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科學怎麼搞:花生米和甘蔗一起嚼可以溶化甘蔗渣?

YTLai_96
・2013/03/07 ・3541字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

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這個年頭,人類在吃這件事上頭是越來越懶惰了。為了讓吃水果這件事情變得優雅又輕鬆,新培育出來的西瓜品種的子是越來越少、新品種葡萄的皮也是越來越薄,一切都以食物入口之後就無須多費唇舌讓部分殘骸重見天日為最高原則。然而,即便科技再發達、作物育種再精進,算不上水果、卻有異曲同工之妙的甘蔗倒是始終如一千古不變,於二十一世紀依然頑強地堅持本分,在多次咀嚼之後仍然留下滿嘴渣滓,逼得食客不得不噘嘴吐舌噴氣啵啵,將無法下肚的甘蔗渣吐個乾淨。

不過,要想吃甘蔗不吐甘蔗渣的方法也不是沒有。據說,只要在吃甘蔗的時候配上幾粒花生米,嚼著嚼著不久之後,那理應滿嘴的甘蔗渣就會漸漸軟化、潰散,最後跟著被咬碎的花生米一同消融於無形。

有趣的是,不知道是不是常吃甘蔗的人口不算太多,這一個現象雖然已經流傳許久(從我第一次聽說,至少也將近十年了),但是卻稍嫌冷門。在這個孤狗搜尋無所不查的年代,如果拿『花生』和『甘蔗』當作關鍵字,前一百個搜尋結果當中,只有十五則分散各處的頁面有提到花生溶化甘蔗渣這個傳聞。又,這十五個頁面當中,親自嘗試的人所在多有,但是嘗試之後除了『真的!』的驚嘆之餘,有追根究底精神去找答案或推想可能原因的就少得多了。

那麼,就讓『科學怎麼搞』來搞搞這個神秘的現象吧。

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首先,雖然各個部落客和電視節目主持人都已經親身體驗過,但我們還是得再一次確定這個現象是真的存在的。所以第一個實驗,應該是找來一群人(一般來說,二十人以上才會有足夠的說服力),發給每個人同樣大小和重量的切塊甘蔗,然後請他們正常咀嚼若干下(例如三十下)之後吐出甘蔗渣秤重平均。這樣一來,就建立起一般咀嚼狀態下的新鮮甘蔗和甘蔗渣的重量比,來作為實驗的對照組。接著,再次發給每個人同樣大小和重量的切塊甘蔗,外加固定重量的花生米,請他們將兩者一起正常咀嚼同樣若干下之後,再吐出甘蔗渣秤重平均。兩次的結果一比較,就可以知道是不是混著花生米一起嚼會融化甘蔗渣了。而若要讓實驗更為嚴謹,還可以讓找來的實驗者都是類似的年齡、體態、生活環境、甚至都沒有矯正牙齒,藉此讓個體間的咀嚼能力和吃甘蔗的技術沒有太大差別;還可以強制規定咀嚼過程中可以吞幾次口水(例如每五次咀嚼吞一次口水),以避免試驗者吞口水的次數影響甘蔗渣的重量。而且甘蔗渣除了秤重之外,還可以就顆粒大小與外型兩相比較,說不定會看出更多的差異。

總之,這麼大費周章的實驗之後,猜想得到的結果應該就跟各個網頁的結果一樣,花生米的確讓甘蔗渣在口中消融了。問題是,為什麼花生米可以讓甘蔗渣溶化呢?

