1.高电位
用高科学技术的手眼孕育发生低频高压交变电场，当人的身体以纯粹与大地绝缘的体式格局处身于这一电场中时，在交变电场的效用下，人的身体的各类细胞都孕育发生了万分细微的振荡，各类社团器官都遭到了微不雅推拿，细胞电位恢复没事了，细胞的功效获患上该喊，新陈代谢患上以加强，各类血管中的淤积物逐渐消融，血液轮回患上以改善，肌体能获患上更多的氧分。同时，体内的各类酸性废料患上以更有用的解除，组织液体由酸性恢复到没事了状况的微弱的碱性，改善了血液、淋巴中各类细胞的保存情况，人的身体本来就有的棉袄性能获患上提高，可以使成为事实改善供血不足、降脂降压、净化血液、增进新陈代谢、调治植物神经器官、加能人的身体抵抗力力和自愈能力。
2.阴电位（负离子）
用高科学技术手眼孕育发生发负高压静电场，人的身体处身于这一电场中，整小我私人的身体像电器皿同样获患上充电，而对全身的每1个细胞来说，同样是1个微型电容获患上充电，如许就提高了跟着春秋增加逐渐减低的细胞膜电位，加强了细胞膜的通透性，改善了细胞的新陈代谢能力，天然就改善了整小我私人的身体的性能。别的，负高压静电场在人的身体四周带来大量的负离子，令人犹如处身于负离子充足的大丛林中，负离子可以容或者覆灭体内的自由基，增进体内各类酶活化，活化抵抗力细胞及丙球卵白，非常刺激愉快副交感神经器官，令人的身体少受自由基损害，提高生命活气，抵抗力力、同时镇定、心神安定、消弭严重和委顿。
3.高周波
高周波是一70Hz的频率振荡的电场，使全身细胞都能获患上这类频率的非常刺激，可以晋升细胞的活气，加强细胞的代谢能力，出格是这类振荡要患上组织液体孕育发生温热效应，血流更畅达，速率更快，人的身体能获患上更充实的养料供应，废料更有用解除，巩固群体性能，延缓朽迈，消弭委顿和乏力等亚康健状况。别的，高周波效用于人的身体，还能起到燃烧现象脂肪、塑身使容貌美丽的效应，犹如举行各类有氧运动。 综合以上各类效用，可以看出泰康高电位疗治仪并不是针对某一详细的病症，而因此群体的体式格局，从跟本上提高人的身体的各类性能，逐渐使肌体由病态或者亚将抗状况转酿成康健、布满活气的状况。 ●本信息来自弱电工程网[http://www.rdgcw.com]●联络时说明来自【弱电工程网】会有更好效果！
高壓靜電場在生物產業的應用
王奕程、方煒
台灣大學生物產業機電工程研究所
摘要
生物的靜電效應是結合生物學與物理學的跨領域綜合學科，應用高壓靜電場對生物產生不
同的效應，以更有效率的方式突破傳統的技術和瓶頸。這跨領域的技術結合有極大機會成為未來
的明日之星。高壓靜電應用在生物產業的應用技術已行之有年，不論是在動物、植物，甚至人體
的醫療方面都有不錯的成效；多年來中國在此領域有許多研究成果發表，國內的相關研究卻仍屬
有待開發的領域。本文除了針對相關的原理作基本探討之外，亦針對近十年來高壓靜電技術在生
物產業的應用作了一番文獻回顧，提供有興趣從事相關研發者的入門參考。
關鍵字: 高壓靜電場、生物機電、生物產業、醫療、負離子
1.前言
地球是一個巨大的靜電場，大氣電離層相
對地面有360 kV 的正電位，地面附近的電場
強為130V/m。地球上的各種生物，長期生長
在這樣的靜電場中，慢慢的演化出適應這種環
境的各種特性。然而，如果我們試著在這樣的
電場之外再加入一些適宜的電場，將可引發出
不同的生物效應。
目前這項實用的技術在台灣尚未普及。本
文就針對高壓靜電場在各個領域的應用和相
關原理做介紹，期望未來這項新的技術能應用
在更多不同的領域上。
2.高壓靜電場在植物上的應用
