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海上漏油汙染事件頻傳,怎麼不問問神奇海綿?

valerie hung
・2017/03/15 ・925字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 555 ・八年級
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每當海上船隻發生翻覆漏油或是刻意偷排廢油事件,不只會嚴重傷害海洋生態,連帶也對經濟與居民健康造成嚴重衝擊。海上油汙如何清理的快、有效又低成本,成為科學家不斷努力研究的問題。

目前市面上已有吸油棉(sorbents)產品,但這些約可吸收體積 20 倍油汙的吸油棉,用法類似廚房的紙巾,大多是一次性,使用過就得面臨掩埋、焚燒或回收處理,否則還可能會造成二次汙染。那有沒有辦法讓海綿可以重複使用,而油汙更容易回收處理?

2015 年清大材料工程學系研究團隊就已經透過在市售海綿上,塗抹具有「疏水親油」特性的石墨烯,結合海綿結構的毛細現象,打造出一款吸油不吸水的神奇海綿,可以吸收超過它本身重量 90 倍的機油,或是本身重量 160 倍的氯仿,重點是,還能重複使用!

2017 年 3 月 6 日美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)也正式公開新技術的研發成果,這種被稱為「Oleo Sponge」的神奇海綿,內部是由從家具到建築防火材料都用得到的聚氨酯(Polyurethane)泡沫構成。然後研究團隊再運用「 sequential infiltration synthesis」技術,在聚氨酯泡沫裡裡外外漆上一層金屬氧化物當作「膠水」,最後再「黏」上親油的分子。

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一旦海綿放入水中,就可快速緊密地吸住表面與水中,等於自身重量 90 倍的油汙,等工作人員將吸飽油汙的海綿帶到適當的區域,再以「擰抹布」的方法將油汙擠出回收,這個過程能重複上百次!

圖片來源: Argonne National Laboratory.

2016 年 12 月實驗室人員已經這種新海綿完成測試,接下來將繼續進行後續實驗:「這種新技術的可塑性很高,只要在海綿漆上不同吸附性的分子,就可能用來清理除了油汙以外的各種海洋汙染物質!」

美國阿貢實驗的研究員擰著一大塊可重複利用,吸油性強的神奇海綿「Oleo Sponge」。圖片來源:Argonne National Laboratory(攝影/ Mark Lopez)

論文:

  • Edward Barry, Anil U. Mane, Joseph A. Libera, Jeffrey W. Elam, Seth B. Darling. Advanced oil sorbents using sequential infiltration synthesis. J. Mater. Chem. A, 2017; 5 (6): 2929 DOI: 10.1039/C6TA09014A

參考資料:

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valerie hung
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興趣多多,書籍雜食者,喜歡問為什麼,偶爾也愛動手嘗試。

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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細胞沒死只是卡住!揭密白髮因幹細胞迷路,逆轉黑髮現曙光 【挺健康】
PanSci_96
・2026/02/28 ・3858字 ・閱讀時間約 8 分鐘
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本文由 AI 協助生成

你是否曾站在鏡子前,疑惑地看著那根突如其來的白髮:明明昨晚睡得還不錯,明明才剛過 35 歲,為什麼這些細胞就這樣「罷工」了? 過去五十年來,皮膚醫學界對白髮的解釋大多停留在「老化」與「遺傳」這兩個無可奈何的詞彙上。市面上的解決方案也僅限於染髮劑的遮蓋,或是成分證據薄弱的養髮液。然而,2023 年至 2025 年間,隨著紐約大學(NYU)、哈佛大學與哥倫比亞大學的一系列突破性研究發表,我們對白髮的理解發生了翻天覆地的「典範轉移」。 這集深度專題,我們將回答六個核心問題:為什麼細胞還活著卻不產色?為什麼傳統治療無效?到底是哪些習慣讓細胞「回不了家」?以及,未來五年內,我們是否真的能迎來「白髮逆轉」的曙光?

PART 1:白髮,是一場「迷路的細胞」造成的色素崩潰

首先,我們要打破一個最大的迷思:白髮並不完全等於「老化」,更不代表你的黑色素細胞已經死亡。根據最新的細胞生物學證據,白髮的本質,其實是一場發生在微觀世界裡的「物流災難」。

打破「50-50-50」法則:為什麼你 20 歲就開始白?

