解密新海研 1、2、3 號身世！造船原來這麼不容易

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

因應海洋研究需求，科技部繼 9.5 億打造「勵進」研究船後，今年底、明年初又有三艘 16 億的研究船「新海研 1 號、2 號、3 號」，投入海洋研究的行列，預備接替服務 30 年老船的「海研一、二、三號」任務，組成新的海研船隊。

三艘海上尋寶船，居然能開拓疆土？

新海研 1 號全長 66 公尺、2200 噸，未來由臺灣大學營運管理，主要跑遠程航線；新海研 2 號與新海研 3 號體型稍小，全長 40 公尺、800 噸，由臺灣海洋大學及中山大學管理，分別會跑東海與南海航線。

可別把海研船想得跟漁船、貨船一樣喔！海研船載著先進的儀器，就像是海上的「尋寶船」，可以藉由聲納、岩芯採樣等設備，來發掘海底的「寶物」、揭開海平面下的秘密，無論是對天然海底資源的開採，或是海軍潛艦攻擊與防衛皆很重要。

更厲害的是，海研船甚至能為國家擴大「海權」呢！

根據《聯合國海洋法公約》規定：如果沿海國的陸地領土有自然延伸的海床和底土範圍（大陸棚範圍），就算超過 200 海哩的專屬經濟區 (EEZ)，該國仍有海底資源開發權。

中山大學海洋科學院副教授張詠斌表示，這項規定讓各國無不卯足力量，證實鄰海附近的大陸棚與本國領土相連，正因如此，備有探測聲納裝備的研究船在他國附近海域就非常敏感。

2012 年日本就曾向聯合國申請擴大 31 萬平方公里的大陸棚面積，相當於其國土的 82％，大大增加日本對海域探勘與資源開採權，可是讓韓國、中國氣得跳腳呢^註1！

好的，現在知道「海研船」的厲害了吧！在「新海研 1 號、2 號、3 號」還沒正式開啟科研任務前，泛科學先帶大家到臺灣國際造船（臺船）的基隆廠區，瞧瞧新船的模樣，搶先一看新船的儀器設備。

海研船底的秘密：各式昂貴的聲納儀器

走進基隆廠區內，從鋼材切割、加工組裝、焊接，加裝儀器，一個個架高的棚子搭起造船生產線，這時，新海研 1 號（新海 1）已進到船塢內了。臺船將船塢的水抽乾、架高船底準備為新海一上白色的新塗裝，而塗裝完畢後，新海一就會進入海上測試階段了。

「人生難得有機會看到船底啊！快拍照」臺大海洋研究所教授詹森說道，邊拿起手機與船底的螺旋槳自拍。詹森是新海研船籌備小組成員，也是新船從無到有的催生者之一，籌備三年期間，除了到各部會開會，就是跑船廠「盯哨」看進度，開工後每月都到船廠三次，把船當成自己的孩子一樣。

其實，海研船最重要的武器都在船底喔！抬頭一瞧，船底下有各式圓圓、長長的凹槽，這些可不是進出水的洞，而是埋了市值數百萬的聲納儀器的地方喔！

船底的聲納儀器有三種：

1. 多音束測深儀 (Multi-beam)：讓研究船從大近視變成裸視 1.0

船底下長型、排列呈 T 字型的裝置，就是聲納設備「多音束測深儀」(Multi-beam)，紅色的面則是它發出聲波的音鼓。雖然它看起來毫不起眼，卻是新海研船的鎮船之寶，也是船上最貴的儀器。

有了它，臺灣就能仰賴它準確掃射海底地形，提升研究品質，順便探測海底大陸棚，擴大我們的海洋國土（誤）。

張詠斌表示，以前量測地形都是用「單音束」(Single-beam) 的測深儀，一次只能發射單束聲波，然後讓船慢慢開，一點一點把資料串起來，合成海底地形資料，但點跟點之間會產生誤差，比如說有魚游過去、水下干擾，或是地形造成波折射等誤差都無法排除，就像是「近視的人看海底，覺得底下有東西，但看不清楚是什麼形狀」。

但 Multi-beam 不一樣，不同頻率的聲波出去，可以得到各種頻率掃出去的結果，頻率越低的波束可穿透的水深越深，再將資料比對，清楚的地形資料就出來了，如同戴上眼鏡一般。

新海研配置的 Multi-beam，新海 1 在 6000 米內有效，新海二、三則是 3000 米。臺大海研所楊穎堅教授形容，以前用 Single-beam 像是拿鋤頭耕田，一次只能掃一條線，現在 Multi-beam 則是耕耘機翻土，可掃射整個海底面。

2. 單音束科學測深儀 (Single-beam)：小兵立大功

除了長型的 Multi-beam 之外，船底還有許多紅色圓形的聲納裝置（長得好像爵士鼓啊～），像是單音束測深儀或科學魚探機器 (Single-beam)，可發射單一脈衝至海底，用地形反射傳回的聲波強度推估水深。

