Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
0

文字

分享

0
0
0

利用光發電的「無線人工視網膜」

dr. i
・2012/05/30 ・788字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(圖:華納兄弟)

 

俗語說:「眼睛是靈魂之窗」,它主掌著我們日常生活最重要的感官之一,但是當它發生病變看不見時,有甚麼辦法能夠拯救它?以前想都不敢想的人工眼睛,像是電影「魔鬼終結者」的生化人阿諾一樣的科技,也許離我們並不遠。雖然沒有那麼科幻,但是確實已經有能夠植入人眼的晶片,代替了破損的視網膜。

台灣視網膜病變的人數之多首居東亞之冠,從1999年至2003年間全民健康保險研究資料庫的統計顯示,台灣罹患視網膜病變的人數有近19萬人之多,是總人口的 0.8%,也就是說每一千人中有八個人有視網膜病變,這與美國的罹患率萬分之一多出了80倍!(原因是與高度近視人口有關)

(圖:RETINA IMPLANT AG)

 

由此可見,人工視網膜這項科技未來對於台灣人的醫療來說,會是個非常重要的民生科技,它是一個可以植入眼球後方視網膜上的晶片,當光線從物體進入眼球中照射到晶片時會產生電流,刺激視網膜神經產生訊號再傳遞到大腦,但是這項技術需要連結一顆外部電池,通常是裝在耳朵的後方(如上圖)。

(圖:Nature Photonics)

 

而最新由美國史丹佛大學研發的技術,能讓人工視網膜變成無線式的。基本上它的供電系統與太陽能電池相當,患者會帶一個特製的眼鏡框(如上圖),從這個鏡框會發出紅外線脈衝波直接打到視網膜的晶片上,供給晶片運作所需要的電源。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

無線的人工視網膜可以去除原有連接到外部電池的線路,大幅降低手術的風險,和後續使用上的不便,真的會是一項改善人類生活的重要科技!

(資料來源:Nature Photonics , 歐比斯基金會

轉載自 :: dr. i ::  新發現 | 新科技 |  新生活 |  新藝術  欲轉貼請註明文章出處

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

0

1
0

文字

分享

0
1
0
ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

5
0

文字

分享

0
5
0
喜歡變化的我,如何在生技領域找到適合的位置?——《撕下標籤,成就最好的自己》
商周出版_96
・2021/06/03 ・4381字 ・閱讀時間約 9 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 作者 / 丹尼爾‧古德曼
  • 譯者 / 許可欣

珍妮佛.帕克(Jennifer Park)

我小心地用鑷子操作放在組織培養箱裡的小管子,在管子中放了已經培養一週的膠原蛋白,膠原蛋白中養著幹細胞。所有東西都經過仔細的消毒——管子、管件和鑷子,下一步是把這個管子插入一個小箱子裡,希望裡面由脈動幫浦產生的規律「心跳」可以誘使細胞變成循環系統的平滑肌細胞。

一週後再檢查這項實驗,我已經可以聞到失敗的味道了。生長媒介散發出淡淡的雞湯味,配件周圍開始長出黴菌,某個煞費苦心的步驟裡,細菌入侵了。我不得不重新開始,把這個失敗、昂貴的實驗清理掉,並找到出錯的環節。一再而再重複。這就是我的研究所生活。

圖/Giphy

我喜歡變化,我喜歡到新的地方旅遊,嘗試新的食物,探索各種愛好。許多不同的事物都會引起我的興趣,所以多年來,我一直難以深入鑽研某一主題。我追求變化的欲望吸引我到麻省劍橋的塞爾文塔生技公司(Selventa),這家公司利用計算技術,使用系統生物學的方法來理解疾病和藥物的反應機制。

