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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- ABIM實(shí)驗(yàn)鼠
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- “ABIM實(shí)驗(yàn)用鼠”得名于該模具的特點(diǎn)“Artificial”、“Bionics”、“Intelligence”、“Machinery”。它是以遵循動(dòng)物實(shí)驗(yàn)學(xué)“3R法則”為前提所制造的一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)用鼠。本模具主要應(yīng)用于教學(xué)操作性實(shí)驗(yàn)，可重復(fù)使用、提高了實(shí)驗(yàn)利用率，降低能耗，一定程度凈化了環(huán)境，緩解資源供缺矛盾及社會(huì)爭(zhēng)議。在提倡構(gòu)建和諧世界、和諧種群關(guān)系的今天，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- “ABIM實(shí)驗(yàn)鼠”作品詳細(xì)介紹 本作品“ABIM實(shí)驗(yàn)鼠”得名于該作品制造的特點(diǎn)，即 Artificial、Bionics、Intelligence、Machinery。是一款實(shí)驗(yàn) 動(dòng)物模具，更是一款可以覆蓋整個(gè)醫(yī)學(xué)、護(hù)理、生物、大中專院 校的教育實(shí)驗(yàn)和用于教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)演示的高科技創(chuàng)新產(chǎn)品。該作品創(chuàng)新采用人工智能仿生系統(tǒng)與高分子納米材料相結(jié)合，并推行美國(guó)及歐洲國(guó)家廣為采用的 “3R法則”，即“Reduction”、“Refinement”、“Replacement”。本作品具體采用高分子納米仿真材料、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電纖維、硬質(zhì)地負(fù)壓塑料球及LED燈、溫度感應(yīng)器、MCS-51系列8031單片機(jī)等相結(jié)合，前者仿生實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的毛皮、內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)特征（如：小鼠食道、腹腔等）在實(shí)驗(yàn)中的變化。后者通過(guò)集成數(shù)據(jù)處理程序?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)換后達(dá)到一系列的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所需的特定實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以直觀的表達(dá)，旨在替代教學(xué)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和減少因此而產(chǎn)生的人力、物力、資源的不必要浪費(fèi)及社會(huì)爭(zhēng)議，并解決近、雜交等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁殖問(wèn)題，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。其實(shí)用性強(qiáng)、更符合倫理性、保證實(shí)驗(yàn)人員安全，使操作者直觀體驗(yàn)到真實(shí)的操作手感。該模具現(xiàn)已可以用于以下常用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，原理如下： 1、灌胃實(shí)驗(yàn)原理:當(dāng)實(shí)驗(yàn)的針管的力度和方位達(dá)到預(yù)定值時(shí)，通過(guò)內(nèi)層導(dǎo)電塑料壓制導(dǎo)電纖維與外層導(dǎo)電塑料形成通電回路達(dá)到預(yù)警提示。 2、腹腔注射實(shí)驗(yàn)原理：在模具腹腔內(nèi)裝入質(zhì)地堅(jiān)硬的塑料球，在該塑料球外層包裹一層特殊皮質(zhì)(防止球內(nèi)氣體外泄)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，用注射器插入腹腔后，回抽，由于球內(nèi)氣壓壓強(qiáng)會(huì)低于外界氣壓壓強(qiáng)，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生注射器的回抽感。 3、寒主收引實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)小鼠受到低溫刺激時(shí)，溫度傳感器將該溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行信號(hào)放大，之后傳入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)換，通過(guò)數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)傳至單片機(jī)：（1）采用ＰＷＭ脈沖寬度調(diào)制方式改變輸出脈沖寬度，從而改變輸出電壓，使實(shí)驗(yàn)鼠眼睛（LED燈）亮度發(fā)生變化；（2）數(shù)字信號(hào)達(dá)到預(yù)設(shè)值后啟動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，使實(shí)驗(yàn)鼠四肢發(fā)生相應(yīng)機(jī)械收縮。本作品的先進(jìn)性在于首次提出了在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中用仿生機(jī)械實(shí)驗(yàn)鼠代替活體實(shí)驗(yàn)鼠。本作品的科學(xué)性體現(xiàn)它可以通過(guò)智能仿生系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的模具的生理特點(diǎn)進(jìn)行控制，從而達(dá)到模擬活體實(shí)驗(yàn)白鼠的生理反應(yīng)過(guò)程，以保證還原操作時(shí)的真實(shí)感。與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖啾?，本作品更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性和重復(fù)使用性作品，更符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展主題。