網路上流傳的『答案』有幾個版本:最常見的答案,是『花生油是有機溶劑,溶解了甘蔗的細胞壁』。這個答案乍看之下煞有其事,但是仔細想想就會發現大有問題。我雖然不是有機化學的專家,但以纖維素為主的細胞壁什麼時候可以被有機溶劑溶解了?如果有機溶劑如花生油可以溶解纖維素的話,那麼拿花生油炒菜的時候怎麼不見蔬菜溶解在鍋子裡?清脆的沙拉淋上橄欖油的時候怎麼也不見沙拉葉被油溶化穿孔?由此猜想這個最常見的答案多半只是一知半解的名詞堆砌(有機溶劑、細胞壁),而不是真正有憑有據的推論。另一類的『答案』則是認為花生的出現讓咀嚼行為有了變化:例如因為花生很硬,所以混著甘蔗一起咀嚼的時候不自覺地就會更仔細的把甘蔗渣嚼得更碎,或是花生顆粒將甘蔗渣切得更碎,因而得以吞食;或者是因為花生的額外香氣讓人不自覺地嚼得更起勁,因此也讓甘蔗渣被嚼得更碎而能夠下肚。

說真的,這一類的答案要想證實倒也不難,畢竟他們都認為是花生的存在讓『咀嚼行為』有了改變,那麼當然就把咀嚼的動作定量即可。本來,我們的實驗方式其實多少已經標準化了咀嚼的動作,甚至連吞口水的次數都已經考慮到了,應該也就已經可以去除『咀嚼行為』改變的可能。不過,再怎麼說只要是找人來嚼甘蔗,就難免會有咀嚼行為上偷偷發生變化的可能(例如有花生就嚼的更用力磨得更仔細之類的),所以為了杜絕悠悠之口,整個實驗應該改在研缽中進行個二三十次,將固定重量切小塊的甘蔗以標準化方式研磨之後去除水分秤重,而實驗組則是在研缽中加入花生米一起研磨,這樣的實驗方式便能夠排除『不自覺嚼的更碎』的可能性。又,另外的實驗組也可以改用花生粉取代花生米一起研磨,這樣也可以排除『花生顆粒將甘蔗渣切得更碎』的影響。

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於是,這麼大費周章的實驗過後,研缽裡面得到的結果應該跟嘴巴裡面嚼出來的結果類似:即使研磨的努力程度都相同,也沒有花生顆粒的幫助切割,更不需要口水和舌頭的攪和,和花生一起研磨的甘蔗渣就是比較少、比較碎、比較小。這就顯示了花生裡頭必定有些什麼,可以讓甘蔗渣被分解。但,那可以分解甘蔗渣的成分到底是什麼呢?

到了這一步,所需要的實驗器材就不再只是簡單的『科學怎麼搞』能夠擁有的了。不過還好,這裡有一篇碩士論文已經有了初步的解答。簡單的說,花生裡頭的某些蛋白質具有分解纖維素的能力,所以混著花生蛋白萃取液的甘蔗渣會被粉碎溶解成為小顆粒,於是當花生混著甘蔗一起咀嚼的時候甘蔗渣也就會漸漸的被分解掉。只是到底是哪幾種蛋白質有這功用,論文裡並沒有更進一步的分析就是了。

 

後記:值得一提的是,如果跟花生米一起嚼可以溶化甘蔗渣,那麼應該也可以溶化其他的纖維渣才對吧?有一位PTT的網友就真的拿檳榔做了實驗,也似乎真的檳榔渣就被軟化溶解了。這位在不宜之處有疑的網友實在是富有科學精神,如果好好研發的話,說不定會掀起一股『吃檳榔不吐檳榔渣』的風潮呢(誤)。

 

 

3/9更新:

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有網友疑惑:「會不會是花生還有嘴巴的酵素作用,加上花生裡面分解纖維類的酵素以及澱粉酵素一起作用~加上油脂協同作用,最後造成這樣的結果?」我的想法是:當然有可能,而這也是為什麼後半段的實驗會建議在『研缽』裡進行的原因。如果我們只是混合花生跟甘蔗一起研磨,也能夠讓甘蔗渣粉碎溶解的話,那麼就表示花生裡的成分本身就有足夠的功效,並不需要和口中的酵素交互作用才能達成效果。又,花生的油脂如果是個有功效的成分,那麼甘蔗渣放在花生油或其他植物油裡面應該就會溶解,但是目前好像沒聽說過這種事情。

