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飛行機器人最前線!虎尾科大航空機電系統整合實驗室專訪

馥林文化_96
・2015/02/02 ・4272字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 548 ・八年級
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圖、文/謝瑩霖
協助採訪/虎尾科大航空機電系統整合實驗室

圖a1
無人飛行器。

第一次聽到無人飛行器的讀者,應該都會馬上聯想到出現在電影中執行軍事偵察的無人飛行器吧!但其實不管是航空攝影、環境空汙品質監測、農漁業觀測、交通監測,甚至是危險環境的調查,都可以看到飛行器的蹤影。近年來更是出現許多來自大專院校或私人單位的無人飛行器社團,此次非常有幸可以來到國立虎尾科技大學的飛機工程學系,採訪由鄒杰烔老師所引領的航空機電系統整合實驗室(AESI),現在就跟著他們一起翱翔天際吧!

實驗室沿革

負責指導AESI 的鄒杰烔教授。
負責指導AESI 的鄒杰烔教授。

虎尾科技大學的飛機工程學系共可分為「航空科技」與「電子科技」兩大組別, 而在民國100 年成立航空機電系統整合實驗室之前,原本的研究方向是以居家照護機器人、服務型機器人與六足機器人為主。之後便以「系統整合」為教學重點, 結合不同領域的學生們,希望藉此發展出一套結合航空機電技術、智慧型機器人與無人飛行器的完整系統。而帶領AESI實驗室的鄒杰烔老師則認為無人飛行器不僅是只有飛行器(UAV) 而已,必須要搭配一座可以進行資訊接收與傳送的地面導控站,這樣才能成為一套完整的無人飛行器系統(UAS)。

此實驗室成立至今已有三年多的時間,在這段期間內所開發的飛行器都是由學生們自己設計CAD 檔, 再透過三軸CNC 雕刻機加工所製成。更因為實驗室先前的重點是地面機器人,所以也相當熟悉如何應用各種感測器來處理避障與定位等功能。除此之外,AESI 實驗室也在許多比賽中嶄露頭角,先前他們曾榮獲第八屆全國大專生創新設計實作競賽的冠軍,以及臺灣無人飛機創意設計競賽自動導航組的亞軍,更有國內重機團體邀請他們協助拍攝一年一度的重機大集合,可說是經歷豐富。

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實驗室平日使用的三軸CNC 雕刻機。
實驗室平日使用的三軸CNC 雕刻機。

無人飛行器與其他硬體

一進到AESI 實驗室,放眼望去全是無人飛行器,不論是定翼機、雙旋翼或多旋翼,幾乎想得到的類型這裡通通有,接著,就讓我們依照螺旋槳的數目,來瀏覽各種類型的飛行器吧!

單旋翼(一顆DC 無刷馬達、四顆伺服機)

單旋翼飛行器僅使用一顆DC 無刷馬達來轉動螺旋槳以提供升力,由於單旋翼的升力有限,為了要使其得以順利升空,機身採用了兩片輕量化珍珠板以交叉的方式組合。但此種做法會產生機身自旋的現象,因此在每一面珍珠板的下半部都需要加裝一顆伺服機來調整舵片角度,以抵消自旋的力量。

單旋翼飛行器。
單旋翼飛行器。

雙旋翼(兩顆DC 無刷馬達、兩顆伺服機)

雙旋翼飛行器又可分成同軸雙槳與左右旋翼兩種,同軸雙槳是將兩個轉動方向相反的螺旋槳裝在同一個轉軸上,藉此來消除自旋的現象,這種做法產生的升力也會比單旋翼來得稍大一些。另一種則是左右旋翼,看起來與一般定翼機非常相似,而這類飛行器也曾在電影《阿凡達》中出現。雙旋翼飛行器利用兩側機翼上轉動方向相反的螺旋槳來抵消自旋現象,並透過改變機翼與機身間的伺服機角度來改變機翼方向,藉此移動整架飛行器。

左右旋翼飛行器。
左右旋翼飛行器。

三旋翼(三顆DC 無刷馬達、單顆伺服機)

