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內太空的衛星:水下環境監控系統

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/23 ・1679字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

文/劉珈均

喇叭形狀的台灣海峽,讓台灣西部沿海具有良好離岸風場[註],深具離岸風力發電發展潛力,不過要建置離岸風機,海上工程需要完善的海洋環境監控儀器,即時掌握海象水文變化。船舶與海洋產業研發中心因應離岸風機產業需求,開發水下監控系統,預計明年裝設在第一座海氣象觀測塔。

此技術是因應經濟部能源局推動「千架風機計畫」中的離岸風機建設而研發,該計畫預計在2030年前建置600架離岸風機。經濟部規定,每座離岸風場必須設置一座海氣象觀測塔,塔上測量風速、風向、氣溫、氣壓、溼度、降雨等項目;水面下則測量海流流速、流向、波浪波高、週期、波向、水溫、鹽度、密度等。蒐集海底水文資料就是「水下環境監控系統」的重責大任,如同衛星設置在外太空中觀測環境變化,此系統設置在「內太空」的海洋裡,探測海洋環境供海上工程或研究用。

海氣象觀測塔模型。玻璃殼相當於水面,塔柱底部的白色掩體內部即為水下監控系統,含水下連接器與各式水下儀器。
海氣象觀測塔模型。玻璃殼相當於水面,塔柱底部的白色掩體內部即為水下監控系統,含水下連接器與各式水下儀器。

如何把尋常系統設備搬到水底如常運作,正是考驗研發團隊之處。計畫領導人、海洋產業處專案經理湛翔智博士說,團隊的技術重點在於整合系統,設計了水下連接器,連接器固定在海床上,為觀測塔和水下儀器的節點,負責對海洋儀器供電、將儀器數據資料傳輸至觀測塔(或從塔上傳輸指令控制儀器)。以往每組海洋儀器都得佈設一條水下纜線傳輸資料,可能因此受限水下測量項目,水下連接器整合了各種儀器的通訊格式,為了遠距且穩定傳輸大量資料,團隊採用光纖電纜與光電轉換器,將儀器電的訊號轉換為光纖訊號,一條光纖電纜就能傳輸所有海洋儀器的資訊,隨時傳輸資料到塔上。

計畫主持人、海洋產業處專案經理湛翔智博士。
計畫主持人、海洋產業處專案經理湛翔智博士。

因為海水阻隔、水壓問題,海洋探測相當困難,我們對於海洋的知識不如對太空的多。拓展其他海洋探測應用是湛翔智對此技術未來藍圖的期許:「我們所用的光纖訊號線可以不經過中繼放大到達100公里,我們做這些技術研發的同時也是為了將來台灣可能會需要更多水下環境監控系統,佈放在幾十公里的外海。」

潛水夫難以到達超過水下50公尺深之處,若以水下連接器為節點,多布置幾座,便能形成水下觀測站的網絡、擴充觀測範圍。氣象局測量海象或地震;環保單位以此測量水下噪音;海軍或港灣公司也能用此系統監控水域環境;水下監控系統搭配水下機器人,在水下幾百公尺的深海處監測深層水管線、探測海底地質、礦物等海洋資源也是此系統潛在的應用可能。

水下連接器示意圖

35_01代表照
置於水槽中的水下連接器實體(左邊黑色圓筒)。
水下複合光纖纜線接頭。
水下複合光纖纜線接頭。

相較於陸域風力發電已發展了十年,離岸風機因為成本比陸域風機成本高了兩倍以上、尚未掌握技術等原因,還處在規劃階段。目前台灣有三個離岸風力發電計畫:海洋風力發電公司的「竹南離岸式風力發電計畫」、福海風力發電公司的「福海離岸風力發電計畫」、台電的「台電離岸風力發電計畫」。

前兩者去年通過環評,預計明後年分別在竹南與芳苑外海設置海氣象觀測塔與示範機組;台電為首個官方計畫,地點緊鄰福海的風場,今年九月剛初審第一期計畫。福海公司預計明年完工第一座海氣象觀測塔,而第一套的水下連接器就裝設在離岸八公里、水深20公尺的海氣象觀測塔下。

水下環境監控系統研發團隊。
水下環境監控系統研發團隊。
  • 註:國際風力發電顧問公司4C Offshore根據美國太空總署六個衛星累積的氣象資料,比較十年(2000~2009)各國風場的平均風速,台灣西部沿海在前20名排行中就占了15個,集中在苗栗至彰化一帶;工研院2011年評估,台灣海域50公尺水深範圍內,離岸風力發電潛能約達6.2 GW。

更多資訊請參考解密科技寶藏

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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
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由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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