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振幅量子化的驗證

科景_96
・2011/02/09 ・659字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 569 ・九年級
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Original publish date:Mar 22, 2005

編輯 tslim 報導

Boston大學的物理學家設計了精細奈米機械振盪器(nanomechanical oscillators), 驗證了振盪器振幅量子化的行為.

學過量子物理的人都知道, 一個振盪器的振幅應該是量子化的(不連續地變化). 只是在一般的巨觀尺度下, 相鄰兩個不連續的振幅相差太小, 所以我們會認為振盪器的振幅的變化是連續的. 雖然我們可以間接地從某些振盪器所發射出來的不連續的光譜來證明此事, 但科學家們仍然還是希望用更直接的方式來驗證此量子性質.

於2005年1月28日出版的Physical Reveiw Letters中, Boston大學的物理學家發表了利用電子束印刷術(e-beam lithography)及奈米製程(nanomachining)在單晶矽上做了一個奈米機械振盪器. 其包括一兩端固定的橫樑, 橫樑的兩側各有一排垂直於橫樑的短棒, 形成一類似羽狀天線的結構見圖. 此結構可以決定橫樑的共振頻率, 其尺寸為10.7um長400nm寬(短棒的長度加上橫樑的寬度)185nm厚. 最後再鍍上一層60nm的金膜以作為電極. 當電流從金膜通過的同時再加以強磁場, 則橫樑會受一Lorentz電磁力的作用(F=ILB). 若輸入的電流為高頻電流, 橫樑將會隨之振盪, 其共振頻率約為1.49GHz. 在較高的溫度時, 橫樑的振盪振幅隨著驅動力的增加而連續地增加, 完全遵守虎克定律. 但是在100mK的溫度下, 這個振盪器的振幅變化變成不是連續的, 而是只有幾個特定的值, 完全顯現出其振幅量子化的性質. 這個第一個在巨觀的(約有5×10^10個矽原子)奈米機械振盪器裝置下觀察到振盪器的振幅量子化的行為.

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科景_96
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成藥和處方藥的的濫觴 神奇之藥的時代:製藥商業模式的新時代革命——《疼痛帝國》
黑體文化_96
・2023/03/20 ・1688字 ・閱讀時間約 3 分鐘

1949 年,一則不尋常的廣告開始出現在好幾份醫學期刊上。綠色背景上有 Terra bona 的棕色粗體字樣, 沒有人知道 Terra bona 究竟是什麼意思,也不知道這則廣告是否在行銷什麼特定產品。「偉大的土壤帶給人類的不只是糧食,」一行說明文字寫道,並指出在土壤中發現的新抗生素成功地延長了人類的生命。「在分離、篩選和生產這些重要藥劑等方面⋯⋯輝瑞(Pfizer)扮演了顯著的角色。」

成品藥 戰爭帶來的鉅變

近一個世紀以來,位於紐約布魯克林的輝瑞公司(Chas. Pfizer & Company)一直是一家化學品的中型供應商。在二戰之前,類似輝瑞這樣的公司,出售沒有商標的散裝化學品給其他公司或是藥劑師(由他們自己混合化學品)。


因為 COVID-19 疫苗而稱霸全球的美國製藥公司「輝瑞(Pfizer)」,最早是一家化學品的中型供應商,出售沒有商標的散裝化學品給其他公司或是藥劑師。圖/envatoelements

接著在 1940 年代初,青黴素(penicillin)的採用開啟了抗生素的新時代,這是一種可以阻止細菌感染的強效藥物。戰爭爆發時,美軍需要大量的青黴素給部隊使用,輝瑞等公司被招募來生產這種藥物。等到戰爭結束,這些化學公司的商業模式永遠改變了:

現在他們不僅量產化學品,還量產成品藥(finished drug)(編按:也就是今日「成藥」的雛形),這些藥隨時可在市面上販售。

青黴素是一種革命性的藥物,但它沒有專利,也就是說任何公司都能生產。因為沒有公司壟斷,它的價格維持低廉,因此也不是特別有利可圖。輝瑞從上一次經驗嚐到甜頭,於是開始尋找其他可以申請專利並以更高價格出售的藥方。