此類型的飛行器又可稱為「Y3」,在三片間隔120 度的機翼上分別裝上無刷馬達,同樣利用馬達間的差速變化來移動;但「Y3」在飛行時的自旋現象抵消程度比雙旋翼來得差一些,因此必須要透過裝有伺服機的尾舵螺旋槳來保持平衡。也因為如此,在調整這類型飛行器時,必須要正確地設定PID 控制參數的數值, 一旦尾舵的螺旋槳沒有配合好,整架飛行器就會有墜落的危險。

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三旋翼飛行器。
三旋翼飛行器。

四旋翼(四顆DC 無刷馬達)

在無人飛行器中, 最廣為人知的莫過於四旋翼飛行器了,其中又分為「十4」、「X4」與「Y4」三種機身結構,目前有許多飛行器玩家喜愛使用四旋翼飛行器來進行空拍攝影;但由於「十4」的馬達會擋到攝影機的鏡頭,所以大部分的空拍攝影都會選擇「X4」的結構。而較少見的「Y4」則是在尾舵用一組同軸雙槳的無刷馬達來代替原本的伺服機,藉此降低容易導致自旋現象產生的馬達轉距。

市面上最常見的四旋翼飛行器。
市面上最常見的四旋翼飛行器。

六旋翼(六顆DC 無刷馬達)

要增加升力與載重能力, 最簡單的方法便是增加更多的螺旋槳。而一般的六旋翼飛行器又可分成「米6」、「Y6」與「H6」三種結構。較常見的「米6」是「X4」的強化版本, 在六片夾角同為60 度的機翼裝上螺旋槳,提高無人飛行器的升力;但另一方面,這會使得飛行器的體積變大,耗電量也會變得比較高。於是為了在縮小體積的同時避免自旋現象產生,便將原先的「Y3」結構改造成具有三組同軸雙槳的「Y6」,雖然升力比「米6」小了一點,但是體積與靈敏性卻可彌補這項不足。

圖7-2
六旋翼飛行器,「米6」結構。
圖7-1
「Y6」結構。

定翼機與傾轉旋翼

定翼機看起來其實就像滑翔翼,但為了要讓滑翔翼飛得更遠,必須利用機身後方的大型螺旋槳來提供較大的推力;而為了可以承載機身中央的重量, 機翼的外型必須設計成大且長。為了要讓這樣的機體可以順利起飛,學生們特別設計了一座發射架,藉由彈簧的拉力將定翼機推向空中。

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定翼機。
定翼機。
定翼機發射架。
定翼機發射架。

其中,最特別的莫過於傾轉旋翼的設計。這種做法同時結合了定翼機與旋翼機的特色,在起降時可以利用四顆DC 馬達驅動螺旋槳,來進行垂直起降,或是與一般定翼機一樣利用長跑道來減速降落。若是垂直起飛到一定高度之後,可以再改變螺旋槳的角度切換成定翼機的推進模式。此外,透過機翼的輔助也能拉長飛行的時間與距離。

傾轉旋翼機。
傾轉旋翼機。

飛行輔助工具

當然,除了螺旋槳之外,還是需要配置其他硬體才能做到影像拍攝、飛行器定位與地形量測的功能。現在最流行的空拍攝影機則非「GoPro」莫屬,但有了攝影機還是不夠的,必須要額外加裝能夠安裝攝影機的全向雲臺。若想知道雲臺的製作方法可以參考《Make》國際中文版Vol.13 中的〈如何製造四旋翼〉一章。

再來則是飛行器的定位功能,可以大致分成室內與室外這兩種環境。目前市售的飛控板通常都會內建GPS 定位系統,所以在室外飛行時,可以透過GPS 回傳的訊號找出飛行器的所在位置。若換成室內,則可以選擇使用超音波距離感測器,利用超音波發射與接收的時間差來算出飛行器與環境中障礙物的距離,並藉此反向推導出飛行器的位置。在起降時也可透過超音波感測器來計算出飛行器與地面相隔的距離,以避免飛行器降落過快而摔壞。

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裝設在飛行器前端的超音波感測器。
裝設在飛行器前端的超音波感測器。

