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奈米碳管微型氣體偵測器

科景_96
・2011/02/08 ・991字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 524 ・七年級
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Original publish date:Jul 17, 2003

編輯 Tzu-Ming Lu 報導

相信大家對電影裡警犬靠著敏銳的嗅覺找到夾藏毒品的畫面一定不陌生。最近美國羅色勒技術學院 (Rensselaer Polytechnic Institute) 的Ashish Modi等人,利用奈米碳管設計出了足以比美狗兒嗅覺的微型氣體偵測器。

一些傳統的氣體偵測器不是太大太笨重,操作電壓太高,就是反應不夠快不夠靈敏,或是由於一些化合物易吸附在偵測器上而日漸退化。Ashish Modi等人設計出來的新型偵測器,恰可以解決這些問題。

這個偵測器的基本架構是一個成長在二氣化矽基板上的奈米碳管陣列,每個奈米碳管尖端的半徑只有15nm,彼此相距約50nm。在奈米碳管尖端上方150μm處以鋁作為另一個電極。由於奈米碳管非常尖細,因此在其附近的電場強度非常的大,足以在低電壓操作下即可將氣體分子游離而導通電路。

經過他們的實驗發現,每種不同的氣體分子,有不同的breakdown voltage,而且在很大的濃度範圍內,幾乎是常數,所以利用breakdown voltage的大小,可以判別出氣體的種類。另外電流大小和氣體的濃度也有很好的指數關係對應,而且不隨使用時間而變化,所以可以藉由電流的大小,測量出氣體的濃度。

相對於傳統氣體偵測器,很大的一個優點在於極低的操作電壓。當電極的間距愈縮愈小時,產生的電場強度愈大,可以在更低的電壓下工作;當間距自150μm縮小至25μm時,只需要大約130V的電壓即可游離氣體分子,這個電壓大小已經可以使用電池提供,有助於開發可攜式的氣體偵測器。

另外一個優點是,對於在空氣中1%濃度等級以下的氣體,這個偵測器的響應有很急劇的變化,而且反應時間極短,只需要幾十個μs,對於工安事件或是恐怖份子毒氣攻擊等場合,有很大的應用價值。

參考論文:

Ashish Modi, Nikhil Koratkar, Eric Lass, Bingqing Wei, and Pulickel M. Ajayan. Miniaturized gas ionization sensors using carbon nanotubes. NATURE VOL 424 10 JULY 2003, 171-174.

參考網頁:

Nanotubes make miniature gas sensors.

http://physicsweb.org/article/news/7/7/8

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Jun 15, 2006] 奈米碳管-再硬的物質也能擠出來
  • [Feb 15, 2006] 碳奈米管增加材料吸振能力
  • [Sep 08, 2005] 你也可以做的奈米碳管薄片
  • [Aug 25, 2004] 鋰、鉬、硒奈米線化學感應器
  • [Aug 15, 2003] 偵測塑膠炸藥的新裝置
  • [May 03, 2003] 奈米碳管的能隙調變
  • [Apr 02, 2003] 奈米碳管流量計
  • [Dec 27, 2002] 亮不亮有關係

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  • 文章難易度
    科景_96
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    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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    哺乳期進補小心踩雷,減重黃金期你掌握了嗎?
    careonline_96
    ・2025/06/11 ・3020字 ・閱讀時間約 6 分鐘

    圖 / 照護線上

    「曾經遇過一位媽媽,懷孕過程中增加了 15 公斤,產後一直瘦不下來,使體態改變,膚質也變差,顯得很沒有活力。」張若偉中醫師表示,「經過詳細的評估,我們針對她的生活習慣、飲食、睡眠、運動進行調整,並搭配婦科調養,讓體重、體態都逐漸恢復,連家庭關係都明顯改善。讓我深刻體會到,產後不僅是身體的恢復期,也是心理與家庭關係重要的適應期。」

    孕期體重該增加多少?建議依 BMI 來評估!