或許轉個念頭,網友的意思是『會不會是花生油讓難以下嚥的甘蔗渣變得可以下嚥?』這當然也不是不可能。有點油脂的潤滑,總是似乎能讓難吞的東西變得容易吞一點。但是,『油脂的潤滑讓甘蔗渣比較容易吞嚥』頂多只是物理作用,讓甘蔗渣在口腔食道裡能夠比較滑順的移動;跟『花生裡的成分讓甘蔗渣溶化』這樣的化學作用導致甘蔗渣粉碎變軟變少變小,兩者之間是完全不同的兩件事。前者只是也有『看來類似』的結果,嚴格說來與討論的現象並不相同。畢竟,『讓甘蔗渣比較好吞』有各種可能的方法,但『甘蔗渣溶化(所以比較好吞)』才是我們正在探究的現象。

又有網友疑惑,會不會是花生渣混著甘蔗渣一起吞所以比較容易?這個問題其實還是跟上一個花生油的答案一樣,不是不可能,但是沒有切中問題本身,而且需要說得更清楚。首先,為什麼花生渣混著甘蔗渣一起吞可能比較容易?是因為口感從單調的纖維變成混合顆粒的纖維(物理性的改變),所以比較容易吞嚥嗎?或者是因為如某些部落格文中所提的,花生顆粒把甘蔗渣(物理性的)切斷分開,所以比較容易吞嚥?這兩點要實驗也很容易,其實只要把花生米改成磨碎的花生粉跟甘蔗一起嚼,就可以知道了。而我大膽的猜測,即使是毫無顆粒口感又乾八八的花生粉,還是會有相同『甘蔗渣比較好吞』的效果,因此花生米或顆粒的物理作用顯然不是重點,而是花生裡的成分造成的化學作用讓甘蔗渣改變了。

(另一個『杜絕花生渣的影響』的實驗方法是:把花生米裝在絲襪裡頭再跟著甘蔗一起嚼,這樣照理說花生渣或顆粒就不會跟甘蔗渣在嘴裡混合,包在絲襪裡的花生米即便嚼碎了也不至於將甘蔗渣切碎,於是也可以排除花生米對甘蔗渣的物理作用)

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最後,有網友疑惑煮過或烤過的花生是否還有這樣的能力?畢竟酵素經過烹調應該會失去功用才對。這真是個好問題,但有趣的是,我們平常拿得到的花生米應該都是烹調處理過的(炒過烤過或蒸過),顯然裡頭的酵素依然有功用。或許某些酵素比較耐熱,因此即使炒過或蒸過烤過的花生米也依然保有酵素的功效,但不知道不同烹調處理的花生米的效果有沒有差別,好比說在花生湯裡煮透的花生米不知道是不是依然有效就是。又,如果有人能夠拿到新鮮的生花生來試試也會很有意思,說不定生花生的酵素活性更完整強大,更能讓甘蔗渣溶化於無形呢?

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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為何智齒這麼晚才長出來?——關鍵是「人臉比黑猩猩扁平」
寒波_96
・2021/11/30 ・2587字 ・閱讀時間約 5 分鐘

人類小時候會換牙,把乳牙換成恆齒,一旦恆齒長成就會持續使用一輩子。有意思的是,相對於靈長類親戚們,人類長牙齒的年紀明顯比較遲。例如 3 顆大臼齒,黑猩猩長出第一、第二、第三大臼齒的年紀,分別為 3、6、12 歲,人類則是 6、12、18 歲(我們的第三大臼齒就是智齒,不一定會長)。

人類的臉比黑猩猩扁,連帶使得長牙齒也比較晚?圖/Jens Schlueter/AFP/Getty Images

人類牙齒長得慢是為什麼呢,是因為晚熟的人類,發育比較慢嗎?一項新發表的研究認為,人體比黑猩猩的發育慢,是一個原因,不過還有一個關鍵因素不可忽略:人的臉比較扁平

嚼嚼~

探討牙齒發育快慢,要考慮整個口腔

長得快或長得慢,有時候沒那麼直接。乍看之下,人類發育成熟的速度比動物慢,比方說人類和親戚關係相近的吱吱們相比,猩猩、猴子出生後,比人類更快能自己獨立行動,更早長大成「猴」,也更早性成熟。