上面所提到的空拍影像與定位功能,都需要有一個可以接收訊號的地面導控站與追蹤天線。先利用追蹤天線接收飛行器送回的GPS 定位座標與其他偵測結果,經過導控站的計算與判斷之後,再經由更改裝設在追蹤天線上的Arduino 數值來改變兩顆伺服機的角度,使得追蹤天線永遠朝向飛行器的位置。同一時間,地面導控站上的螢幕也會顯示出飛行器的所在位置、電量、飛行路線與偵測到的各項資訊,這樣一來才稱得上是一套完整的無人飛行器系統。

圖13
地面導控站。
追蹤天線。
追蹤天線。

研究方向與未來應用

目前AESI 實驗室有許多有趣的研究方向,包含:視覺暫留、視覺辨識、超音波定位、充電平臺、非對稱多旋翼、傾轉旋翼與油電混合飛行器。

非對稱多旋翼飛行器。
非對稱多旋翼飛行器。
搭配視覺暫 留的多旋翼 飛行器。
搭配視覺暫留的多旋翼飛行器。
採用油電混合動力的多旋翼飛行器。
採用油電混合動力的多旋翼飛行器。

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負責開發嵌入式機器視覺的張東琳同學表示,室內的定位通常會採用超音波和紅外線感測器;但為了要使飛行器具有更高的智能表現,他們打算透過攝影機使飛行器可以自主辨識起降點的顏色與位置,並打算搭載目前熱門的Raspberry Pi 單板電腦,讓飛行器可以不用再回傳資訊到地面的導控站進行運算,而是在空中完成拍攝、辨識、運算與控制這些動作。一旦飛行器具有自動辨識起降點的功能之後,便可與自動充電平臺相互結合,使其成為一架完全自主的飛行機器人。

到目前為止, 一般多旋翼飛行器可持續的飛行時數大約是20 分鐘左右,若是要產生更強大的升力,則會大幅縮短續航時數;為了改善此問題,AESI 實驗室也設計出油電混合的多旋翼飛行器,在上面搭載一般市售大型遙控飛機的汽油引擎,不只提高升力,也延長了續航的時間。

結語

看著老師或學生們在介紹無人飛行器時的神情, 可以想見對他們而言,這些飛行器不單純只是一個研究專題而已,更重要的是過程中所學到的知識,以及看見飛行器順利升空的那股喜悅。另外,鄒杰烔老師也認為:「學校應該推廣機電整合教育,結合不同科系的學生們互相學習,結合動手作的精神,讓學生們可以親手設計與製造各種專題。或是舉辦各種年齡層的比賽,從小紮根,以培養出更多基礎深厚的人才。」

無論是在臺灣還是在世界上,無人飛行器的發展可說正處於從學術、軍事應用轉入商業應用的階段,相信未來也會是大熱門。AESI 實驗室的設立與他們進行的研究,可說是為國內該領域注入了開發的活水。希望AESI實驗室能夠繼續秉持著他們對飛行機器人的熱情,突破現有的領域,開發出更多不同類型的嶄新飛行器;同時也把這股熱情傳遞出去,帶動飛行機器人的各種應用研究,進而開創新產業的契機,讓臺灣在國際上展翅高飛。

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AESI 實驗室成員合照。
AESI 實驗室成員合照。

虎尾科技大學航空機電系統整合實驗室
https://sites.google.com/site/nfumulticopter/

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2015/1月號

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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心臟肥厚不只是老化?認識 ATTR-CM 類澱粉心肌病變與最新治療趨勢
careonline_96
・2026/01/22 ・2238字 ・閱讀時間約 4 分鐘

類澱粉心肌病變ATTR-CM,你不知道的心臟隱形殺手!新一代藥物治療解析,心臟專科醫師圖文懶人包

「類澱粉」並不是澱粉,而是一種錯誤折疊、結構異常的蛋白質。台大醫院心臟血管科教授林彥宏醫師表示,這些結構異常的蛋白質會沉積在各個器官,造成「類澱粉沉積(amyloidosis)」。