塞爾文塔的工作和我在研究所的生活大不相同——相較於專注於單一疾病,我學到的是許多疾病。我可以看到不同疾病間的機制趨勢,理解它們的差異。我覺得塞爾文塔的工作是有效率、廣泛且直接的——我們發展的藥物在未來幾年即可用來治療病患,而不是試圖了解未來某個時候可用在治療上的細胞功能。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我也喜歡工作中的溝通,喜歡和不同的團隊合作,一起完成專案。我在塞爾文塔工作的時候,從個人貢獻者轉為研究總監,監督團隊合作和溝通。我最近加入另一個波士頓區的生技公司,在那裡我進一步進入管理層,成為業務發展總監。我在新的職位和客戶溝通,了解客戶及公司內部專案團隊的問題和目標,確保我們能滿足客戶的需求。我研究許多疾病,滿足了我對變化的渴望,我也繼續學習新的藥物、疾病和生物機制,這份工作有助於設計出真正有機會進入臨床的最佳療法。

科學和人文的早期學習

我在休士頓一個叫清湖(Clear Lake)的郊區長大,在很好的公立學校上學,父母都是太空總署的承包商,工作地點在詹森太空中心(Johnson Space Center)。父親在俄克拉荷馬州立大學取得電機工程博士,母親在費爾里.狄金生大學(Fairleigh Dickinson)攻讀英文碩士時認識了爸爸,但搬到休士頓後,她又在休士頓大學取得另一個電腦資訊系統碩士學位。

學習科學和人文知識對我們家來說,是成長的重要部分,我拿化學裝置做實驗,我爸會在我和妹妹上學途中提出數學問題,也會幫我們做科展的題目。透過我的母親,我也能接觸到藝術和音樂,她帶我們去聽古典音樂會,幫我們報名音樂和藝術課程。高中時,我參與了樂團,夢想自己能在紐約愛樂交響樂團(New York Philharmonic)演奏單簧管。

高中畢業時,兩大首選大學是柏克萊和康乃爾大學,我選了康乃爾,我想在美麗的郊區城鎮開創人生,而不是搬到已經有姐姐在那裡上大學的城市。在康乃爾,我修讀科學、工程、文學和音樂課程,我在管樂團和爵士樂隊演奏單簧管,心裡好奇當個音樂家會是什麼樣子的。我對自己的職業方向感到矛盾,但身為一個有務實教養的務實人,我選擇追求科學,這個選擇感覺比較穩定,也更有社會影響力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
康乃爾大學。圖/Wikipedia

創造人生

康乃爾有個校外實習計畫,你可以在寒假期間跟著校友一起工作。因為我考慮之後從事醫學職業,我觀察到休士頓安德森癌症中心(MD Anderson Cancer Center)有名整型外科醫生會在病患移除腫瘤後重建他們的外型。我看到了病患諮詢和手術的過程,看著他們做出困難的決定,看著他們的結果,給我留下了深刻持久的印象。等回到康乃爾,我決定不當醫生了,我要做生物工程師,創造新的器官。

我有三次機會在康乃爾從事生物工程研究。第一個研究經驗是在大二後的暑假跟著賴瑞.沃克(Larry Walker)教授,我得以進入由國家科學基金會贊助的計畫,研究如何利用纖維素酶分解纖維素,以進行廢物處理。大三後的暑假,我在喬治亞理工學院(Georgia Tech)馬克.李文斯頓(Marc Levenston)博士的生物力學實驗室找到組織工程的研究機會,我在那裡學習細胞培養技術,利用不同的細胞外基質,從軟骨細胞裡培養類軟骨組織。在大四的時候,我被馬克.薩爾茨曼(Mark Saltzman)博士聘為大學部研究助理,協助進行牙科組織工程計畫,再次研究細胞和基質,創造組織替代物。

大四時,我花了很多時間在大學爵士樂隊演奏單簧管,幫助管理樂隊,同時練習單簧管、做研究還有上課。大四的最後,我發現一個親密的樂隊朋友,同時也是我的爵士老師要在秋天搬到舊金山灣區,所以我決定申請加州大學柏克萊分校就讀生物工程博士學位,我可以繼續研究組織工程,並和朋友兼爵士樂教授一起演奏音樂。在我心中仍存在一個可能性,我考慮當個音樂家,而不是生物工程師。