神奇之藥時代 新療法與把關藥的誕生

這是「神奇之藥」的時代:戰後是製藥業的繁盛時期,人們普遍樂觀地認為,科學創新的潛力可以設計出前所未聞的化學解決方案,遏制死亡和疾病,並為製藥商帶來數不清的利潤。

薩克勒兄弟一直在克里德莫宣揚同樣的烏托邦式承諾:任何一種人類疾病,或許有朝一日都可用一顆藥丸治癒,這個想法開始在整個文化中占一席之地。到了 1950 年代,美國製藥業幾乎每週都會推出某款新藥。

這類新療法被稱為「把關藥」(ethical drug)(編按:也就是今日「處方藥」的最早概念),這是個令人安心的名稱,為了表示這些藥不是那種可能在馬車後面販售的巫婆藥水,這些是僅銷售給醫生、並由醫生開處方的藥物。但由於新產品太多了,於是藥廠找上廣告商,以創意的方法讓病患和醫生知道他們的創新。

處方藥(ethical drugs/prescription drug)是僅銷售給醫生、並由醫生開立處方後才能取得的藥物。圖/envatoelements

輝瑞的總裁年輕有活力,名叫約翰.麥基恩(John McKeen),最近他們公司開發了一種名為土黴素(Terramycin)的新型抗生素,名字源自印第安納州的特勒荷特市(Terre Haute),據說輝瑞公司的科學家在那裡從一塊土壤分離出這種化學物質。麥基恩認為這種藥物若行銷得當,很可能大發利市,他想積極地向批發商和醫院推銷,於是找上紐約一家專門製作藥品廣告的小型廣告代理商,名叫威廉.道格拉斯.麥亞當斯(William Douglas McAdams),這家公司老闆兼輝瑞廣告負責人就是亞瑟.薩克勒。

亞瑟.薩克勒(Arthur Mitchell Sackler),是輝瑞公司在戰後的靈魂人物之一。他透過推廣出版物給醫生,加快了醫生了解藥物、把藥品推向市場的速度。輝瑞在 1960 年代開始直接向醫生營銷,便是出自薩克勒的策略。薩克勒的手法使得許多藥品大受歡迎,而他的成功也讓許多其他藥品公司開始以類似的方式推銷他們的藥品。圖/wiki

——本文摘自《疼痛帝國:薩克勒家族製藥王朝秘史》,2023 年 3 月,黑體文化出版,未經同意請勿轉載。

黑體文化_96
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鑑識故事系列:德國免費電玩,邀玩家扮法醫
胡中行_96
・2023/03/20 ・1664字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本系列以往藉由講解真實案件,來分享鑑識科學;這篇則摘要免費電玩的虛構情境,鼓勵讀者親自體驗辦案。2023 年 1 月的《國際法醫期刊》(International Journal of Legal Medicine),介紹了一款德國漢堡開放線上大學(Hamburg Open Online University)的遊戲,名叫「Adventure Legal Medicine」(非官方中譯:法醫歷險)。論文詳述開發過程與教學功能,還強調玩家不管有無醫學知識,皆能輕易上手。[1]

=========微劇情,防雷線=========

想避開遊戲情境簡介的讀者,請跳過圖片後的第一段,謝謝。

電玩《Adventure Legal Medicine》的繪畫風格。圖/參考資料 1,Figure 1(CC BY 4.0)

情境設定

依照學習的領域,此遊戲有下列 5 個故事情境,可供選擇:

  1. 估計死亡時間(time of death estimation):有人死在公寓裡。玩家必須選取正確的驗屍工具,例如:直腸體溫計(rectal thermometer)或神經反射錘(reflex hammer),來推估死亡時間。[1, 2]
  2. 體外驗屍檢查(external post-mortem examination):河岸上死者的某些身體部位,藏有非自然死亡的線索。[1]像是顱骨和手肘擦傷等,都有待玩家一探究竟。[2]
  3. 鑑識人類學(forensic anthropology):森林裡,散落著人類骨骸。觀察並測量骨頭,以推估年紀、性別和身高。將結果拿去跟失蹤人口的檔案比對,玩家或許就能找出死者的身份。[1]
  4. DNA親子鑑定(DNA analysis/paternity test):不知從哪迸出 4 個人,想繼承情境 2 那名死者的巨額財產。[1]玩家得從唾液樣本,分析他們的 DNA,判斷誰才是真有血親關係的子嗣。[1, 2]
  5. 解剖、酒精與藥物(autopsy/alcohol and drug influence):玩家幫車禍死者體外驗屍;解剖以檢查器官;並進行毒物學分析。最後,判讀以上檢查所得的結果。[1]

