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疫情後期,為何患病率不變,死亡率卻降低?——《大流感:致命的瘟疫史》

臺灣商務印書館
・2021/01/24 ・2963字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

沃恩相信感冒病毒對人類文明造成威脅,其實有些疾病是靠著文明才存在的。麻疹就是個例子。由於麻疹只要感染一次就會終生免疫,麻疹病毒在小城鎮很難生存,因為找不到足夠可以感染的人類。如果沒有人繼續被感染的話,病毒就無法存續。流行病學家計算出,麻疹需要至少五十萬相當密集的人口才能不斷延續。

感冒病毒就不同。鳥類是它們自然的宿主,所以它們不必依賴文明。不管人類存在與否,它們的香火都可以延續。

病毒或許對人類文明造成威脅,但有些疾病其實是靠著文明存在的。圖/Free-Photos

流行性感冒爆發之前二十年,威爾斯 (H. G. Wells) 寫了一本小說《世界大戰》 (War of the Worlds) ,想像火星人入侵地球的情形。它們的死亡戰艦登陸地球,無人能抵擋。火星人以地球人為食物,從骨髓吸走地球人的生命力。人類十九世紀征服世界各角落,成就史無前例,但在火星人面前顯得脆弱無比。在書中,人類沒有任何武器、技術、策略,也沒有任何國家或個人可以藉著勇氣或努力阻擋這批入侵者。

威爾斯寫道:「我覺得過去的一個模糊念頭現在變得很清楚,它在我的腦海中盤旋了好幾天,那是一種統治權被奪走的感覺,我不再是萬物之靈,只是諸多野獸中的一種⋯⋯人類的恐懼和國度已經不再⋯⋯。」

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但是就當人類即將滅絕的時候,大自然發揮了力量,入侵者也被侵入。地球上的傳染病殺光了火星人,大自然做到了科學無法完成的事。

對於感冒病毒,自然規律也開始作用。

這個規律在開始時讓感冒病毒變得更兇狠。不管病毒是在堪薩斯州或是其他地方從動物轉移到人類身上,它在從人到人之間的傳染過程不斷突變,逐漸變得更有效率,從一九一八年春天流行的溫和感冒轉變成秋天那波爆發力強勁、手段毒辣的殺手。但當它的威力接近頂點時,另外兩個自然律就出現了。

一個是免疫力的進化。當病毒掃過某個群體之後,這個群體就會發展出某種抵抗力。同一種病毒在抗原漂變前不會再感染同一個人。一九一八年感冒病例在一個群體中從出現到消失的週期大約是六到八個星期。在人群密集的軍隊中,這個週期大約是三到四個星期。

之後可能還有零星病例,但是大流行已結束,結束得相當突然。流行的曲線呈鐘形,但感染數字到了高峰之後會像懸崖般直瀉而下,只剩下少數幾個個案,接著就全部消失。

聖路易斯紅十字會汽車隊在流感流行期間值班。圖/rawpixels

以費城為例,十月十六日那個星期裡有四千五百九十七位市民死亡,流感讓這個都市崩潰,街道成為鬼域,人們傳說著黑死病降臨。但十天之後新病例急速減少,十月二十六日當局解除了關閉公共場所的命令。到十一月十一日大戰終止時,感冒已經從整個城市消失,來勢洶洶的病毒在燒光所有燃料後,很快就熄滅了。

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另一個自然律發生在病毒本身。它只是感冒。感冒病毒本身是危險的,它的危險超過平常想像的發燒或疼痛,但很少像一九一八年那樣造成殺戮。一九一八年那次病毒的毒性比史上任何已知的流行性感冒要強烈得多。

但一九一八年那波病毒和所有病毒一樣突變得很快。數學上有個觀念是回歸常態,也就是極端的事件之後,常跟隨著較不極端的事件。但這並不是定律,只是個可能性。一九一八年的病毒是個極端的例子,任何突變只會降低它的致命性,這是個事實。

所以正當病毒快要像中世紀的黑死病那樣消滅文明時,它的突變朝向常態發展,變成像大多數的感冒病毒一樣。隨著時間推移,病毒便不再那麼致命。

病毒襲擊時間越晚,威力就越小

這個現象首先出現在美國境內的許多軍營裡。在全美最大的二十個營區裡,前五個爆發流行的營區有百分之二十的病患感染肺炎,感染肺炎的人中有百分之三十七點三死亡。

俄亥俄州的雪曼軍營的官兵死亡率最高,是首先遭到感冒襲擊的營區之一,有百分之三十五點七的病患得到肺炎,感染肺炎的人中有百分之六十一點三死亡。雪曼軍營的軍醫因此被烙上汙名,但是軍方的調查發現他們的能力並不遜於其他軍營,他們也做了所有其他軍營做的事。只不過攻擊他們的病毒是所有病毒裡毒性最強的。