傳統皮膚科有一個說法:「50% 的人在 50 歲時會有 50% 的白髮」。但對於現代人來說,這條法則似乎失準了。越來越多人在 20 至 30 歲就出現第一根白髮。這並非你的生理時鐘走得特別快,而是負責供給顏色的幹細胞供應鏈出現了「亂流」。 要理解這一點,我們必須認識頭髮顏色的源頭——黑色素幹細胞(McSCs)。

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紐約大學重磅發現:細胞沒有死,只是「卡」住了

2023 年發表於頂尖期刊《Nature》的一項研究,為白髮成因提供了全新的視角。紐約大學格羅斯曼醫學院的研究團隊利用 3D 活體成像技術,追蹤小鼠毛囊長達兩年,發現了一個驚人的事實:黑色素幹細胞具有獨特的「變色龍」特性。 在正常的毛髮生長週期中,這些幹細胞像是一群勤奮的通勤族。它們需要在兩個關鍵區域之間移動: 1. 隆突區(Bulge,家): 這是幹細胞的儲存庫,細胞在此處休息,保持原始狀態。 2. 毛胚區(Hair Germ,工廠): 這是位於下方的加工區,細胞移動到這裡,接收分化信號,變身為成熟的黑色素細胞,開始生產顏料。

研究發現,隨著壓力、代謝失調或反覆的毛囊發炎,這些「通勤細胞」會逐漸失去移動能力。它們被大量地「卡」在隆突區(Bulge),無法下行至毛胚區。 這就是問題的核心:白髮的成因,是因為幹細胞「迷路」且「滯留」了。

喪失信號的「殭屍細胞」

為什麼卡在隆突區就不能工作?因為位置決定命運。 毛囊的運作高度依賴微環境信號。只有當幹細胞移動到毛胚區時,它們才能接收到關鍵的開工指令——Wnt 信號。滯留在隆突區的幹細胞,因為接收不到 Wnt 信號,既無法分化產生色素,也無法發揮再生功能。 它們進入了一種功能性的「殭屍狀態」:它們還活著,甚至數量還很多(研究顯示白髮毛囊中滯留細胞比例可從 15% 激增至 50%),但它們變成了「不會走的倉管員」,導致下游的工廠完全收不到原料。這解釋了為什麼顯微鏡下明明看得到細胞,頭髮卻依然是白的。

PART 2:既然細胞還活著,那醫界為什麼完全治不了?

既然細胞只是卡住而非死亡,理論上應該很好治療才對。為什麼過去 50 年來,無論是吃黑芝麻、塗抹薑汁,還是昂貴的頭皮護理,效果都微乎其微?

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瓶頸一:所有手段都只在「頭髮外面」打轉

目前的白髮解決方案存在一個巨大的結構性矛盾。 市面上的抗氧化洗髮精、咖啡因精華,甚至是宣稱能黑髮的營養液,絕大多數只能作用在頭皮表層或髮幹上。然而,黑色素幹細胞所在的「隆突區」位於毛囊深處,且受到嚴密的物理屏障保護。 傳統的塗抹式保養品,其活性成分分子量過大,根本無法穿透角質層並深入到毛囊的核心微環境。這就像是你試圖用灑水器去澆灌埋在地下十公尺深的樹根,表面濕了,但根部依然乾涸。

瓶頸二:內部漂白效應(Internal Bleaching)

除了位置難以到達,毛囊內部的生化環境惡化也是一大阻礙。這被稱為「過氧化氫累積理論」。 我們的毛囊在代謝過程中會自然產生過氧化氫($H_2O_2$,也就是雙氧水的主要成分)。年輕健康的毛囊擁有一種解毒酵素——過氧化氫酶(Catalase),能迅速將雙氧水分解成水和氧氣。

[配圖建議]

描述:一個微觀視角的插畫,標題為「毛囊內的漂白戰場」。畫面中展示一個名為「Tyrosinase(酪胺酸酶)」的精細蛋白質機器正在嘗試製造黑色顏料。然而,周圍充滿了帶刺的氣泡代表「過氧化氫(H2O2)」,這些氣泡正在攻擊並破壞機器。旁邊一個名為「Catalase(過氧化氫酶)」的盾牌衛士因為老化而變得稀少、破損,無法擋住攻擊。

