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【科學簡史】那台灣呢?–雖死猶生的器官移植(終章)

miss9_96
・2015/11/18 ・5362字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

「求你一定要把我救活……」

這是淡江大學陳希聖教授,在昏迷前的最後一句話……

以死亡推動台灣器捐系統前進-陳希聖 教授

2001年5月初,猛爆性肝炎擊倒了在大學英文系任教的陳希聖教授,只有換上新的肝臟,才能讓救他一命。當時社會輿論紛紛,除了批評器捐法令的不通人情,更暴露出了大愛器捐的人數鮮少,多數患者只能拖著病體咬牙硬撐。躺在台大醫院的陳教授日漸枯槁,緩緩地被死神拉進另一個國度,而醫院外的家屬親友,正設法跟上帝交易,祈求一顆新的肝臟,讓陳教授活起來……

距今約50年前,一名年輕的醫師-李俊仁,遠赴美國向穆雷醫師學習器官移植的技術,返回台大醫院後不久,便完成了台灣首例,同時也是亞洲首例的腎臟移植手術,當時是1968年(民國57年),距離穆雷醫師的奇蹟聖誕節,也不過14個年頭。1983年,林口長庚陳肇隆醫師動身前往匹茲堡,在史達策醫師麾下進行觀摩訓練。隔年回國隨即完成全台首例成功的肝臟移植手術。而當年曾在李俊仁醫師身旁協助開刀的住院醫師-朱樹勳醫生,則是接下了李醫師的棒子,在1987年完成了台灣首例成功的心臟移植手術。而台灣的法律,也終於在1987年追上醫界的腳步,頒布了第一部器官移植相關法律-「人體器官移植條例」。

也許各位讀者會質疑當時台灣的法令制度與醫學發展脫鉤,但事實上當年的移植技術仍面臨許多困境,就像病人並沒有辦法完全擺脫免疫排斥的死亡陰影,死神的目光始終在病人的身上徘徊,而這道揮之不去的夢靨持續到1983年,新一代的抗排斥用藥-環孢素(Cyclosporine)被許可於臨床使用,才讓移植病人的術後存活率從過去的三成逐步提升到六成左右。醫界和這一回合與死神的搏鬥,終於首次讓醫界占了上風,而存活率的提升也讓器官移植成為常規手術之一,也使得部分亞洲國家開始著手建立國內有關器官捐贈的法令制度。值得驕傲的是,亞洲第一部器捐相關法律是由台灣政府所頒布,而鄰近的日、韓國,則在1997年和2000年才陸續跟進。

右二:陳肇隆醫師。from: 中華民國外交部 MOFA, R.O.C. (Taiwan)。筆者想找李俊仁醫師的照片,可惜一無所穫,請見諒
右二:陳肇隆醫師。from: 中華民國外交部 MOFA, R.O.C. (Taiwan)。筆者想找李俊仁醫師的照片,可惜一無所穫,請見諒

時空回到2001年5月的台大醫院外科病房,等待肝臟移植的陳希聖教授正歷經各種糾紛。當時有名親人願意主動捐肝,但礙於當時法令不開放五等親的器官捐贈,於是功虧一簣。為了修正不合時宜的法令制度,醫院外的立法院及衛生署著手緊急修法,準備開放五等親捐贈器官。但此時教授飽受痛楚的身軀再也等不下去,於5月24日先行辭世,享年37歲,昏迷前的那句話,成了最後的遺言……

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也許是陳教授的辭世為器捐系統全國化埋下茁壯的幼苗。在他離開的數年之後,許多重大措施逐漸成型。首先有專職負責統籌國內器官捐贈和移植事務的組織-「財團法人器官捐贈移植登錄中心」在2002年成立;而專責配對排序的資訊系統,則由當時在台大醫院的柯文哲醫師負責建構,柯團隊歷經多年來無數次的會議,終於在2005年將資訊系統上線,從此全國等待器捐的病患和捐贈者的資訊整合為一,順利媒合了更多成功的器官移植案例。而法律的部分,則在2004年頒布「腦死判定準則」,使得腦死在醫界的規範有了法源依據,同時制度化腦死個案捐贈器官的使用原則,更讓醫護人員在臨床上能避免許多不必要的法律紛爭。