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三個星期之後,最後五個受襲擊的營區裡只有百分之七點一的患者發生肺炎;得到肺炎的人中只有百分之十七點八不治。

流行性感冒期間的急診軍事醫院。圖/Wikimedia common

另一個可能的解釋是軍醫在預防和治療肺炎方面變得比較有經驗,但是科學家和流行病學者們卻找不到支持這種論點的證據。軍方的調查小組領導人是喬治.舒柏 (George Soper) ,後來他被韋爾契提拔去主持美國的第一個大型癌症研究計畫。舒柏檢視所有書面報告,並約談多位醫官,他的結論是所有營區中唯一對抗感冒的有效措施是隔離感冒患者,甚至整支被感染的部隊。

但是這些措施「若沒有小心執行就失敗⋯⋯嚴格執行時會有一些效果。」除了病毒本身的突變之外他看不到任何有效、可以改變疫情的辦法。病毒襲擊時間越晚,威力就越小。每個營區裡同樣模式也在發生。同一個營區中在最初十天到兩週病倒的官兵死亡率遠高於在疫情後期被傳染,或是流行結束後才感冒的同袍。

第一批被病毒攻擊的都市:波士頓、巴爾的摩、匹茲堡、費城、路易士維爾、紐約、紐奧良,還有一些較小的城市都發生重大傷亡。同一個城市裡較晚被感染的人病情就比早期被感染的患者輕,死亡率也比在最初兩個星期被感染的人要低。

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在因流感死亡的一名士兵和一名水手的葬禮上,人們將棺材放進墳墓。圖/rawpixels

疫病後期才爆發流行的城市也有較低的死亡率。對一九一八年的流行病學研究中,一項非常小心的研究報告中指出,在康乃迪克「影響死亡率高低有個因素,就是爆發流行的時間與新倫敦發生流行日期的距離,後者是疾病首次進入康乃迪克州的時間⋯⋯病毒在剛進入康州時最為猛烈,然後逐漸趨於緩和。」

全美國,或者說全世界,都是這種模式,不過這並不是絕對的預言,因為病毒是永遠不會穩定的。在較晚被攻擊的地方病毒似乎更容易散播。

德州聖安東尼奧市有最高的患病率,但死亡率卻最低。病毒感染了百分之五十三點五的人口,全城有百分之九十八的家庭至少有一名感冒病患。但那時病毒已經變得溫和,感冒的人中只有百分之零點八的人病故(這個數字仍然是一般感冒死亡率的兩倍)。

病毒本身操有誰生誰死的生殺大權,不是任何醫護照顧可以相比的。

——本文摘自《大流感:致命的瘟疫史》,台灣商務出版,2020 年10 月5 日。
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1897年於上海成立,由出身印刷業的夏瑞芳等四位先生創辦,原意只做印刷商業文件的生意,故以「商務」為名。1948 年臺北分館開業,隔年商務臺灣分館改名為「臺灣商務印書館」,開始獨立經營。商務印書館的靈魂人物王雲五先生,於 1921 入館擔任編譯所所長至 1929 年,1930 年受邀回館任總經理至 1946 年;王雲五先生 1951 年自香港抵臺定居,以股東資格對臺灣商務印書館提供業務諮詢;1964 年由王雲五先生擔任董事長,直到 1979 年,對於商務印書館能夠成為當今華文世界最早的現代出版社,有著畫時代的意義。 商務印書館出版超過萬種好書,既有經典叢書如萬有文庫、人人文庫、古籍今註今譯等,近年更開創新系列叢書,包括 OPEN、Ciel、新萬有文庫、VOICE、U 小說、Alinea 等,極獲好評,為臺灣出版界重要的老字號出版社之一。

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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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從「看不見」到「看見病毒入侵」——顯微技術如何一步步解密流感?
顯微觀點_96
・2026/03/10 ・3406字 ・閱讀時間約 7 分鐘

顯微技術與流感解密

2025年初知名藝人大S因流感過世,震驚社會;隨著冬季氣溫下降,流感疫情又將蠢蠢欲動。所幸得益於顯微技術的進步,科學家們在百年前「看見」流感病毒,現在進而拆解流感病毒進入細胞的動態過程,希望能進一步研發更有效的抗病毒療法。