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圖 / AI 生成

隨著老化或氧化壓力增加,過氧化氫酶的活性大幅下降。結果就是,毛囊內部累積了高濃度的雙氧水。這就像是身體自己在進行「漂白」。高濃度的 $H_2O_2$ 會氧化並破壞黑色素生成的關鍵酵素——酪胺酸酶(Tyrosinase)。 這意味著,就算我們成功把幹細胞「推」回了工廠,工廠裡的機器(酵素)也已經被銹蝕壞了。這就是為什麼單純補充營養素往往無效的原因——你給了原料,但機器壞了。

PART 3:壓力與白髮的可逆性——我們能做什麼?

在談論未來科技之前,我們先看一個最貼近生活的變數:壓力。這也是目前科學界證實「最有可能逆轉」的切入點。

哈佛 vs. 哥倫比亞:壓力導致的兩種結局

關於壓力導致白髮,科學界有兩個著名的模型,分別代表了絕望與希望。 1. 哈佛的「永久性耗竭」模型(小鼠實驗): 2020 年,哈佛大學許雅捷教授團隊發現,急性壓力會觸發「戰或逃」反應,導致交感神經釋放大量的去甲腎上腺素。這會讓所有的幹細胞被過度激活、一次性分化耗盡。這種情況下,白髮是不可逆的,因為幹細胞庫已經空了。 2. 哥倫比亞大學的「閾值模型」(人體研究): 2021 年,哥倫比亞大學 Martin Picard 教授團隊則帶來了更有希望的消息。他們利用高解析度技術分析人類頭髮,發現頭髮的色素沉澱與心理壓力有著驚人的時間相關性。 這項研究提出了一個「閾值模型(Threshold Model)」:每個人的毛囊都有一個變白的臨界點(閾值)。 * 當累積的壓力把你推過這個閾值時,頭髮變白。 * 關鍵發現: 當壓力消除(例如去度假),如果毛囊尚未遠離閾值太久,新長出的頭髮部分真的恢復了顏色。研究人員甚至在單根頭髮上觀察到了「黑—白—黑」的生長模式,如同樹木年輪般記錄了主人的壓力史。

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這告訴我們:對於 45-55 歲、剛開始出現白髮的族群,或是壓力型白髮者,透過生活型態的調整將狀態「拉回閾值之下」,逆轉是完全可能的。

PART 4:未來五年,科技真的有能力「逆轉白髮」嗎?

基於上述機制,科學家正在開發三條全新的技術路徑,試圖徹底解決白髮問題。

路徑一:重啟導航——Wnt 信號激活劑

既然核心問題是幹細胞「卡住」且收不到信號,那麼治療的聖杯就是直接補充這個信號。目前已有生技公司正在研發 Wnt 通路的小分子激活劑(如 JW0061 等類似物)。這些藥物旨在模擬 Wnt 信號,就像是給迷路的細胞發送 GPS 定位,引導它們重新移動並進行色素分化。 此外,結合微針(Microneedles)傳輸技術,未來我們可能通過微小的貼片,直接將這些信號分子送達毛囊深層的隆突區,突破傳統塗抹無效的障礙。

路徑二:精準抗氧化——奈米酶與仿生胜肽

針對「內部漂白」問題,傳統酵素不穩定,容易失效。科學家正在開發奈米酶(Nanozymes),例如氧化鈰奈米顆粒,它們能模擬過氧化氫酶的功能,但在體內更穩定、更持久地清除雙氧水。 同時,仿生胜肽(如 Palmitoyl Tetrapeptide-20, Greyverse™)也展現了潛力。這類成分能模擬促黑激素($\alpha$-MSH)的作用,結合毛囊受體,同時促進色素生成並提升自身的抗氧化能力。這類成分目前已開始少量應用於高階頭皮護理產品中。

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路徑三:飲食新星——木犀草素(Luteolin)

在等待新藥上市的同時,營養學也有新發現。日本名古屋大學的研究團隊近期指出,木犀草素在維持毛囊幹細胞微環境方面具有卓越效果。它能保護內皮素(Endothelin)信號,確保細胞間的通訊暢通。 這意味著,你的飲食清單中應該增加富含木犀草素的食物:芹菜、青椒、紫菊苣(Radicchio)和洋蔥。這不再只是為了「健康」,而是為了精準守護毛囊的信號傳遞。

