王奕程 、方煒

1. 高壓靜電場於生物產業的應用 王奕程、方煒 2006生物機電工程研討會

2. 大綱 簡介 高壓靜電場在植物上的應用(蔬果保鮮) 高壓靜電場在植物上的應用(促進生長) 高壓靜電場在人體上的應用 高壓靜電場在動物繁殖上的應用 高壓靜電場應用於其他生物產業相關領域 參考資料

3. 簡介 大氣層相對地面有360 kV的電位 地面附近的電場強為130V/m

4. 簡介 我們生長在這樣的靜電場中….

5. 抑制 E2 促進 E1 無作用 靜電對生物之影響 以靜電之臨界效應做說明

6. 實例應用說明高壓靜電場在植物之應用(蔬果保鮮)實例應用說明高壓靜電場在植物之應用(蔬果保鮮) 2006生物機電工程研討會

7. 靜電保鮮的原理與實例 • 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、成本低耗能小、保鮮效果好不會留餘毒、不會造成二次污染等優點。 • 原理 : 靜電保鮮主要是透過高壓靜電場、高壓放電產生的負離子，以及臭氧等三種機制綜合的結果。

8. 高壓電場之保鮮作用機制 • 可延緩生物食品的新陳代謝，以達到保鮮的作用。 • 可減緩生物食品的呼吸作用，以達保鮮的的作用。 • 可降低生物食品內酶的添生，以達到保鮮的作用。

9. 負離子與臭氧之作用機制 • 負離子 • 負離子直接作用於被保鮮的食品 • 負離子霧能淨化保鮮環境 • 臭氧 • 臭氧具有強烈的殺菌消毒作用 • 臭氧可與乙烯發生化學反應，消除催熟作用 • 臭氧與負離子作用類似，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。 • 但某些果品不適合用臭氧保鮮

10. 保鮮實例

11. 實例應用說明 高壓靜電場在植物上的應用(促進植物生長) 2006生物機電工程研討會

12. 高壓靜電場用於促進植物的生長 • 可提高ATP含量 • 可提高酶活性 • 可促進植物營養元素吸收 • 可促進植物呼吸作用 • 可誘導染色體畸變 • 可用於植物的殺菌 • 其他之伴隨效應

13. 促進植物生長之實例

14. 實例應用說明高壓靜電場和負離子在人體上的應用實例應用說明高壓靜電場和負離子在人體上的應用 2006生物機電工程研討會

15. 以高壓靜電場治療人體相關疾病 • 對於腫瘤細胞的抑制 • 在6kV的電場作用下肝癌細胞SMMC7721的死亡率增加了122.4%。(張，2005) • 14kV的電壓作用下死亡率更是提高了173.7%。 • 在2.5kV電壓的作用下，小鼠Lewis肺癌細胞的活性是對照組的71.7%。(佟，2005) • 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。 (黃，2005) • 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。 • 醫學上應用高壓靜電治療砂眼(肖，2004)、腰椎間盤突出(周，2005)等疾病和縮短骨折受傷和軟骨組織的癒合期方面研究也都有相關的文獻。

16. 負離子對人體的功用 • 調節中樞神經的興奮和抑制、刺激造血功能 • 改善肺的換氣、減少氣管哮喘的發作 • 可降低苯中毒病人尿液中的17-KS、兒茶酚胺。腎上腺素也會下降。 • 對於人的毛細血管會產生擴張的作用，可降低人體體溫、表皮溫度和血壓 • 使α波的頻率降低，振幅升高，大幅提高人的感覺與知覺 • 能改善因乾燥炎熱所引起的激怒症，顯著降低其尿液中的5-HT(致血管緊張素)和5-HIAA • 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

17. 實例應用說明高壓靜電場在其他動物上的應用 2006生物機電工程研討會

18. 高壓靜電場在其他動物上的應用 • 將鮑魚卵以15~40kV的直流或脈衝電壓，處理10-30分鐘 ，可提高孵化率並降低剝離後15天之死亡率。 • 將鴨種蛋在孵化第五天時用場強150kV/m的靜電場處理5min，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。 • 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。 (張，2005) • 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。(娜，2005)

19. 實例應用說明應用於其他生物產業相關領域 2006生物機電工程研討會

20. 其他生物產業相關領域 • 水質淨化 • 靜電殺菌 • 農牧產品之殺菌 • 靜電乾燥法 • 靜電除塵應用 • 基因工程上的應用 • 靜電噴頭

21. 結論 2006生物機電工程研討會

22. 結論 • 高壓靜電應用在生物產業的技術在國外已行之有年，不論是在動物、植物，甚至人體的醫療方面都有不錯的成效。 • 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。

23. 結論 • 以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11萬公頃的農田，即創造了7000萬元人民幣的經濟效益，算是相當驚人的成效。 • 目前這項實用的技術在台灣尚未普及。本研究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。

24. 參考資料 • 王悅芳。曾一凡。2004。高壓靜電場對彌猴桃果實乙烯釋放速率的影響。江西農業大學學報:889-892。 • 王清元等四人。2004。高壓靜電處理水道種子的試驗研究。農機化研究2004-(3):157-158,176。 • 王冬梅。2005。高壓靜電療法的臨床應用。Journal of Chinese Modern Surgery 2005(2):1050。 • 宋占海。1993。靜電場處理作物種子對其活力的影響及機理初探。種子12(1):43-46。 • 朱現信。楊宏。王天瑞。2006靜電水處理技術研究現況。China Environmental Protection Industey2006.5:37-39。

