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醫療保健-《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》

商周出版_96
・2013/08/14 ・4080字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

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零診斷成本

一卷膠帶?真的嗎?當卡洛斯.卡馬拉(Carlos Camara)開始在美國加州大學洛杉磯分校修讀博士課程,研究高能量密度物理時,他從沒想過他很快就會發現自己在暗房內使用Scotch牌膠帶做實驗—或者說,一卷膠帶可以大大降低世界各地的醫療成本。一開始他只知道:某些材料碰撞在一起時會生出光來—這就是為什麼你咀嚼Life Saver牌的冬青糖果時,嘴裡會出現一點點閃光。這被稱為「摩擦發光」現象。卡馬拉在適度的真空狀態下進行摩擦發光實驗,他發現某些材料不單會發出可見光,也會釋放出X射線。所以現在的問題是,哪些材料?他開始廣泛試驗許多不同的材料。然後,事情發生了。卡馬拉在黑暗中拉開一卷Scotch牌膠帶。「我非常震驚,」他說:「它不僅是我測試過最光亮的材料之一,而且它也產生了X射線。」

富足-封面+書腰這可是大新聞。這發現登上《自然》期刊封面,然後在電視影集《尋骨線索》(Bones)中又被提及。影集播出後不久,卡馬拉與連環創業企業家戴爾.福克斯(Dale Fox)結盟,成立摩擦遺傳因子公司(Tribogenics),目標是製造出世界上最小、最便宜的X光機。有別於造價二十五萬美元、洗碗機大小、仰賴十八世紀技術的裝置(基本上,就是把真空管連接至電源供應器),摩擦遺傳因子版本(卡馬拉稱為「X光像素機」〔X-ray pixel〕)的主要組成部分,成本不用一美元,體積只有半個隨身碟大小,利用摩擦發光產生X射線。這些像素機可以被組合成各式各樣的大小或形狀:組合成十四乘十七英寸的大小就能用來做胸腔攝影;組成一長條就能用來進行電腦斷層掃描。而且這些像素機的用電需求非常底(不到傳統X光機的百分之一),所以光靠太陽能板或手搖動力就能支援。「想像一下:只需一個公事包便可收納整組放射線儀器,」福克斯繼續說:「它能靠電池或太陽能供電,攜帶方便,能夠診斷從手臂骨折到腹部埂阻等多種症狀。這將把醫學以及發展中世界的醫療保健帶到一個新的層次。」

福克斯在乳房X光檢查領域看到了更多可能性。「今天,乳房X光檢查需要一副昂貴、大型、固定的機組,才能拍到一個粗糙的2D畫面。但請你想像一下這樣的『胸罩』:頂部設有微小的X光射出器,底部則設有X光感應器。它能夠自行充電、供電,擁有3G或無線上網功能,而且能夠裝在聯邦快遞的盒子裡送到病人手上。病人穿上胸罩,按下按鈕,醫生便會上線並開始說:「嗨。準備好為你的乳房進行X光檢查了嗎?請保持不動。」接著X光射出,感應器收集並傳送影像,再由醫生當場讀取。病人把包裹寄回,整個手續完成,既省時又省錢。

X光像素機陣列,是達到「零診斷成本」的第一步。此概念是由前哈佛大學化學教授,現為超級企業家的喬治.懷特賽茲所提出。一如該名詞所想傳達的,懷特賽茲希望把疾病診斷的成本降至越低越好,而它在馬蓋先的領域裡的確是相當低。為了達到目標,懷特賽茲最近把注意力轉移到折磨著竄起中的十億人的疾病。要發展對抗愛滋病、瘧疾和結核病疫苗的唯一方法,是找到一種準確、價廉,且足以應付大量病人的診斷和監測技術。然而,你無法靠今天的技術做到這一點。