    懷孕過程中,除了胎兒的體重逐漸增加之外,母體也會增生額外的組織,如胎盤、羊水等,所以孕婦的體重一定會逐漸增加,但是也不可以讓體重失控。張若偉中醫師說,懷孕期間建議的體重增加範圍會根據懷孕前的體重而有所差異,一般而言,較瘦的孕婦有較大的體重增加空間,而原本體重較重的孕婦則應避免過多體重上升。

    國民健康署建議,懷孕前身體質量指數(BMI)[1]小於 18.5kg/m2 的孕婦,整個孕期建議增加 12.5 至 18 公斤;懷孕前 BMI 介於 18.5 至 24.93kg/m2 的孕婦,整個孕期建議增加 11.5 至 16 公斤;懷孕前 BMI 介於 25.0-29.9kg/m2 的孕婦,整個孕期建議增加 7 至 11.5 公斤;懷孕前 BMI 為 30kg/m2 以上的孕婦,整個孕期建議增加 5 至 9 公斤[2]

    養胎不養肉孕期體重別失控
    圖 / 照護線上

    懷孕期期間要維持健康均衡飲食與適量運動,自第二孕期起,每日需增加 300 大卡的熱量攝取[3]。張若偉中醫師提醒,建議孕婦要每週測量並記錄體重,若能將體重維持在建議的範圍內,產後較容易回復原本的體態。

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    產後瘦得健康,中醫調養更穩健!

    針對計畫產後減重的婦女,中醫師可根據媽媽的體質特性,透過針灸、穴位埋線、內服中藥來輔助減重。張若偉中醫師說,針灸與穴位埋線的原理相似,但持續時間不同。針灸是透過金屬針刺激穴位,每次約 20至 30 分鐘;穴位埋線是在穴位中植入可吸收的手術線,讓該部位持續受刺激,可維持較長的時間。在經過評估後,針灸與穴位埋線也可以同時進行。

    通常外治法(針灸、埋線)會搭配內服中藥,兩者同時進行較能達到預期的效果。張若偉中醫師說,哺乳期間可依個人體質適量使用中藥調養,但需選擇適合的藥方,確保對母嬰安全無虞。

    產後減重不能一味依賴極端飲食或高強度運動,應該透過生活習慣、飲食、睡眠、運動,適時搭配婦科調養,逐步恢復身體狀態,才能達到更健康、穩定的減重效果!

    產後減重瘦身計畫
    圖 / 照護線上

    破解迷思,避開產後減重陷阱!

    產後的婦女常會遇到許多不易察覺的陷阱,看似對身體有益,但實際上可能影響減重進度,甚至有礙健康。張若偉中醫師說,許多家庭認為產後應該大量進補,但是攝取大量脂肪、蛋白質、醣類,反而可能導致體重上升,對身體造成額外的負擔。

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    由於哺乳會消耗熱量,使媽媽的食量增加,但是也要特別留意,應避免過度攝食。張若偉中醫師說,有哺乳的婦女,每日的熱量攝取以增加 500 大卡為宜[4],在停止哺乳後,也要調整飲食習慣,避免攝取過多熱量,才不會增加產後減重的難度。

    破解迷思,避開產後減重陷阱!
    圖 / 照護線上

    擬定計畫,產後健康減重

    一般而言,產後 4 至 6 個月是理想的減重黃金期。張若偉中醫師說,在產後 4 個月前,媽媽需要花費大量心力照顧寶寶,通常無暇進行減重計畫。從產後4個月開始,透過飲食調整與適量運動,輔以中醫調養,針對個人體質進行代謝調整,讓瘦身過程更穩定、不易反彈,產婦能達到明顯的體態改變,大多可以減少 4 至 8 公斤,比起追求快速瘦身,更重要的是打造一個健康平衡狀態。

    飲食是產後減重的基礎,應以天然食材為主,請選擇原形食物,避免加工食品,避免攝取過多糖分與添加物,要多吃蔬菜,減少精緻澱粉,維持少油、少鹽、少糖的淡飲食。

    在照顧寶寶時,父母親經常需要半夜爬起來餵奶、換尿布,許多人也會趁寶寶睡著時追劇、滑手機,導致長期睡眠不足。張若偉中醫師說,其實熬夜與睡眠不足會影響新陳代謝,而影響產後減重。建議盡量找時間休息,確保充分睡眠。面對生活的改變要嘗試調整心態,適當紓解壓力。把握時間運動,能夠幫助恢復體力與體態。

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    照顧好自己,吃對、睡飽、動起來,調整好生活步調,身體自然會慢慢回到理想狀態。

    筆記重點整理

    • 懷孕過程中,除了胎兒的體重逐漸增加之外,母體也會增生額外的組織,如胎盤、羊水等,所以孕婦的體重一定會逐漸增加,但是也不可以讓體重失控。一般而言,較瘦的孕婦有較大的體重增加空間,而原本體重較重的孕婦則應避免過多體重上升。
    • 許多家庭認為產後應該大量進補,但是攝取大量脂肪、蛋白質、醣類,反而可能導致體重上升,對身體造成額外的負擔。
    • 有哺乳的婦女,每日的熱量攝取以增加 500 大卡為宜 。在停止哺乳後,也要調整飲食習慣,避免攝取過多熱量,才不會增加產後減重的難度。
    • 一般而言,產後 4 至 6 個月是理想的減重黃金期。在產後 4 個月前,媽媽需要花費大量心力照顧寶寶,通常無暇進行減重計畫。從產後4個月開始,透過飲食調整與適量運動,產婦能達到明顯的體態改變。
    • 產後減重不能一味依賴極端飲食或高強度運動,應該透過生活習慣、飲食、睡眠、運動,適時搭配婦科調養,逐步恢復身體狀態,才能達到更健康、穩定的減重效果。

    參考資料:

    • [1] 身體質量指數BMI=體重(公斤)/身高2(公尺2
    • [2] 孕婦如何吃出健康?國民健康署
    • [3] 第7版國人膳食營養素參考攝取量(Dietary Reference Intakes, DRIs)
    • [4] 第7版國人膳食營養素參考攝取量(Dietary Reference Intakes, DRIs)
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    掉髮、水腫、紅疹⋯全身異狀竟是免疫系統自我攻擊!
    careonline_96
    ・2025/06/06 ・2424字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    掉髮、疲倦、發燒、紅疹,紅斑性狼瘡8項警訊!全身上下症狀解析(圖文懶人包)
    圖 / 照護線上

    紅斑性狼瘡(Systemic lupus erythematosus, 簡稱 SLE)是個自體免疫疾病,代表著我們的免疫系統出了點錯,開始對正常健康的細胞進行無差別攻擊。患有紅斑性狼瘡時,皮膚、頭髮、關節、和腎臟、甲狀腺等重要器官都可能受到攻擊;因此,紅斑性狼瘡是個會讓年輕人、青壯年一身病的棘手問題。由於攻擊範圍很廣,讓紅斑性狼瘡的症狀很多變,遍布全身,也容易會被誤以為其他狀況,包括憂鬱症而延誤了治療時機。

    多數紅斑性狼瘡患者的發病年齡介於 15 到 44 歲之間,女性患者為多,也就是說,紅斑性狼瘡是個容易影響可生育女性的疾病。今天我們就來看看,究竟哪些症狀可能是紅斑性狼瘡的早期徵象。

    八種紅斑性狼瘡的早期表現

    八種紅斑性狼瘡的早期表現
    圖 / 照護線上
    • 皮膚紅疹

    兩側顴骨加上鼻樑處的蝴蝶型紅斑是許多人認識紅斑性狼瘡的第一個特徵,畢竟病名就出現了「紅斑性」這幾個字,非常典型。而且畢竟臉部出現狀況,家人、朋友都可能看到,因此皮膚紅疹就成了最典型的紅斑性狼瘡症狀。

    這樣的皮膚紅疹可能在陽光照射後出現,或是突然出現,會帶有點皮膚粗糙的特質。除了蝴蝶型紅斑外,患者也可能會發現眼皮比較腫脹,眼睛周圍也是腫脹的。而身體其他部位的皮膚可能出現厚而鱗狀的斑塊或變色斑點,容易暴露在陽光下的皮膚還會出現鱗狀皮疹。

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    • 無法解釋的發燒

    微微發燒很可能是最早的紅斑性狼瘡症狀。患者會發現自己量起來總是體溫偏高,大約攝氏 37.5 度到 38.3 度之間,但除此之外還沒有其他問題,許多人不會因為身體微微的燒而去看醫師,但如果一直這樣微微的燒著,可能代表身體有一些發炎反應持續發生著。當你發現自己反反覆覆會有點微燒,或是微燒持續了十天兩星期以上,請務必就醫檢查。

    • 長期疲憊

    據統計,九成的紅斑性狼瘡患者會因為身體處在發炎狀況而感到疲憊不堪。通常患者會說:「我覺得晚上我有睡滿七到八個小時,可是即使是休息了這麼久,我還是覺得好累,真心累!」這種持續很久、又很嚴重的疲憊感,常常是紅斑性狼瘡患者覺得最不舒服的症狀。