類澱粉有很多種,其中會沉積在心臟,造成心臟疾病的類澱粉主要有5、6種,約有95%是AL類澱粉(免疫球蛋白輕鏈)和ATTR類澱粉(轉甲狀腺素蛋白,TTR)。由ATTR類澱粉沉積所造成的心肌病變,稱為ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)。

類澱粉心肌病變ATTR-CM

ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)可分為遺傳型和野生型。林彥宏醫師說,「遺傳型」是因為TTR基因突變,造成蛋白質天生不穩定,容易解離、錯誤折疊而形成類澱粉,發病年齡多為55至65歲,常出現週邊神經病變、心臟病變。「野生型」的TTR基因則完全正常,但有不明原因導致蛋白質在老化過程中變得不穩定,仍然會形成類澱粉沉積,患者多為年紀較大的男性,以心臟病變為主。早期症狀與一般心衰竭或心臟老化症狀相似,容易延誤診斷。近年隨診斷工具進步與藥物出現,臨床醫師對疾病的辨識與治療策略更顯重要。

ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)患者可能出現與心臟相關以及心臟以外的症狀。紅旗警訊包括心臟相關的症狀如心悸、胸悶、昏厥、下肢水腫等,心臟以外的症狀如便祕、腸胃不適、食慾不振、手腳發麻、行動困難等。

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類澱粉心肌病變高風險族群

臨床上會運用各種檢查來幫助診斷,包括心電圖、心臟超音波、心臟核磁共振、Tc-99m PYP核子醫學心肌掃描、血液及尿液檢查等。林彥宏醫師說,類澱粉心肌病變的特徵之一就是「心肌顯著肥厚」,較嚴重時連心瓣膜、心房中隔也會變厚。雖然心肌肥厚,但是由於肥厚的部分大多是類澱粉沉積,而非肌肉細胞,導致心電圖的QRS的電壓反而偏低或沒有明顯變高。

心臟核磁共振可以評估心肌增厚、纖維化的狀況。血液及尿液檢查可以幫助排除AL類澱粉。Tc-99m PYP核子醫學心肌掃描則對診斷ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)相當重要。綜合各種檢查,可以幫助醫師判斷是否需要進行基因檢測與後續治療。

類澱粉心肌病變影像檢查

ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)需要提高警覺,才有機會診斷。如果沒有家族病史,患者可能會經過一段時間才有辦法確診。

類澱粉心肌病變ATTR-CM 新一代治療帶來希望

正常TTR為「四聚體」,無論遺傳型或野生型,致病機轉皆是因為四聚體解離,然後出現單體集結後錯誤折疊,導致類澱粉沉積。林彥宏醫師說,目前的治療有幾個方向,包括 (一) TTR四聚體「穩定劑」、(二) 抑制TTR的「基因沉默治療」、(三) 清除已沉積的類澱粉。

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TTR四聚體穩定劑可以阻止四聚體解離,進而減少變性蛋白形成,延緩心臟功能惡化。林彥宏醫師說,抑制TTR的「基因沉默治療」可以直接讓肝臟極大量減少製造或(幾乎不製造) TTR,例如RNAi新技術藥物。因為人體僅需要少量TTR,所以大幅度降低TTR製造,不會影響正常的生理功能。RNAi新技術藥物給藥週期拉長、頻率減少,病患的便利性將提升,臨床研究顯示RNAi新技術藥物能夠顯著減緩心臟功能惡化的速度,已獲美國FDA核准使用,是目前國際治療指引中的重要趨勢。至於清除已沉積類澱粉的藥物目前仍在進行臨床試驗,尚未實際用於治療。

面對日新月異的醫療進展,針對 ATTR-CM 的治療選擇已更加精準多元。建議病友可主動諮詢專科醫師,了解國內外最新的治療策略,評估最適合自己的醫療方案。

隨著類澱粉在心肌中持續堆積,患者的心臟功能會持續惡化。林彥宏醫師提醒,針對類澱粉心肌病變ATTR-CM,最好可以早期發現、早期治療,才能獲得較佳的預後!