2.1 高壓靜電場應用在蔬果保鮮上
目前常用的保鮮方法，包括了低溫冷凍保
鮮、放射線保鮮、化學保鮮、塗膜或氣調保鮮。
相較於這幾種保鮮方式，靜電保鮮具有設備簡
單、成本低廉、耗能小、保鮮效果好、不會留
餘毒、不會造成二次污染等優點。而食物的保
鮮通常會希望環境溫度越低越好，因此靜電保
鮮大多選擇在溫度較低、避光、避風的室內或
地窖中進行。靜電保鮮的原理主要是利用高壓
靜電場、高壓放電所產生的負離子，以及臭氧
等作用綜合的結果。以下就分別針對三種不同
的原理和應用做介紹。
2.1.1 高壓靜電保鮮作用原理與實例
高壓電場可延緩生物食品的新陳代謝。生
物體內水溶液離子受到細胞膜內外兩側的化
學梯度(濃度)和電勢梯度(膜電勢差)兩種驅動
力的作用，以此決定其運動方向及對細胞膜的
穿透力。若外加電場與膜電勢正方向一致，膜
電勢差增大，反之則減少。膜電勢差的改變影
響膜兩邊帶電粒子的定向轉動，進而產生生物
電流，帶動生化反應。生物體內ATP 合成水
準的提高與否，就是由膜電勢差的改變所引
起。若能找到一適宜的電場降低 ATP 的合成
水準，就能延緩新陳代謝，達到保鮮之作用。
此外，高壓靜電場還可以減緩生物的呼吸作
用。實驗證實，作為一種活性生物體，蔬果本
身也存在著一自身電場。在外加的電場作用
下，改變生物體本身的生物電場，可控制蔬果
呼吸作用酶的活性，導致呼吸強度減緩，以達
到保鮮的效用。將香蕉至於300kV/m-400kV/m
的負電場中，每天處理120 分鐘。實驗結果證
明，的確降低了香蕉的呼吸強度，並抑制了其
新陳代謝的能力。另外，還可以高壓電場降低
生物食品內酶的添生。水和其他有極性的分子
一樣，不但分子的排列和轉動狀態決定了水的
結構，而且結構的變化也具有固定的頻率。外
加電場作用可以改變生物體內酶蛋白周圍的
水分結構，進而改變與酶的結合狀態。若能讓
酶的活性中心不能放出，而失活性，就能達到
了延緩新陳代謝的目的，而產生了保鮮的功
效。提到保鮮效果，就不得不提到乙烯。而實
驗證實，高壓靜電場可延緩乙烯釋放速率。拿
奇異果來當例子，奇異果的採收期在正值氣溫
較高9~10 月上旬，果實的呼吸作用很強，在
儲藏方面實屬不易。因此奇異果實中乙烯含量
的多少，關係到果實的儲藏期限。若以70kV
處理9 小時與12 小時之後，奇異果的乙烯釋
放高峰推遲兩天，而且峰值相較於對照組降低
46.19%與46.28%。實驗結果說明瞭高壓靜電
場處理，能降低或延緩乙烯釋放高峰的出現，
對於保鮮的是有利的。
2.1.2 負離子霧的保鮮作用
將負高壓靜電發生裝置加上放電極，可使
空氣電離，產生高濃度的負離子，以達保鮮作
用。其主要作用原理除了負離子直接作用於被
保鮮的食品，使其呼吸強度降低、酶活性減
弱、新陳代謝速率變慢以外，還能以負離子霧
的型式淨化保鮮環境，如此一來，將可大大的
減低了傳播微生物的載體，防止被保鮮物的損
壞。利用負離子濃106/cm3 ， 臭氧濃度
2x10-6~10x10-6，在相對濕度85%的常溫環境
中儲存哈密瓜30 天。經靜電處理過後的哈密
瓜糜爛率為2%，未經處理的則為96%。
2.1.3 臭氧的保鮮作用
利用高靜電場(電場強達35.5kV/cm)，可
使空氣擊穿，並產生大量的臭氧和一些紫外
線、空氣負離子等等。臭氧具有強烈的殺菌消
毒作用、還可破壞乙烯的催熟作用且可產生與
負離子作用類似的作用:對於新陳代謝有很強
的抑制效果，還可降低呼吸強度，減緩酶的活
性。不過某些果品不適合用臭氧保鮮:荔枝果
皮含有酚類化合物，使其果皮呈紅色，在臭氧