雖然器官移植的技術及法律面均已備齊,但如果大愛捐贈的風氣不盛,那麼醫護人員的技術再高超也是枉然。和歐美各國相比,亞洲國家的器捐率明顯較低,以2014年為例,每百萬人中的器捐人數,台灣是9.5(人)、韓國9.0(人)、日本0.6(人)、香港5.4(人)。雖然台灣領先日、韓及香港等國,其器捐風氣更顯開放,但國內每年仍有8千餘人咬牙苦撐等候器官,不知道有多少病人如同當年的陳教授一般,還等不及大愛就撒手人寰,在病榻前留給家屬無盡的哀傷。

各國捐贈率的比較.1
各國捐贈率的比較.1
各國捐贈率的比較.2
各國捐贈率的比較.2
各國捐贈率的比較.3
各國捐贈率之比較。資料來源:財團法人器官捐贈移植登錄中心、中華民國行政院內政部統計處、International Registry in Organ Donation and Transplantation;製表:本文作者

轉眼間,陳教授的辭世已過了六年,而全國器官捐贈移植的資訊網路也在柯文哲醫師等人的努力下順利運轉了兩年。民國96年,一名看似和那些偉大的醫療先驅毫無關聯的李小妹妹正準備在台灣器官移植寫下另一段歷史。她因先天性腸道蠕動不良的疾病而躺在病床上,10歲的她只渴望著一個平凡的願望-「我,想吃飯。」。

先天性腸蠕動不良彷彿是一種受到詛咒的疾病,小腸無法從食物中吸收營養,病人的外觀並無異樣,但卻苦於無法進食。於是,「吃飯」,這個再平常也不過的生活,成了患者最奢侈的夢想。唯一讓病人不會餓死的方法,就是將營養液一袋、一袋地打進血管裡,日復一日、年復一年、至死方休,這種煎熬的生活是我們難以體會的。然而,從血管注射營養液的方式,很容易會有細菌感染等風險,甚至會引起血管切口的壞死,醫師只得不斷切割新的傷口,病人的命運猶如60年前的腎衰竭患者輪迴於現代,手臂將劃出一道又一道的傷口,直到死神降臨的那天為止 (請見【科學簡史】器官移植:第1章-從必死無疑開始說起)。

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秋天,李小妹妹終於等到大愛降臨,將由亞東醫院的陳芸醫師,替她進行小腸移植。過去,陳芸醫師也曾跟隨陳肇隆醫師的腳步,飛往美國匹茲堡醫學中心移植外科部門,於史達策醫師打造的首座肝臟移植中心裡標竿學習。值得一題的是,整個亞東移植團隊背後的精神領袖,正是台灣心臟移植先驅、救人無數的朱樹勳院長,而當年推動全國移植配對資訊系統的柯文哲醫師,也是朱樹勳院長在台大醫院的高徒。這些看似沒有交集的醫師們,透過一層層的師徒制,將近百年的器官移植知識和技術,都集中在今日的亞東醫院,希望藉由陳芸醫師的手術刀,賦予李小妹妹全新的生命。

小腸移植手術在病人全身麻醉後,慢慢地切除早已喪失功能的小腸。手術房牆上的時針正緩慢、難以查覺地移動著,從那個必死無疑的年代開始,從無數患者、醫護人員、大愛捐贈者等人的犧牲所獲得的技術,都一點一滴地推動執刀者前進,讓手術一步步地接近成功。移除原本的小腸後,再將大愛捐贈的器官放回受贈者體內,再仔細一根、一根地將腸繫膜上的血管接到受贈者的下腔大靜脈上。手術漫長地猶如永無止盡一般,手術房牆上的時針,已經悄然地轉了一圈,陳芸醫師手上的刀,終於放下了……

2007年10月27日,手術完成;手術後兩週,病人開始可以少量進食,她大哭地說著:「有味道的、沒味道的,我都想吃!」;術後一個月,李小妹妹順利出院,那名大愛者的小腸,給了她重生的機會,而近百年來在器官移植領域奉獻的英雄們,則帶給了李小妹妹新的生命。人生和醫學歷史的交錯,突然在她的身上,散發出所有前輩代代傳承的光芒,讓我們看到醫學進步為延續生命所帶來的希望。在這篇「雖死猶生-器官移植科學簡史」的最後,筆者感謝百年來為器官移植領域上犧牲奉獻的所有人,謝謝你們推動科學的進步,帶給未來的人更多的希望,謝謝你們。

