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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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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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落髮是「世紀絕症」?盤點科學抗禿解方,揭曉《時代雜誌》2025 年度最佳生髮發明!
PanSci_96
・2026/08/08 ・2873字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

準備砸 30 萬去植髮嗎?先等等!看完這篇文章再去繳錢還不遲。挺健康鄭丁靚醫師表示,自從 GLP-1 減重藥物解決了許多男性的啤酒肚問題之後,「禿頭」正式躍升為本世紀男性的「世紀絕症」。很多人以為禿頭是老化的必然現象,其實這大錯特錯,禿頭很大程度是遺傳惹的禍。今天就讓我們從科學的角度,帶大家了解禿頭的成因,盤點市面上常見的治療方案(究竟是真有效還是智商稅?),最後還要揭曉被《時代雜誌》評選為「2025 年度最佳發明」之一的抗禿新星!

髮際線一直後退,到底該怪誰?

你以為會禿頭是遺傳到爸爸的基因嗎?這話其實只對了一半。2005 年,德國波昂大學發表於《美洲人類遺傳學期刊》的研究發現,決定你毛囊是否容易被破壞的「雄性素受體基因(AR)」,其實是精準寫在媽媽給你的 X 染色體上。也就是說,想知道自己未來會不會禿,看看外公和舅舅的頭頂可能還比較準。

不過,爸爸的基因也沒完全脫淨關係。2017 年一項發表於《PLOS Genetics》、針對超過 5 萬名男性的基因分析指出,仍有超過 280 個與落髮高度相關的基因位點,分佈在父母雙方都會給你的「常染色體」上。簡單來說,媽媽那邊的基因很大程度決定了你毛囊的「防線高度」,而爸爸的基因則決定了你後天病程的「推進力道」。

越老越不禿?看懂 DHT 發出的「減產通知」

你有沒有觀察到,有些人年紀輕輕就「地中海」,有些人到了 70 多歲卻依舊能擁有一頭茂密毛髮?這其實是因為禿頭機制與年紀並不總是成正比。甚至年紀大的人,因為減少分泌容易造成掉髮的男性賀爾蒙(睪固酮),反而還有一點保護作用。

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要了解落髮機制,得先認識駐紮在毛囊細胞周邊的「5α 還原酶(5α-reductase)」。它的工作是將睪固酮轉化為「二氫睪固酮(DHT)」。DHT 本身不是壞東西,它是男性青春期發育、長鬍子、長體毛的必要催化劑。但非常不幸地,對前額與頭頂的毛囊來說,DHT 就像是一張「減產通知」。

當 DHT 與毛囊上的雄性素受體結合,會改變毛囊周圍的訊號傳遞,干擾正常的生長週期,讓毛髮生長期逐漸縮短。久而久之,長出來的頭髮越來越細,最終退化為肉眼難以察覺的細微絨毛,這個過程在醫學上稱為「毛囊微小化(Miniaturization)」,也就是視覺上看到的「禿頭」。

吃生髮藥真的會不舉嗎?

雖然基因與體質佔了很大因素,但若長期熬夜、壓力過大,禿頭問題絕對會提早引爆。面對落髮,醫學界目前最常用的兩大武器是「柔沛」與「落建」。不少人最擔心的就是:吃生髮藥會不會不舉?

我們用科學數據來說話。外用的落建對性功能影響微乎其微;而口服的柔沛,根據美國 FDA 第三期大規模臨床試驗紀錄,服用 1 毫克劑量的男性中,僅約 1.3% 至 2% 出現勃起功能障礙。就算加上性慾減退或精液量減少等狀況,整體副作用發生率也只落在 1% 至 4% 之間,比例相當低。且臨床證實,多數情況下停藥 1 到 2 個月後身體就會恢復正常。

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然而學界的確觀察到,極少數人會出現「後柔沛症候群(PFS)」。這類患者在停藥後,神經與生理副作用仍持續數月甚至成為永久傷害。主流推測這與大腦神經類固醇變化有關,因為 5α 還原酶也廣泛分佈於大腦中樞神經。為此,歐洲藥品管理局(EMA)在 2017 年已正式要求在柔沛說明書中,加入「抑鬱與自殺意念」的警語。

砸大錢去植髮、用 AI 機器人有用嗎?

