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台灣發展醫材產業的新思維─洛杉磯加州大學(UCLA)生物工程系及電機系劉文泰教授、交大吳重雨前校長專訪


〈交大幫幫忙〉─主持人林宏文學長

洛杉磯加州大學(UCLA)生物工程系教授劉文泰自1988年起,投入研發人工視網膜病變患者研究,開發出將微電子晶元植入眼球,補足感光器的功能,這項技術如今已獲美國FDA通過並成功商業化,協助全球200多位視障者重見光明,如今,劉文泰教授又投入脊髓損傷的相關研究,以植入刺激器或於外部刺激的方式模擬大腦命令,已讓十餘位神經損傷的患者站起來。

2007年,劉文泰教授與時任交大校長吳重雨開始進行合作,包括在交大成立仿生系統中心,之後又成立生醫電子轉譯研究中心,是目前國內最早進入癲癇應用與人工視網膜相關研究的團隊,此外在臨床案例的累積上,也擁有全國最多的帕金森與動作障礙之治療病例與DBS植入案例,以及全球少見且病例最多的多媒體癲癇病歷數位資料。在全球工程與臨床案例的結合上也是具有相當貢獻的研究中心。

 

從電機跨入生醫 「這是製造希望的產業」

主持人:今天很高興邀請到兩位橫跨電機跟生技兩大產業國際級研究的教授,一位是交大前校長吳重雨老師。另一位是UCLA生物工程系及電機系劉文泰教授。兩位都把工程專業的背景應用在生技方面,包括視網膜、脊髓損傷、癲癇症,讓原來看不到的人重獲光明,讓脊髓損傷的人可以重新站起來,讓癲癇患者預先知道什麼時候會發作,請劉教授先介紹一下這些研究的進展。

劉文泰:我是電工系60級畢業,後來教育部公費留考才出國,在密西根念博士做傳統電機,後來在美國北卡羅萊納州立大學教書,1988年有兩個醫生問我說要不要跟他們一起做研究,我說要做什麼?他們說要讓盲人恢復視力,看見世界,我覺得很有趣,沒有多加思考就答應。接著他們丟給我一本一千多頁關於眼睛構造的書,一翻開發現完全不懂,因為我念的是甲組,沒念生物,交大那時候也沒有開生物的課,看起來像天書一樣。但是經過每個禮拜的討論會漸漸學會了,所以我開始從電機轉到生醫。

1988年剛開始的時候,就想要設計一個可以implant的裝置到病人身上,讓他們恢復視力。我想我轉到生醫剛好是在一個適當的時間,對年輕學者而言,如果人家給你機會要好好把握,所以我才能變成這領域的領先者,後來MIT、日本、德國、韓國到澳洲,還有吳校長的團隊都在做視網膜這塊,變成是一個世界性的比賽。2007年剛好遇見吳校長也在做implant,就一起合作成立仿生系統中心。這個中心不只在台灣,在世界上也獨一無二,成果相當可觀。

 

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主持人:請劉教授分享一下在美國做這麼多的研究、幫助這麼多的病患,也曾申請過FDA,台灣在發展生技產業時,產官學都有一些可以從你身上得到的經驗。

劉文泰:跨領域的研究第一個一定要有心理準備,會有很多專有名詞從來沒聽過,這時候就要靠個人的毅力和耐心去把拉丁字和希臘字弄懂,況且現在網路這麼發達,我們那時候只能硬K。第二個,對我們學電機的人而言因為modeling和analysis是我們的專長,到最後跟醫生在語言上是可以互相溝通、互相信任的,當然要達到這個地步需要一點時間。以我做implant的例子來說,在設計的時候除了要可以吻合眼睛的構造,還會有些工程的限制,第一個,因為是電子產品所以一定會產生熱,但只能增加一度。第二個,電子產品都要有電源,但不可能用電池,因為要換要再做手術,而且電池一般都是有毒的,因此開始想說如何能夠用無線的方式傳電。其他又牽涉到camera是要放在眼睛裡面還是外面?還有FCC和FDA的規格,電場和磁場的大小都有限制,有一個叫做SAR(電磁波值)。但最重要的是size,要越小越好。