台大醫院前的雕塑-「向器官捐贈者致敬」。from: 本文作者攝
台大醫院前的雕塑-「向器官捐贈者致敬」。from: 本文作者攝

註1:為求書寫流利和情節起伏,本文所出現的對話皆為模擬情境

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註2:莫爾、休姆、史達策、朱樹勳、陳芸醫師等人以及亞東醫院的照片,未能在網路上搜尋到無條件授權使用的影像,請讀者見諒

寫在文末

在寫這篇文章時,看著醫學持續進步了一百多年,每個進步都是無數生命犧牲奉獻所換得的。而相較於那些成功存活的病人,更讓我感到悲痛的是那些失敗的病例,他們的名字不會被寫進史冊中,但重要性決不亞於鎂光燈下的列名者。從執筆醫師們的文字底下,我能充分感受到那些他們心中的不捨及感慨。

僅以本文向所有在醫學上盡心盡力的人們致敬。

本文感謝衛生福利部台東醫院檢驗科張昱維(Yu-Wei Chang)和編輯2D小姐協助

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【科學簡史】雖死猶生的器官移植系列:

器官移植世界年表

  • 1867年:推廣無菌技術。英國,李斯特(Joseph Lister)
  • 1885年:無菌技術從約翰霍普金斯大學開始推行
  • 1900年:血型的發現。奧地利,卡爾·蘭德施泰納
  • 1912年:亞歷克西·卡雷爾(Alexis Carrel)獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他在血管接合縫合技術開發的貢獻
  • 1936年:首例人類間的腎臟移植,患者死亡。俄國,渥若諾
  • 1943年:發明人工洗腎。荷蘭,科爾夫
  • 1952年:艾利昂女士和希青斯先生合成6-mp
  • 1953年:利用X光進行動物的免疫排斥實驗。美國,休姆
  • 1954年:首例成功的人類的腎臟移植,雙方為同卵雙胞胎兄弟。美國,約瑟夫·穆雷操刀
  • 1955年:文獻上首次出現肝臟移植的敘述。美國,斯圖爾特·韋爾奇(C. Stuart Welch)
  • 1957年:艾利昂女士和希青斯先生合成出azathioprine
  • 1960年:以X光+類固醇+6-mp雞尾酒療法完成人類非同卵雙胞胎腎臟移植。法國,古斯
  • 1960年:梅達瓦爵士和弗蘭克·麥克法蘭·伯內特爵士(Sir Frank Macfarlane Burnet)獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他們在免疫系統和移植物之間的交互作用,及胚胎早期的免疫耐受性的貢獻
  • 1967年:首例成功的人類肝臟移植。美國,史達策
  • 1976年:布倫伯格和賈久斯克( Carleton Gajdusek)獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他們在傳染病病原和傳染途徑上的貢獻
  • 1980年:喬治斯內爾(George D. Snell)、巴茹·貝納塞拉夫(Baruj Benacerraf)和讓·多塞(Jean-Baptiste-Gabriel-Joachim Dausset)獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他們在發現主要組織相容性複合體(major histocompatibility complex, MHC)的貢獻
  • 1988年:艾利昂女士、希青斯先生和布萊克先生(Sir James W. Black)獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他們在藥物發展上的貢獻
  • 1990年:約瑟夫·穆雷和唐納爾·托馬斯獲得諾貝爾醫學獎,以表揚他們在器官移植以治療人類疾病上的貢獻

器官移植台灣年表

  • 1968年:亞洲首例成功的腎臟移植。台灣台大醫院,李俊仁
  • 1984年:亞洲首例成功的肝臟移植。台灣林口長庚,陳肇隆
  • 1985年:台灣首例成功的胰臟移植。台灣林口長庚,陳肇隆
  • 1987年:台灣首個器官移植法令通過。人體器官移植條例
  • 1987年:台灣首例成功的心臟移植。台灣台大醫院,朱樹勳
  • 1991年:台灣首例成功的肺臟移植。台灣台北榮民總醫院,王良順
  • 2002年:中華民國財團法人器官捐贈移植登錄中心成立
  • 2004年:聯合醫、法界的共識,通過腦死判定準則。腦死判定準則
  • 2005年:器官捐贈移植登錄系統上線
  • 2007年:台灣首例成功的小腸移植。台灣新北亞東醫院,陳芸
  • 2014年:將患者以病情、血型、醫院所在地等因素而獲得最佳分配的情況法制化。人體器官移植分配管理辦法
  • 2015年:修訂人體器官移植條例,明訂器官買賣為非法行為

