quinine,又稱金雞納鹼)是治療瘧疾的主要藥物,但是受到戰爭影響,奎寧嚴重短缺,以至於有數不清的人員都在進行瘧疾藥物的相關研究,例如開發新藥物、或測試新藥物的安全性等等。1941年,蓋林教授的團隊亦接到抗瘧疾藥物的大型研究計畫,法蘭西絲就也留在芝加哥大學幫忙。這段期間,她認識了研究同儕、生物化學博士費利蒙.艾利斯.凱爾西(Fremont Ellis Kelsey),兩人於1943年結婚──她的名字也因此改成法蘭西絲.歐德姆.凱爾西了。

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戰爭結束後,問題來了:當時規定,有親屬關係的人不能同時受雇於同一系所;為此,法蘭西絲和她的丈夫,勢必有一人得離開。多方考量下,法蘭西絲決定進入醫學院就讀:一方面她曾修過一兩年的醫學相關課程;二來,作為女性,她也需要更多的優勢,好找到穩定的工作。兩個女兒也在醫學院時期先後出生。

醫師執照

醫學院畢業後,法蘭西絲為美國醫學會期刊(Journal of the American Medical Association)工作了一陣子,協助編輯部從良莠不齊的投稿中挑出好論文。

1952年,在蓋林教授的推薦下,法蘭西絲的丈夫得到南達科塔大學(University of South Dakota)藥理學系系主任的工作。南達科塔大學位於弗米利恩市,當地人口不多,也沒有好的女性工作職缺。沒有太多選擇的情況下,法蘭西絲開始在鄰近城市的醫院當起實習醫師。同時,她也是南達科塔州史上第一位拿到放射性同位素療法執照的醫師。

之後,法蘭西絲在南達科塔大學邊做研究邊教書;當合約到期後,因為女兒們年紀都還小需要有人照料,所以她並不急著找下一份工作,也沒有選擇自己開業。當地醫師人力吃緊,她便以機動醫師的方式,到各地做短期支援。

在法蘭西絲的生命中,雖然事情往往不是朝最理想的方向發展,但她總是能找到不錯的替代方案,同時增加自己的競爭力:大學畢業找不到工作轉而選擇念碩士、生物化學研究所額滿只好改念藥理學;碩士畢業後找不到工作卻又因為性別的誤會而進入博士班、沒辦法跟丈夫同時待在系所服務便選擇念醫學院、在弗米利恩市沒有好工作就去實習,拿醫師執照。山不轉路轉,彈性地尋求出路、加上一連串因緣際會,成就了我們所知的法蘭西絲.歐德姆.凱爾西。

在食品藥品監督管理局(圖片來源)
凱爾西在食品藥品監督管理局(圖片來源

食品藥品監督管理局和沙利竇邁

1960年,凱爾西夫妻兩人分別得到新工作,舉家搬遷到華盛頓特區(Washington D. C.)。法蘭西絲在食品藥品監督管理局的醫藥部門,負責檢視新藥物的核可申請。以她在藥理學跟醫學的專業,這真是再適合她不過的工作了!

當時,該部門的人力不多,只有十二、三人左右一起負責全美國的業務;再者,這份工作並不吃香,有好些員額還是由民間的開業醫師兼職的──畢竟,在外面營業賺的錢都比較多,何必到政府部門坐辦公桌、看藥物報告賺少少的薪水呢?不僅如此,新藥品的臨床實驗往往做得非常不周全,法律規範也不嚴謹;作為新人,她對此深感震驚。

剛就職一個多月,才接到第一個案子沒多久,法蘭西絲就收到了名為沙利竇邁(又名沙利度胺、反應停、酞咪脈啶酮)的藥物上市申請。原本,主管看在這只是單純的助眠藥物,便將這件小事交給還是菜鳥的法蘭西絲。