流感是感染人類流感病毒所引發的急性病毒性呼吸道疾病,常引起發燒、咳嗽、頭痛、肌肉痠痛、疲倦、流鼻水、喉嚨痛等,多數國家每年均會發生週期性流行。

看不見的敵人,橫掃全球

除了週期性的地區流行,流感也曾出現大規模疫情,造成世界性大流行。其中1918年流感大流行(又稱西班牙流感)最為嚴重,導致全球數千萬人死亡。

1918年正值第一次世界大戰,美軍在主要入境港口之一,法國的布列斯特(Brest)首次出現流感疫情;4月中旬,波爾多軍醫院也出現了疫情。這些疫情持續時間短暫且無害,死亡人數很少,士兵們很快就從所謂的「三日熱」(the three-day fever)中恢復。

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之後,法國和英國部隊也陸續出現流感病例,位於法國聖納澤爾(Saint-Nazaire)的年輕士兵成群感染。1918年5月疫情擴散至索姆河前線(Somme)和洛林地區(Lorraine),前線每天報告新增1500至2000名病例。巴黎於6月受到影響,疫情持續蔓延至英國、德國、義大利,西班牙也未能倖免。

但當時第一次世界大戰的主要參戰國家,如德、英、法、美等國為了避免影響士氣,嚴格管制媒體報導疫情。然而保持中立而未參戰的西班牙,因為沒有實施戰時審查制度,西班牙媒體自由報導著流感相關新聞,甚至連西班牙國王阿方索十三世(King Alfonso XIII)感染重症的消息也被廣泛報導,造成西班牙疫情特別嚴重的錯覺,也因此被命名為「西班牙流感」。

1918年5月28日《太陽報》的頭條新聞報導西班牙流感新聞。
1918年5月28日《太陽報》的頭條新聞,內容為:馬德里三日熱病肆虐,八萬人罹病,國王陛下病重。圖片來源:Wiki

經由戰爭和海運,疫情擴散至全球,西班牙流感出現三波疫情高峰。第一波發生於1918年春季;到了1918年秋季,出現第二波疫情,是死亡率最高的一波;第三波則發生於1919年冬季至1920年春季,死亡率介於第一波和第二波之間。1918到1920年,估計西班牙流感造成全球約5000萬人死亡。

雖然流感造成的死亡人數更甚於一戰死亡人數,但人們還不清楚流行性感冒是由什麼病原體造成。許多科學家開始積極投入假定病原體的研究,大量患者體內存在流感嗜血桿菌(Haemophilus influenzae,前稱費弗氏桿菌Pfeiffer’s bacillus),但也有些病患體內無法分離出病菌,無法滿足柯霍式法則的條件。不過當時流感嗜血桿菌仍被認定是流感的病原體。

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羅伯特·柯霍(Robert Koch)

柯霍氏法則(Koch’s postulates):

  1. 病體罹病部位經常可以找到大量的病原體,而在健康活體中找不到這些病原體。
  2. 病原體可被分離並在培養基中進行培養,並記錄各項特徵。
  3. 純粹培養的病原體應該接種至與病株相同品種的健康植株,並產生與病株相同的病徵。
  4. 從接種的病株上以相同的分離方法應能再分離出病原體,且其特徵與由原病株分離者應完全相同。

直到1933年,英國科學家史密斯(Wilson Smith)、安德魯(Christopher Andrewes)和萊德勞(Patrick Laidlaw)在倫敦國家醫學研究所(NIMR)分離並鑑定出人類A型流感病毒。他們在流感患者身上收集鼻涕和喉嚨漱口液,過濾後滴入雪貂體內。之後雪貂開始打噴嚏並出現類似流感的症狀,並且傳染給同一籠的雪貂。他們證明了這種感染是可重複的,顯示該病原具感染性,而不是偶然。

1936年,一名年輕的倫敦國家醫學研究所研究員意外接觸到已感染流感病毒的雪貂的噴嚏分泌物。兩天後,他也出現流感症狀,並在喉嚨分離出病毒,血清出現特定抗體。這次意外完成的傳播鏈,實現了柯霍氏法則第三條。之後,B型和C型流感病毒也分別在1940年、1947年被陸續分離出來。