所以,懷特賽茲參考了普拉哈拉德的金字塔底端發展模型。他並未選擇藉由顯著降低一部十萬美元機器的成本起步,而是選擇以現有最便宜的材料做起:一張側邊約一公分、能夠吸附液體的試紙。在懷特賽茲試紙的邊緣放上一滴針眼大小的血液或一滴尿液,液體滲入後便沿著試紙纖維移動。印在紙上的疏水聚合物引導液體沿預定的渠道流向一組測試井,這些測試樣本在此處與特定試劑交互作用後,會使試紙變色。其中一個測驗室測試尿液中的葡萄糖,如果有糖分出現,試紙會變成褐色;另一個則是測試蛋白質,如果有蛋白質出現,試紙就會變成藍色。由於這樣的試紙並不昂貴,要達到懷特賽茲所謂的零診斷成本並非遙不可及。「主要的成本在於蠟印表機,」他說:「這些印表機每部約八百美元。如果你讓它們每天運作二十四小時,每年每部可生產出一千萬張試紙。因此,我們確實能夠達到零診斷成本的目標。」

馬蓋先三部曲的最後一部曲—痰樣本,甚至更有前景。它是之前介紹過的「晶片化驗所」之必需品,該技術由阿尼塔.戈埃爾博士的奈米生物系統公司所研發。將一滴唾液或血液放在戈埃爾的奈米技術平台,在你身體內的任何病原體的去氧核糖核酸以及核糖核酸標記將會無所遁形,確認種類後再上報到中央超級電腦—華生醫生。這些晶片是邁向零診斷成本的重要一步,也是幫助解決三個主要醫療保健挑戰不可或缺的元素。這三個挑戰是:遏止流行病,減少生物恐怖主義威脅,和治療如愛滋病等廣為流行的疾病。由哥倫比亞大學研發的「m晶片」技術(mChip),將HIV病毒篩檢去貨幣化及去物質化。過去一度需要長期就醫、一小瓶血液,數天或數週的焦急等待,才能完成篩檢;現在已變成無需看醫生,只需一滴血以及十五分鐘的判讀,全部過程只需花費不到一美元的成本,而且只需使用比信用卡還小的微流控光學晶片(microfluidic optical chip)。

由於我們很快就能透過行動裝置連上華生醫生,而該行動裝置又設有環球定位系統,因此電腦不僅可以同時替你做出診斷,也能偵測到某地某疾病的異常高發病率,例如奈洛比的流感疫情,從而提醒世界衛生組織可能出現的流行疫病。更棒的是,由於華生醫生的診斷成本就只包含電腦的運算費用(其實只是電力成本),所以費用便降到只有幾分錢。為了加速這一進程,二○一一年五月十日,無線供應商高通公司(Qualcomm)與X獎項基金會合作,宣布計畫發展高通手機感測器監視軟體X設計獎(Qualcomm Tricorder X PRIZE),獎項名稱是引用《星際爭霸戰》中的醫學掃描技術。此次大賽將提供一千萬美元獎金,給首先製造出優於專業醫生團隊的斷症工具的隊伍,而且該工具必須是便於消費者使用的低成本行動裝置。

然而,即使現下有眾多的馬蓋先思想,但我們仍離達到終極醫療保健目標有一段距離,因為知道病人出了什麼問題只打贏了一半的戰役。我們仍然需要治療和治癒病人。我們已經解決了許多能夠「預防」的疾病,手段是通過清潔用水、清潔能源、基礎營養、室內沖水馬桶。然而,我們還得考量到另一種分類的疾病:容易治療和/或可治癒的疾病。其中有許多是使用簡單的藥品已可控制,但有一些則需要手術才能解決。科技已經在斷症方式引發革命性的改變,如果它也能對手術產生相同的影響,又會是什麼模樣呢?