筆記重點整理

  • ATTR-CM(轉甲狀腺素類澱粉心肌病變)患者可能出現與心臟相關以及心臟以外的症狀。心臟相關的症狀包括心悸、胸悶、昏厥、下肢水腫等,心臟以外的症狀包括便祕、腸胃不適、食慾不振、手腳發麻、行動困難等。
  • 臨床上會運用各種檢查來幫助診斷,包括心電圖、心臟超音波、心臟核磁共振、Tc-99m PYP核子醫學心肌掃描、血液及尿液檢查等。綜合各種檢查,可以幫助醫師判斷是否需要進行基因檢測與後續治療。
  • TTR四聚體穩定劑可以阻止四聚體解離,進而減少變性蛋白形成,延緩心臟功能惡化。抑制TTR的「基因沉默治療」可以直接讓肝臟極大量減少製造或(幾乎不製造) TTR,例如RNAi新技術藥物。因為人體僅需要少量TTR,所以大幅度降低TTR製造,不會影響正常的生理功能。
  • RNAi 新技術藥物給藥週期拉長、頻率減少,病患的便利性將提升,臨床研究顯示能夠顯著減緩心臟功能惡化的速度。

AMV-TWN-00053

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牙齒再生時代來臨:日本新藥解開基因封印,喚醒第三副真牙 【挺健康】
PanSci_96
・2026/01/21 ・251690字 ・閱讀時間約 524 分鐘

本文由 AI 協助生成

你有過蛀牙的經驗嗎?或者,你是否曾因為意外、牙周病而失去一顆恆牙?在現行的醫療常識中,人類這副原本「原廠設定」就相當吝嗇的身體,一旦恆牙脫落,遊戲就宣告結束。我們別無選擇,只能花費高昂的代價,接受鑽骨、鎖螺絲的植牙手術,或是配戴異物感極重的假牙。

這讓我們不禁羨慕海洋中的頂級掠食者——鯊魚。鯊魚的口腔宛如一座全自動化的牙齒工廠,舊的牙齒一旦受損脫落,後方新的牙齒便會像傳送帶上的產品一樣,源源不絕地遞補上來。這種「無限續杯」的能力,曾被認為是人類演化上永遠無法跨越的鴻溝。

然而,一項源自日本京都大學與北野醫院的突破性研究,正在改寫這個生物學定論。科學家發現,人類並非「沒有」再生的能力,而是這項能力被一個基因鎖給「封印」了。只要透過一種特殊的抗體藥物,就能解除這個封印,喚醒沈睡在牙齦深處的「第三代牙胚」。這聽起來像是科幻小說,但隨著動物實驗的成功與人體臨床試驗的啟動,我們正站在牙科醫學從「修補時代」邁向「再生時代」的歷史轉折點上。

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被演化封印的遺產:為何我們只有兩副牙齒?

在大自然的演化光譜中,動物的換牙機制大相徑庭。像鯊魚、鱷魚這類生物,被稱為「多換牙動物」(Polyphyodont)。牠們擁有功能性的牙板與受到高度保護的幹細胞生態位(Stem Cell Niche),確保了牙齒的無限供應。反觀人類,屬於「雙套牙動物」(Diphyodont),基因程式嚴格設定我們一生只有兩次機會:20 顆乳牙與 32 顆恆牙。

長久以來,科學界認為人類在恆牙長出後,製造牙齒的工廠就徹底關閉了。但最新的組織學證據顯示,事實並非如此絕望。在恆牙的舌側,其實殘留著一種名為「繼承恆牙板殘餘」(Rudimentary Successional Dental Lamina)的組織。這就像是手機出廠時其實內建了隱藏版的高階功能,但在系統層級被鎖住了一樣。人類其實具備生成「第三代牙胚」的硬體潛能。

為什麼演化要鎖住這個功能?科學家推測,這是一種為了生存而做出的取捨。為了維持上下顎骨骼的穩定性,避免骨頭因為過度活躍的生長訊號而失控,導致骨質增生或畸形,人體演化出一套強力的抑制機制,強制將這個開關「關閉」。我們失去再生能力,換來了精確穩定的咬合結構。

演化的封印:鯊魚的無限再生工廠 vs. 人類被鎖住的備用牙胚。
演化的封印:鯊魚的無限再生工廠 vs. 人類被鎖住的備用牙胚。圖 / AI 生成。

現行醫療的極限:再昂貴的植牙也只是「義肢」

既然身體選擇了封印,我們何必強行解開?現代牙科的植牙技術不是已經相當成熟了嗎?