的作用下容易受酚氧化酶作用脫氫化變成醌
類，使其變成暗褐色，而影響品質。
2.2 高壓靜電場應用在促進植物的生長
高壓靜電場透用來促進植物生長主要透
過下列幾種機制:
2.2.1 高壓靜電場可提高ATP 之含量
透過 2.1.1 所述之機制，可使種子萌發過
程中ATP 含量增加。高壓靜電可透過提高種
子內ATP 來調節種子的新陳代謝速率。
2.2.2 高壓靜電場對酵素活性的影響
靜電場對於澱粉酶、過氧化氫酶、脫氫
酶、果酸酶蛋白酶的活性都會造成影響。不同
的靜電場對酶的活性影響不同。用靜電處理玉
米種子，用100kV/m 之場強，分別處理0.5hr
和1hr。脫氫酶的活性分別增加20.3%和50%；
而MDA(丙二醛)為植物器官衰老時或是在逆
境下會產生的酵素之ㄧ，若能降低MDA 的含
量，也有助於提升膜的穩定性。以5.5kV/cm
處理苜蓿幼苗十分鐘，MDA 的量將可降低至
對照組的六成左右。另外，用高壓靜電處理甜
瓜種子時不但可以使MDA 降低，還能提高澱
粉酶活性，增加甜瓜種子內可溶性糖的含量，
並提高了種子內保護酶CAT(可清除過量的
H2O2)的活性，減少H2O2 的毒害，防止某些自
由基的產生。
2.2.3 靜電場可促進植物營養元素吸收
透過高壓靜電的處理可以調控苗芽細胞
中的Ca2+濃度，細胞中Ca2+濃度的變化可以調
節苗菜對礦物質等養份的吸收能力、激化苗菜
其他生理機能，進而增強對病原菌的抵抗力。
2.2.4 高壓靜電場可促進植物呼吸作用
靜電場對於呼吸強度的影響，直接影響到
生物體內有機物質的分解，進而會影響到植物
的生長。
2.2.5 靜電場可誘導染色體畸變
靜電場能夠誘發和提高染色體的畸變。研
究結果證明，150kV/m 的靜電場能引起黑麥根
尖細胞染色體畸變機率提升至0.18%。
2.2.6 高壓靜電場可用於植物的殺菌
將種子放在一強電場(kV 級)中停留一段
時間，電場中將會產生大量的O3 和離子霧。
O3 的殺菌能力比Cl2 強，故能有效的殺死種子
的病菌，提高種子的出苗率和存活率，減少植
物在生長期間的病害。而離子霧可使種子的蛋
白質的活力增強，提高種子活力，進而大量提
高種子的發芽率和抗病能力。小麥種子經高壓
靜電處理後，鮮少有黑穗頭病的發生，殺菌效
果比用氯來的好。
2.2.7 高壓靜電處理種子時所產生之其
他效應
種子在高壓靜電處理的同時，由於電暈放
電、空氣被擊穿，空氣中會產生 NO、NO2 和
臭氧。與水反應會產生亞硝酸和硝酸，可腐蝕
種子外殼，促進種子的萌發，又有營養作用。
2.2.8 高壓靜電場可降低種子導電率，
提高芽苗種子活力
由於活力低的種子，修復緩慢或不能修復
完整，膜的通透性增加，浸析出的量增多，而
增加了導電率。實驗結果證實，種子的活力與
導電率呈反比。
而高壓靜電場在促進植物生長的實際的
應用上:有實驗證明在10kV/80cm 電場的作用
情況下，紅葉石楠 (Photinia serrulata) 不但生
根率達到96.8%，比對照組高出11.8%。生根
時間也比對照組提前22 天。此外，高壓靜電
場作用在種子上，也是很常見的。由於種子的
好壞是植物生長發育中非常重要的因素之
ㄧ。種子的活力更是影響到植物整個生長週
期。若以適當的高壓電場處理種子，不但可以
提高種子的活力、發芽勢、平均苗長等，對於
種子發芽後的生長機能也能有效提高。以
10kV/5.56cm 的電場處理20 分鐘，種子發芽
率提高了26%，平均芽長也提高了27%。若以
20kV/10cm 的電場處理大豆種子，20minx4
