遠紅外線應用產業瓶頸與因應
紅外線緣起
1800年,著名的天文科學家赫歇爾(Frederick Wilhelm Herschel),利用陽光通過三稜鏡,產生多彩光譜,依次用溫度計測量各色光以及可見光譜外圍區經照射後的溫度變化,結果他發現從紫、靛、藍、綠、黃、橙到紅光,溫度依序增高。而讓他覺得不可思議的是,他發現在紅光區域旁外圍肉眼看不見光線的「波帶」,溫度最高。這是人類第一次發現紅外線。
雖然人的肉眼無法看見這種光線,但它的物理特性與可見光線極為相似,由於它位於可見光中紅色光的外側,故而被稱之為「紅外線」。紅外線定義的波長範圍很寬,介於0.75~1000微米之間的電磁波皆屬之。「紅外線」具有明顯的熱輻射,所以別稱「熱線」。
遠紅外線應用
依波長不同,紅外線被細劃分為「近、中、遠」三個光波族。顧名思義,遠紅外線是其中波長最長、距離紅光最「遠」的「紅外線」。
遠紅外線的應用,主要集中在波長介於8~12微米區間的波段,由於能明顯促進動植物的生長育成,因此被科學家稱為「生育光波」。
遠紅外線的「熱效應」,乃是普遍被習知認同的功能,廣泛應用於復健醫療及預防保健上。 當人體接受遠紅外線照射時,其電磁波的光能會以激發細胞(及體液)水分子共振碰撞的方式,在人體內轉化成熱能,激發體內循環加速及血管擴張。「熱效應」就如同「熱敷」一般,可促使局部血液循環加快,有效改善微細血管的循環,除了促進人體細胞的新陳代謝,對睡眠障礙也有一定的幫助。
除了「熱效應」之外,遠紅外線另可產生所謂「生物效應」或「非熱效應」(Non-thermal effect)。由於振盪頻率和水分子相近,遠紅外線能促使水分子的分子與分子產生共振效應,使水分子團變小,含氧量增高,因而提升水分子的活性。人體的組織成分約有70 %是水,血液中的水含量更高達80 %,是以遠紅外線的保健應用愈來愈受重視。
產業現況
雖然台灣遠紅外線應用產業的發展歷史已達三、四十年,可是市場的成熟度距離「三十而立」的里程碑卻仍然遙不可及。事出必有因:
認知不足-消費者無從自正規的健康教育獲得「遠紅外線保健」知識,復又慘遭崇尚「藥物治療」的主流現代醫學產學業界刻意施壓抑貶;
產品不力-過去台灣出品的遠紅外線應用產品,原料仰賴進口,處處受到日本牽制,往往只能購得「次級品質」材料,加上早期欠缺產業技術和經驗,導致產品的
「遠紅外線效能」不彰,不敷使用者期待。
品質不佳-由於欠缺檢測儀器,工廠無法落實品質控制,致令產品的品質參差不佳,卻又無從改善。
莫衷一是-連製造者都尚且難能辨識/管控品質,更遑論其他!消費者將如何精準選購優良商品?一旦消費者錯買了商品,極可能從此對遠紅外線應用產品失卻信心, 甚至質疑它的實用功能。
事實上,根據業者私下所作的訪談調查,市場「劣幣逐良幣」效應已然相當嚴重:由於對「遠紅外線功能」存疑,許多消費者對市售遠紅外線訴求產品敬而遠之;礙因對市面上琳琅滿目產品「莫衷一是」,不少消費者心存疑慮,是以猶豫不決,甚至因而打消購買念頭。
產業瓶頸
一言蔽之:「量測遠紅外線生物能量的課題」是遠紅外線應用產業發展亟待突破的瓶頸。
說來可悲,儘管材料科技非常發達,可是直到現在,卻迄無準確量測遠紅外線生物能量的量化工具(儀器)。目前,無論是學術界或遠紅外線產業界,都公認「放射率」是檢測遠紅外線幅射效能的比較標準,鮮少有人提出質疑。可是,事實上,其中存在著許多爭議盲點,值得深入探究。
「放射率」-「材料輻射能量與相同溫度之標準黑體輻射能量比值」,從「熱能」的觀點,殆無爭議。換句話說,此一檢測方法適用於「近紅外線」材料。然而,「遠紅外線」的應用畢竟有別於「近紅外線」,「熱效應」僅是其中之一訴求。由於「遠紅外線」的波長大於「近紅外線」,其「輻射能量」較低,在「熱效應」的表現上,自然落居下風。由此可見,「遠紅外線」的作用功能非以「熱效應」為限。