如果不想吃藥,植髮到底值不值得?簡單說,植髮就是幫毛囊「搬家」。把後腦勺和兩側對 DHT 免疫的「安全區」毛囊挖出來,種到前額和頭頂的「荒廢地帶」。好消息是,這些毛囊搬家後仍保有「不怕 DHT」的特性。但為什麼很多人覺得植髮後一段時間,頭髮又變稀疏了?這是因為雖然植入的頭髮不會掉,但原本禿頭區容易受 DHT 影響的老毛囊還在繼續提早退休。換句話說,你植的頭髮會陪你一輩子,但你原本的頭髮會繼續掉。

植髮還很考驗醫師技術。現在有一套取得 FDA 認證的 ARTAS AI 驅動機器人,能用立體視覺和機械臂自動提取毛囊。不過,2024 年一項對比機器人與資深醫師手工操作(傳統 FUE 手術)的研究發現,兩者的毛囊存活率都在 82% 左右,沒有顯著差異。且機器人在處理深色(如華人髮色)或捲曲頭髮時辨識度較低,毛髮定向放置仍需依賴醫師的經驗。結論就是:你可能花了更多錢買機器的精密度,但實際效果和傳統手工做得好的醫師差不多。

盤點市面上其他生髮療法,哪個 CP 值高?

除了吃藥與植髮,市面上常見的還有 PRP(高濃度血小板血漿)與微針滾輪。PRP 是抽自己的血,濃縮血小板後注射回頭皮。研究顯示它能在 3 到 6 個月內增加大概 30% 到 40% 的毛髮密度,但效果通常只能維持一年到一年半,需定期補打,與落建相比 CP 值可能見仁見智。

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微針滾輪(滾針)則是用極細的針在頭皮製造微小傷口,誘發身體癒合反應,釋放生長因子並激活能促進毛髮生長的 Wnt/β-catenin 通路。

而最常被低估的療法,其實是「低強度雷射療法(LLLT)」。它透過 650nm 波長的紅光照射頭皮,刺激毛囊細胞並改善血流。研究發現它對早中期落髮確實有效,也是目前繼柔沛和落建後,少數獲得 FDA 認可的治療方式,不過缺點是需要每天持續使用 3 到 6 個月才能看到效果。

時代雜誌年度發明:無口服副作用的抗禿新星 PP405

最後要介紹生髮界的明日之星:被美國《時代雜誌》評選為「2025 年度最佳發明」之一的小分子藥物 PP405。這項由加州大學洛杉磯分校(UCLA)研究團隊開發的技術,是從毛囊幹細胞的「能量代謝」層面切入。

生長期的毛囊像火力全開的年輕人,靠快速糖解作用消耗葡萄糖;休止期的毛囊則像退休老人,靠粒線體慢慢燒葡萄糖。PP405 的作法很狡猾:它堵住丙酮酸進入粒線體的通道(就像把老人家的錢包鎖起來,逼他跳起來去搶銀行),騙毛囊細胞以為「現在能量充足,該長頭髮了」,進而翻轉生物開關。

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根據 2024 年公布的 Phase 2a 數據,每天塗抹一次 PP405,2 到 4 週毛囊幹細胞就開始甦醒,第 8 週新生毛髮的數量與密度在統計上明顯增長。更棒的是,因為它是局部作用不進入全身循環,所以完全沒有傳統口服藥最讓人害怕的性功能副作用。

不過,這項技術的前提是「毛囊必須還活著」。如果毛囊已經嚴重萎縮、纖維化,PP405 也沒辦法喚醒一具屍體。目前該藥物已推進到 Phase 3 臨床試驗階段,雖然仍有變數,但未來的發展絕對值得我們持續關注!面對落髮,及早行動、保護好還活著的毛囊,才是守住髮際線的不二法門。

參考資料

  1. Hillmer, A. M., et al. (2005). The American Journal of Human Genetics, 77(1), 140-148.
  2. Hagenaars, S. P., et al. (2017). Genetic prediction of male pattern baldness. PLoS genetics, 13(2), e1006594.
  3. FDA Label for PROPECIA
  4. Zhu, Y., et al. (2024). Comparison of ARTAS robotic-assisted and manual follicular unit extraction… Journal of Cosmetic Dermatology, 23(12), 4213-4222.
  5. Pye, D., et al. (2024). PLoS One, 19(6), e0303742.
  6. TIME Best Inventions of 2025: Pelage Pharmaceuticals PP405
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