天。種子的發芽率提高了4.60%，發芽指數提
高了10.59%，芽長增加了31.15%，活力指數
提高了63.39%。若以200kV/m 的電場處理水
稻種子10 分鐘，發芽率可提高27.1%，幼苗
生長高度也可提高13.4%。而刺青瓜透過高壓
靜電場處理後，SOD 值明顯提高，平均提高
量為49%。而SOD 值具有清除種子體內的超
氧自由基的功用，可促進種子的萌發和生長作
用。
除了對種子的處理之外，對葉子做處理也
能有一定的功效。在靜電場的作用之下，光合
作用速率會比呼吸作用增加的幅度更大。主要
原因是在於，高壓靜電場能提高葉綠素的總含
量。並使葉片在靜電場下累積的養分增多，增
加了葉片的厚度、單位面積等，進而增加了光
合作用的速率。
3.高壓靜電場應在人體上的相關應用
3.1 利用高壓靜電場治療人體相關疾病
腫瘤細胞與正常細胞相比，不管是在體
積、結構、功能和代謝上都相對異常，且腫瘤
細胞具有超過正常細胞的增生能力。現在已經
有些實驗證實了，當電場作用於腫瘤細胞時，
容易造成腫瘤細胞內外生存環境的改變，促使
腫瘤細胞核收縮、細胞膜崩潰、粒腺體消失、
核蛋白酶凝固壞死，進而使腫瘤組織迅速變性
而壞死，達到抑制腫瘤生長、浸潤，和轉移等
目的。以高壓靜電場作用於小鼠Lewis 肺癌細
胞當例子，當作用電壓小於1.5kV 時，電場的
作用會刺激了細胞的生長。當電場為1.5kV
時，細胞的活性更是不施電場時的1.3 倍。不
過，若作用電壓大於1.5kV 時，電場的作用就
會抑制了細胞的生長。在2.5kV 電壓的作用
下，細胞的活性是對照組的71.7%。可見高壓
靜電場對小鼠Lewis 肺癌細胞生長的影響具有
雙向性。若適當的電場搭配上抑制腫瘤的藥
物，則可以增加藥物對於小老鼠Lewis 肺癌細
胞的殺傷力，有效的提高了藥物的敏感性。
而高壓靜電場對於肝癌細胞 SMMC7721
的影響也是相當顯著的。實驗結果發現在6Kv
的電場作用下細胞的死亡率增加了122.4%，
14kV 的電壓作用下死亡率更是提高了
173.7%。
另外，高壓靜電場對於失眠也有一定的療
效。北京的一家醫院，曾以高壓靜電場治療失
眠病患。有60%的患者大大提高了睡眠的品
質。實驗結果顯示，高壓靜電治療儀所產生的
感應電壓，可調節人體的節律作用。可以抑制
過度興奮的大腦皮層，降低感覺神經的興奮程
度，增快非快速動眼(NREM)的時間，進而達
到恢復正常睡眠的作用。
此外，醫學上應用高壓靜電治療砂眼、腰
椎間盤突出等疾病，也有相關的文獻。治療砂
眼的應用上，相較於對照組，大幅提高了將近
四倍以上的治癒率。主要原理就是利用衣原體
對於高溫敏感的特點，用電極向眼結膜上的濾
泡和乳頭施以小劑量的斷續高頻放電，使其產
生高溫將乳頭和濾泡氣化，達成消滅衣原體的
效果。而椎間盤突出則是臨床上引起腰腿疼痛
的原因之一，醫學上應用脈衝靜電配合按摩等
療法，臨床上治癒率達78.75%。
其他，像應用高壓電場治療神經衰弱、高
血壓，更年期綜合症等，療效的有效率都超過
八成以上。應用在縮短受傷的骨折和軟骨組織
的癒合期方面研究也都有一定的成效。
3.2 負離子對人體的影響
人負離子對於人體的影響研究已經有一
段時間了。不過雖然研究範圍廣，但卻會因為
不同的人對於負離子的敏感度不同，而有不同
的成效。在一個針對14 名司機所做得實驗當
中，將受測者暴露在具有負離子產生器的空調
的環境內，85.7%的人，體溫、表皮溫度明顯
下降、93%的人血壓也有明顯下降的趨勢。實
驗結果證實，由於負離子對於人的毛細血管會