結語與行動建議

白髮,不再是不可逆的衰老詛咒。從紐約大學的「幹細胞滯留」理論到哥倫比亞大學的「可逆閾值」,科學界已經證實,只要細胞還在,希望就在。 在等待 Wnt 激活劑與奈米酶普及的同時,現在的你可以採取以下行動: 1. 減壓即治療: 你的心理壓力直接影響毛囊是否衝破「白髮閾值」。高品質的睡眠和適度的放鬆,是目前最有效的「復色劑」。 2. 精準營養: 除了傳統的 B12 與鐵,多攝取芹菜、青椒等富含木犀草素的食物。 3. 避開地雷: 許多人迷信何首烏(Fo-ti)治白髮,但醫學證據顯示其具備肝毒性風險,未經醫師處方切勿自行大量服用。 這一場關於顏色的戰爭,我們才剛剛開始看懂規則。而在細胞徹底耗竭之前,你做的每一個正確決定,都在為未來的逆轉保留機會。

參考文獻

  • Sun, Q. et al. (2023). Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche. Nature, 616, 543–550.
  • Rosenberg, A. M. et al. (2021). Quantitative mapping of human hair greying and reversal in relation to life stress. eLife, 10, e67437.
  • Zhang, B. et al. (2020). Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells. Nature, 577, 676–681.
  • Shi, Y. et al. (2024). Luteolin, an antioxidant in vegetables, may contribute to the prevention of hair graying. Nagoya University Research News.
  • Wood, J. M. et al. (2009). Senile hair graying: H2O2-mediated oxidative stress affects human hair color by blunting methionine sulfoxide repair. FASEB Journal, 23(7), 2065-2075.
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台灣光學革命:液晶眼鏡毫秒變焦,終結近視老花困境 【挺健康】
PanSci_96
・2026/02/21 ・810461字 ・閱讀時間約 1688 分鐘
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本文由 AI 協助生成

在眼科門診的現場,這是一個屢見不鮮的場景:一位長年戴著近視眼鏡的患者,這幾年開始頻繁地將眼鏡摘下、拿近手機,眉頭深鎖地試圖看清螢幕上的小字。他困惑地問道:「醫生,大家都說近視可以抵銷老花,為什麼我現在看遠不清楚,看近也一片模糊?」 這就是所謂的「近視合併老花」,也是全球數億人口正面臨的視覺困境。當眼睛失去了對焦的彈性,生活彷彿被硬生生地切割成兩個世界。然而,一場寧靜的光學革命正在台灣發生。由陽明交通大學與群創光電聯手研發的「梯度折射率液晶眼鏡」,正試圖打破百年來的物理限制,利用電壓驅動液晶分子,實現毫秒級的自動變焦。這不僅是矯視科技的突破,更可能成為未來 AI 視覺與元宇宙的關鍵拼圖。

當水晶體硬化:近視加老花的雙重地獄

要理解這項技術為何革命性,我們先得釐清眼睛「變老」的殘酷真相。許多人誤以為老花眼(Presbyopia)只是睫狀肌無力,但其核心病理機制其實在於「水晶體(Crystalline Lens)的硬化」。 年輕時,我們的水晶體像是一塊富含彈性的果凍,睫狀肌一收縮,它就能迅速變凸,增加屈光度以看清近物。根據生理數據,人類的調節力從 8 歲時的約 14 D(屈光度),會一路斷崖式下跌,到了 45 歲約剩下 4 D,而到了 60 歲時可能僅剩 1 D。當這塊果凍變成了硬糖果,無論睫狀肌如何用力,焦點都無法拉近,導致眼睛的「近點(Near Point)」不斷後退。 對於近視族群而言,這並非簡單的加減法抵銷,而是一種「雙重地獄」。近視眼鏡是凹透鏡,負責將遠處影像拉近;但當你看近時,這副眼鏡會將影像「推」得更遠,而老化的水晶體已無力將其「拉」回視網膜。 這造成了視覺區間的斷裂:戴著眼鏡,你看遠清晰但無法閱讀;摘下眼鏡,你的清晰距離可能僅限於眼前 10 到 15 公分(取決於近視度數)。如果你的近視度數高達 800 度,脫鏡後的聚焦點可能近在鼻尖,這使得閱讀變得極度困難。這種反覆穿脫眼鏡的生活,正是視力退化最折磨人的寫照。