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但是人類的諸多發育特徵,並非總是那麼遲。根據靈長類身體和腦部的比例,可以估計斷奶時間的趨勢;以人類的身體、大腦比例來看,人類斷奶的時間反而還比預期的早。保守說法是,人類有自己的成長節奏。

人類成長比較慢的特徵中,牙齒算是一種。動物臼齒生長的年紀,和生涯呈正相關,探討化石的時候,可以做為生命史(life history)的指標。

牙齒並非單獨存在,而是長在口腔裡面,因此牙齒生長時要配合周遭結構,和口腔環境的發育關係密切。

新研究搜集 21 種靈長類,包括臼齒成長年紀、口腔各種構造的發育、整個身體發育節奏的生命史等資訊,分析其中的關係。

牙齒的成長,可謂口腔中的土木學,各種肌肉、骨頭結構,按照適當的角度、位置組合,才能形成穩妥的結構。圖/參考資料 1

一方面是各種空間構造,例如顳下頜關節(temporomandibular joint,簡稱 TMJ)、內收肌合力平台(adductor muscle resultant vector,簡稱 AMRV)、下頜牙弓長度(mandibular arch length,簡稱 MAL)等數據,另一方面是時程,每顆臼齒開始成長的年紀、對應的生命史等等。

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年紀之外,為什麼還要考慮成長階段呢?年紀是絕對的,生命史是相對的。比方說同樣在 5 歲長牙齒,一種動物平均壽命 25 歲,另一種是 50 歲;換算可知,前一種動物是在壽命進行到 20% 的年紀開始長牙,後一種動物卻是 10%。

另一方面,如果同樣在壽命階段的 10% 長牙,能活 30 歲的動物從 3 歲開始,預計壽命 60 歲的動物卻要 6 歲才開始。由此可以看出,同時考慮年紀和生命史,能得知一項指標更完整的意義。

幾種靈長類,長出第一、第二、第三大臼齒、和下頜牙弓結束成長的年紀。圖/參考資料 1

口腔內的臼齒土木學

一番分析發現,和咀嚼有關的肌肉是關鍵。牙齒和咀嚼肌搭配作用,生長時也是如此。臼齒成長要配合咀嚼肌等連繫的構造,周圍結構長成,才能再讓牙齒發育。

長牙跟蓋房子一樣,需要建築空間。準備長牙時,口腔中必需已經存在足夠的空間,才能讓牙齒正常生長,否則有結構安全的問題。

臼齒居住正義!

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可以這麼想,如果一種靈長類動物的口腔發育速度快,很快形成足以容納牙齒的空間,長臼齒的年紀會比較小。反過來,要是口腔結構發育速度慢,需要更長的時間才能拉出範圍,便會比較晚才開始長臼齒。

長牙之前,需要先形成足夠的建築空間。圖/參考資料 1

和其他靈長類相比,人類的口腔和嘴巴發育比較慢,原本就會更遲開始長牙。另一重要因素是預計長到多大。

有些動物的口腔較大,空間也比較寬敞,較快能發育出空間裝牙齒。而人類的臉比親戚們扁平,預計能長牙的部位本來就比較窄,所以要更多時間,才能長到足以容納牙齒的空間。

比較人和黑猩猩的臉型,很明顯能看出人的臉突出比較少,或是說比較扁平,尤其是臉下方,下巴周圍牽動的部位。

動動嘴巴,感受咀嚼肌在哪兒?