產生擴張的作用，使皮膚表面散熱增加所造
成。然而，對苯中毒的人來說，暴露於負離子
的環境中，可降低尿中的17-KS、兒茶酚胺，
腎上腺素也會下降。另外Sulman 曾做一個實
驗:對氣候敏感的人，將其暴露於負離子的空
氣當中，能顯著降低其尿液中的5-HT(致血管
緊張素)和5-HIAA，並大幅提升去腎上腺素，
能改善因乾燥炎熱所引起的激怒症。此外，負
離子還可調節中樞神經的興奮和抑制、刺激造
血功能、降低α波的頻率，並提高其振幅，以
達大幅提高人的感覺與知覺之功效。其它負離
子在醫學上的應用包括甲狀腺亢進、過敏性鼻
竇炎、心血管、高血壓、慢性胃病等等，都具
有一定的療效。
4.高壓靜電場應用在其他動物方面
4.1 高壓靜電場應用在海珍品育苗上
將鮑魚卵以15~40kV 的直流或脈衝電
壓，處理10-30 分鐘。處理過後的鮑魚卵，分
別放入顯微鏡，培養皿中觀察。處理過後的
鮑魚與對照組比較如表1 所示。
表 1.高壓靜電處理後的幼鮑與對照組之比較
實驗組 對照組
孵化率 高 低
剝離後15 天死亡率較低 死亡率較高
軟裂速度 同
幼鮑生長 同
在海珍品鮑魚的育苗過程中，孵化率相對
並不重要，重要的是著版的情況和剝離後十五
天左右幼鮑的死亡情形。而經處理後的幼鮑，
不但孵化率有所提升，剝離後十五天以後的死
亡率也有顯著的降低。
4.2 以靜電場處理的鴨蛋
用靜電場刺激北京鴨種蛋，可以提高孵化
率14.78%。若將鴨種蛋在孵化第五天時用場
強150kV/m 的靜電場處理5min，相較於對照
組，種蛋血液中的蛋白質、維生素B12 均有增
加，且孵化率大為提高，胚胎死亡的情形也大
為降低。由於早期的胚胎是接受外界刺激的敏
感期，較易受到靜電場的影響，是故靜電場對
動物的研究，大多都是針對動物胚胎所造成的
影響來研究。
4.3 其他動物相關應用
以 100~1000V 對蠶進行處理，蠶的孵化
率和結繭率皆有顯著的增加。最高可提高全繭
量高達15.52%，且蠶的死亡率也會大幅降
低。另外，若以600kV/m 的電場處理綿羊精
液300min，可提高綿羊精液中Zn2+的濃度，
提高綿羊精液的品質。
5.高壓靜電場應用於其他生物產業相
關領域
5.1 高壓靜電場作用於水體之應用(水
質淨化)
目前對水體的殺菌，特別是飲用水、生活
用水、游泳池水等的殺菌，主要是用加氯法。
加氯法的缺點主要包括了:需要較大的儀器設
備、操作時易有危害性 (操作人員容易導致肝
硬化)、長期飲用以氯消毒的水容易罹患某些
疾病等等。除了加氯法外，目前已發現的殺菌
方法還有靜電、超聲波、紫外線、磁化等，都
有明顯的殺菌功能。而靜電殺菌相較於其他殺
菌法的優點包括了:耗能低、能處理水量大、
結構設計上較簡單，其過程以物理性的消毒方
式，不會造成環境污染或二次污染等等。
5.1.1 應用高壓靜電殺菌的原理
當水流過靜電場時，靜電場賦予水體一定
的電子密度，使水中產生一定量的活性氧，如
超氧陰離子自由基O2
-、過氧化氫H2O2、烴基
自由基‧OH、單線態氧02 等等..活性氧自由基
對水中的細菌具有極強的破壞力，透過破壞生
物細胞的離子通道，改變了細菌生存的生存
場，使其喪失了生存條件，進而達到殺菌的作
用(活性氧調控原理)。實驗證實殺菌率可達到
96.2%。特別是對於水中的大腸桿菌，更是達
到了99.2%的殺菌力。
除了殺菌的應用上，高壓靜電場對於水體
的作用也可以應用在解決熱交換器的結垢問
題上。
5.2 高壓靜電場應用在農牧產品之殺菌
傳統的高溫殺菌常會造成產品營養的流