圖/Giphy

柏克萊是個研究生物工程的好地方;好幾個教授都在我感興趣的領域進行研究,我加入了法蘭克.索卡(Frank Szoka)博士的藥物運輸和基因治療實驗室。但因為我不確定要專注於哪個計畫,我認為自己需要更多的指導。所以也參加了李松(Song Li)博士的實驗室,李博士利用幹細胞和奈米纖維進行組織工程研究,他是一個新進教授,在實驗室裡還會親力親為,也有時間和學生在一起。後來我選擇李博士作為我的博士論文指導老師,成為他的第二名研究生。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

迷人的領域但乏味的實驗

在二○○一年,組織工程還是個新領域,希望能在實驗室培養出患病器官的生物替代品。幹細胞治療也是新的研究方向,它的願景是在適合的環境內,產生可以變成器官的細胞種類。我們的實驗室還紡出了由生物相容性材料組成的奈米纖維,作為細胞排列的支架,這在血管或神經的應用中非常重要。結合三個未來概念——組織工程、幹細胞和奈米纖維——我的研究論文似乎是劃時代又令人興奮的。我的博士論文聚焦於利用在機械力刺激分化幹細胞,創造血管組織,取代動脈粥樣硬化的血管。

雖然這項科學聽來很迷人,實際實驗卻很乏味,而且經常失敗。研究經驗中最棒的部分是分析資料,以及找出生物化學論文和顯微術影像的趨勢,從這項工作中,我知道自己偏好分析,而不是直接實驗。六年後,我完成了研究,發表了有關機械刺激誘發幹細胞分化成不同細胞種類的論文。

圖/Giphy

研究所畢業後,我決定進入業界,從事會發展最終產品的實用計畫,但我很難找到這樣一份工作。大多數開出的職位需要博士後或業界經驗,我最後在麻省伍斯特的生技新創公司找到工作。先進細胞科技(Advanced Cell Technology,ACT)想利用胚胎幹細胞製作血液細胞,這個領域和我在研究所的心血管專業相似。在ACT工作一年後,我發表有關從胚胎幹細胞中分化出紅血球的論文,然而,這家新創公司的財務狀況不佳,我決定離開。

更好的選擇

我在求職搜尋引擎(Monster.com)上找工作,教育程度設為博士,業界工作經驗為零到一年。在所有開放的職缺中,只有一個符合這些指標,塞爾文塔這家公司的職位看起真的很有趣——分子和計算生物學的分析工作,但不用進實驗室。這個計畫讓我可以學習多種疾病,公司從事系統生物學的開發,專注於大局,在多年辛勞的實驗室生活後,這真的很吸引我。工作地點在劍橋,那裡是麻省生技業的中心,搬到劍橋的話,想參加音樂活動或是結識志同道合的年輕人也比較容易。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不過,這份工作要利用電腦程式進行計算生物學,這兩個領域我都不熟悉。但我在面試時,對方說那些技巧都可以在就職後學習,他們需要的是有強大分子生物學背景的人,他要能讀懂生醫研究的期刊論文的人,我有他們要求的背景,也喜歡那裡的人、那份工作,所以我以科學家的身份加入塞爾文塔。

在塞爾文塔,我們為多種炎症、腫瘤和代謝疾病(如潰瘍性結腸炎、肺癌和糖尿病)創建了計算藥物模型。電腦做出統計預測後,我們會檢查機制,確保在該疾病的生物學上是合理的,然後利用已知機制、新的機制和相關文獻建立網絡。

圖/Giphy

一開始進入塞爾文塔,我感到不知所措,我從未做這麼深入的分子生物學,身邊的人看來都聰明又博學,但我最終找到了方法,不再拿自己和同事比較,我開始領導專案和團隊,也和客戶有更多互動。我知道自己的優勢在於管理技巧,例如內部溝通及解釋專案結果、對客戶的影響等。我的專長不是想出新奇的科學創意,而是連結人與人,看到大局,利用我對科學的知識,以及對里程碑、時間表的實際理解,幫助團隊更有效率地完成目標。

