爆米花肺，另類的「塵肺病」

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

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。

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 奈米或 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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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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靜脈曲張，英文為 Varicose vein，意即異常增大或腫脹的靜脈。

大家對於這個疾病應該不陌生，小時候就時常聽到老師們在辦公室閒談聊到長時間的站立，讓他們飽受靜脈曲張的困擾。鼓脹彎曲的靜脈如藤蔓般爬滿本該平滑的小腿，輕則影響美觀，重則甚至寸步難行。

變形的靜脈？

靜脈曲張到底是如何形成的？

讓我們先從根本認識起靜脈這個平常容易被忽略，實則肩負重責大任的無名英雄。下肢靜脈在解剖學上分為深層、淺層及如橋樑般穿梭期間的穿通枝，他們負責讓供完養分的血流順利回到心臟。

而靜脈曲張發生的位置是主要由大隱及小隱靜脈組成的淺層系統。大隱靜脈的走向由內踝沿著小腿內側一路直上至大腿內側，在鼠蹊部匯入股靜脈；小隱靜脈則由外踝繞至小腿正後方匯入膕靜脈。

故我們常見發生靜脈曲張的位置多沿著這些位子，尤其是內側鼠蹊及膝蓋後側，也就是大隱及小隱匯入深層靜脈之處（saphenofemoral junction & saphenopopliteal junction）。

健康的靜脈能夠形成以自身的內膜形成瓣膜，確保遠端的血液能夠抵抗重力，像閘門一樣讓通過的血液不會逆流。

然而，當瓣膜功能減弱時，本該回流的血液隨著重力累積在下肢靜脈，深層靜脈的血液透過穿通支逆流至淺層系統，長此以往則會造成靜脈高壓。

除此之外，淤積的血液也會帶來多種發炎因子，進一步導致管壁結構的變形。機械性及化學性的致病機轉共同作用，使平滑的靜脈開始鼓脹變形，形成我們熟知的靜脈曲張。

檢測自己是不是高危險族群！

哪些人容易有靜脈曲張呢？老化是最重要的風險因子，其他如女性、多產、吸菸、肥胖者、受過外力創傷、工作需要長時間站立及已知家族遺傳都是應該特別注意的族群。

這個疾病對生活的影響可大可小，因為輕微的靜脈曲張來到醫院診治的病人多數是在意美觀上的影響，所以在大醫院的醫美中心看到心血管外科醫師也不足為奇，主要就是針對靜脈曲張的部分提供諮詢及治療。

而隨著疾病的進展，程度不一的疼痛是最常見的主訴，可能伴隨著腫脹、搔癢、甚至隨著站立時間累積的沈重感。

「像大象一樣笨重的步伐。」上星期來開刀的病人這麼形容道。

「連吃飽飯想都跟家人去散步都沒有辦法。」

如果置之不理，最嚴重的情況甚至可能因為不良的血液循環導致下肢滯鬱性皮膚炎、潰瘍出血甚至，極少數的情況下，形成血栓堵塞血管。當看到皮膚出現暗沉、紅腫時，須及時至醫院接受檢查，排除其他病因並及早接受適當的治療。

臨床上根據症狀的嚴重度將靜脈曲張分為0到6級，如下表所示：

而下一篇文章則詳細向大家說明靜脈曲張現行有哪些治療的選擇，並協助你們分析到底哪種治療方式最適合自己？

參考資料

• Campbell B. Varicose veins and their management. BMJ. 2006;333(7562):287-292. doi:10.1136/bmj.333.7562.287
• Courtney M. Townsend, Jr., MD, R. Daniel Beauchamp, MD, B. Mark Evers, MD, and Kenneth L. Mattox, MD (2021). Sabiston Textbook of Surgery (21st edition).
• Lurie F, Passman M, Meisner M, et al. The 2020 update of the CEAP classification system and reporting standards [published correction appears in J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2021 Jan;9(1):288]. J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2020;8(3):342-352. doi:10.1016/j.jvsv.2019.12.075

一說到維京，許多人的腦海中立刻就會浮現「血腥」、「暴力」等等印象。維京人在 8 到 11 世紀左右跨越了北海，南下侵略歐洲各國，期間可說是打遍天下無敵手，虐得歐洲各國那叫一個慘。

不僅如此，傳說之中，他們還發明了一種名為「血鷹」（Blood Eagle）的酷刑，用來折磨敵人。這種刑罰不僅痛苦又漫長，還非常具有「儀式感」── 生生為一個大活人做出一對鷹一樣的翅膀。這種儀式在《維京傳奇》、《刺客教條：英靈殿》等等影視及電玩作品中很常出現，但真實性卻一直存在爭議。