現行解方的侷限:在暈眩與風險中妥協

為了不反覆穿脫眼鏡,現代醫學提供了兩條主要路徑,但兩者皆有其無法忽視的硬傷。 第一種是「漸進多焦眼鏡(Progressive Lenses)」。這是目前最主流的非侵入式解法,其原理是「以空間換取焦距」。鏡片表面被精細地研磨出不同區域:上方看遠、中間看中、下方看近。然而,這種物理設計不可避免地會在鏡片兩側產生「像散」與畸變,形成所謂的「鑰匙孔效應(Keyhole Effect)」。 使用者必須像機器人般轉動頭部去尋找那狹窄的清晰通道。若視線不小心掃過周邊變形區,會產生「游泳效應(Swim Effect)」,感覺地面浮動,導致頭暈。這不僅是舒適度的問題,更是安全隱憂。發表於權威期刊《Optometry and Vision Science》的研究指出,配戴多焦點鏡片的 65 歲以上長者,其跌倒率是配戴單焦鏡片者的兩倍之高。 第二種是「置換人工水晶體(IOL)」。這屬於侵入性手術,雖然技術已相當成熟,但仍存在感染、發炎或視網膜剝離的風險。此外,為了讓人工水晶體同時具備看遠與看近的功能,光學上常採用繞射原理,將光線分割。這可能導致對比度下降(Loss of Contrast),或者在夜間駕駛時看見路燈周圍出現眩光(Glare)與光暈,這對於追求高品質視覺的患者來說,仍是一種妥協。

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液晶光學革命:以時間換取空間

既然空間分割會犧牲視野,手術置換又有風險,我們是否能有第三種選擇?台灣陽明交通大學與群創光電的團隊提出了一個大膽的思路:不再依賴鏡片的物理形狀(空間),而是利用「時間」來解決問題。 這項名為「梯度折射率液晶眼鏡」的技術,核心在於將鏡片從「被動」元件轉化為「主動」元件。傳統鏡片磨好後度數就固定了,但液晶透鏡是「活」的。透過電場控制,整片鏡片可以在一瞬間全體變成近視鏡,下一瞬間全體變成老花鏡。這意味著使用者不再需要透過狹窄的通道看世界,而是能隨時享有全視野的清晰度。

梯度折射率 (GRIN) 原理:透過電場控制液晶分子排列,在平整鏡片內創造出如同凸透鏡的聚光效果。
梯度折射率 (GRIN) 原理:透過電場控制液晶分子排列,在平整鏡片內創造出如同凸透鏡的聚光效果。圖 / AI 生成

解構黑科技:梯度折射率與毫秒變焦

你也許會好奇,鏡片外觀明明是平的,沒有厚薄變化,光線如何轉彎?這得歸功於「梯度折射率(Gradient Index, GRIN)」技術。 試想鏡片內部住著數百萬個微小的「液晶士兵」。在未通電時,它們隨意排列;一旦施加電壓,這些棒狀分子會依照特殊的環狀電極設計,呈現出「中央站直、周邊傾斜」的漸層隊形。这种排列改变了介質的折射率分布,使得光線在通過平整鏡片時,感受到如同凸透鏡般的「光學密度」變化,進而發生聚焦。這就是「物理平坦、光學彎曲」的奧義。 然而,要讓這項技術走出實驗室,最大的挑戰在於「速度」。如果眼睛看向近物,鏡片需要一秒鐘才能變焦,那種延遲感會讓人瞬間暈眩。陽明交大團隊開發出了特殊的「驅動波形(Overdrive)」,利用高壓脈衝瞬間將液晶分子「踢」到定位,再降回穩定電壓。 這項突破實現了「毫秒級」的切換速度。由於人眼的視覺暫留約為 16 至 30 毫秒,當鏡片變焦快於這個速度時,大腦根本來不及察覺過程,只會感受到「前一秒看遠清晰,下一秒看近也清晰」的無縫體驗。這項研究成果已於 2024 年 8 月刊登於國際物理權威期刊《Physical Review Applied》,並獲選為特別報導,足見其學術價值。