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)人員安全，且更人道。 ABIM實(shí)驗(yàn)鼠是預(yù)先按照常規(guī)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果把所需要的動(dòng)作以及生理反應(yīng)編程存儲(chǔ)進(jìn)8031單片機(jī)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作成功時(shí)會(huì)有相應(yīng)的模擬生理反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)會(huì)提示實(shí)驗(yàn)失敗。該作品適用于醫(yī)學(xué)、生物、大、中專院校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中操作性的實(shí)驗(yàn)。 ABIM實(shí)驗(yàn)鼠在整個(gè)市場(chǎng)上有著積極的影響和意義。它可以覆蓋整個(gè)醫(yī)學(xué)、護(hù)理、生物、大中專院校的教育實(shí)驗(yàn)，還適用于教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)演示。在目前的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上均未出現(xiàn)此類的產(chǎn)品，這樣就使得我們的產(chǎn)品更加具有市場(chǎng)生命力和市場(chǎng)活力。并且它可以為醫(yī)院、學(xué)校以及整個(gè)市場(chǎng)帶大巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏。實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定、操作人員安全，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，保證了安全性，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的雙重效益。該產(chǎn)品可以重復(fù)使用，并且價(jià)格低廉、節(jié)約成本，處理方便，符合論理性，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)形象。產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域都存在巨大的潛在市場(chǎng)，在商業(yè)模式的運(yùn)作上，我們的發(fā)展戰(zhàn)略定為在產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)需求趨于成熟穩(wěn)定后，不斷擴(kuò)大產(chǎn)品內(nèi)容，為產(chǎn)品的軟件升級(jí)應(yīng)用、功能強(qiáng)化等進(jìn)一步研發(fā)，進(jìn)而擴(kuò)大規(guī)模，實(shí)現(xiàn)更大的效益。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：全世界每年用于實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物數(shù)量巨大，然而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)又是醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)和重要支撐條件。目前，在如何對(duì)待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上，美國(guó)及歐洲國(guó)家廣為采用的方案是“3R法則”，即“Reduction”、“Refinement”、“Replacement”。基于此，本作品創(chuàng)新采用人工智能仿生系統(tǒng)及高分子納米材料相結(jié)合，模擬出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理特點(diǎn)，旨在替代教學(xué)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的人力、物力、資源及社會(huì)爭(zhēng)議。 基本思路：其采用高分子仿真材料、導(dǎo)電塑料、及溫度感應(yīng)器、MCS-51系列8031單片機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等硬件和數(shù)據(jù)收集、分析處理、程序一體化、ＰＷＭ脈沖寬度調(diào)制等軟件程序?qū)崿F(xiàn)仿生鼠的功能。 創(chuàng)新點(diǎn)：首次提出了在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中用仿生實(shí)驗(yàn)鼠代替活體實(shí)驗(yàn)鼠，該仿生實(shí)驗(yàn)鼠可重復(fù)使用，節(jié)約資源，解決近、雜交等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁殖問(wèn)題，保證結(jié)果穩(wěn)定性，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 技術(shù)關(guān)鍵：本作品的技術(shù)關(guān)鍵是仿生系統(tǒng)。主要技術(shù)指標(biāo)：主要硬件包括：MCS-51系列中的8031單片機(jī)、高分子仿真動(dòng)物生理結(jié)構(gòu)、LED燈、微型供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)、溫度傳感器、放大器、AD轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電纖維、聲音報(bào)警器、質(zhì)地堅(jiān)硬的塑料球。 軟件程序包括：系統(tǒng)初始化設(shè)置；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇設(shè)置；數(shù)據(jù)收集、分析處理、程序一體化；ＰＷＭ脈沖寬度調(diào)制程序。 本作品現(xiàn)已可以用于寒主收引實(shí)驗(yàn)、灌胃實(shí)驗(yàn)、腹腔注射實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)原理詳見“詳細(xì)介紹”部分。