第一章和第二章的參考文獻

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  • Atul Gawande (2012) Two Hundred Years of Surgery, New England Journal of Medicine, 366, 1716-1723
  • Peter K. Linden (2009) History of Solid Organ Transplantation and Organ Donation, Critical Care Clinics, 25, 165-184
  • Thomas E. Starzl (2007) 拼圖人:一個器官移植外科醫師的回憶錄, 望春風文化, 中華民國
  • 科學月刊 (2005) 諾貝爾的榮耀:生理醫學桂冠, 天下文化, 中華民國
  • John P. Merrill; Joseph E. Murray, J. Hartwell Harrison, Warren R. Guild (1956) Successful homotransplantation of the human kidney between identical twins, Journal of the American Medical Association, 160, 277-282
  • Thomas E. Starzl, Carl G. Groth, Lawrence Brettschneider, John B. Moon, Vincent A. Fulginiti, Ernest K. Cotton, and Ken A. Porter (1968) Extended survival in 3 cases of orthotopic liver homotransplantation of the human liver. Surgery, 63, 549-563
  • Gerald Imber (2013) 手術刀下的奇才:現代外科之父霍斯德的傳奇生涯, 天下文化, 中華民國
  • Chiang Wei-Lun. (2015, July 6). 液態的賢者之石-人工血液. PanSci 泛科學. Retrieved September 28, 2015 from pansci.asia/archives/81252
  • Hamilton DN, Reid WA. (1984) Yu. Yu. Voronoy and the first human kidney allograft, Surgery, gynecology & obstetrics, 159, 289-294

第三章和終章的參考文獻

  • Thomas E. Starzl (2007) 拼圖人:一個器官移植外科醫師的回憶錄,望春風文化,中華民國
  • Francis D. Moore (2010) 奇蹟與恩典:細數半世紀來的外科進展,望春風文化,中華民國
  • 朱樹勳 (2012) 回首心臟移植來時路。我們的一步一腳印,第一章,中華民國,國立成功大學出版中心
  • 陳希聖事件的省思。中華民國器官捐贈協會會刊第 24 期
  • 台灣器捐制度之故事。柯文哲個人facebook
  • 1990年諾貝爾生理醫學獎,輔仁大學 理工學院 生物技術研發中心。
  • 財團法人器官捐贈移植登錄中心。
  • Japan Organ Transplant Network官方網頁。
  • Korean Network for Organ Sharing官方網頁。
  • International Registry in Organ Donation and Transplantation。
  • 亞東醫院完成國內首例小腸移植;末期短腸症患者獲得一線生機。亞東紀念醫院官方網頁。
  • 亞洲商情觀測站-星加坡器官買賣合法修正案 預料將獲國會通過。財團法人醫藥工業技術發展中心官方網頁。
  • Starzl TE, Weil R 3rd, Iwatsuki S, Klintmalm G, Schröter GP, Koep LJ, Iwaki Y, Terasaki PI, Porter KA. (1980) The use of cyclosporin A and prednisone in cadaver kidney transplantation, Surgery, Gynecology & Obstetrics, 151, 17-26
  • Starzl TE, Groth CG, Brettschneider L, Moon JB, Fulginiti VA, Cotton EK, Porter KA (1968) Extended survival in 3 cases of orthotopic homotransplantation of the human liver, Surgery, 63, 549-563
  • Starzl TE, Groth CG, Brettschneider L, Penn I, Fulginiti VA, Moon JB, Blanchard H, Martin AJ Jr, Porter KA (1968) Orthotopic Homotransplantation of the Human Liver, Annals of Surgery, 168, 392-415
  • Peter K. Linden (2009) History of Solid Organ Transplantation and Organ Donation, Critical Care Clinics, 25, 165-184
  • Thomas M. Fishbein (2009) Intestinal Transplantation, The New England Journal of Medicine, 361, 998-1008
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  • Snell GD, Higgins GF (1951) Alleles at the histocompatibility-2 locus in the mouse as determined by tumor transplantation. Genetics, 36, 306-310
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170 篇文章 ・ 1159 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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洗腎機從沒把腎修好過?台大研發「花生米」大小細胞技術,挑戰逆轉腎衰竭!
PanSci_96
・2026/09/19 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

台灣被稱為「洗腎王國」,目前大約有 9 萬 7 千名洗腎人口,盛行率高居全球第一。但你有沒有想過:洗腎機代替腎臟工作了幾十年,卻從來沒有把任何一顆腎「修好」過。面對腎衰竭,多數人只能在「一週三次洗腰子」和「排隊好幾年等換腎」之間二選一。難道沒有第三條路嗎?這一次,就讓挺健康鄭丁靚醫師帶我們一起了解,台灣大學團隊如何站上亞洲先發,利用一顆比「花生米」還小的組織,試圖完成讓壞掉的腎自己「長回來」的醫學創舉。

為什麼腎臟壞了就回不去?