除了「增溫保溫」(註:熱效應),遠紅外線產品更強調其8-12µm波長區間「生育光波」對生物體內水分子產生「共振作用」的核心價值(註:業界慣以『非熱效應』、『生物效應』名之),因此目前TTRI(財團法人紡織產業綜合研究所)所訂的「平均放射率(2-22µm)」試驗方法,波長範圍顯然過寬,不足以準確區別送測樣品的「遠紅外線功能區效能」差異。
除此之外,不同的「放射率量測設備」,其設計所採用的軟體和硬體各異,致令測得的數據頗有出入、但由於欠缺標準儀器加以校正,於是業者各自進行選擇性解讀,莫衷一是,故而難以建立「遠紅外線效能」的品質秩序。
「取樣標準」和「操作溫度」,尤其是量測結果的重大參數。舉凡樣品的形狀、粒徑、結構、顏色,無一不影響樣品的「熱幅射」反射數值,而「黑體」的個別差異(註:光譜吸收率)更是“動見觀瞻”;由於物體的幅射能量是溫度的函數,不同溫度測得的「放射率」數值自是不同,因此,背離常溫條件下所量測的數據缺乏實質意義。
復又進一步深入探討。經過實驗,我們發現:遠紅外線的『實際效能』,會隨著載體產生不同的表現。含同一材料成分和比例的不同載體遠紅外線製品,舉例來說,玻璃材質的遠紅外線作用效能,就明顯優於塑膠及陶瓷製品,因而不同材質的遠紅外線合理使用劑量,自應酌量增減。
現下量測設備,取樣的內容物有很多限制,致令遠紅外線成品的「放射率量測」滯礙難行,業者只能根據所使用的遠紅外線原料性能作為間接佐證,說服力極其有限。
尤有甚者,坊間許多陶瓷業者將「游離輻射劑量」和「遠紅外線能量」畫上等號,利用輻射偵測器將每分鐘計得的α、β、γ和x射線輻射總量(cpm)作為「遠紅外線能量」強弱的根據,著實令人不安!
遠紅外線應用產業的發展,礙因量測工具(儀器設備)缺失,即使有心,製造廠也無力落實品質標準化的驗證和管理,於是衍生一連串「骨牌效應」:
“摸黑”研發產品-由於無法充分“identify”研發結果,研發工程師在遠紅外線原料配方的來源和用量上缺乏科學依據。
ISO管制出現缺口-由於工場缺乏品管工具(儀器設備),無法有效落實進料檢驗、製程品管及成品測試。(註:針對FIR’s Performance )
FIR’s QA付之闕如-批次生產製品的遠紅外線效能品質,由於無法落實QA稽核,品質的標準化和均一性不易管控。
由上可知,遠紅外線應用產業之所以「欲振乏力」,其來有自,根本的癥結在於欠缺「簡便、可靠」的品管工具。由於欠缺工具輔助,殷實敬業的廠商使不上力;欠缺工具把關,不肖廠商乘虛魚目混珠;欠缺工具鑑別,消費者無從辨識商品良莠….。
因應策略
伴隨奈米科技日新月異,現今的台灣遠紅外線應用產業,非復昔日「吳下阿蒙」,業已擁有自主研發生產遠紅外線材料的先進技術,比之日、韓毫不遜色,某些研發創新成果更凌駕超前。
再接再厲之餘,業者須正視當前存在的難題,見招拆招。此中,最困難、但也最迫切急待突破的,乃是「遠紅外線效能量測工具」的創新開發。有鑑於目前所通行以「放射率」作為「遠紅外線效能」量化標準的作法,由於可靠性和準確性不足,加上所費不貲,且不實用,鮮有廠商購置,而委託檢測既耗時又耗費,業者都只能偶一為之 ,明顯與製造實務脫節。以之故,唯設法開發一種「簡易」而且「可靠」的遠紅外線量測工具,才能釜底抽薪解決產業瓶頸。
在標準量測工具問世之前的過渡期間,建議業者結合學者專家共同籌組一具有公信力之「遠紅外線合格產品審鑑認證」委員會,訂定審查標準,接受業者送件申請,授予合格認證標章,指引消費者辨識選購,藉以建立「遠紅外線效能」商品的品質秩序,助長優質商品出頭,迫使劣質商品無所遁藏。
關於審查標準,筆者對「輻射安全」的課題至表關切。凡有識之士,對於市場充斥各式各樣高游離輻射劑量“遠紅外線”商品,無不憂心耿懷。 由於目前缺乏法令加以規範管制,一旦氾濫成災,對人身及環境危害的輻射汙染風險,簡直不堪想像。本此,除了呼籲業者自律,建議未來的認證審查標準項目,務須對放射性元素及有害重金屬的含量明訂限制標準,嚴格把關「消費安全」。
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