台灣之光:從實驗室到 3.5 代廠的量產奇蹟

學術界不乏驚人的光學發明,但 99% 都死在無法量產的「死亡之谷」。這次計畫最令人振奮之處,在於它與台灣面板大廠群創光電的深度結合。 早期的液晶透鏡受限於電極技術,孔徑極小,只能用在手機鏡頭,且常有色散嚴重、驅動電壓過高的問題。陽明交大團隊透過材料配方與結構改良,不僅解決了像差與畫質問題,更成功將技術導入群創現有的 3.5 代 LCD 面板產線。 這是一個極具商業智慧的策略。3.5 代線雖在顯示面板市場已非主流,但其設備折舊已完成,生產成本極低,且基板尺寸足以一次切割出數百片眼鏡鏡片。這意味著,這款高科技眼鏡不再是天價的手工原型機,而是具備大規模量產潛力、成本可控的消費級產品。這也標誌著台灣半導體與面板產業,正成功轉型切入高階生醫光電領域。

現實的最後一哩路:商業化挑戰

儘管技術曙光已現,但我們要能在眼鏡行買到它,仍需跨越幾道現實的門檻。 首先是電力與工業設計的博弈。電子眼鏡需要電池與驅動 IC,如何將這些元件微型化隱藏於鏡框,同時維持全天候的續航力,是工業設計的大難題。沒人想戴著一副笨重的「潛水鏡」出門,更不想面臨開車開到一半眼鏡「沒電」的窘境。 其次是控制機制的直覺性。眼鏡如何知道你現在想看近還是看遠?最理想的方案是結合「眼動追蹤(Eye-tracking)」,偵測雙眼輻輳角度自動切換,但這會大幅增加耗電與成本。若採用手動觸控鏡腳切換,雖省電但犧牲了使用者體驗。如何在智慧與續航之間取得平衡,是產品化的關鍵。 最後是嚴格的醫材法規。作為矯正視力的醫療器材,它必須通過如美國 FDA 或台灣 TFDA 的嚴格審查與臨床試驗,驗證其安全性與有效性。這漫長的認證流程通常以年為單位,是新創技術上市前的必經之路。

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超越老花:AR、VR 與仿生眼的未來

如果我們把眼光放得更遠,這項技術的戰場絕不僅止於視力矯正。在蓬勃發展的元宇宙領域,它可能是解決「視覺輻輳調節衝突(VAC)」的救星。 目前的 VR 頭盔容易讓人暈眩,主因是大腦接收到矛盾訊號:雙眼輻輳在近處的 3D 物體上,但水晶體卻對焦在遠處的螢幕平面。若能整合液晶變焦透鏡,讓焦點隨著虛擬物體的距離同步變化,將能大幅解決 VR 暈眩問題,釋放元宇宙的真實潛力。 此外,在 AI 機器人領域,這種無機械結構(Solid-state)、耐震且能毫秒對焦的「數位眼球」,也將取代傳統笨重的音圈馬達鏡頭,成為未來仿生機器人的標準配備。 雖然距離我們走進眼鏡行配一副「自動變焦眼鏡」還需要一點時間,但這項由台灣團隊點亮的技術火種,已經讓我們看見了「視覺數位化」的未來。在那裡,年齡不再是清晰視野的終點,而是另一種超視覺體驗的起點。

液晶變焦技術有望解決 VR/AR 裝置中的視覺輻輳調節衝突 (VAC),成為元宇宙的關鍵光學元件。
液晶變焦技術有望解決 VR/AR 裝置中的視覺輻輳調節衝突 (VAC),成為元宇宙的關鍵光學元件。圖 / AI 生成

參考文獻

  • American Academy of Ophthalmology. (2023). What Is Presbyopia?
  • Maddox, P. H., et al. (2018). Falls in older people with multifocal lenses. Optometry and Vision Science.
  • Yang, C. C., et al. (2024). Electrically Tunable Liquid Crystal Lenses with Gradient Refractive Index. Physical Review Applied.
  • Kramida, G. (2016). Resolving the vergence-accommodation conflict in head-mounted displays. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.
  • TechNews 科技新報. (2024). 解決近視加老花,陽明交大、群創秀「液晶電子眼鏡」.
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