要搞懂這項新技術,得先知道腎臟為什麼這麼脆弱。腎臟負責過濾血液的基本單位叫做「腎元」,兩顆腎臟加起來大約有快兩百萬個。你可以把它想像成一間擁有兩百萬名員工的濾水工廠,這批員工在你出生前就已經全數到職,而且「遇缺不補」。這跟切掉七成還能長回來的肝臟完全不同,腎元只要死了一個就少一個,永遠不會再生。

很多人直到腎功能掉了一半都毫無感覺,是因為這間工廠特別會「硬撐」。當一批員工倒下,剩下的就會自動補位,一個人當兩個人用,醫學上稱為「代償」。短期內這招非常有效,讓你完全沒有症狀;但長期下來,無異於慢性自殺——過勞的員工加速陣亡,剩下的班加得更兇,形成惡性循環。當健檢報告上的 eGFR(腎絲球過濾率)開始往下掉時,通常已經是崩塌的中後段了。

值得注意的是,慢性腎病雖然女生較多,但真正走到「非洗腎不可」這一步的,卻是男生明顯較多。國際研究顯示,校正年齡、三高等干擾因素後,男性進展到末期腎病的風險比女性高出整整 50%。這也不是老年人的專利,許多人在 35 到 50 歲時應酬、熬夜、三高不控制、腰痠就吞止痛藥,看似在拚事業,其實都是在「拚腎」。

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用「花生米」大小的細胞救腎,是怎麼回事?

既然腎元天生無法再生,換腎又面臨供體嚴重不足的死結,全球再生醫學近年開始轉向同一個目標:「能不能不靠捐贈者,用自己的細胞把腎修回來?」這正是台大參與的研究核心。

這項技術的底層技術來自美國 AcroCyte 公司,由台大與美國芝加哥大學共同進行臨床試驗,背後更有美國「醫療高級研究計畫局(ARPA-H)」撐腰。ARPA-H 是美國政府專門投資「可能改寫醫療遊戲規則」的高風險突破性研究單位,台大能被選中,是亞洲第一家參與此等級計畫的醫學中心。而台灣會入選,正是因為我們洗腎病患多、健保資料完整且醫療成熟,過去「洗腎王國」的痛點,反而成了再生醫學最需要的臨床沃土。

這項技術的做法並不複雜:先從患者腎臟取下一小塊不到「花生米」大小的健康組織,挑出裡面的腎細胞,在體外培養放大約一萬倍,存成你的「專屬細胞庫」。未來有需要時,再透過影像導引注射回腎臟。

不過要釐清的是,這批細胞打回去,並不是幫工廠「增聘兩百萬個新員工」(憑空生出新腎元)。面對發炎、纖維化的慢性腎病現場,這批細胞更像是一支「維修兼精神喊話小隊」——它們負責滅火(抑制發炎)、敲掉結疤的水泥(延緩纖維化),並把奄奄一息的員工拍醒叫他們回去上工。這項技術目前能做到的是「修與保」,讓工廠產能不再直線下降,甚至稍微回升。

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換豬腎或生物列印不行嗎?為什麼要用自己的細胞?

你可能會想,如果只能延緩惡化,那為什麼不乾脆換一顆新的?近年備受矚目的「異體移植」——例如將經過基因編輯的豬腎移植到人體,確實帶來過希望。美國病患 Tim Andrews 曾帶著豬腎存活 271 天,但最終仍因排斥反應與功能下降,不得不摘除豬腎並重回洗腎機的懷抱;另一名病患 Towana Looney 的豬腎也僅撐了 130 天。異體移植不僅需要終身服用抗排斥藥,還有跨物種病毒與倫理疑慮。

那「3D 生物列印」呢?2025 年確實有團隊成功用腎臟萃取物製成生物墨水,印出帶有血管的結構,並在動物體內長出類似腎絲球、腎小管的組織。然而,這項技術距離「在人體印出完整且能運作的腎臟」還有非常遙遠的一段路。

相較之下,利用「自體腎細胞擴增」的技術,因為用的是自己的細胞、自帶身分證,能完美繞過免疫系統的攻擊,不需吃一輩子抗排斥藥。雖然目前台大這條線還在動物實驗階段,但美國已有類似概念的人體試驗,看見了病患腎功能下降速度減緩的曙光。台大的研究樂觀估計在 2 到 3 年後可能規劃人體試驗,是非常值得期待的第三條路。

新技術還要等,現在該如何「逆轉腎」?

腎元用一個少一個,但我們絕對不能只是坐著等。關鍵在於「時機」——趁著腎臟存款還沒花光前及早介入,就有機會把退化速度壓下來,甚至一路撐到自然終老,都不用走進洗腎室。

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其實,不用等好幾年後的再生技術,現在你家附近的診所就有能幫你踩煞車的武器。例如俗稱排糖藥的「SGLT2 抑制劑」,原本用於治療糖尿病,卻在大型試驗中被證實超級護腎,能讓慢性腎病惡化的風險相對下降約四成。它的證據力強到台灣健保從 2025 年 3 月起,有條件將其腎臟保護功能納入給付。此外,像 GLP-1 或是新型口服藥 finerenone,也都被證實能延緩腎功能惡化。(溫馨提醒:任何藥物都有副作用,怎麼用請務必遵照醫師指示,切勿自行亂加亂停。)

掌握關鍵指標,別讓腎臟默默崩盤

台灣延緩病人進入洗腎的時間,已從 2016 年的 1.8 年拉長到 2025 年的 2.9 年。在斷崖來臨之前提早介入,永遠是成本最低的策略。如果你年過 40 或有三高,請主動去驗血與驗尿。國健署資料顯示,有高血糖或合併三高的人,每 5 個就有 1 個腎功能已經出問題。

檢查時除了看血液中的 eGFR(腎絲球過濾率),一定要驗尿看「UACR」(尿液白蛋白對肌酸酐的比值)。蛋白尿通常比 eGFR 更早出現異常,是你的腎臟最早發出的求救訊號,成人健檢就有給付,千萬別跳過。

如果你已經是慢性腎病患者,請更主動地詢問醫師三個問題:第一,「我適不適合 SGLT2 抑制劑?」第二,「我有沒有被收進慢性腎臟病的照護計畫?」第三,「我現在吃的藥裡,有沒有傷腎的?能不能調整?」

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如果這篇文章對你有幫助,請把它分享給身邊那位「應酬很兇、腰痠就吞止痛藥、健檢紅字當沒看到」的親友——你可能正在拯救他的一顆腎!

參考資料

  1. 台灣器官移植困境與腎病現況,中央通訊社
  2. AcroCyte Therapeutics Awarded ARPA-H Funding, PR Newswire

延伸閱讀|實證醫學專欄|循證長壽、失智預防、更年期、睡眠科學|叮噹醫師
以同儕評審論文為根據的長壽科學深度解析。睡眠科學、光線生物學、更年期醫學、認知儲備、失智早期檢測。

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民眾黨是未來台灣政治的樞紐?
林澤民_96
・2024/01/30 ・3382字 ・閱讀時間約 7 分鐘

一、前言

選後的立法院三黨不過半,但民眾黨有八席不分區立委,足以與民進黨或國民黨結成多數聯盟,勢將在國會居於樞紐地位。無獨有偶的是:民眾黨主席柯文哲在總統大選得到 26.5% 的選票,屈居第三,但因其獲得部分藍、綠選民的支持,在選民偏好順序組態的基礎上,它卻也同樣地居於樞紐地位。這個地位,將足以讓柯文哲及民眾黨在選後的台灣政壇持續激盪。

二、柯文哲是「孔多塞贏家」?