揭開奈米級真實樣貌

儘管此時人們已經知道流感的病原體是可過濾、體積比細菌小的病毒,但一直沒有「見到本尊」。

1931年德國科學家克諾爾(Max Knoll)與魯斯卡(Ernst Ruska)合力製作並發表了史上第一台電子顯微鏡。電子顯微鏡以電子束取代光來觀察物體,由於電子波長短於可見光,解析度提升到奈米等級,也使得病毒得以現形。

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用電子顯微鏡觀察,流感病毒呈現球形或絲狀;球形病毒的直徑約100奈米,絲狀病毒的長度則通常超過300奈米。

在電子顯微鏡下,其實很難僅靠外觀分辨A型和B型流感病毒。A型流感病毒的最外層是一層來自宿主細胞的脂質膜,就像穿上「外套」一樣。套膜外則有明顯的尖釘(spikes)構造,就像佈滿尖刺的球體。這些「尖刺」主要由兩種醣蛋白組成:血凝素(HA)和神經胺酸酶(NA),是流感病毒感染能力的關鍵,也正是H1N1、H3N2等亞型命名的由來。

病毒外殼上還零星分布M2離子通道蛋白(M2 ion channel protein),但數量非常少,平均每100至200個HA,才有一個M2。套膜下則有M1基質蛋白(matrix protein M1)支撐病毒結構,維持病毒穩定。B型流感病毒的整體結構和A型非常類似,只是膜蛋白組成略有不同,除了HA和NA之外,另有兩種B型流感獨有的NB和BM2蛋白。至於C型流感病毒,外型就和A、B型明顯不同,它們在感染細胞表面時,能形成長達數百微米的「繩索狀結構」。

然而,電子顯微鏡有其限制:樣本必須固定、脫水,只能看到「結果」,而非「過程」。雖然隨著螢光標記與活細胞顯微術的進步,研究者也開始追蹤流感病毒在細胞內的移動路徑。但螢光顯微鏡看到的是標記訊號,而非病毒的真實形貌;病毒如何與細胞膜互動、是否造成結構變形,仍多半停留在推測層次。

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(左)穿透式電子顯微鏡(TEM)下所見的流感病毒顆粒;(右)流感病毒的3D模型。
(左)穿透式電子顯微鏡(TEM)下所見的流感病毒顆粒,周圍環繞明顯的釘突;(右)流感病毒的3D模型。圖片來源:美國CDC Public Health Image Library (PHIL)

以「病毒視角」看流感病毒互動

蘇黎世聯邦理工學院分子醫學教授山內洋平(Yohei Yamauchi)帶領的研究團隊,使用改良的「病毒視角」原子力顯微鏡(virus-view atomic force microscopy),首次在活細胞表面即時觀察到單顆A型流感病毒進入細胞的過程。

原子力顯微鏡是以奈米探針,在樣本表面掃描,透過感測微小的力學變化來重建樣本形貌。研究團隊將原子力顯微鏡與共軛焦螢光顯微鏡整合,一邊確認顆粒的「身分」,一邊記錄其造成的細胞膜變形。

他們看到流感病毒在細胞表面並非立刻被吞噬,而是先停留一段時間,並在接觸處誘導細胞膜產生局部下陷。慢慢地病毒被細胞膜包覆,最終完成內吞。結果顯示病毒不是「自行闖入」,細胞也「主動」參與反應。細胞將對內吞作用重要的網格蛋白(clathrin protein)聚集到病毒所在的位置,細胞表面也會在病毒所在位置隆起,把病毒「往內拉」。如果病毒遠離細胞表面,這種波浪狀的膜運動也會增強,彷彿細胞要把病毒「抓回來」一般。

從光學顯微鏡的「看不見」,到電子顯微鏡的「看見結構」,再到原子力顯微鏡的「看見動態互動」,顯微技術的演進不只是解析度的提升,更不斷改變人們對流感病毒的理解,進一步為疾病研究和防治開啟新的可能。

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「病毒視角」顯微鏡(ViViD-AFM)示意圖及觀察病毒互動影像。
「病毒視角」顯微鏡(ViViD-AFM)示意圖及觀察病毒互動影像。圖片來源:Yohei Yamauchi團隊論文

參考資料:

  • Bouvier, N. M., & Palese, P. (2008). The biology of influenza viruses. Vaccine, 26 Suppl 4(Suppl 4), D49–D53.
  • Berche P. (2022). The Spanish flu. Presse medicale (Paris, France : 1983), 51(3), 104127.
  • Yoshida, A., Uekusa, Y., Suzuki, T., Bauer, M., Sakai, N., & Yamauchi, Y. (2025). Enhanced visualization of influenza A virus entry into living cells using virus-view atomic force microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 122(38), e2500660122.
  • A year-round disease affecting everyone. WHO

