暖暖包、熱水袋，為什麼會造成燙傷？
― 就算只有44℃，長時間貼著皮膚也會受傷
明明是「舒服的溫暖」，早上起床卻發現皮膚又紅又腫。這就是低溫燙傷。和熱水燙傷不同，原因不在於溫度高，而在於「時間長」。據說皮膚受傷所需的時間，只要溫度上升1℃，就會縮短為原本的一半左右。
寒冷的夜晚，把熱水袋放進被窩腳邊睡覺。摸起來「溫度剛剛好」，完全不覺得燙。
但隔天早上，小腿的一部分卻變紅，還有點刺痛。過了幾天，那裡起了水泡，遲遲不見好轉。
明明沒有碰到熱水，為什麼會這樣呢？其實，皮膚即使在不覺得「燙」的溫度下，也會慢慢受到傷害。
低溫燙傷發生的原因，只有兩個
平常皮膚的熱量，是靠流動的血液運送到身體深處的。但如果被體重壓住，血液的流動就會停止，熱量便會持續累積在同一個地方。
皮膚受傷是因為熱量讓身體的蛋白質一點一點被破壞。據說這個變化的速度，在超過44℃之後，每上升1℃，速度就會變成大約兩倍。
也就是說，「不算太高的溫度」只要「一直不動地長時間接觸」，就可能造成和瞬間碰到熱水差不多程度的傷害。讓我們依序來看看。
原因1：一壓迫，熱量的「逃生路線」就被堵住了
我們的身體，即使表面接觸到熱量，溫度也不會馬上升高。皮膚下方布滿了像網眼一樣的細小血管。流經那裡的血液會接收升高的熱量，運送到身體深處並擴散開來。這就像是把浴缸裡的熱水一點一點換新一樣。
但是，如果把腳放在熱水袋上睡著，或是把貼著暖暖包的背部靠在地板上睡覺，皮膚就會被身體的重量壓扁。細小的血管也會被壓扁，血液變得難以流動。請看圖1。像左邊那樣只是輕輕貼著，血液就能把熱量帶走。像右邊那樣被壓迫時，熱量的逃生路線被堵住，皮膚的溫度就會逐漸接近所貼物體的溫度。
睡覺的時候，我們無法察覺這種情況。清醒時會感覺「有點燙」而移動身體。但如果是在睡眠中，或因喝酒、服藥而感覺遲鈍，就會在同一個地方持續接觸好幾個小時。
原因2：溫度每上升1℃，時間就縮短約一半
燙傷的真面目，是構成皮膚的蛋白質因熱而變形。這和蛋白加熱後凝固成白色的變化屬於同一種類。這個變化並不是在某個溫度突然開始，而是溫度越高進行得越快，溫度越低就越慢。
過去的實驗顯示，把皮膚表面維持在44℃，要花好幾個小時才會受傷。但每次提高溫度，所需時間就大幅縮短。請看圖2。從44℃開始，溫度每上升1℃，受傷所需的時間就會縮短為大約一半。
這種「一半一半」的累積效應，正是低溫燙傷可怕之處。44℃還有好幾個小時的餘裕。但到了50℃，造成同樣傷害只需要幾分鐘。而據說如果是70℃的熱水，大約1秒就會造成傷害。
拋棄式暖暖包，包裝標示的平均溫度多在50℃左右，最高溫度則多在60℃左右。熱水袋因為裝的是熱水，套子表面有時會更燙。無論哪一種，只要具備「壓迫加上好幾個小時」的條件，就足以造成燙傷。
熱水造成的燙傷，只有表面在瞬間變燙。低溫燙傷則是花很長時間讓熱量慢慢滲入深處，據說有時會傷及皮膚下方很深的地方。一開始看起來只是發紅，之後卻可能出現皮膚變黑、要花好幾週才能痊癒的情況。
放在膝蓋上的筆記型電腦、長時間坐著的地暖、開著沒關就睡著的電熱毯，據說都可能造成低溫燙傷。無論熱源是什麼，「同一個地方、長時間、被壓迫」就是危險的條件。
那麼，該怎麼做才好？
- 熱水袋要在睡前拿出被窩被窩暖了之後，它的任務就結束了。不要一直放著睡覺。
- 暖暖包不要直接貼在皮膚上貼在內衣外面，不要貼著睡覺。也不要被皮帶或椅背壓住。
- 就算「剛剛好」，也不要一直貼在同一個地方要不時移動位置。變紅的話要立刻停止。
嬰兒、老年人、因糖尿病等原因手腳感覺遲鈍的人、喝了酒或服用安眠藥的人，據說比較不容易察覺燙、身體也不容易移動。請周圍的人幫忙留意熱水袋和暖暖包的使用方式。如果發現燙傷，請用流動的清水冷卻。不要弄破水泡，即使看起來傷勢輕微，也請前往皮膚科等醫療機構就診。
總結