    八種紅斑性狼瘡的早期表現
    圖 / 照護線上
    • 掉髮

    紅斑性狼瘡的症狀之一為掉髮,約八成以上的患者會發現自己開始成簇地掉頭髮,或是覺得頭髮愈來愈稀疏,甚至頭皮上出現禿斑,頭皮有一小塊都沒了頭髮。照太陽後,掉髮情形可能還會更嚴重。

    • 關節腫痛

    年紀輕輕,就發現關節疼痛還腫起來嗎?這時一定要考慮自體免疫疾病。紅斑性狼瘡造成的發炎包含了關節處,因此會讓關節處變得疼痛、明顯腫脹、僵硬,尤其早晨起床時會更嚴重。關節腫脹的嚴重程度可能會反反覆覆,有時好一點,有時又突然惡化。

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    雖然關節炎是紅斑性狼瘡最常見的症狀之一,但值得注意的是,關節炎很少是唯一的症狀。假使你發現自己年紀輕輕,關節腫脹會痛,還伴隨著掉髮、疲憊、或紅斑等症狀,就真的要注意是否為紅斑性狼瘡了!

    • 眼乾嘴乾

    在發炎狀態下,分泌眼淚和唾液的腺體構造也會受到影響,因此比較無法分泌出足量的眼淚與唾液,患者因此覺得眼睛乾、嘴巴乾,甚至也可能會有陰道乾燥的狀況。患者眼皮可能出現紅疹。

    八種紅斑性狼瘡的早期表現
    圖 / 照護線上
    • 下肢腫脹

    下肢腫脹、血壓變高、尿裡面出現血、尿尿顏色變深,都可能是腎臟發炎的一些特徵。不過其中大概最常被注意到的症狀,就是下肢腫脹。在剛罹患紅斑性狼瘡的五年內,患者很容易因為異常的免疫系統而導致腎臟發炎,讓腎臟無法過濾毒素與廢物,身體於是出現上述的各種症狀。假使發生在小孩身上,症狀常常更為嚴重。

    • 甲狀腺機能低下

    紅斑性狼瘡患者比一般人更容易有甲狀腺機能低下,同樣也是因為免疫系統的異常運作,攻擊了甲狀腺細胞,讓甲狀腺難以製作出足夠的甲狀腺素;於是,患者代謝變差,體重逐漸變重,頭髮和皮膚愈來愈乾,情緒也顯得不穩定,還會愈來愈沒精神,鎮日疲憊著。

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    注意身體狀況,早期治療

    以上八種狀況,包括蝴蝶型紅斑、發燒、疲憊、掉髮、關節腫痛、眼乾嘴乾、下肢腫脹、甲狀腺機能低下,都有可能是紅斑性狼瘡的早期表現。如果生育年齡的女性出現以上多個症狀,務必就醫並好好接受檢查與治療喔。

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    氣喘治療別再等發作才用藥!醫師揭長期控制的關鍵
    careonline_96
    ・2025/06/04 ・2553字 ・閱讀時間約 5 分鐘

    圖 / 照護線上

    「那是一位50歲男性,在工作時因為嚴重氣喘發作而被送到急診室,到院時已無法自行呼吸。由於狀況非常嚴重,最後甚至需要動用葉克膜(ECMO)來搶救。」馬偕紀念醫院胸腔內科劉景隆醫師表示,「經過詢問才曉得,患者平時都是依賴短效支氣管擴張劑。由於長期缺乏有效控制,氣喘才會持續惡化,甚至危及性命。」

    2025年5月6日是「世界氣喘日」,今年的主題希望強調「讓氣喘吸入治療更普及」。台灣胸腔暨重症加護醫學會理事長陳育民醫師表示,很多患者對於「長期規律使用吸入型藥物」仍存在誤解,甚至排斥。其實氣喘是一種慢性呼吸道發炎疾病,因此治療上就不能只在發作時才用藥。唯有透過長期且規律地使用藥物,尤其是以吸入型類固醇為主的控制藥物才能有效抑制氣喘的發炎反應。

    臨床上,很多病人會因為症狀減輕就自行停藥,等到病情加重才又回來就診。這樣的做法不僅無法控制病情,還會導致發炎越來越嚴重、肺功能逐漸惡化,甚至增加急診或住院的風險。