全能的幹細胞

一九九○年代初,傑出的神經創傷外科醫生羅伯特.哈里里(Robert Hariri)對自己的領域感到越來越沮喪,特別是手術刀的限制。「我們可以做到有限度的修復,令傷者在意外發生後得以存活,」他說:「但是,手術無法令他們完全回復正常。」所以,哈里里尋找各種能恢復自然發展過程的方法,讓大腦自我再生和重建。在九○年代後期,他意識到,他或許可以像現在注射藥物般將幹細胞注入患者體內,以治療病人、戰勝病魔。哈里里認為,要掌控細胞醫學的真正潛力,必須確保未來能穩定地供應幹細胞,所以他創立了他的第一家公司,儲存取自胎盤的幹細胞和新生兒的臍帶血。四年後,市值三百億的藥業巨擘賽基公司(Celgene)因為看中這項技術再造醫學的潛力,收購了生命庫與人類創造公司(LifeBank/Anthrogenesis)。

不過,並非只有賽基公司採取行動。「我們每個人都來自一顆受精卵,然後發育成擁有十兆個細胞的複雜有機體,而這個有機體內有二百多個組織,個個都是全天候從無間斷地工作,發揮其專司的功能。」骨髓移植(幹細胞治療的形式之一)專家、奇點大學醫學部主任丹尼爾.克拉夫特(Daniel Kraft)博士說:「幹細胞驅動了令人難以置信的細胞分裂、生長,與修復過程。幹細胞所擁有的能力,能夠為醫療保健帶來許多方面的革命,是當前幾乎所有技術所無法超越的。」

哈里里同意這項技術的潛力無限。在接下來的五到十年,我們將能夠利用幹細胞來矯治慢性自體免疫性疾病,如類風濕關節炎、多發性硬化症、潰瘍性結腸炎、克隆氏症,和硬皮症。之後,我相信下一個新的大領域將是神經退化性疾病,那時我們便可逆轉帕金森氏症、阿茲海默症,甚至中風。而且,人們也將可以負擔得起醫療費用。細胞製造技術在過去十年已出現巨大的進步。舉例來說,我們已經從認為細胞療法的費用會超過十萬美元,轉而相信只要大約一萬美元就能執行。在未來十年,我認為我們可以更顯著地降低成本。所以,我們在談論的是,未來我們有希望以不多於一台筆電的價格,「治療」慢性疾病和重振主要器官。

你擔心在你的肝臟或腎臟衰竭之前,無法讓它們恢復生機嗎?別害怕,我們還有另一種解決方案。哈里里取得的專利之一,是「利用幹細胞修復或重建屍體器官與組織母體」。這是在實驗室培育全新和可移植器官的基礎,維克弗斯特大學醫學中心(Wake Forest University Medical Center)人體組織工程師先驅安東尼.阿塔拉(Anthony Atala)已成功展示這方法的可行性。

「世界各地都對器官有龐大的需求,」阿塔拉說:「在過去十年,器官移植等候名單上的病人數目增加了一倍,但最終能夠成功進行移植的人數卻依舊沒有上升。而到目前為止,我們已經能夠在實驗室裡培育出人耳、手指、尿道、心臟瓣膜,和整個膀胱。」

阿塔拉的下一個主要挑戰,是培育人類體內最複雜的器官之一:腎臟。在器官移植清單上,大約有八成的患者都是在等待腎臟。二○○八年,在美國進行的腎臟移植手術數量就超過了一萬六千次。為了完成這壯舉,他和團隊已經超越了使用屍體器官和組織母體的技術,並且確實「3D列印」出腎臟的早期版本。「開始時,我們使用的是普通的桌面噴墨印表機,每次粗略地列印一層細胞。」他解釋:「只要幾小時,我們已經能夠列印出一顆真的迷你腎臟。」儘管要做出完整的腎臟可能得再花上十年的時間,但阿塔拉卻是持謹慎樂觀的態度,因為他列印出的部分腎臟組織已經能夠排出類似尿液的物質。