在塞爾文塔工作七年後,我決定利用我在溝通、管理、大局理解的優點,尋找生技界的另一個職位。我在二○一六年離開塞爾文塔,到另一個波士頓區生技建模公司應用生物數學公司從事業務開發工作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在應用生物數學公司裡,我們利用數學模式,幫助製藥/生技公司更加理解他們的藥物,找出最佳特性和劑量方案。我們的分析可以在臨床試驗前模擬病患的結果,以加速藥物開發的過程,讓實驗能安排優先順序。我會見客戶,確保我們的專案團隊能符合客戶需求,並尋找新專案的機會。我還是得做一些科學研究,必須了解疾病和有效的藥物機制,但我的角色主要是溝通。在我的新工作中,我可以看到全局,學習藥物開發的各個階段,我喜歡這份工作,從協助加速新藥開發、嘉惠病患中獲得滿足感。

關於主角

珍妮佛.帕克是麻薩諸塞州林肯市應用生物數學公司的業務開發總監,她擁有康乃爾大學的生物工程學士學位,和加州大學柏克萊分校的生物工程博士學位。

——本書摘自《撕下標籤,成就最好的自己》,2021 年 3 月,商周出版
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
商周出版_96
123 篇文章 ・ 364 位粉絲
閱讀商周,一手掌握趨勢,感受愜意生活!商周出版為專業的商業書籍出版公司,期望為社會推動基礎商業知識和教育。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
小藥廠的研發傳奇:第一個核准治療「遲發性不自主運動」的新藥 valbenazine
活躍星系核_96
・2017/05/17 ・1958字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

文/林煜軒|台大醫院精神部主治醫師,曾任跨國藥廠醫藥學術顧問

治療「遲發性不自主運動」(tardive dyskinesia)的新藥 valbenazine,在 2017 年 4 月 11 日獲得美國食藥署(FDA)核准上市,從其 2016 年 8 月申請新藥查驗登記(New drug application)開始僅花了 8 個月的時間。而研發 valbenazine 的藥廠 Neurocrine Bioscience 是一家專門研發神經科學(neuroscience)與內分泌(endocrine)疾病藥物的小公司。這則當紅的小藥廠研發傳奇,可說是全世界的生技產業、學界、官方審查單位最熱門的話題。

source:Neurocrine Bioscience 官網首頁螢幕截圖

Valbenazine 是第一個被美國食藥署核准治療「遲發性不自主運動」的藥物。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

生技製藥界都有項長期以來的重大困擾:基於用藥安全考量,嚴謹的新藥查驗登記流程往往曠日廢時,使得許多至今沒有好的治療方式的疾病,遲遲等不到有效的治療藥物。

目前美國食藥署有四種加速新藥審查的方式—快速審查(fast track)、突破性藥物(breakthrough)、優先審查(priority review)及加速核准(accelerated approval),希望能解決這樣困境。而 Valbenazine 就是同時以快速審查、突破性藥物、優先審查三種方式快速通關!其創新突破與臨床意義可見一斑。

第一代的抗精神病藥在 1950 年代問世後,就發現長期使用抗精神病藥物,會引起一種不自主的運動:病人一開始會無法控制地噘起嘴唇、咂嘴發出聲音、舌頭不聽使喚……,接下來是四肢也會不自主地亂動。

這種「遲發性不自主運動」在 1990 年代第二代抗精神病藥陸續上市後顯著地降低許多,但根據統計:第一代抗精神病藥造成「遲發性不自主運動」的每年發生率約為 8.5%,而第二代抗精神病藥每年仍有 3.1% 產生這種不可忽視的副作用。因為「遲發性不自主運動」經常是無法回復的,而且在停掉抗精神病藥後,進步也相當有限。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 註:臨床上權衡利弊得失,服藥控制症狀帶來的好處,通常遠勝過「遲發性不自主運動」的副作用。若對藥物有疑慮,應個別依據病情與醫師討論。

Valbenazine 的新藥審查為何能如此快速?