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事實上,無論是活動假牙還是被視為黃金標準的鈦合金人工植牙,本質上都屬於「修補」而非「再生」。人工植牙雖然能透過骨整合(Osseointegration)獲得穩固的支撐,但它永遠缺乏一個關鍵構造——牙周膜(Periodontal Ligament)。

牙周膜就像是牙齒穿的「氣墊鞋」,不僅能緩衝咬合時的巨大衝擊力,保護顎骨,更佈滿了敏銳的神經受器,提供我們咀嚼時的口感與本體感覺。失去了牙周膜的植牙,就像是穿著硬底木屐走在柏油路上,「硬碰硬」的震動會直接傳導至骨骼。這也是為何許多植牙患者在咬硬物時,總會感到一種死硬、不自然的異物感。

此外,對於先天性缺牙的兒童而言,植牙更是一個充滿風險的選項。因為植體會像釘子一樣死死固定在骨頭裡,阻礙顎骨隨年齡增長的正常發育,這使得許多病童在成年之前,只能忍受缺牙或配戴活動假牙的身心折磨。因此,尋找一種「非破壞性」、能長出具備天然牙周膜的真牙技術,成為了再生醫學的聖杯。

解開基因煞車:TRG-035 抗體藥物的運作機制

日本京都大學高橋克教授團隊的研究突破,並不在於試圖「創造」生命,而在於「釋放」潛能。不同於過去再生醫學試圖在實驗室培養幹細胞再植入人體的複雜思路(加法),這項新技術採取的是精妙的「減法」策略。

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身體裡的煞車與油門

要理解這款代號為 TRG-035 的新藥如何運作,我們可以將牙齒的生長想像成駕駛一輛超級跑車。在我們體內,有一種名為 BMP(骨型態發生蛋白) 的信號分子,它是促進生長的「油門」。當油門被踩下,牙胚細胞就會接收到指令,開始分裂、分化。

然而,為了防止車輛失控(例如長出過多牙齒或骨頭畸形),身體同時配置了一個煞車系統,這就是 USAG-1 蛋白質。研究發現,在恆牙發育完成後,USAG-1 會大量表現,它會緊緊結合住 BMP,死死地踩住煞車,阻斷生長信號。這就是為什麼我們的第三副牙齒始終處於沈睡狀態。

精密的分子剪刀

TRG-035 是一種單株抗體藥物,它的作用就像是一把精密的「分子剪刀」或「阻斷劑」。當藥物進入體內(透過靜脈注射),它會特異性地結合 USAG-1 蛋白。

這等於是強制將那隻踩在煞車上的腳搬開。當 USAG-1 被藥物結合後,它就無法再去抑制 BMP。於是,被壓抑已久的 BMP 生長信號(油門)重新暢通,沈睡在牙板深處的幹細胞接收到訊號,便會重啟發育程式。這種機制的精妙之處在於,它並不需要外源性的幹細胞,而是依賴人體自身的修復力。

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從老鼠到雪貂:關鍵的臨床前證據

任何偉大的理論都需要堅實的證據支撐。研究團隊首先在基因改造的缺牙小鼠身上取得了成功,證明移除 USAG-1 的抑制確實能讓停滯的牙胚恢復生長。然而,小鼠與人類的生理構造仍有差異。為了證明這項技術對人類同樣有效,科學家找來了關鍵的動物模型——雪貂(Ferret)。

為什麼是雪貂?因為雪貂在演化上與人類一樣,都是「雙套牙動物」,擁有一樣的換牙模式。如果在雪貂身上有效,轉化到人類成功的機率將大幅提升。

發表於《Science Advances》的研究結果令人振奮:研究人員僅對雪貂進行了單次的藥物靜脈注射,雪貂便在恆牙列之外,成功長出了一顆額外的牙齒。經過顯微 CT 與組織學分析,這顆再生牙絕非畸形的鈣化視窗,它擁有完整的琺瑯質、象牙質,內部更有血管與神經分佈。這證明了只要精準鬆開煞車,雙套牙動物的身體完全有能力按照原本的藍圖,蓋出一顆功能完美的真牙。

迷思、現實與未來:我們離普及還有多遠?