這次總統大選,誰能脫穎而出並不是一個特別令人殷盼的問題,更值得關心的問題是藍白綠「三跤㧣」在選民偏好順序組態中的消長。台灣總統大選採多數決選制,多數決選制英文叫 first-past-the-post(FPTP),簡單來講就是票多的贏,票少的輸。在 10 月中藍白合破局之後,賴蕭配會贏已經沒有懸念,但這只是選制定規之下的結果,換了另一個選制,同樣的選情可能就會險象環生。

從另一個角度想:選制是人為的,而選情反映的是社會現實。政治學者都知道天下沒有十全十美的選制;既定的選制推出了一位總統,並不代表選情的張力就會成為過眼雲煙。當三股社會勢力在制度的帷幕後繼續激盪,台灣政治將無法因新總統的誕生而趨於穩定。

圖/作者自製

如果在「三跤㧣」選舉之下,選情的激盪從候選人的得票多少看不出來,那要從哪裡看?政治學提供的一個方法是把候選人配對 PK,看是否有一位候選人能在所有的 PK 中取勝。這樣的候選人並不一定存在,如果不存在,那代表有 A 與 B 配對 A 勝,B 與 C 配對 B 勝,C 與 A 配對 C 勝的 A>B>C>A 的情形。這種情形,一般叫做「循環多數」(cyclical majorities),是 18 世紀法國學者孔多塞(Nicolas de Condorcet)首先提出。循環多數的存在意涵選舉結果隱藏了政治動盪。

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另一方面,如果有一位候選人能在配對 PK 時擊敗所有的其他候選人,這樣的候選人稱作「孔多塞贏家」(Condorcet winner),而在配對 PK 時均被擊敗的候選人則稱作「孔多塞輸家」(Condorcet loser)。三角嘟的選舉若無循環多數,則一定會有孔多塞贏家和孔多塞輸家,然而孔多塞贏家不一定即是多數決選制中贏得選舉的候選人,而多數決選制中贏得選舉的候選人卻可能是孔多塞輸家。

如果多數決選制中贏得選舉的候選人不是孔多塞贏家,那與循環多數一樣,意涵選後政治將不會穩定。

那麼,台灣這次總統大選,有沒有孔多塞贏家?如果有,是多數決選制之下當選的賴清德嗎?我根據戴立安先生調查規劃的《美麗島電子報》追蹤民調第 109 波(1 月 11 日至 12 日),也是選前最後民調的估計,得到的結果令人驚訝:得票墊後的柯文哲很可能是孔多塞贏家,而得票最多的賴清德很可能是孔多塞輸家。果然如此,那白色力量將會持續地激盪台灣政治!

我之前根據美麗島封關前第 101 波估計,侯友宜可能是孔多塞贏家,而賴清德是孔多塞輸家。現在得到不同的結果,顯示了封關期間的三股政治力量的消長。本來藍營期望的棄保不但沒有發生,而且柯文哲選前之夜在凱道浩大的造勢活動,還震驚了藍綠陣營。民調樣本估計出的孔多塞贏家本來就不準確,但短期內的改變,很可能反映了選情的激盪,甚至可能反映了循環多數的存在。

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三、如何從民調樣本估計孔多塞贏家

根據這波民調,總樣本 N=1001 位受訪者中,如果當時投票,會支持賴清德的受訪者共 355 人,佔 35.4%;支持侯友宜的受訪者共 247 人,佔 24.7%。支持柯文哲的受訪者共 200 人,佔 19.9%。

美麗島民調續問「最不希望誰當總統,也絕對不會投給他的候選人」,在會投票給三組候選人的 802 位支持者中,一共有 572 位對這個問題給予了明確的回答。《美麗島電子報》在其網站提供了交叉表如圖:

根據這個交叉表,我們可以估計每一位明確回答了續問的受訪者對三組候選人的偏好順序,然後再依這 572 人的偏好順序組態來判定在兩兩 PK 的情形下,候選人之間的輸贏如何。我得到的結果是:

  • 柯文哲 PK 賴清德:311 > 261(54.4% v. 45.6%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:287 > 285(50.2% v. 49.8%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:293 > 279(51.2% v. 48.8%)

所以柯文哲是孔多塞贏家,賴清德是孔多塞輸家。當然我們如果考慮抽樣誤差(4.1%),除了柯文哲勝出賴清德具有統計顯著性之外,其他兩組配對可說難分難解。但在這 N=572 的小樣本中,三位候選人的得票率分別是:賴清德 40%,侯友宜 33%,柯文哲 27%,與選舉實際結果幾乎一模一樣。至少在這個反映了選舉結果的樣本中,柯文哲是孔多塞贏家。依多數決選制,孔多塞輸家賴清德當選。

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不過以上的分析有一個問題:各陣營的支持者中,有不少人無法明確回答「最不希望看到誰當總統,也絕對不會投給他做總統」的候選人。最嚴重的是賴清德的支持者,其「無反應率」(nonresponse rate)高達 34.5%。相對而言,侯友宜、柯文哲的支持者則分別只有 24.1%、23.8% 無法明確回答。為什麼賴的支持者有較多人無法指認最討厭的候選人?一個假設是因為藍、白性質相近,對許多綠營選民而言,其候選人的討厭程度可能難分軒輊。反過來說,藍、白陣營的選民大多數會最討厭綠營候選人,因此指認較無困難。無論如何,把無法明確回答偏好順序的受訪者歸為「遺失值」(missing value)而棄置不用總不是很恰當的做法,在這裡尤其可能會造成賴清德支持者數目的低估。

補救的辦法之一是在「無法明確回答等於無法區別」的假設下,把「遺失值」平分給投票對象之外的其他兩位候選人,也就是假設他們各有 1/2 的機會是無反應受訪者最討厭的候選人。這樣處理的結果,得到

  • 柯文哲 PK 賴清德:389 > 413(48.5% v. 51.5%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:396 > 406(49.4% v. 50.6%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:376 > 426(46.9% v. 53.1%)

此時賴清德是孔多塞贏家,而柯文哲是孔多塞輸家。在這 N=802 的樣本中,三位候選人的得票率分別是:賴清德 44%,侯友宜 31%,柯文哲 25%。雖然依多數決選制,孔多塞贏家賴清德當選,但賴的得票率超過實際選舉結果(40%)。用無實證的假設來填補遺失值,反而造成賴清德支持者數目的高估。

如果擔心「無法明確回答等於無法區別」的假設太勉強,補救的辦法之二是把「遺失值」依有反應受訪者選擇最討厭對象的同樣比例,分給投票對象之外的其他兩位候選人。這樣處理的結果,得到

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  • 柯文哲 PK 賴清德:409 > 393(51.0% v. 49.0%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:407 > 395(50.8% v. 49.2%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:417 > 385(52.0% v. 48.0%)

此時柯文哲又是孔多塞贏家,而賴清德又是孔多塞輸家了。這個樣本也是 N=802,三位候選人的得票率分別是:賴清德 44%,侯友宜 31%,柯文哲 25%,與上面的結果一樣。

以上三種無反應處理方法都不盡完美。第一種把無反應直接當遺失值丟棄,看似最不可取。然而縮小的樣本裡,三位候選人的支持度與實際選舉結果幾乎完全一致。後兩種以不同的假設補足了遺失值,但卻過度膨脹了賴清德的支持度。如果以樣本中候選人支持度與實際結果的比較來判斷遺失值處理方法的效度,我們不能排斥第一種方法及其結果。

無論如何,在缺乏完全資訊的情況下,我們發現的確有可能多數決輸家柯文哲是孔多塞贏家,而多數決贏家賴清德是孔多塞輸家。因為配對 PK 結果缺乏統計顯著性,我們甚至不能排除循環多數的存在。此後四年,多數決選制產生的總統能否在三角嘟力量的激盪下有效維持政治穩定,值得我們持續觀察。

四、結語

柯文哲之所以可以是孔多塞贏家,是因為藍綠選民傾向於最不希望對方的候選人當總統。而白營的中間偏藍位置,讓柯文哲與賴清德 PK 時,能夠得到大多數藍營選民的奧援而勝出。同樣的,當他與侯友宜 PK 時,他也能夠得到一部份綠營選民的奧援。只要他的支持者足夠,他也能夠勝出。反過來看,當賴清德與侯友宜 PK 時,除非他的基本盤夠大,否則從白營得到的奧援不一定足夠讓他勝出。民調 N=572 的樣本中,賴清德得 40%,侯友宜得 33%,柯文哲得 27%。由於柯的支持者討厭賴清德(52.5%)遠遠超過討厭侯友宜(23.7%),賴雖然基本盤較大,能夠從白營得到的奧援卻不多。而侯雖基本盤較小,卻有足夠的奧援。柯文哲之所以成為孔多塞贏家,賴清德之所以成為孔多塞輸家,都是這些因素的數學結果。

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資料來源

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林澤民_96
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台大電機系畢業,美國明尼蘇達大學政治學博士, 現任教於美國德州大學奧斯汀校區政府系。 林教授每年均參與中央研究院政治學研究所及政大選研中心 「政治學計量方法研習營」(Institute for Political Methodology)的教學工作, 並每兩年5-6月在台大政治系開授「理性行為分析專論」密集課程。 林教授的中文部落格多為文學、藝術、政治、社會、及文化評論。
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