低溫燙傷不是因為「燙」，而是因為「時間」造成的燙傷。一旦被壓迫，血液就無法帶走熱量，皮膚溫度會逐漸接近所貼物體的溫度。而超過44℃之後，溫度每上升1℃，受傷所需的時間就會縮短為大約一半。
燙傷，是溫度與時間的乘積。
即使是微溫的熱，只要不動地持續接觸，也會灼傷皮膚。
關於同樣是燙傷，為什麼蒸氣會比熱水更嚴重，請參考〈為什麼燙傷，蒸氣會比熱水更嚴重？〉；關於用衣服保暖身體的原理，請參考〈為什麼一件厚衣服，不如好幾件薄衣服疊穿暖和？〉。
- 看看拋棄式暖暖包包裝背面，找找「平均溫度」和「最高溫度」的標示。
- 比較一下把暖暖包輕輕放在手掌上，和用手指用力壓著時，1分鐘後的感覺有什麼不同。壓著的那一邊應該會覺得比較燙。如果覺得燙，請立刻放開。
- 用力壓指尖讓它變白，鬆開後看看它多快恢復紅潤。壓著的時候，那裡是沒有血液流動的證據。
請不要進行長時間持續接觸熱源的實驗。只需要確認「一壓血液就會被擠出去」「一壓就會覺得比較燙」這兩點就足夠了。
想了解更多 ― 用語、公式與教科書的關聯從國中理科到大學專業科目，明確標示各段屬於哪個程度
- 國中國中理科所學的範圍
- 高中高中「化學」「生物」「物理」所學的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書專欄性質的內容
- 大學高中不會學到的大學專業科目（反應動力學、生物熱傳工程、皮膚科學）內容
- 研究連大學也不會當作「定論」教授、目前研究者仍在探究中的內容
國中用語：這個現象是有名字的
- 低溫燙傷（低溫熱傷）：長時間接觸比體溫略高一些的物體所造成的燙傷。
- 蛋白質熱變性：蛋白質的立體結構因熱而崩壞。與水煮蛋的蛋白凝固是同一種變化。
- 血流散熱：血液接收升溫部位的熱量，運送到身體其他地方擴散開來的作用。
國中高中用公式驗證：50℃的話，幾分鐘會受傷？
把「溫度每上升1℃，時間就減半」寫成公式，估算在接近暖暖包平均溫度的50℃下，皮膚受傷所需的時間。
| 用符號表示 | t ＝ t₄₄ ÷ 2^( T − 44 ) |
| 用文字表示 | 受傷所需時間 ＝ 44℃時所需時間 ÷「溫度比44℃高出的度數次方所乘的2」 |
| 公式的由來 | 皮膚受傷是蛋白質破壞的「速度 × 時間」達到某個量所造成。從44℃開始，破壞速度每升1℃約增為2倍，因此依實驗結果，所需時間每升1℃就減半 |
| 符號 | 意義與單位 |
| t | 皮膚受傷所需時間（分鐘） |
| t₄₄ | 44℃時受傷所需時間（分鐘） |
| T | 皮膚表面溫度（℃） |
| 44℃時受傷所需時間（警示資料常用的上限值） | 約4小時 ＝ 240分 |
| 本次的皮膚溫度 | 50℃（拋棄式暖暖包平均溫度的大致值） |
| 比44℃高出的度數 | 6℃ |
| 2連乘6次的結果 | 64 |
| 46℃時（2連乘2次為4） | 240 ÷ 4 ＝ 60 分 |
| 48℃時（2連乘4次為16） | 240 ÷ 16 ＝ 15 分 |
| 50℃時 | 240 ÷ 64 ≒ 3.75 分 |
| 44℃與50℃所需時間之比 | 240 ÷ 3.75 ＝ 64 倍 |
50℃時約需4分鐘。溫度差只有6℃，受傷所需時間卻變成64分之1。這與警示資料常用的「44℃需3〜4小時、46℃需30分〜1小時、50℃需2〜3分鐘」的估計值，大致相符。
| 一夜的睡眠 | 約7小時 ＝ 420分 |
| 50℃的話，一夜相當於幾次份的傷害 | 420 ÷ 3.75 ＝ 112 次份 |
被壓迫的皮膚一旦接近50℃，一整夜下來就會承受相當於「造成傷害所需量」100倍以上的熱量。這就是為什麼不能開著熱水袋或暖暖包睡覺的原因。
高中高中＋「速度變2倍」的內涵：反應速率與溫度
高中化學課學過，溫度升高會讓反應進行得更快。因為分子運動更劇烈，能越過反應所需能量「高牆」的分子比例會增加。蛋白質破壞的變化也是化學反應的一種，因此同樣對溫度很敏感。