隨著媒體的熱烈報導,許多人誤以為這是一種能讓人像鯊魚一樣無限長牙的「神藥」。然而,作為權威的醫學科普,我們必須釐清科學的邊界與現實。

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備用種子理論:不是無限再生

TRG-035 的核心機制是「喚醒」,而非「無中生有」。這就是所謂的「備用種子理論」(Spare Seed Theory)。人體內殘留的第三代牙胚數量是有限的,通常對應每一顆恆牙只有一個潛在的備份。這是一次性的救援機會。一旦這個備用牙胚被藥物喚醒、長成牙齒,若未來這顆再生牙又蛀壞了,由於該位置的牙板幹細胞已經耗盡,就無法再次再生。因此,這與鯊魚擁有永久性幹細胞工廠的無限再生機制有本質上的不同。

臨床試驗的三步走戰略

目前,這項技術正嚴謹地按照藥物開發的流程推進:

  • Phase 1 安全性測試(現正進行中): 2024 年 9 月起,京都大學醫院已開始對 30 名 30-64 歲的健康缺牙男性進行試驗。現階段的首要目標是確認藥物在人體內的代謝安全性,例如是否會影響全身骨骼密度(畢竟 BMP 也控制骨骼生長),而非立即追求長出牙齒。
  • Phase 2 搶救黃金窗口(預計 2025-2028): 下一步將鎖定 2-7 歲患有先天性無齒症(Anodontia)的兒童。這些孩子的牙胚通常只是發育停滯。在發育期的「黃金窗口」介入,藥物的成功率最高,具有「雪中送炭」的重大醫療價值。
  • Phase 3 與未來應用(展望 2030): 團隊的目標是在 2030 年讓藥物上市,初期將作為針對罕見疾病的「孤兒藥」。

成人的挑戰:種子還在嗎?

對於廣大因蛀牙或牙周病缺牙的成年人來說,最大的變數在於「年齡」。隨著年歲增長,我們牙齦深處的牙板殘餘可能會逐漸鈣化、退化甚至消失。如果「種子」已經枯死,施再多的肥料(藥物)也無法發芽。因此,未來的臨床應用可能會搭配影像診斷技術,先確認患者體內是否仍存有活性的牙胚種子,才能進行治療。

結語:終結植牙時代的序章

TRG-035 的出現,標誌著牙科治療思維的巨大典範轉移。我們不再僅僅是依賴金屬與陶瓷來修補破損的身體,而是開始學習如何解開演化的封印,引導身體自我修復。

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雖然距離大眾能隨意去診所「打針長牙」的日子還有一段路要走,且這項技術有其適用的生理極限,但對於那些天生就沒有牙齒的孩子,以及無數渴望重獲天然咀嚼感的患者來說,這不再是遙不可及的科幻夢想,而是正在逐步實現的科學現實。2030 年,或許我們將見證人類重新定義「牙齒壽命」的歷史時刻。

參考文獻

  • Murashima-Suginami, A., et al. (2021). Anti–USAG-1 therapy for tooth regeneration through enhanced BMP signaling. Science Advances, 7(7).
  • Kyoto University. (2021). New drug to regenerate lost teeth. Kyoto University Research News.
  • Takahashi, K., et al. (2025). TRG035: Toregem BioPharma Anti-USAG-1 for Tooth Regeneration. Dentinova.
  • Toregem BioPharma. (2024). Toregem’s Anti-USAG-1 Antibody “TRG035” designated as an Orphan Medicinal Product.
  • Japan Registry of Clinical Trials (jRCT). (2024). Phase I clinical trial of TRG-035.
  • Popa, E. M., et al. (2019). Revitalising the rudimentary replacement dentition in the mouse. Development, 146(3).
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