動物實驗入門
工程師要如何學動物實驗，一開始就學麻醉、剃毛、開刀….對一般沒有受過醫學訓練的人，可能不容易上手，而且會有心理壓力及障礙，我個人認為或許可以先從醫師不見得會做，或醫師也沒時間去學的細胞培養開始，工程師先學習如何無菌操作、細胞株的解凍到增殖分盤繼代培養，再進一步到特定組織的原代培養(Primary culture)，然後細胞毒性測試或細胞與材料的共同培養，觀察細胞從種植、貼附、分裂、增生、老化或凋亡的過程。我想對於要做植入式或侵入性醫材的工程師，這是必修的學分，對於非侵入性或體外診斷醫材的工程師也非常有用，因為細胞試驗可以觀察到細胞和所要開發產品的相對關係，變因控制也較動物實驗單純。細胞培養試驗成功不代表動物試驗一定會成功，但是，在細胞層次都沒效或有毒性，很難期待接下來的動物實驗會有效或安全。再者，細胞培養實驗之無菌操作訓練，也有助於後續執行動物實驗，對於開發產品時的滅菌製程及確效的觀念也很有助益。
接下來工程師要到莱市場和豬肉攤老板搏感情，削皮去骨留肉、半筋半肉或是內臟關節，肉攤老板都能幫你處置妥當，我們以前做軟骨試驗，肉攤老闆精湛的刀工，可以把他還可賣錢的肉都削去，關節囊完全不破壞，關結腔還能保持無菌狀態，提供我們後續不同的試驗包括細胞培養使用。因此，很多想法或打様品在這些來自肉攤的肉塊上，切一切、鑚一鑚或縫一縫就知道想法行不行得通，我們以前冰箱都備有不同的肉塊或骨頭，隨時解凍就可比劃試驗一番，這是最經濟也是最快的臨床驗證試驗。
再來就進階到活體的動物實驗，成本及方便性的考量，能做老鼠就不做兔子，兔子可以做就不要動到豬，由於動物來源和可做動物實驗的場所有限，所以平常就要和動物中心聯繫連結得非常好，隨時有一些籠位養著動物，一旦有需要進行動物實驗驗證就可以在短時間內動刀，這和快速成型(Rapid Prototyping, RP)一樣，關係到產品進化速度及開發時程。
不能做君子
我每次要做動物實驗時，總會想到以前讀書時孟子所言『君子遠庖廚』，這句話出自於《孟子‧梁惠王》：「君子之於禽獸也，見其生，不忍見其死；聞其聲，不忍食其肉。是以『君子遠庖廚』也。」。但是如果你想要做髙階醫材，工程師和醫師就不能當古人理想中的君子，要捲起袖子，磨刀霍霍向豬羊。
因此，我在招募員工時，我都會對面試者提問，你有沒有大動物實驗的經驗？沒有沒關係；那小動物呢？沒有也沒關係；有沒有培養過細胞？沒有那也沒關係；廚房中切過雞肉或豬肉？還是沒有也沒關係；最後問到你怕不怕血？做完實驗的兔子老鼠你敢不敢去犧牲它？回答怕或不敢，那就沒辦法了。這是我個人的定義，如果要開發髙階醫材，就不能遠庖廚，手不刃血，紙上談兵是做不成髙階醫材的。
小動物實驗，如老鼠或兔子，一般我們都會請醫師先示範給我們看，上枱當醫師的助手，學習如何動手術，然後下一次醫師看著我做，如果有一些把握了，再下一次就自己做。個人認為動物實驗是最好統合團隊的方法，從準備材料及器械、打包滅菌、麻醉剃毛、動刀植入到縫合包紮，並沒有辦法一個人獨立完成，需要團隊的互相幫忙及分工才有辨法完成，工程師在這過程中，可能生平第一次把針戳入肉體，也可能第一次用刀劃開皮膚肌肉，也可能第一次拿電鑚鑚骨頭，也會見到血流如注，更可能看到生命由你的手中消逝而無法挽回，這一切的第一次到熟練的過程，將可有效歷練工程師，大幅有效拉近與醫師在産品開發時之醫學知識上的距離。
如要開發植入式醫材，可由老鼠皮下植入或肌肉植入入手，植入後在不同時間犧牲取樣、固定、包埋、切片染色，當你在顯微鏡下觀察到材料在不同時間被組織包覆的情形，相信此時你對於植入材料與組織細胞間的關係，會有另外一番書本學習不到的深刻體會，當你可以進階到骨骼植入、腦膜修復、神經導管接續或建立特殊的動物模式，並建立特殊的組織染色及定性定量技術時，此時醫學與工程的知識鴻溝將搭起橋樑，工程師就不再只是工程師，而是有能力與醫師一起探索科學(Science) ，窺知上帝旨意的工程師。所以我個人覺得工程師動手做動物實驗很重要，非常重要，就如同武俠小說中練武之人，一定要學內功心法，有了內功修為，才有辦法一窺上乘武功的堂奧。
面對動物實驗失敗
另外，什麼地方最適合醫師和工程師討論臨床上未滿足的需求(unmet need)及找出意想不到的解決方法？我個人的經驗歸結，不是在窗外風景優美，吹著清涼的冷氣的會議桌上；而是在實驗剛失敗，醫師和工程師共同面對著一頭豬還倒在血泊中的手術枱上。
因為想像和真實永遠有一段很大的的落差，一個產品的設計及操作，在工程師的腦海中，往往如動畫般的流暢優美，就如同要在和風微煦風光明媚的花園中閒適漫步；但是當醫師一刀劃下，就會發現一切都不一樣了，一時風雲變色，一群人像走在颳風的傾盆大雨中，周圍的芒草比你身高還髙，又身處於沒有道路的山谷中，痛苦艱辛地向上爬坡，我常常在一旁吃力地幫醫師拉鉤，一邊向醫師建議，再用力一點，從那個角度再往下一點，這時醫師己費盡力氣面紅耳赤，就會停手，放下手中的器材，沒好氣地對我説：「你來」。
記得有一次，換我上陣時，我用力使勁一鑽，就聽到一聲尖鋭的金屬撕裂聲，金屬環鋸就像麻花捲般扭曲碎裂，金屬片像炸彈碎片般深陷散佈在髖關節的骨骼深處，那時我嚇到渾身冒出一身冷汗，如果這發生在人身上，那還得了！
接下來就像飛機失事後的飛安調查一般，將豬隻犧牲，在血泊中將股骨完整取出，X光攝影，剖骨取出碎片進行分析，原來是環鋸中心的導引針(guide pin)與環鋸的同心圓偏軸，就差那一兩條（一條相當於頭髮的直徑，約10um，業界機械專業師傅的用語），在骨頭中偏軸髙熱磨擦，又加上金屬的硬化熱處理沒做好，我用力的角度又不對，綜合因素下，環鋸在骨骼中就碎裂失事了。
在大動物實驗中，醫師與工程師將遭遇無數的困難與挑戰，過程中，一下子這邊出狀況，一下子那邊又砸鍋，累了一整天，常常充滿挫折與失敗，髙階醫材的研發，就在這血泊中匍匐前進，追求卓越！
文章轉載自：台灣醫療器材創新設計討論區
圖片來源：www.understandinganimalresearch.org.uk@Flickr CC BY 2.0