「無論是因老化、創傷或疾病影響而需進行器官再生或組織修復療程,」克拉夫特博士說:「這快速發展的領域將會影響幾乎所有臨床領域。最近發明,通過重新編程患者自身皮膚而產生的誘導多能幹細胞,為我們提供了通往這種強大技術的無爭議平台。隨著幹細胞、組織工程、3D列印技術即將匯集,我們很快就會有一個無比強大的兵工廠,為我們帶來充足的醫療保健資源。」

 

摘自PanSci 2013年8月選書《富足:解決人類生存難題的重大科技創新,由商周出版。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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將陽光轉變成電能的太陽能電池:太陽能電池不是電池——《圖解半導體》
台灣東販
・2022/11/23 ・2778字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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備受關注的再生能源

近年來,以太陽能發電的再生能源備受關注。

近年來,以太陽能發電的再生能源備受關注。圖/pexels

太陽能電池是太陽能發電的關鍵裝置,這是用半導體將陽光的能量直接轉變成電能的裝置。雖然有「電池」這個名稱,但不像乾電池那樣可以儲存電能。所以「太陽能電池」這個稱呼其實並不洽當,應該稱其為「太陽光發電元件」才對。

太陽能電池會利用到第 1 章 1-2 節提到的半導體光電效應(將光轉變成電能的現象)。不過,僅僅只透過照光,並不能從半導體中抽取出電能。要將光能轉變成電能,必須使用 pn 接面二極體(參考第 1 章 1-8 節)才行。

pn 接面二極體。圖/東販

圖 5-1(a) 為 pn 接面二極體,p 型半導體有許多電洞做為載子,n 型半導體內則有許多電子做為載子。這個 p 型與 n 型半導體接合後,接合面附近的電洞會往 n 型移動擴散,電子則會往 p 型移動擴散,如圖 5-1(b) 所示。

移動擴散之後,接面附近的電子與電洞會彼此結合,使載子消滅,這個過程稱為複合。結果會得到圖 5-1(c) 般,沒有任何載子存在的區域,這個區域就稱為空乏層。

接面附近的空乏層中,n 型半導體的帶負電電子不足,故會帶正電;另一方面,p 型半導體的帶正電電洞不足,故會帶負電(圖 5-1(d))。

因此,n 型與 p 型半導體之間的空乏層會產生名為內建電位的電位差,在接面部分形成電場。這個電場可以阻擋從 n 型半導體流出的電子,與電子從 n 型流向 p 型的力達到平衡,故可保持穩定狀態。

這種狀態為熱平衡狀態,放著不管也不會發生任何事。也就是說,接面上有內建電位差之壁,不管是電子還是電洞,都無法穿過這道牆壁。

用光發電的機制。圖/東販

在這種狀態下,如果陽光照入空乏層,半導體就會在光能下產生新的電子與電洞,如圖 5-2 所示。此時,新的電子會因為內建電場所產生的力而往 n 型半導體移動,新的電洞則往 p 型半導體移動(圖 5-2(a))。於是,電子便會在外部電路產生推動電流的力,稱為電動勢。

在光照射半導體的同時,電動勢會一直持續發生,愈來愈多電子被擠入外部電路,於外部電路供應電力。被擠出至外部電路的電子會再回到 p 型半導體,與電洞結合(圖 5-2(b))。我們可以觀察到這個過程所產生的電流。

太陽能電池的結構。圖/東販

目前太陽能電池的大部分都是由 Si 半導體製成。以 Si 結晶製成的太陽能電池結構如圖 5-3 所示。

為方便理解,前面的示意圖中,都是以細長型的 pn 接面半導體為例。但實際上,太陽能電池所產生的電流大小,與 pn 接面二極體的接面面積成正比。所以 pn 接面的面積做得愈廣愈好,就像圖 5-3 那樣呈薄型平板狀。

前面的說明提到,陽光可產生新的載子,這裡讓我們再進一步說明其原理。

pn 接面二極體的電子狀態。圖/東販

圖 5-4 為 Si 原子之電子組態的示意圖(亦可參考第 38 頁圖 1-11)。Si 原子最外層的軌道與相鄰 Si 原子以共價鍵結合,故 Si 結晶的軌道填滿了電子,沒有空位(圖 5-4(a))。