延伸閱讀:

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顯微觀點_96
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異味、分泌物異常?識破陰道炎的三大類型及治療方法
careonline_96
・2024/09/25 ・2035字 ・閱讀時間約 4 分鐘

圖/照護線上

當私密處的菌叢失去平衡,或是受到感染,會導致陰道發炎,並引發一些症狀。例如在覺得私密處會癢,有些刺激不舒服感;發現陰道分泌物的顏色或氣味改變了,變得難聞,分泌物的量變多或變得濃稠;在尿尿或性行為時更是不舒服,有時還會有輕微的出血。

最常見的三大感染性陰道炎分別是念珠菌陰道炎、細菌性陰道炎、及滴蟲陰道炎,由於致病菌不同,各有不同的特徵與治療方法。我們分別來看看:

癢癢為哪樁?三大感染性陰道炎

  • 念珠菌陰道炎(Candida vaginitis

念珠菌(Candida albican)是皮膚上常見的黴菌,但容易在一些溫暖濕熱處,像是口腔內、腋下或腹股溝的皮膚皺褶、以及私密初造成感染。在一些免疫功能不佳的人身上,或是使用從尿液排出糖分的藥物時,就可能會演變成會陰部的感染。

念珠菌陰道炎(Candida vaginitis)
圖/照護線上

念珠菌陰道炎患者的主要症狀是癢,而且會發現陰道有厚厚的乾酪狀分泌物,雖然沒有臭味但看起來比較濃稠;雖然念珠菌會讓陰道發炎,但這時陰道的酸鹼值界在正常的弱酸性,約3.8到4.5之間。若取樣則可以看到假菌絲。需要用抗黴菌藥治療。

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  • 細菌性陰道炎(Bacterial vaginosis

最常見的陰道炎就是細菌性陰道炎,這是起因於陰道正常菌叢的平衡被打亂了,所以通常陰道內沒有真正出現組織的發炎。性行為活躍的女性比較容易出現細菌性陰道炎,但就算沒有性行為,也會有菌叢失去平衡的狀況,也會讓人罹患細菌性陰道炎。

圖/照護線上

患者會出現水水的陰道分泌物,帶有淡淡的灰白色,而且有魚腥臭味,尤其這種不好的氣味會在性行為後益加明顯。取樣檢查的話,會發現陰道酸鹼值升高,大於4.5。細胞周邊有許多小小的細菌(Gardnerella vaginalis),我們稱為「線索細胞(clue cell)」;用氫氧化鉀檢驗的時候會有胺味。確診後需要用抗生素治療,但經常復發。

  • 滴蟲陰道炎(Trichomoniasis

陰道滴蟲(Trichomonas vaginalis)是由性行為感染到的其中一種寄生蟲。樣貌是單一細胞,帶有活動鞭毛。感染陰道滴蟲的男性會在其泌尿道長著陰道滴蟲,但通常不會有什麼症狀,萬一藉由性行為傳染到女性身上時,就會造成陰道發炎,並增加其他性病傳染的機率。

圖/照護線上

患者的分泌物水水的,但帶有泡泡,顏色是黃綠色,並帶有惡臭。這時患者的陰道發炎,酸鹼值升高,大於4.5。取樣可以看到正在活動的陰道滴蟲。確診後需要用抗生素治療,而且務必同時治療性伴侶。

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癢癢好可怕,我該怎麼辦?

  • 先不要泡澡、泡湯
  • 平常穿著棉質的底褲,避免穿著緊繃悶熱的褲子
  • 不要經常自行沖洗陰道,破壞正常菌叢
  • 上廁所完的擦拭由前至後,絕對不能由後往前
  • 不要用各種會造成局部刺激的物品,像是添加香氛的衛生棉,或是替私密處磨砂等
  • 減少性伴侶數目,並使用保險套

癢癢好害羞,何時該看醫師?

如果你覺得私密處癢癢,有點不舒服,又遲疑著究竟是不是該就診檢查,以下是你可以參考看看的準則。若有以下狀況,最好還是就醫檢查:

  • 異味明顯,分泌物多
  • 過去從來沒有這樣的狀況過
  • 自己曾在藥房取藥治療,卻沒有改善
  • 除了私密處不舒服外,還會下腹痛,或甚至有發燒
  • 本身有多重性伴侶,或是剛換新的性伴侶,要考慮是不是有罹患性病的可能

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