最近呢，有篇刊登在《美國中世紀學院期刊》（The journal of the Medieval Academy of America）上的研究，決定將儀式存在的爭議丟到一邊，先來看看：這所謂「血鷹」，用當時的技術到底是做不做得出來？

「血鷹」到底怎麼執行？開膛剖腹、掰出肋骨

在不同的文獻中，描述的「血鷹」儀式其實也有很大的不同。有些文字裡寫的是「在背上雕刻一隻鷹」，聽起來就像是紋身一樣，而其它文本則詳細描述了一些行刑細節：剖開後背、從脊椎上切下所有肋骨，再從切口處將肺取出。

不過，到了現代的影劇作品中，「血鷹」的慘忍部分似乎「升級」了。雖然升級版本的刑罰在過去的文獻中找不到相關敘述，但既然大家平常 Netflix 影集都看很多，研究者也決定將升級版的一併納入討論。

升級之後的刑罰看起來是這樣的：

行刑者不只會割開背部，還要將肋骨向外掰成翅膀的形狀。另一方面，因為受刑人此時還沒有完全死透，呼吸時肺部仍會跟著活動，背後的肋骨「翅膀」也會跟著拍動，就像老鷹展翅一樣。

想做出一隻「血鷹」，首先你得克服一些難題！

好的，相信大家現在已經了解手術方式了，接下來便讓我們針對各種技術細節來研究一番。基本上，如果要完成「血鷹」，我們至少會遇到三個關卡：

首先，切掉背部皮膚和肌肉的手速必須快、狠、準，畢竟這是第一步，要是沒辦法手起刀落，後面也就不用玩了。再來，打開胸腔時，會影響受刑者體內主要動脈的完整性、破壞胸腔氣壓平衡，這部分也得克服，否則難以達到前述效果。最後，要把肋骨凹成特定形狀，同時還要能讓肺去移動肋骨，也是非常考驗技術活的事情。

最後最後，貼心小提醒：為了達到傳說中的驚悚效果，受刑人在這個過程中還需要持續保持痛苦而清醒的狀態，否則就不可怕囉！（笑）

有了對的工具，你就能打造「血鷹」？

快狠準這件事，聽起來就很考驗手術技巧？一千多年前的維京人有可能辦到嗎？欸，還真有可能！只要用的工具對了，快速剖背其實沒這麼難。想要快速切開背部，基本上只要刀子夠利、夠長就可以了。但如果要不傷及肺部，那就得另外想辦法。

至於切開肋骨的部分呢？研究者認為，可以利用一些帶有細鉤的工具，把它放在第一根肋骨的頂部，然後順著身體平行向下拉，就能一次將肋骨依序切下。在不少文獻中都能找到類似的工具，所以應該不難。不過肺嘛……基本上一樣很難保全。

那麼，想要將肋骨凹成翅膀的形狀可行嗎？基本上是 OK 的，雖然這些動作需要花費大量的力氣，也很講究協調性，但只要掌握了技巧，應該能徒手完成。（兩個人以上合作會有效率一點）

可惜的是，就算考慮了各種方法，要用受刑人的呼吸打造「鷹飛」情境還是太難了。在一開始行刑時，行刑者就已經可能會傷及肺部（尤其受刑人還是趴姿），一旦完全打開胸腔，受刑人的肺部就會完全塌陷，根本無法呼吸，就別提後面的戲劇效果了。

對，不管你多麼小心翼翼，受刑人基本上會在前頭十幾秒就因為失血或窒息而掰了，想要聽他哀號到最後一秒嘛……難啊！

為何要打造「血鷹」？或許是為了找回榮譽

既然這種「血鷹」根本無法真的折磨人，為什麼維京人要如此「搞剛」地在屍體上玩花樣呢？研究者認為，這可能是為了維護維京菁英戰士的榮譽。

怎麼說呢？大部分提到「血鷹」的相關文獻中，受刑人與行刑者都是具有權力的男性，大多數甚至是統治者，暗示「血鷹」跟維京的菁英階級息息相關。

有一種猜測跟影視劇中的敘述有些相似：「血鷹」的存在，是為了復仇並找回父輩的榮耀。如果 A 當初用羞辱的方式殺害了 B 的老爸，比如說把對方丟進蛇坑啦、把人家燒死讓人根本沒機會反抗啦等等，那麼，B 便有可能會透過「血鷹」的儀式來處決 A，不僅能報復過去的屈辱，也能藉此恫嚇潛在的敵人。

所以說，無論「血鷹」是否真實存在過，它在理論上的確是可行的，並且也符合維京文化，只是，比起單純嗜血，這種儀式可能比我們想得都還要複雜。

參考資料

1. 編譯自：Brutal Viking ‘blood eagle’ ritual execution was anatomically possible – new research
2. 研究原文：An Anatomy of the Blood Eagle：The Practicalities of Viking Torture