若摻雜雜質磷(P)或砷(As)等 15 族(Ⅴ族)元素,形成 n 型半導體,便會多出 1 個電子。這個電子會填入最外層電子殼層的最外側軌道(圖 5-4(b)),與共價鍵無關,故能以自由電子的狀態在結晶內自由移動。

由於電子軌道離原子核愈遠,電子的能量愈高,所以位於最外側軌道的電子擁有最高的能量(參考第 57 頁,第 1 章的專欄)。最外側軌道與最外層電子殼層的能量差,稱為能隙。

另一方面,如果是摻雜鎵(Ga)或銦(In)等 13 族(Ⅲ族)元素的 p 型半導體,會少 1 個電子,形成電洞。這個電洞位於最外層電子殼層,能量比自由電子還要低(圖 5-4(c))。

空乏層不存在自由電子或電洞等載子,此處原子的電子組態皆如圖 5-4(a) 所示。

陽光照進這個狀態下的空乏層區域時,原子的電子會獲得光能飛出,轉移到能量較高的外側軌道(圖 5-4(d))。此時的重點在於,電子從光那裡獲得的能量必須大於能隙。如果光能比能隙小的話,電子就無法移動到外側軌道。

光的能量由波長決定,波長愈短,光的能量愈高(參考第 217 頁,第 5 章專欄)。光能 E(單位為電子伏特eV)與波長 λ(單位為 nm)有以下關係。

E[eV]=1240/λ[nm]

抵達地表的陽光光譜。圖/東販

另一方面,抵達地表的陽光由許多種波長的光組成,各個波長的光強度如圖 5-5 所示。

由圖可以看出,可見光範圍內的陽光強度很強。陽光中約有52%的能量由可見光貢獻,紅外線約佔 42%,剩下的 5~6% 則是紫外線。

若能吸收所有波長的光,將它們全部轉換成電能的話,轉換效率可達到最高。不過半導體可吸收的光波長是固定的,無法吸收所有波長的光。

Si結晶的能隙為 1.12eV,對應光波長約為 1100nm,位於紅外線區域。也就是說,用 Si 結晶製造的太陽能電池,只能吸收波長小於 1100nm 的光,並將其轉換成電能。

不過,就像我們在圖 5-5 中看到的,就算只吸收波長比 1100nm 還短的光,也能吸收到幾乎所有的陽光能量。

光是看以上說明,可能會讓人覺得,如果半導體的能隙較小,應該有利於吸收波長較長的光才對。不過,並不只有能隙會影響到發電效率,圖 5-6 提到的光的吸收係數也會大幅影響發電效率。光的吸收係數代表半導體能吸收多少光,可以產生多少載子。

有幾種材料的光吸收係數特別高,譬如 Ⅲ—Ⅴ 族的砷化鎵(GaAs)。GaAs 的能隙為 1.42eV,轉換成光波長後為 870nm,可吸收的光波長範圍比 Si 還要狹窄。但因為吸收係數較高,所以用砷化鎵製作的太陽能電池的效率也比較高。

總之,GaAs 是效率相當高的太陽能電池材料。然而成本較高是它的缺點,只能用於人造衛星等特殊用途上。即使如此,研究人員們仍在努力開發出成本更低、效率更好,以化合物半導體製成的太陽能電池。

——本文摘自《圖解半導體:從設計、製程、應用一窺產業現況與展望》,2022 年 11 月,台灣東販出版,未經同意請勿轉載。

台灣東販
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台灣東販股份有限公司是在台灣第1家獲許投資的國外出版公司。 本公司翻譯各類日本書籍,並且發行。 近年來致力於雜誌、流行文化作品與本土原創作品的出版開發,積極拓展商品的類別,期朝全面化,多元化,專業化之目標邁進。