依當時的行政程序,只要檢核員在六十天內不表達反對意見、或者甚至忘記審查,該藥物就會自動被核可上市。然而,不只法蘭西絲負責檢查的臨床實驗報告有狀況,在化學原理和藥理學的部份,沙利竇邁的申請案都出現一些瑕疵。事實上,因著沙利竇邁在歐洲的大受歡迎,藥商原本認為可在美國也輕鬆過關,只差個橡皮圖章──沒想到,這下踢到鐵板了。

回憶起那段日子,法蘭西絲是這麼形容的:「藥商公司的代表認為我瘋了。在歐洲,它是那麼受歡迎的藥物;就因為我愚蠢般的頑固,他們失去了賺錢的機會。公司對我很不高興。

同年底,一位歐洲醫師發現他的病人在長期接受沙利竇邁治療後,出現嚴重的末梢神經炎(Peripheral Neuritis),將此觀察投稿到英國醫學期刊(British Medical Journal);法蘭西絲注意到了這篇報告,並要求藥商提出更多安全性的證據,包括在懷孕期的使用狀況。如果沙利竇邁可能對成年人產生嚴重的副作用,那麼孕婦肚子裡的嬰兒又會如何?不過,藥廠幾乎沒有針對孕婦的使用做過任何研究,只同意在包裝上加註警語,並且一再強調該藥已在歐洲上市好一段時日──如果沙利竇邁不安全,應該早就被發現了。

約莫同時,歐洲已開始注意到新生兒缺陷的比例似乎有上升的趨勢,但還不清楚確切的成因。就現實而言,因為孕婦使用沙利竇邁後幾乎沒有什麼明顯的副作用,人們也料想不到是沙利竇邁造成了胎兒畸形。

藥商這下子著急了:本來,希望能趕在銷路最好的耶誕節假期前上市,沒想到,連第二年的耶誕節搞不好都沒指望了。廠商用盡一切努力施壓,反覆跟法蘭西絲通信、通電話;又跟她的上司抱怨,形容法蘭西絲是吹毛求疵、頑固、不可理喻的官僚[8];還辦了學術工作坊找學者在會議中批鬥她。

撥雲見日

1961年11月,初步的研究證據顯示,沙利竇邁和歐洲出現的胎兒畸形有所關聯,使得藥廠暫時撤回了在德國的銷售(隨後其他歐洲國家也跟進)。對法蘭西絲來說,這個結果亦相當令人意外:她確實認為藥品的安全性證據不足,因此不予核准上市,但沒料到沙利竇邁的副作用是如此嚴重。

再四個月後,藥商撤回了在美國的新藥上市申請,沙利竇邁始終沒有進入美國市場。法蘭西絲因著自身的專業和嚴謹,拯救了數不清的潛在使用者。隨著證據逐漸出爐,沙利竇邁的問題點已毋庸置疑。很可惜地,藥商之前已將藥品分發給全美國的諸多醫師做試用,導致美國最終還是有17位受害嬰兒出現(雖然其中有半數是母親在歐洲就有使用沙利竇邁的經驗);相較於全球約一萬名的畸形胎兒,此仍是不幸中的大幸。這些受害者,在心臟、五官跟四肢處往往有明顯的缺陷。

沙利竇邁受害者的典型症狀之一:四肢短小。現今他們仍在世界各地生活著(圖片來源)
沙利竇邁受害者的典型症狀之一:四肢短小。現今他們仍在世界各地生活著(圖片來源

隨著事件的爆發,在背後默默守護著人民的身影也逐漸為人所知。報紙、雜誌紛紛挖掘幕後秘辛、報導了法蘭西絲的貢獻。雖然在整個過程中承受了相當大的壓力,但法蘭西絲以平常心視之──畢竟她的工作性質特殊,難免會遇到這樣的事情。1962年8月,法蘭西絲獲得傑出聯邦公民總統獎,她對此卻表示:「我認為我只是代表許許多多的聯邦雇員領獎而已,因為這其實是團隊合作的成果。