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和黑猩猩等靈長類親戚相比,人類發育時由於臉的延伸比較短,壓縮內部的空間,口腔內可以長牙的範圍比較窄,要花費相對更長的時光,才能形成足夠讓牙齒發育的空間。

綜合兩個因素,一方面是整個口腔生長速度比較慢,另一方面是臉比較扁平,使得人類能開始安全長臼齒的年紀,比其他靈長類更遲。

這項研究的分析對象都是活跳跳的吱吱,沒有包含古人類。不過論文提到,智人臉部縮短、臼齒遲長的特徵,至少在距今 30 多萬年,北非的摩洛哥 Jebel Irhoud  化石中已經能見到,因此推論這是智人演化之路上,相對早期便已衍生的特色。

嚼嚼~

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延伸閱讀

參考資料

  1. Glowacka, H., & Schwartz, G. T. (2021). A biomechanical perspective on molar emergence and primate life history. Science advances, 7(41), eabj0335.
  2. A study of skull growth and tooth emergence reveals that timing is everything

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1095 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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少顆牙齒照樣能吃飯呀!缺牙該怎麼處理?不處理會怎樣?
careonline_96
・2021/09/28 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

缺牙怎麼辦?不處理會怎樣?植牙與牙橋 牙醫師圖文解析

「醫師,我下巴的關節會痛,咬東西很吃力。」王小姐蹙起眉頭抱怨,「這幾天連頭都跟著痛。」

「請張開嘴讓我看看。」醫師仔細檢查過後問,「你的小臼齒掉多久了?」

「好像兩…三年了吧。」王小姐努力回想,「那時候蛀牙比較厲害,只好整顆拔掉,本來有打算要後續處理,但是工作一忙就耽擱了。」

一般成年人有 32 顆恆齒,可能因為蛀牙或外力撞擊而導致缺牙,很多人會認為少顆牙也能吃東西,所以就放任不處理,但是缺牙不處理其實可能導致一連串的麻煩。

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缺牙的影響主要會區分成兩個部分,「口內」及「口外」,泉玥牙醫診所院長郭光哲解釋,「口內」指的是口腔內環境的變化,「口外」則是口腔外,如臉形、外觀的變化。

假設缺牙的數目較少,僅缺少一、二顆牙齒,「口外」的部分,也就是外觀上不會有太明顯的變化。但在「口內」的部分就可以觀察到,前後牙齒會產生部份位移,甚至有傾倒的狀況。郭光哲牙醫師指出,「患者經常覺得,反正還有其他牙齒可以咀嚼,所以便沒有積極處理缺牙,但是鄰近牙齒傾倒或位移的狀況,常常導致齒縫大小的變化,或是更容易塞東西,長期下來可能導致牙周病、或蛀牙的問題。」

前後牙齒傾倒後,也會對原本咬合的平面造成干擾,郭光哲牙醫師表示,我們的嘴巴在咀嚼的時候,並非單純的上下移動,而是有著更複雜的前後、左右咬合模式。當咬合受到干擾,長期下來可能會導致一些顳顎關節障礙(Temporomandibular Joint Disorders)。

顳顎關節障礙的症狀包括顳顎關節痛、咀嚼疼痛、耳朵周遭疼痛等,這些都是日積月累下來的問題。

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缺牙不處理問題一籮筐

如果缺失的牙齒較多,「口外」的部分就會產生變化,例如很多老年人的臉頰凹陷。另外,由於多數患者缺少的牙齒會從後側開始,郭光哲牙醫師分析,為了咬東西,他們常常會把下顎骨往前移動,試圖用更多的前牙來咬東西,所以會看到漸漸呈現出類似「戽斗」的外觀。

「口內」的部分,因為缺失的牙齒越來越多,會喪失一些咀嚼的功能,吃東西越來越不方便,因為嚼不爛、嚼不碎,可能連腸胃都不舒服,甚至無法攝取足夠營養。郭光哲牙醫師說,隨著口內環境越來越複雜,容易產生牙周病、滋生更多細菌,倘若這些細菌進到腸胃道或血液循環,會造成更多更多的併發症。

植牙、做牙橋,缺牙治療比一比

所謂的牙橋,就像是在缺牙的位置架一座橋,需要前後牙齒來擔任橋墩,提供固定與支撐,郭光哲牙醫師分析,想製作牙橋得符合一些條件,首先必須具備穩固的前後牙,假設缺少的牙齒是整個象限的最後一顆牙齒,後面只剩下牙齦的時候,便無法做牙橋。