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【2022 年搞笑諾貝爾藝術史獎】浣腸也搞儀式感!藥理學家的馬雅考古
寒波_96
・2022/09/21 ・5148字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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搞笑諾貝爾獎每年都是新的開始,2022 年也不例外。今年「第 32 次第一屆搞笑諾貝爾獎」一共頒發 10 個獎項,藝術史獎 2 位學者的得獎理由是:

「以跨領域手法研究古代馬雅陶器畫面的儀式性浣腸(A Multidisciplinary Approach to Ritual Enema Scenes on Ancient Maya Pottery)」。

浣腸場景的馬雅陶器,盡在不言中。圖/取自 mayavase

2022 年,肛門或成最大贏家!

浣腸(enema)別名灌腸,就是直接向肛門注入液體,刺激排泄。灌腸也指稱香腸的作法,浣腸讀起來比較有儀式感,本文之後就採用浣腸稱呼。

今年的生物學獎也和肛門有關,肛門或成最大贏家!有種蠍子斷尾求生後,連肛門都會一起脫落,而且無法再生,再也無法排泄,最終便秘致死。好在即使屁股沒惹一半,還可以再活幾個月,完成傳宗接代的蠍生大事。

同時看到馬雅人的浣腸研究,想說能不能幫斷尾的蠍子也浣腸一下,解決便秘問題……馬上想到它們已經沒有屁股,不再有機會享受浣腸的樂趣,嗚嗚。 😭

有趣的是(疑似贅句,本文應該沒有無趣的事),2022 年受到表揚的藝術史獎來自 1986 年發表的論文,本身就很有考古精神,36 年過去,如今得獎者都老惹。

大部分搞笑諾貝爾獎頒給近幾年的研究。但是一查之下大吃一驚,穿越歲月的表揚很少,卻不算罕見:

2022 年的藝術史獎頒給 1986 年的研究,時隔 36 年。

2021 年的昆蟲學獎頒給 1971 年的研究,時隔 50 年。

2013 年的安全工程獎頒給 1972 年的研究,時隔 41 年。

2013 年的公共衛生獎頒給 1983 年的研究,時隔 30 年。

2011 年的公共安全獎頒給 1967 年的研究,時隔 44 年。

2011 年的生物學獎頒給 1983 年的研究,時隔 28 年。

2010 年的公共衛生獎頒給 1967 年的研究,時隔 43 年。

2008 年的化學獎頒給 1985 年的研究,時隔 23 年。
……

中間是考古學家地獄慕斯(Nicholas Hellmuth),右下是藥理學家德史密特(Peter A.G.M. de Smet)。圖/取自 頒獎影片

研究民族藥物的藥理學家:一個博士不夠,就再讀一個!

今年等待 36 年的 2 位得獎者,是什麼來頭呢?馬雅是個位於中美洲,有數千年歷史的文化,如今依然有數百萬馬雅人樸實地生活著,儘管不如古代輝煌。研究馬雅考古的人,應該是考古學家吧!其中一位地獄慕斯(Nicholas Hellmuth)確實符合想像,他正是探索古馬雅的考古學家。

然而,另一位德史密特(Peter A.G.M. de Smet)不是考古學家,而是藥理學家。這項探討馬雅浣腸的研究,源自他博士論文中的一部分,而且這是他的第二個博士學位。

德史密特是荷蘭人,就讀烏特勒支大學(Utrecht University),公元 1979 年取得「藥學博士(Doctor of Pharmacy)」,具有一流的藥理學專業。後來他對民族藥物,也就是各地的草藥、菸草等傳統藥物產生興趣,於是 1981 年起又深造數年,1985 年再取得一個 PhD 博士。

他的博士題目叫作《美洲的儀式性浣腸與鼻菸(Ritual enemas and snuffs in the Americas)》,這段期間他幹勁十足地完成多達 11 篇論文!這麼多素材都被整合進博士論文,後來有出書。