我覺得很高興轉對行了,一個本來看不到的人,當他說可以看到光,那種興奮是很難用言語表示的。最近我看到有人因為癱瘓坐輪椅多年,當他可以站起來那種喜悅對研究者也是非常高興的。我可以幫助比較不幸的人類同胞變得比較有希望,我們跟吳校長一直在做的就是製造希望。

但因為做生醫跟做創意不一樣,衛生機構美國是FDA,台灣的話大概就衛生署會來管。通過FDA大概可以分為三個階段。第一階段是動物實驗,收集幾千頁的數據送去評估,核准後透過學校做小型實驗。第三段叫做PMA,這是比較大型的實驗,跟新藥的核准程序很像。這些過程都要學會和官僚應對,對我們學工程的是另外一種挑戰。

這個人工視網膜我們大概做了十幾年,不過有很多時間是在摸索,現在如果要做別的,例如脊椎骨,就很快,有經驗後可以減少至少一半的時間。

 

盼政府領頭打造digital medicine產業鏈

主持人:接下來請劉教授分享一下digital medicine。

劉文泰:digital medicine是一個新興的顯學,因為它可以做預防跟治療,把傳統的醫學和藥學結合ICT,醫生以後不只是給藥,而是連同藥的處方開給你,台灣是可以好好發揮IC產業的優勢發展digital medicine。

 

主持人:請吳校長來跟我們分享一下IC技術怎麼往新的應用發展?

吳重雨:digital medicine的這些醫療元件將來會跟藥一樣用來治療或是控制我們的健康,台灣在這一塊其實條件很好,可是整體的基礎建設還沒起來,所以我們想在台灣建立植入元件產品的概念,包括像封裝、金屬殼,建立一串的產業鏈,甚至可以做世界代工,這些都是高附加價值的產品。

劉文泰:像吳校長講到的封裝其實是一項關鍵技術,我一直認為政府應該要有一個團隊關注這塊。而且digital medicine會牽涉到立法,像在美國,FDA就說沒辦法審這種醫材,需要交代國會重新立法,將來我們的立法院也會遇到這個問題。

吳重雨:醫材的特性是量很小可是附加價值很高,很適合中小型的公司,如果將來有一連串的產業成立,可以創造很高的產值,值得大家一起努力。

劉文泰:舉個例子,我們在做這種植入裝置,如果要hermetic package目前只有美國一兩家有,每做幾個就要一百萬美金,相當貴,我想台灣一定有能力做到。第二,我覺得政府投資新藥的錢太多,單單中研院就一百五十億,有大概60%是跟新藥有關的發展,如果政府願意改變一下戰略,投資一些在醫材,我覺得成果更快看得到。政府的角色很重要,很多醫材的研究不是靠民間的力量,是靠政府在前端的投資,再轉給民間變成產品。像美國政府投資了一億美元後來才轉換給公司,因為民間沒有這麼雄厚的資本。

 

第四代工業革命是頭腦研究

主持人:現在全世界對腦袋的研究越來越多,請劉教授分享你的觀察以及建議台灣怎麼發展?

劉文泰:第一代的工業革命是用蒸氣機來增加產量,第二個是用電力來增加產量,第三代是結合digital,第四代其實是結合電腦、人腦和生物,第四代的革命現在才開始。美國政府在2013年就投資五十億美金,歐洲有一個計劃叫做Human Brain Project,投資三十億,日本政府也有一個叫做Japanese Brain,中國、加拿大、澳洲、韓國都有他們研究brain的計畫,台灣目前還缺少這個。第四代工業革命需要充分了解頭腦,有些頭腦疾病我們可以治療,新興產業會因為我們了解頭腦而跑出來。舉個例子,我們現在滑手機是用手指,如果我們對頭腦夠了解,其實可以用頭腦來控制手機。我覺得交大也要嚴肅地看待這個議題。

 

主持人:兩位談到頭腦的研究,感覺和人工智慧也有關,人工智慧應該是你剛講整個大計畫的其中一項而已。

劉文泰:像在美國,deep learning(深度學習)是很熱門的,deep learning要用到很多頭腦的structure。

吳重雨:我覺得這一塊非常重要,而且我們資源有限,應該選擇對我們產業未來幫助較大的課題。

 

主持人:我們其實有一些計畫但是是分散的,可以把他們整合。

吳重雨:看到很多國際上的發展,我覺得我們政府應該要有魄力去推動這個計劃,也許資源不是像製新藥那麼多,但要確實用在刀口上。 (全文完)

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