開發過程

這個遊戲是鑑識病理學家、鑑識人類學家、心理學家、醫科學生、遊戲工程師和插畫藝術家,共同合作的結晶。類似於商業開發的線上遊戲,產品正式釋出之前,得先找人來封閉測試。2 名分別為 25 和 49 歲的男性;以及 21、25 與 54 歲的 3 名女性,率先嘗試情境 1 和 2 的前期測試版。研發團隊根據他們的感想與建議,改進遊戲,並設計情境 3。接著,請 40 名醫學系的學生,操作情境 1 至 3 的測試版。另外,其他不同教育程度的學生,作為一般大眾的樣本,也受邀試玩。最終統合大家的評論後,團隊設計出情境 4 和 5 的遊戲。[1]

嚴肅遊戲

德國研發團隊將產品定位成「嚴肅遊戲」(serious game),以教學而非娛樂為主要目的,而且在視覺上多採灰階,來保持中性。[1]筆者試玩了一小部份,又觀賞攻略影片,覺得繪圖和音效雖不華麗,但頗為用心。由於遊戲全程都有電子版的課本唾手可得,玩家本身無須具備專業知識。每個階段結束後,還能透過小測驗,了解學習成效。對相關科系而言,也可用於輔助教學或自學。從 2020 年 1 月在 Google Play 上架以來,有數千人下載,並獲得平均 4.5 星的評價;可惜不曉得線上網頁版的使用人次。[1]下面是此遊戲的基本資料、連結與攻略,歡迎讀者分享闖關心得。

Adventure Legal Medicine

  • 名稱:Adventure Legal Medicine[1](英文別名:Forensic Medicine Adventure;德文名稱:Abenteuer Rechtsmedizin)[2]
  • 對象:醫學相關科系的學生及一般愛好者。[1]
  • 語言:英文和德文。[1]英文版的故事敘述,用字不難;但基於辦案的情境,勢必會出現骨骼、基因等,鑑識科學常見的專有名詞。
  • 行動裝置版:僅支援Android系統的平板電腦和手機;沒有 iOS 的版本。請點超連結下載,或上Google Play搜尋「Abenteuer Rechtsmedizin」。[1]
  • 線上網頁版http://elearning.uke.de/HOOU/RechtsmedizinSeriousGame/ (完全載入後,可以按下方代表德文的「DE」,將語言改為英文「EN」。)[1]
電玩《Adventure Legal Medicine》英文版,前 4 個情境的攻略。影/參考資料 2

  

參考資料

  1. Anders S, Steen A, Müller T, et al. (2023) ‘Adventure Legal Medicine: a free online serious game for supplementary use in undergraduate medical education’. International Journal of Legal Medicine, 137, 545–549.
  2. SLY MobileGaming (15 JAN 2021) ‘Forensic Medicine Adventure Abenteuer Rechtsmedizin | Point and Click Game Walkthrough’. YouTube.
胡中行_96
96 篇文章 ・ 33 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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中國解封後,大規模疫情將出現超強變異株?疫苗還有效嗎?
PanSci_96
・2023/03/19 ・2036字 ・閱讀時間約 4 分鐘

2022 年 12 月 26 日也開放了出入境的管制,並且解除封控;有些媒體報導,解封之後的 20 天,中國感染人數就達到 6 億,這個數字幾乎就是三年來的全球病例通報總數……。

有人認為這樣大規模的感染會產生新的變異株,這個推測根據在哪?另外,若是新變異株擴散開來,次世代疫苗是否仍有用?

