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小小的電子耳,如何把聲音變大?──《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/07/30 ・884字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 495 ・六年級

據說動物演化出聽覺,是為了發揮預警作用,但對人類來說,聽覺的功效遠不只於此。不幸的是,有些人天生患有聽覺障礙,老年人也會隨著老化而聽力減退,所幸在現代科技協助下,許多為聽障所苦的患者,現在都藉由助聽器重獲寶貴的聽覺。

本圖節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第21期(2016年06月號),全見版請點擊圖片。
本圖節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第21期(2016年06月號),全見版請點擊圖片。

傳統助聽器的原理在於提高入耳聲音的音量,類似吉他的擴大器把彈奏出來的聲音放大,再播送出來的過程。雖然這種助聽器效果不差,但今天的醫學技術還有更高科技的解決方案,像是植入式人工耳蝸。這種裝置可將聲音傳送給聽覺神經,直達大腦。相較之下,人工耳蝸比傳統助聽器的效果更好,患者可以聽見原本聽不清楚的聲音,對語言的理解也更確實。

研究顯示,只有五分之一的聽覺障礙患者會就醫尋求協助,可見助聽器仍有很大的推廣空間。它為配戴者帶來的實際效益,遠遠超過外型和觀感上的缺點,而且新款助聽器都是隱藏在耳後不明顯處。未來,患者的耳蝸甚至可能透過治療,重新再生,屆時就有機會完全拋棄助聽器,重拾聆聽的樂趣。

2016/8/2編按:科夥伴財團法人雅文兒童聽語文教基金會提醒,本文中所提的助聽器應是電子耳。因「助聽器和人工電子耳雖然都是聽覺輔具,但是兩者的最大差別在人工電子耳必須做植入手術,助聽器則免。」將此回應給《How It Works知識大圖解 國際中文版》後,已修正圖片。關於聽覺輔具,也歡迎在此看更多相關介紹:聽覺輔具介紹

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本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第 21 期(2016 年 06 月號)

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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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