25. 參考資料 • 肖太椿。2004。高頻靜電氣化治療沙眼的臨床療效觀察。贛南醫學院學報2004.Apr 24(2):202-203。 • 佟倜。2005。高壓芒刺竟電廠對體外培養小鼠Lewis肺癌細胞的生物效應。吉林大學學報醫學版2005.Mar 31(2):217-219。 • 周平。2004。脈衝靜電按摩綜合療法治療腰椎間盤突出症80例報告。中國民族民間醫藥雜誌2005(75):221-222。 • 吳旭宏。2005。高壓靜電場對甜瓜種子萌發及幼苗生長的生物學效應。北方園藝2005(3):67-68。 • 吳旭宏。2005。高壓境電場對甜瓜種子萌發及膜酯過氧化的影響。種子2005,1(24),26-29。

26. 參考資料 • 吳旭紅。2005。靜電場對植物的生物學效應。黑龍江農業科學2005(2):44-46。 • 高虹。2006。ㄧ種新型油煙淨化氣的研製與應用。內蒙古環境保護2006.03(1):45-46。 • 章毛連。1997。靜電技術在農業上的若干應用。安徽農業技術師範學院學報 (2):57-60。 • 馬福榮。1994。靜電場對植物光合作用器官結構和功能得影響。生物物理學報。1994.10(3):468-472。 • 孫峰。2005。靜電除塵應用原理。內蒙古科技與經濟:117-118。 • 孫迎春等五人。2005。高壓芒刺靜電場對人肝癌細胞SMMC7721生長的影響。中國醫學物理學雜誌。2005.Jan 22(1):391-391。

27. 參考資料 • 孫迎春等五人。2006。高壓芒刺靜電場對玉米種子發芽影響的實驗研究。東北師大學報自然科學版38(1):84-86。 • 崔寶欣。1998。靜電生物效應的研究和進展。靜電季刊13卷2期:35-37 。 • 張德勝等五人。1996。靜電生物效應--活性氧調控原理。靜電期刊11卷1期:10-12。 • 張邁。余登宛。1997。種子靜電處理研究。種子科技(3):33-34。 • 張振球。1988。高壓境電場離子霧熱帶水果儲藏保鮮的初步研究。現代靜電技術。北京:萬國學術出版社:460。 • 張本華等四人。2006。高壓靜電處理對種子發芽率影響的試驗研究。農機化研究2006(5):139:140。

28. 參考資料 • 張海等四人。2006。高壓靜電場處理家蠶卵對蠶蟲產量和質量的影響。蠶業科學2006.32(2):260-263。 • 張迎春等五人。2005。高壓芒刺靜電場預處理對大豆種子發芽的影響。東北師大學報自然科學版37(1):54:56。 • 張佰清。2005。高壓靜電場殺菌效果研究。保鮮研究2005(5):39-41。 • 張進虎等五人。2004。以HE-100型高壓靜電治療儀治療失眠症的臨床觀察。北京醫學2005(27-4):237。 • 陳志偉。2003。靜電技術與現代農業：23-24。 • 娜仁花。2005。高壓靜電場對綿羊精液中鋅離子濃度的影響。畜牧與飼料科學2005(4):24-25。

29. 參考資料 • 黃敏等六人。2005。耳穴配合高壓靜電療法治療失眠60例。現代中西醫結合雜誌2005.Jan14(1):83。 • 陶玉華。2005。靜電場對苜蓿幼苗期酶活性的影響。廣西科學2005,12(1)。73~75,79。 • 楊同蓬。楊源田。2005。應用靜電水處理技術解決換熱氣結垢問題。小氮肥設計技術2005(3):15-16。 • 趙根。2005。高壓靜電在芽苗菜生產上的應用。浙江農業科學2005(2):155-156。 • 趙根。林國華。林傳洋。丁興東。鄭春鳴。2006。靜電廠在紅葉石楠快繁生根上得應用初探。中國種藝:35。 • 趙華等五人。2006。集中空調系統靜電除塵試驗研究。潔淨與空調技術CC&CA2006.2:4-7。

30. 參考資料 • 鄭麗函。吳春篤。2004。靜電技術在農業中的應用。農業機化研究。2004 (6):204-206。 • 鄭麗函。吳春篤。2004。靜電技術在農業中的應用。農業機化研究。2004 (6):204-206。 • 鄭紅梅等四人。2006。高壓靜電場處理乾溼黃瓜種子的生物效應及機理。農機化研究:2006(6):153-159。 • 鄭紅梅等三人。2006。高壓靜電場對黃瓜種子萌發其生理指標的影響。武漢植物學研究2006.24(1):87-89。 • 鄭紅梅等四人。2006。高壓靜電場處理乾溼黃瓜種子的生物效應及機理。農機化研究:2006(6):153-159。 • 鄭成君、田燕。靜電與生物工程。現代物理知識:26-27。

31. 參考資料 • 韓德恩。1999。靜電保鮮研究。高等函授學報(自然科學版)1999年第四期:24-26。 • 韓德恩。1999。靜電保鮮研究。高等函授學報(自然科學版)1999年第四期:24-26。 • 蔡興旺。易道生。2004。刺青瓜種子高壓靜電場處理生化指標試驗。農機化研究2004(5):185-186。 • 劉勇、雷義明。1991。空氣負離子的生物學效應。國外醫學醫學地理分冊1991年第十二卷第2期:55-57。 • Assaol M , et al. Influence of artificial air ionization on the human electroencephalogram. 1nt J Biometeor, 1974, 18(4):306~312. • Sulman FG, Absence of harmful effects of protracted negative air ionization, 1nt J Biometeor, 1978, 22(1):53.

32. 報 告 完 畢 敬 請 指 教