失，如維他命 C 。靜電殺菌，即以高強度電
脈衝放電產生衝擊波，對細菌的細胞膜產生不
可逆破壞，或是使細菌中蛋白質產生變性、分
離，進而達到滅菌的效果。若使用20kV/3cm
的電壓處理45min，大腸桿菌的致死率將可達
到98.7%。
5.3 高壓靜電乾燥法
傳統的乾燥法有對流乾燥法、傳導乾燥
法、輻射乾燥法、介電乾燥法等等。各種乾燥
法大多必須升溫，升溫有時對熱敏性的物料不
利，常會造成維生素或糖分等養份的流失。利
用高壓電場對辣椒、馬鈴薯片等物料進行脫水
乾燥，結果顯示，物料的失水率、平均脫水率
均提高。靜電乾燥技術是以電場做質傳，沒有
熱傳的過程。過程中物料不升溫、且乾燥均
勻，所生成的臭氧還有前面所提到的殺菌功
能。而且還具有耗能低，構造簡單等優點。
5.4 其他
其他，高壓靜電的應用實例還包括了油煙
機和集中空調等方面的靜電除塵應用。
6.結論
高壓靜電在生物產業的應用目前已取得
了不錯的成效，然而仍然有許多課題需要更深
入且廣泛的研究，相關檢測和工藝技術也必需
有所提升。未來若能輔以更深入的理論基礎，
以更微觀的分子和量子的角度去做分析，開拓
生物物理相關的知識與原理，並應用於更多廣
泛的領域和範圍，將可為二十一世紀的生活創
造更開闊的視野和未來。舉個例子來說，若用
靜電場處理甜菜種子，甜菜含糖平均可提高
0.06%，每畝產量可提高7%。而大陸在東北華
北和西北，在28 個糖廠的合作之下，推廣11
萬hm2，即創造了7000 萬元人民幣的經濟效
益，算是相當驚人的成效。是故，不論是在經
濟上、醫學上、甚至所有生物體息息相關的領
域，未來仍是一片海闊天空。生物靜電效應，
可以預見的，將會是未來的頗具潛力的新領
域。
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The application of High-voltage electrostatic field to the
Bio-industry
Y.C. Wang and W. Fang
Dept. of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Taiwan University
Abstract
Biological effects of high-voltage electrostatic field have gained researchers attention in recent
years. The potential of such technology especially in Bio-industry are huge and applications were
available worldwide especially in China. But only few examples can be found locally. In this paper,
fundamental theories and applications in various fields were reviewed.
Keywords： High-voltage, Electrostatic field, Biomechatronics, Bio-industry, Medical treatment,
Negative charge ionization
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