次世代疫苗能否對抗新變異病毒

首先,我們來談談新的變異株以及這一波中國疫情帶來的影響。

現在的變異株 XBB、XBB 1.5、BF.7、BQ.1.1 等都是 Omicron 衍生而來的,例如:XBB 或 XBB 1.5 都是由 BA.2 突變而來,而 BF.7 以及 BQ.1 則是由 BA.5 突變形成新的變異株;這些變異株比起原始株具有更強的免疫逃避性以及傳播力,這也表示著,疫苗所產生的抗體效果更差,傳播的機率更高。

因此,如果只打了三劑原始株疫苗,體內的抗體幾乎無法對抗 BQ.1 及 XBB,即便是打過疫苗又經歷過 BA.2 或 BA.5 的突破性感染,體內對抗 XBB 及 BQ.1 的效果也有限;不過若是打次世代疫苗的加強劑,對比施打四劑原始株疫苗,對抗 XBB 和 BQ.1 效果仍較好。

比起施打四劑原始株疫苗,次世代疫苗加強劑對抗變異株的效果較好。圖/Envato Elements

以台灣 COVID 流行的數據來看,本土主要流行病毒株仍然為 BA.5 以及 BA.2.75,兩者佔了 83%,BQ.1 目前已佔 2% ;而在境外移入案例中,BQ.1 和 XBB 雖然僅佔 18%,但 BQ.1 或 XBB 都比 BA.5 有更強的傳播力和免疫逃避力。未來 BQ.1 或 XBB 有可能逐漸取代 BA.5 和 BA.2.75 成為台灣流行的變異株。

至於新的變異株是否更「毒」呢?根據分析再感染研究報告指出,Omicron 開始流行的前三個月,其再感染率達 3.31%,這也顯示面對新的變異病毒株時,的確有再感染的風險。但若是我們觀察 XBB 和 BQ.1 取代其他病毒株流行的國家中,其實住院率並沒有明顯上升,這可能表示 XBB 和 BQ.1 的毒性沒有增加,或是因為二價疫苗施打。

短時間大規模疫情會產生新的變異病毒株?

由於 SARS-CoV-2 為 RNA 病毒,較 DNA 病毒在複製過程中更容易產生突變;另外,若病毒感染了免疫低下的族群,更容易在人體內產生更多突變,新病毒株越容易產生。但也不必過於擔憂,突變後的病毒在傳播後,還需進行淘汰賽,才能選出強者病毒。

突變後的病毒傳播至人體後,還需進行淘汰賽。圖/Envato Elements

那麼是否打了有效疫苗或是感染過的人,就不會促使病毒產生新的變異呢?這牽涉到了一個免疫學上的概念——「抗原原罪現象」。

這個現象是指,當我們身體藉由感染或疫苗注射獲得抗體後,若再次遇到有「些微差異」的病毒時,身體會傾向使用之前獲得的抗體記憶來產生抗體,而無法針對該病毒產生更有效的免疫力;也就是說,如果這些先前的抗體沒有辦法有效滅掉變異病毒時,反而會變相篩選掉之前感染的病毒,留下可以躲開抗體攻擊的變異病毒。在這樣的條件下,當環境充斥著大量病毒,造成突破感染,更助於變異病毒成功突圍而出。

另外還需考量到,不同國家、地區流行的病毒突變株不同,所施打的疫苗也不同,這就表示,如果疫苗效果越差,又將帶口罩、隔離、消毒等公衛措施取消,便會促使病毒傳播到已經具有抗體的人,造成突破性感染。

各地所施打的疫苗,亦為影響產生新的變異株原因之一。圖/Envato Elements

疫情不透明的地方怎麼知道嚴不嚴重

在台灣,中央疫情指揮中心會每天發布感染的人數,並且每隔一段時間就會公布各種病毒株比例,我們可以根據數據和自身狀況調整防疫的強度。

然而有些地方可能因公衛不發達或是刻意掩蓋,使得疫情統計困難,讓外界無法得知疫況。那麼,可以透過什麼方法知道這些地方的疫情狀況呢?

透過英國醫療資訊分析公司 Airfinity 收集數據並以模型推估,中國各省每日確診病例可能會達到 480 萬人的峰值,這瞬間大量的染疫人數會使醫療體系承受極大負擔,這勢必會造成排擠效應,許多原先可治療的患者,可能因醫療資源擁擠或缺乏護理而死亡。

除此之外,我們也可以藉由 PCR 檢測看出端倪。中國開放出入境後,在各地機場的檢疫陽性率約在 10% 到 50% 之間,所以即便持有 48 小時的 PCR 陰性證明,仍有一定比例的人向外輸出病毒,顯示當地疫情嚴峻。

最後,還是反覆呼籲,如何降低感染風險,其實就是我們都知道的——「勤洗手、戴口罩、不摸口鼻」!

防疫小叮嚀。圖/Envato Elements

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PanSci_96
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