張詠斌表示，雖然 Multi-beam 比 Single-beam 厲害許多，能將海底地形掃得更清楚，但 Single-beam 的好處就是不需經過資料處理，可以馬上秀出那條線的地形圖，而 Multi-beam 則需要比較繁複的資料處理。

因此，研究者在用 Multi-beam 前，還是會拿 Single-beam 為地形把個脈，做個初步探測。

3. 都卜勒流速剖面儀 (ADCP)：都卜勒效應好好用

另一組圓形裝置就是 ADCP ，它應用都卜勒原理，當反射波的波長變短、頻率變高，就表示水流向音鼓發出的聲源移動，反之則遠離聲源，使用四組音鼓就可以推算水流速度剖面。

船底除了三組聲納設備外，還裝設「超短基線 (USBL)」水下定位系統，因應水下儀器無法裝設 GPS，工作人員會將 USBL 收發器裝在船底，應答器放在儀器或載具上，藉由回傳的訊號量測兩者間的距離。

慢工出細活，研究船設計可需要高深的功夫！

臺船有近 50 年的造船經驗，但這是臺船第一次建造高級研究船。

臺船專案經理、基隆廠主任施炎輝表示，臺船造船速度很快，但造研究船沒辦法那麼快，儀器設備自國外進口、安裝、測試其實都需要時間，且船的設計必須符合研究需求，像是船尾的底部要非常平坦，如果設計不好，聲納儀器的效果就會大打折扣。

其講究的程度連壓克力板的厚薄都得調整。詹森表示，聲納的壓克力板太厚會吸收聲波，所以廠商必須要重新訂製。

此外，研究船實驗室與主機房內，儀器眾多，要如何將大把如同頭髮般的電線理得整齊、便於維護也是個難題。由此可知，研究船的施工與設計細節還真不少呢！

為了讓研究船可以平穩運行，有別於之前用柴油主機帶動馬達，新海研船使用發電機帶動馬達，以推動螺旋槳轉動，因此它的航行噪音較小、振動也比較輕微。此外，海研船也配置「減搖裝置」，像是新海 2、新海 3 都裝上了陀螺儀，日後研究人員暈船的狀況就「可能」不會那麼嚴重了XDD

另一方面，新海研船上還備有「動態定位系統」(DP)，臺船造船師傅提到，這個系統只有軍事船和特殊需求的船才會裝，它能夠分析海流狀況、修正船與原本 GPS 定位的差距，並調整船的位置，讓船可以不偏移。

詹森表示，以前海研船都是靠經驗老道的船員「手動」調整位置，有了 DP，船的定位可以更精準。

近期新海 2、新海 3 進入海上測試階段，臺大海研所副教授楊穎堅已搶先搭上新海 2，他表示相當滿意，「新海研船相當平穩、安靜，船的轉身速度敏捷」。

儀器測試亦是海研船交船前的重要一環，一般商船大多海試三天，海研船儀器測試和校正可是要花兩三個月呢！楊穎堅表示，臺船技術不錯，因為聲納設備跟船體的方位校正通常要花 24 小時，但新海 3 只花了 5 小時就校正完成，可見安裝時的偏離角度不大。

安全第一！新海研可是更注重安全了呢！

海研船的安全也是重要一環，在海研五號 2014 年不幸沉沒，兩位優秀研究者罹難後，監察院糾正科技部和交通部，提及海研五號的操船公司未依規定取得「安全管理章程」(International Safety Management Code,ISM)，導致海五「因人為操作缺失而沉沒」。

詹森表示，海五是大家的痛，管理海研船的學校與機構有責任維繫研究人員與學生的安全，依科技部規定新海研 1、2、3 號建造與營運都要符合 ISM 規定，船隻管理的學校臺大、海大與中山也要取得該船的「安全管理認證書」。

張詠斌提到，研究船屬於公務船，原本可以豁免 ISM，但因為海五的緣故，研究船的安全必須提升至客船等級且需符合各項國際公約，所以臺船更改設計加強船體結構、救生、水密與防火設備等等，加上每位船員都有個人房間，因此新海研 1、2、3 號即使噸位變重，容納人數也沒有增加太多。

詹森提到，研究船的安全一來倚賴優質船廠，二來則是營運單位的管理，「船員一定要由學校自己聘，不能用外包」，這樣讓船員對船有感情，做事會比較認真和謹慎，且能夠直接與研究人員溝通，對海上研究作業也有幫助。

「現在的研究船稍微可惜的地方就是研究作業區太小，像把整個貨車的東西擠在小客車上。」張詠斌表示，以安全為優先是對的，但希望日後設計研究船時也把研究需求列入考慮。

目前新海研 2 號、新海研 3 號正在最後的海試階段，在順利通過儀器檢測、驗船後，已於今 (2019) 年 11 月舉辦交船典禮，而新海研 1 號則會在明年才會完成交船。

你是否跟我一樣等不及看海研船海上馳騁的英姿呢？讓我們一起期待他們正式服役後為我們的研究帶來的新進展吧！

新海研三姐妹的小檔案（資料整理／簡鈺璇）

註解：

1. 自由時報：日本延伸大陸棚 首獲聯合國承認

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