接下來,要評估當做橋墩的兩個支柱牙的健康狀態,它的牙周必須非常健康,沒有任何動搖,才不會使原本的問題惡化。

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因為很多患者都是已經缺牙很久了,才想要處理缺牙的問題,所以鄰近牙齒可能會有移位、傾倒的狀況。倘若牙齒因為長時間的磨耗,長度變短、牙冠高度不足,也沒辦法做牙橋。

一般而言,製作牙橋需要的時間比較短,郭光哲牙醫師解釋,通常拔完牙大約 8 週後,牙齦會達成基礎的成熟,可以開始介入治療。從拔牙開始計算,大概 12 周以內就可以完成牙橋。

牙橋的缺點是需要修磨前後牙齒,目前牙科的觀念會認為牙齒能不修就不修,修得越少越好,希望盡量保存原來的齒質。

另一個缺點是牙橋比較不容易清潔,因為是連成一組的裝置,橋墩下方的清潔便比較困難,再蛀牙的風險較高,必須靠牙間刷或沖牙機來清潔。

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第三個缺點是當牙橋出問題時,必須要整組拆掉再重新治療,因為之前已經磨掉一些齒質,如果又出現蛀牙的話,這些支柱牙的齒質狀況就會變得非常不好,甚至面臨拔掉的命運。

缺牙治療比一比

植牙的好處是不需要修磨前後牙,比較容易清潔,且咬合力量趨近真實牙齒,然而並非所有人都適合植牙。郭光哲牙醫師提醒,骨質疏鬆患者若接受雙磷酸鹽藥物治療,短時間之內不能接受任何牙科手術。罹患慢性疾病,如高血壓、糖尿病等,若是沒有好好控制,可能增加手術風險、感染風險、影響手術傷口癒合、甚至骨頭不會生長,也不適合植牙。另外,存在嚴重牙周疾病的患者,傷口感染的風險較高,亦不建議植牙。

假牙材質要知道

假牙的材質主要有全金屬、金屬燒瓷、全瓷等幾類,郭光哲牙醫師說,現在因為大家都很注重牙齒的美觀,能夠接受全金屬牙冠的人相對比較少,所以大多會選擇全瓷材料,或是裡面是金屬,外面燒上一層牙齒顏色的瓷。

金屬燒瓷是兩種材料的結合,製作時需要先修出金屬的厚度,再修出陶瓷的厚度,所以牙齒的修磨量相對比較大。長期使用後,如果患者的牙齦有些萎縮、退縮的現象,邊緣可能露出黑色細線。

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另外,金屬燒瓷可能會遇到瓷崩的狀況,表面的瓷崩落了,裡面的金屬就會露出來,除了影響美觀之外,咬合高度也會受到影響,無法緊密地咬在一起,郭光哲牙醫師說,崩落的表面通常會比較粗糙,比較難清潔、容易讓牙菌斑附著,而導致後續的問題。

全瓷材料可製作出擬真度高的牙齒,已廣泛應用於牙科領域,郭光哲牙醫師說,目前經常用來製作全瓷牙冠的材料是二氧化鋯,二氧化鋯的生物相容性佳,具有較高硬度。藉由立方體晶像結構,可以減少光線散射,增加二氧化鋯的透明度。全瓷牙是在電腦上設計,並由電腦進行切削,能夠提升製作效率及精準度。

什麼是二氧化鋯

牙齒的顏色相當複雜,每個人皆不相同,需要仔細比對鄰牙,才能做出逼真的假牙,郭光哲牙醫師說,過去的瓷牙需由人工上色,再進行燒結,現在有預染二氧化鋯,可先挑選顏色後再進行切削,不必再經由人工上色,亦具有螢光效果。若在安裝假牙時稍作修磨調整,也能維持假牙的顏色。

貼心小提醒

放任缺牙不處理,會在口內及口外衍生一系列的問題,諸如鄰牙位移、傾倒、顳顎關節障礙、影響咀嚼功能、導致外觀改變等。郭光哲牙醫師提醒,究竟該植牙或做牙橋,每個人的狀況不同,應該與牙醫師詳細討論,及早處理!

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