帶給世界的影響

因為沙利竇邁事件的效應,1962年和1963年,美國相繼通過藥品管制的法令與規範(法蘭西絲也協助了法規的制定):藥廠在進行動物實驗和臨床實驗前都必須就藥物的安全性提出說明;對於藥品的測試流程、參與研究者等等也都有詳盡的規定──這對其他國家的藥品相關法令亦產生示範性的作用。無論如何,所有新藥上市前,其安全性和有效性都必須有嚴謹的證據。

除此之外,美國食品藥品監督管理局亦進行了組織調整,由法蘭西絲擔任新成立的試驗用新藥科(Investigational New Drug Branch)主管,負責監管已在實驗室測試過,但尚未完成臨床試驗的新藥[9]。之後,她亦相繼在局裡的不同部門服務,直到2005年以90歲高齡退休。

法蘭西絲.歐德姆.凱爾西在菜鳥雇員的位置,憑著自身的專業,做出該做但許多人沒能做到的事;其不但避免了悲劇在美國發生,也協助訂定了藥物規範,影響了全世界。

2015年8月7日,就在她獲頒加拿大勳章[10]之後不到二十四小時,便於加拿大安大略省的倫敦市(London)過世,享年101歲。誠如加拿大沙利竇邁受害者協會的會長梅賽德斯.班奈比(Mercédes Benegbi)所說:「儘管她是在另一個國家有所作為;對我們而言,她永遠是我們的英雄。

加拿大將凱爾西的肖像放在鈔票上
加拿大將凱爾西的肖像放在鈔票上

Dr. Frances Oldham Kelsey 攝於2010年。 Credit Brendan Smialowski for The New York Times
Dr. Frances Oldham Kelsey 攝於2010年。
Credit Brendan Smialowski for The New York Times.

 

參考資料

  • 《Women in Medicine: An Encyclopedia》;Laura Lynn Windsor(ABC-CLIO)(2002)
  • 〈Doctor who opposed thalidomide in U.S. named to Order of Canada〉;The Globe and Mail(Jul. 01, 2015)
  • 〈Frances Oldham Kelsey averted a thalidomide tragedy because she wouldn’t be rushed〉;The Globe and Mail(Aug. 14, 2015)
  • 〈Frances Oldham Kelsey, Who Saved U.S. Babies From Thalidomide, Dies at 101〉;Robert D. McFadden(The New York Times)(Aug. 7, 2015)
  • 《Autobiographical Reflections》;(Frances O. Kelsey)(1993)

註釋

  • [1] President’s Award for Distinguished Federal Civilian Service,該獎項是美國聯邦政府雇員的最高榮譽;凱爾西也是史上第二位得到此獎項的女性。
  • [2] 十五歲就高中畢業聽起來相當地早,對此她曾表示,這是因當時學制、以及好的早期教育之故。
  • [3] 在當時的加拿大,大學一年級的課程可以預先在高中教授。
  • [4] 維多利亞學院為多倫多大學(University of Toronto)的學院之一。
  • [5] 法蘭西絲(Frances)為女性名字,但因跟男性名字的法蘭西斯(Francis)相近,容易讓人混淆。
  • [6] 意指名字相當女性化不會被誤認。
  • [7] 關於酏劑,可參考維基百科
  • [8] 原文:「a fussy, stubborn, unreasonable bureaucrat」。
  • [9] 對於現今藥物研發的流程,可參考這篇好文
  • [10] Order of Canada,加拿大平民的最高榮譽。
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文章難易度
科學大抖宅_96
36 篇文章 ・ 2004 位粉絲
在此先聲明,這是本名。小時動漫宅,長大科學宅,故稱大抖宅。物理系博士後研究員,大學兼任助理教授。人文社會議題鍵盤鄉民。人生格言:「我要成為阿宅王!」科普工作相關邀約請至 https://otakuphysics.blogspot.com/