Valbenazine 從 2016 年 8 月申請新藥查驗登記(New drug application,NDA)到 2017 年 4 月核准上市,僅花了 8 個月的時間。最關鍵的第三期臨床試驗被認為是最大功臣:研究成果在今年五月不僅刊登在精神醫學界最頂尖的《美國精神醫學期刊》(American Journal of Psychiatry),最權威的《新英格蘭醫學期刊》(New England Journal of Medicine)也專文報導此研究的創新之處,認為是快速通過新藥審查的主要原因。

《新英格蘭醫學期刊》專文報導之 valbenazine 研究圖表。

這項第三期臨床試驗招募 234 位中、重度「遲發性不自主運動」患者,隨機分派到安慰劑、每天服用 40 毫克、80 毫克藥物三組。6 週之後,服用 80 毫克 valbenazine 患者的「遲發性不自主運動」已有顯著的改善(P<0.0001),而此時服用 6 週安慰劑的患者也再隨機分派為上述兩種藥物劑量的組別。

在後續的治療中,所有服用該藥物的患者,也都有顯著地改善。所有受試者在第 48 週後停藥,一個月後(第 52 週)再次檢測,他們的「遲發性不自主運動」又再次復發。而在一項臨床試驗裡,能結合、運用多種巧妙的實驗設計:安慰劑到藥物的交叉試驗(cross-over)、劑量比較、停藥評估、「遲發性不自主運動」的客觀評估-特別運用「遠距評估」的方式,這些都是讓這項高效率的臨床試驗佳評如潮的功臣。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

筆者整理這項臨床試驗中,三項獨特創新的研究方法,以供業界與學界借鏡:

一、遠距評估

患者的「遲發性不自主運動」是由臨床評估者製成影音檔後,再統一由試驗中心裡專長為動作障礙的神經科醫師,依據不自主運動量表(AIMS)評分,這些評分的專家都不知道受試者的治療階段、藥物劑量等資訊,以避免先入為主的資訊干擾。這種遠距評估的設計雖然昂貴,但是確保研究結果客觀的創新方式。

二、高等統計分析

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這項研究有兩階段的隨機分派,為了要整合不同比例對照分組的設計,統計學家使用「混合效應邏輯迴歸分析模型」(mixed-effect logistic-regression model)統整分析安慰劑對比藥物、以及不同藥物劑量的對照結果。

三、高效率的上市前安全性評估

研究人員用藥物流行病學的研究方法,依據病人使用藥物的時間與劑量,建立一個觀察性的前瞻資料庫,計算藥物副作用發生的比率,以此評估藥物上市前的安全性。結果顯示與 valbenazine 相關的副作用為嗜睡、以及可能造成心律不整的心臟傳導 QT 時距延長。但沒有憂鬱症狀惡化或自殺的風險;而憂鬱與自殺風險,是類似機轉的藥物,用來治療亨汀頓舞蹈症 tetrabenazine 標註在仿單黑框警語的嚴重副作用。

Valbenazine 的研發故事鼓舞了辛勤研發的學者,以及一些小本經營的生技產業:一家沒有任何上市產品的小藥廠,能使所有跨國大藥廠都頭痛的查驗登記制度,用一篇創新的臨床試驗方法使之折服;而高效率地核准新藥上市。他的臨床意義耀眼,使得困擾精神醫學界將近五十年的「遲發性不自主運動」見到了一絲曙光。

參考文獻

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • Hauser RA, Factor SA, Marder SR, et al. KINECT 3: a phase 3 randomized, double-blind, placebo-controlled trial of valbenazine for tardive dyskinesia. Am J Psychiatry 2017;174:476-484
  • Davis MC, Miller BJ, Kalsi JK, et al. Efficient Trial Design – FDA Approval of Valbenazine for Tardive Dyskinesia. N Engl J Med. 2017 May 10. [Epub ahead of print]

利益衝突聲明:本人與 Neurocrine Bioscience 藥廠、以及 valbenazine 之相關藥物無任何利益衝突。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 128 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia