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【活動紀實】M.I.C. XXX:指難

吳易軒
・2015/02/15 ・2466字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

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紀錄/吳易軒

如果你是天性嗜酒的人,出門在外想開瓶紅酒解饞,卻苦無開瓶器,這時該怎麼辦?又或者隔壁鄰居老愛引吭高歌唱KTV又大走音,想測個分貝舉報他,難道真的要買個分貝計才行?本期【M.I.C. XXX:指難】邀請到東吳大學教授陳秋民以及龍山國中的鄭志鵬老師為大家介紹如何利用身邊的工具和科學原理解決生活中的問題。

陳秋民:紅酒、奶油、水電工

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陳老師拿著一根金屬管子,上下一晃,裡面發出一聲清脆的叮鈴聲,陳老師問著大家裡面裝的是三態中的哪一態,結果回答固態的大多數人都被當掉啦!

今天的主題「紅酒、奶油、水電工」都跟這跟管子脫不了關係,提到物理就雙眼散發著光芒的陳老師笑稱自己是垃圾堆中淘寶的物理教授,希望大家能將科學融入生活中,「科學不一定要當工作,但一定要好玩」。

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水錘作用Water Hammer

不用開瓶器要怎麼開紅酒?其實很簡單,準備個水桶,把酒瓶倒過來,讓瓶底朝上,然後手握拳敲打瓶底,敲個3、4下瓶塞就「啵」一聲出來囉(沒那麼優雅就是了)!原理是「水錘作用」,酒瓶倒過來時,水在下空氣在上,敲打瓶底後因為慣性水會往上,因而擠壓空氣造成極大的壓力,然後水重重往下敲擊瓶塞,軟木塞就是這樣被水敲出來的。

而這個原理就跟家中水管一樣,當水在管路中流動時,若將管路下游之閥門快速關閉,水流具有慣性,因此水流之慣性動量持續往前推擠,造成管內壓力急速上升,因而產生水錘作用,一日敲日日敲,不僅噪音煩人,水管敲久也會壞,敲壞就漏水啦,因此會建議裝上水錘吸收器來停止這些困擾。

熱導管

講完了紅酒跟水電工,那奶油又是什麼呢?陳老師笑著說,他們家都會自己做豆漿,豆漿要放冷了才能冰起來保鮮,那如果是外面店家煮了一大桶該如何快速冷卻呢?你只需要放一根熱導管在豆漿裡,讓電風扇吹著露在外面的導管,不出五分鐘豆漿就冷了,比起你一邊攪拌一邊把灰塵細菌都攪進去要好得多。

熱導管主要是利用熱的對流,藉由管子裡氣態、液態的循環傳遞熱能,比起一般金屬傳導更快速,加上毛細現象的幫忙,平躺著放也不是問題。因此把熱導管的技術運用在奶油刀上,手的熱能傳遞到刀口,不需要苦苦等著奶油退冰,就能漂亮切完奶油囉。

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credit:wiki
credit:wiki

除了以上,陳老師也同場加映如何利用摩擦力將掉在酒瓶裡的軟木塞取出,以及自己DIY真空,在影片中都有精彩的示範。

鄭志鵬:用App玩科學

2011年時,還是國中生的吳承儒,帶著筆電及手機搭了兩百遍的高鐵,就是為了瞭解高鐵地層下陷的情況。他利用筆電內部設置的加速度感測器測量震動,加上GPS定位系統,記錄高鐵從高雄到台北的震動幅度,這個研究也獲得了台灣國際科學展覽會地球科學組二等獎。

其實我們身邊有很多工具,尤其是行動裝置越來越進步的現在,若真想做些實驗、測量些什麼,不必像當年的吳同學還得自己進修學寫程式,搜尋一下關鍵字,相應的APP就唾手可得,而這也是本次鄭老師想跟大家分享的主題。

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鄭老師介紹了許多測量工具APP,其實只要輸入關鍵字搜尋就有許多選項任君挑選,而以下依鄭老師介紹的工具種類為大家舉幾個例:

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  1. 地震儀:透過手機中的陀螺儀加速度感測器能夠測量由火山、地震或任何其他原因造成的地面運動,並將數據顯示在x、y、z三軸。

Seismometer FREE(IOS)

Seismograph(Android)

Instant Heart Rate(只要將手指放在閃光燈處,手機就藉由觀察血液流動來計算脈搏的跳動。)

  1. 音頻發聲器:能夠發出不同頻率的聲音,可以用來測試音響麥克風器材、聽力測驗,若要趕蚊子的話…還是買個蚊香吧。

Frequency Sound Generator(Android)

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Tone generator(IOS)

  1. 分貝計:利用手機麥克風收音測量周遭環境的分貝數。

Decibel 10th(IOS)

deciBel(Android)

  1. 磁力計:利用手機內建的磁力計測量周圍的磁場,並將數據顯示在x、y、z三軸。

Magnetic Field Detector(Android)

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Teslameter 11th(IOS)

  1. 虛擬物理工程Algodoo

這是一套虛擬的2D物理世界軟體,可以創建圓、齒輪、鐵鍊、箱子等物件,透過點擊、拖動、傾斜等動作去模擬,在鄭老師的網站小P老師的教具工房有一些介紹及示範。

  1. 外掛顯微鏡:類似像下圖這樣的外掛顯微鏡頭,可以讓你以比較輕便的方式隨身攜帶,如果在戶外突然燃起科學魂,想要用顯微鏡一探究竟,這或許是不錯的選擇。
credit:www.trendhunter.com
credit:www.trendhunter.com
  1. 測光:利用手機中的光傳感器量得環境中的照度。

Lux Meter(Android)

Light Meter – lux measurement tool(IOS)

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關於科學,鄭老師都提到,當我們熟悉了這些原理與工具,就要嘗試應用在生活中、試著解決問題,陳老師特別強調舉一不只反三,若能反五、反十那更好,我們不是要培養科學家,是有科學素養的人。可能菜市場的老闆娘很厲害,能夠俐落的把塑膠繩扯斷,可是他們不知道那是有關滑輪與摩擦力,當你知道原理就可以有更多應用,「好奇」是學習科學的最重要的動力。

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【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

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吳易軒
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Pansci實習編輯,喜歡接觸各種新鮮有趣的人事物,相信這世界沒有什麼不可能,最喜歡的一句話是「每個時間都要很穩定、很清楚的知道自己在做什麼」。

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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