高中＋這個「高牆」的高度稱為活化能。蛋白質熱變性的活化能非常大，因此在體溫附近，即使溫度差很小，速度也會大幅改變。一般化學反應的經驗法則是「每升10℃變2〜3倍」，而皮膚受傷卻是「每升1℃約變2倍」，敏感程度差了一個數量級。
大學阿瑞尼斯方程式、亨利克斯損傷積分、彭尼斯生物熱傳方程式
反應速率與溫度的關係可用阿瑞尼斯方程式表示。將此套用於皮膚傷害，把速度對時間積分，就是亨利克斯損傷積分。1947年莫里茨與亨利克斯的實驗，是這套理論的基礎。另一方面，皮膚溫度如何決定，則要用在熱傳導中加入血流散熱效應的彭尼斯生物熱傳方程式來處理。一旦壓迫導致血流減少，這個方程式中「血液帶走熱量」的項就會變小，皮膚溫度便會上升。
📖 公式推導與更深入的內容：阿瑞尼斯方程式（日文維基百科） ／ 低溫燙傷（日文維基百科）
研究目前尚未完全釐清的事
- 受傷起始溫度存在個人差異與部位差異。 皮膚厚度與血流量因人而異、因部位而異。「44℃」終究只是參考值，每個人各自安全的界限並未被精確掌握。
- 壓迫與熱量重疊時的受傷方式。 單純壓迫本身也會傷害皮膚（褥瘡）。當熱量與壓迫同時發生時，兩者各自的影響程度如何，目前仍在研究之中。
- 深層傷口難以痊癒的機制。 低溫燙傷傷及深層且難以痊癒的原因，目前有血流下降、組織壞死方式不同等好幾種說法。
也就是說，本文的內容也只是「目前已知範圍內的解說」。數值請當作參考值看待，並謹記「即使溫度不高，也不要長時間壓著」這一點。
與教科書的關聯（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科「熱的傳導方式」「血液循環」 | 原因1中，血液帶走熱量的機制 |
| 高中 | 化學「反應速率與溫度」、生物「蛋白質結構」 | 原因2中，受傷速度隨溫度改變的內容 |
| 高中＋ | 化學「活化能」 | 每升1℃變2倍這種敏感度的原因 |
| 大學 | 反應動力學・生物熱傳工程・皮膚科學 | 阿瑞尼斯方程式、損傷積分、生物熱傳方程式 |
| 研究 | 燒燙傷學・創傷癒合 | 個人差異、與壓迫重疊、深層傷口機制 |
| ― | 與生活的關聯 | 熱水袋、暖暖包、電熱毯、地暖的使用方式 |
- Moritz, A. R. & Henriques, F. C. (1947). Studies of thermal injury II. The relative importance of time and surface temperature in the causation of cutaneous burns. American Journal of Pathology, 23.
- Henriques, F. C. (1947). Studies of thermal injury V. The predictability and the significance of thermally induced rate processes leading to irreversible epidermal injury. Archives of Pathology.
- 日本消費者廳・国民生活センター（消費者廳・國民生活中心）：關於熱水袋、暖暖包、電熱器等造成低溫燙傷的警示資料。
- Pennes, H. H. (1948). Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. Journal of Applied Physiology, 1.
- 維基百科「低溫熱傷」（日文版）
※本文為一般大眾取向的科學解說。文中數值僅為理解原理所用的參考、概算，並不保證安全的溫度或時間。燙傷的處理與就診請依醫療機構的判斷為準，產品的使用方式請依說明書指示。