    氣喘的冰山理論
    圖 / 照護線上

    治療氣喘的藥物可大致分為「急救藥物」與「長期控制藥物」,臺北榮民總醫院胸腔部周昆達醫師指出,「急救藥物」主要是短效型支氣管擴張劑,在氣喘急性發作或症狀出現時使用,能迅速改善呼吸不順、喘鳴等症狀,藥效至多可維持約 4 至 6 小時。「長期控制藥物」才是治療氣喘的核心,主要是吸入型類固醇,能夠抑制支氣管慢性發炎,降低急性發作的風險。

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    「經常有患者問,醫師你開的藥有沒有類固醇?」周昆達醫師說,「我們都會仔細說明,吸入型類固醇是控制支氣管發炎的關鍵,因為藥效集中在呼吸道,所以全身性副作用極低。穩定控制發炎,可避免氣喘惡化、反覆發作、甚至造成肺功能不可逆的損傷。吸入型類固醇要持續規律使用,短效型支氣管擴張劑僅適合在緊急狀況時使用,不可過度依賴。」

    氣喘治療不可依賴急救藥物
    圖 / 照護線上

    氣喘患者隨意停藥,其實會有危險。劉景隆醫師解釋,雖然氣喘表面上看起來是咳嗽、喘鳴或呼吸困難,但背後真正的病因是「慢性發炎」。當發炎長期未被控制時,氣喘容易反覆發作,每一次急性惡化都可能導致肺功能惡化、急性呼吸衰竭,甚至需要插管、使用呼吸器,嚴重可能導致死亡。

    「氣喘治療是要『預防發作』,而不是『等發作再處理』。」劉景隆醫師強調,「過度依賴短效型支氣管擴張劑,可能掩飾病情惡化,導致急性惡化如同海嘯般來襲!」

    氣喘吸入治療
    圖 / 照護線上

    透過持續不斷的宣導,希望能讓患者理解「規律用藥」的重要性,陳育民醫師說,理解重要性後,患者才會主動配合,進而避免氣喘反覆發作與病情惡化。醫師會根據患者的狀況與生活作息選擇合適的維持性藥物,幫助他們養成穩定、規律的用藥習慣。

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    「氣喘若沒有持續穩定的控制,任何時候都有急性發作的風險!」周昆達醫師說,氣喘的治療目標是達到完全不發作、肺功能正常、不影響生活品質。吸入型類固醇的劑量極小,且藥效集中於呼吸道,副作用遠低於口服藥物,是安全、有效的標準治療方式,即使在懷孕期間都可以安心使用。

    近年來,氣喘藥物持續進步,目前已有長效性的維持性吸入劑藥物,大幅提升便利性與患者的配合度。周昆達醫師說,「經過正確衛教與選擇合適的吸入劑後,患者穩定用藥下,病情控制得非常穩定,幾乎沒有再使用口服類固醇,也很少急性發作。」

    針對氣喘患者使用吸入型類固醇合併長效支氣管擴張劑作為維持治療,已是一線標準治療,也都納入健保給付。劉景隆醫師說,請患者務必積極與醫師配合,規律且正確地使用吸入型藥物,並定期追蹤肺功能,才能有效控制氣喘,降低急性發作的風險!

    筆記重點整理

    氣喘的治療目標是達到完全不發作、肺功能正常、不影響生活品質。吸入型類固醇的劑量極小,且藥效集中於呼吸道,副作用遠低於口服藥物,是安全、有效的標準治療方式,即使在懷孕期間都可以安心使用。目前的維持性藥物,可以大幅提升便利性與患者的配合度。

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    氣喘是一種慢性呼吸道發炎疾病,因此治療上就不能只在發作時才用藥。唯有透過長期且規律地使用藥物,尤其是以吸入型類固醇為主的控制藥物才能真正抑制氣喘的發炎反應。

    治療氣喘的藥物可大致分為「急救藥物」與「長期控制藥物」。「急救藥物」主要是短效型支氣管擴張劑,在氣喘急性發作或症狀出現時使用,能改善呼吸不順、喘鳴等症狀,藥效至多維持約4至6小時。「長期控制藥物」才是治療氣喘的核心,主要是吸入型類固醇,能夠抑制支氣管慢性發炎,降低急性發作的風險。

    氣喘患者隨意停藥,其實會有危險。雖然氣喘表面上看起來是咳嗽、喘鳴或呼吸困難,但背後真正的病因是「慢性發炎」。當發炎長期未被控制時,氣喘容易反覆發作,每一次急性惡化都可能導致肺功能惡化、急性呼吸衰竭,甚至需要插管、使用呼吸器,嚴重可能導致死亡。

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