德史密特出版過好幾本書,有亞馬遜作者頁面。圖/取自 亞馬遜網頁

這位藥學博士在第二個博士論文中(第 13 頁),一整個理組嗆文組的 fu:

「儀式性用藥的資料中,不當使用藥理學數據,是驚人的常見錯誤。實際上這不太意外,因為這個領域中的作者,往往缺乏藥理學背景。」

初出茅廬的德史密特,整理當時藥理學、民族學、考古學的多方資訊,加上自己的實驗,探討美洲原住民在浣腸、吸菸兩項行為的材料、手法、效果,使他成為以現代科學探討民族藥理學(ethnopharmacology)的先驅。

40 年來他身兼藥理學家、民族藥物學家的雙重身份,兩個領域都頗有建樹,總共發表上百篇論文,有些引用數相當可觀。2011 年還出過一本書,由 20 世紀初的明信片討論各地的民族藥物。

出現浣腸場面的馬雅陶器畫面,中間有位睡蓮美洲豹。圖/取自 Here are the winners of the 2022 Ig Nobel Prizes

藥理學×考古學:馬雅人為什麼浣腸?

馬雅人為什麼浣腸?馬雅世界後來成為歐洲人殖民地,早在殖民時期便有紀錄,馬雅人以浣腸行醫療用途。這也是當今受過醫學訓練的醫師、護理師之基本專業。

然而,1977 年重現於世的古代陶器,上頭的浣腸畫面卻不像醫療,而是某種儀式的場景。此後累積愈來愈多證據,現在可以肯定馬雅人不只為了醫療浣腸,還會在儀式性的場子中浣腸,有搞別人屁股,也可以自己搞自己屁股,還有互相浣腸的。

馬雅浣腸是德史密特的博士論文中,少數有關考古的題材,他不懂考古學,因此找到前輩地獄慕斯助拳。地獄慕斯搜藏不少馬雅小本本(主要是 6 到 9 世紀的古典期晚期),在其協助下,德史密特能充分發揮藥理學專業,跨領域探討古代馬雅人的浣腸學問。

出現浣腸注射器的馬雅陶器畫像。馬雅人長相並不奇怪,畫面中人只是戴著面具喝酒。圖/取自〈【食慾流動】今晚我想來點中美洲烈酒

「儀式(ritual)」的目的千變萬化(很多人類學家不知道怎樣解釋就說是儀式,老套路),馬雅浣腸的目的是什麼?德史密特認為一項意義可能是「淨化」。浣腸就是人為強制排出消化道中的廢物,在淨化儀式中適合作為象徵。

有些浣腸的目是追求快感,馬雅人應該也不例外,畢竟有些浣腸儀式的畫面,看起來就是派對。在儀式中使用藥物、興奮劑助興,不論古今都很常見。馬雅浣腸多半也是令參與者愉悅的儀式。還有人浣腸的目的是保健,像是現在也有人提倡咖啡浣腸。由此推敲,浣腸儀式能達到綜合性的目的。

浣腸跨越時空。福大命大的法蘭西大皇帝「太陽王」路易十四,便以喜愛浣腸聞名,別稱「大腸王」,據說一生浣腸超過 2000 次。當時浣腸和放血一樣,是流行的醫療與保健手段,不過懂玩的路易十四,想必也從中獲得不少快感。

提醒各位讀者,浣腸未必會傷害人體,但是一定有風險。不論目的是醫療、愉悅或保健,都要審慎進行,一旦碰到狀況,快點尋求醫療協助。尤其千萬不要用屁股直接喝酒或興奮劑!肛門、腸道細胞的吸收效果好,恐怕會不知不覺地中毒。

大腸王路易十四一邊浣腸,一邊接見外賓的歷史畫面。圖/取自 wiki 公共領域

實驗精神,注入!

注入肛門的液體是浣腸關鍵,浣腸液的配方、用量大有學問。幾乎可以確定馬雅人會用酒精浣腸,畫像中便能見到稱為「balché」的含酒精發酵飲料。

一堆博士牲讀的要死要活,即使僥倖畢業,也常常像 Long COVID 後遺症般,罹患遺憾終生的 Long PhD。德史密特的博士生涯卻充滿趣味,他拿自己的屁股做實驗,測試不同濃度與用量,讓讀者也猝不及防地上車。

讓人享受快感的浣腸,要將浣腸液留在腸道一段時間,不能馬上排出,所以不能注入太多。

德史密特在博士論文第 57 頁寫到,現代西醫操作下,超過 200 cc 只作為刺激排泄使用。古代藝術品中,有些看起來 size 很大大大的注射器,能注入不少浣腸液,其目的看似為快速大爆射的淨化功能,而非慢慢醞釀,體驗灌腸的愉悅感。

然而,德史密特又指出,他用自己屁股做實驗發現,即使注入 500 cc 的酒精灌腸液,也能輕易地維持不會大爆射。因此不能說注射器比較大支,就一定無法享受快感。

大腸王路易十四直呼內行:這荷蘭仔,懂玩!

攻打荷蘭的太陽王路易十四畫像。圖/取自 wiki 公共領域

浣腸液除了酒精,馬雅人還有哪些素材?

酒精以外,德史密特還測試過 DMT(dimethyltryptamine,N,N-二甲基色胺)浣腸,沒什麼特別感覺,不過他謹慎使用的劑量非常低。致幻劑 DMT 可以調製死藤水(ayahuasca)等迷幻藥,吃多會出人命,千萬不要胡亂嘗試。

作為藥理學家,德史密特討論多款可能的成分,不過沒有自稱試用過。像是咖啡因、尼古丁、迷幻蘑菇(psilocybian mushroom)、毒蠅傘(fly agaric,學名 Amanita muscaria)、睡蓮(water lily)、柯拉豆屬植物的蟾毒色胺(Anadenanthera alkaloid bufotenin,巴西植物 paricá 的種子)等等。

德史密特認為,他探討的大部分化學物質都不適合用於浣腸液,或是有機會被馬雅人使用。稀釋的咖啡因、尼古丁溶液肯定能用來浣腸,而且效果不錯。可是沒有馬雅人使用咖啡因、尼古丁浣腸的鐵證。

還有睡蓮值得一提。有些陶器畫面上出現睡蓮,可能作為儀式用途;而某些種類的睡蓮中又含有可作為致幻劑(hallucinogen)的成分,這才懷疑到睡蓮。但是睡蓮是否用於浣腸,至今仍缺乏可靠的證據。

這些研究看似搞笑,有什麼意義呢?不少人類學家、民族學家、考古學家,歷史學家做研究時,會接觸藥物與儀式,卻時常缺乏足夠的藥學知識,對於目的、用法、用量、效果等問題無法深入探討。人類學家 David J. Minderhout 在 1987 年的書評提到,德史密特以藥理學的視角切入,能彌補人類學、民族學的不足,對藥用植物感興趣的人,這類研究頗有參考價值。

總之就是,叔叔有練過,大家不要模仿。浣腸是有風險的行為,不論出於什麼目的,都要謹慎操作。

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延伸閱讀

參考資料

  1. 2022 年搞笑諾貝爾獎得獎名單
  2. Here are the winners of the 2022 Ig Nobel Prizes
  3. 德史密特在 WHO 旗下 International Classification of Traditional Medicine(ICTM)的網頁
  4. 德史密特 1985 年的博士論文《Ritual enemas and snuffs in the Americas》
  5. de Smet, P. A., & Hellmuth, N. M. (1986). A multidisciplinary approach to ritual enema scenes on ancient Maya pottery. Journal of ethnopharmacology, 16(2-3), 213-262.
  6. Minderhout, D. J. (1987). Ritual Enemas and Snuffs in the Americas. Peter AGM de Smet.

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寒波_96
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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》。