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)模型廣泛應(yīng)用了機(jī)械學(xué)、仿生學(xué)、傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)條件支持下我們的作品采用了8031單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、高分子仿真動(dòng)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)、LED燈等硬件設(shè)施結(jié)合仿生技術(shù)的智能仿生模型系統(tǒng)、微型供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)。通過(guò)模仿實(shí)驗(yàn)鼠的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理設(shè)計(jì)制造出的功能更集中，效率更高并具有生物特征的供醫(yī)學(xué)、生物、大、中專院校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中操作性的實(shí)驗(yàn)白鼠仿生模具。它可以通過(guò)智能仿生系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的模具的生理特點(diǎn)進(jìn)行控制，從而達(dá)到模擬活體實(shí)驗(yàn)白鼠的生理反應(yīng)過(guò)程，以保證還原操作時(shí)的真實(shí)感。本作品的先進(jìn)性體現(xiàn)在首次提出了在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中用仿生機(jī)械實(shí)驗(yàn)鼠代替活體實(shí)驗(yàn)鼠，并具備以下優(yōu)勢(shì)： ① 很大程度地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)用鼠數(shù)量，同時(shí)還從多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)成本節(jié)約，減少了資源的浪費(fèi)。 ② 更符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展主題。 ③ 具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性、重復(fù)使用性和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率的特點(diǎn)。 ④ 避免了白鼠尸體處理對(duì)環(huán)境造成的污染問(wèn)題。 ⑤ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)人員安全，且更人道。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 于2011年在由貴州省團(tuán)省委、省教育廳、省科技廳、省科協(xié)、省學(xué)聯(lián)共同主辦的第十二屆“挑戰(zhàn)杯”貴州省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審決賽中獲一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段，模具設(shè)計(jì)以及機(jī)械設(shè)計(jì)已完成，預(yù)計(jì)2個(gè)月左右之后可以有成品。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 1、實(shí)物、產(chǎn)品 2、模型 3、圖紙 4、現(xiàn)場(chǎng)演示 5、圖片 6、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： ABIM實(shí)驗(yàn)鼠是預(yù)先按照常規(guī)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果把所需要的生理反應(yīng)編程存儲(chǔ)進(jìn)8031單片機(jī)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作成功時(shí)會(huì)有相應(yīng)的模擬生理反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)會(huì)提示實(shí)驗(yàn)失敗。 適應(yīng)范圍：本作品可供醫(yī)學(xué)、生物、大、中專院校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中操作性的實(shí)驗(yàn)仿生機(jī)械。它可以通過(guò)智能仿生系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的模具的生理特點(diǎn)進(jìn)行控制，從而達(dá)到模擬活體實(shí)驗(yàn)用鼠的生理反應(yīng)過(guò)程。市場(chǎng)分析及預(yù)測(cè)：我們的產(chǎn)品可以覆蓋整個(gè)醫(yī)學(xué)、護(hù)理、生物、大中專院校的教育實(shí)驗(yàn)中。此外，我們的產(chǎn)品還適用于教學(xué)演示。在目前的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上均未出現(xiàn)此類的產(chǎn)品，這樣就使得我們的產(chǎn)品更加具有市場(chǎng)生命力、活力。 經(jīng)濟(jì)效益的預(yù)測(cè)：學(xué)校為了提高學(xué)生的操作能力，學(xué)校大都使用了動(dòng)物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。一個(gè)醫(yī)學(xué)生從進(jìn)校到畢業(yè)需要使用到的小鼠大概在20只左右，全國(guó)醫(yī)學(xué)生和醫(yī)生逾千萬(wàn)人，小鼠的使用量之大，讓人們對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的倫理性提出了抗議?？梢哉f(shuō)在整個(gè)市場(chǎng)上有積極的影響和意義。它可以為醫(yī)院、學(xué)校經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏。
同類課題研究水平概述
- 自宋仁宗天圣五年（公元１０２７年），由醫(yī)官院主持創(chuàng)制的一種世界上最早的醫(yī)學(xué)教具——中國(guó)所獨(dú)有的＂針灸銅人＂作為針灸教學(xué)用具開始，直到現(xiàn)在可見的各種教具，大多數(shù)教具如：男性會(huì)陰模型、女性會(huì)陰模型、小腦放大模型、大腦分葉模型、妊娠胚胎發(fā)育過(guò)程模型、子宮解剖模型等模型，只是模擬仿真出部分器官或組織，僅供學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)。也有少數(shù)的模型如：高級(jí)嬰兒復(fù)蘇模型、高級(jí)婦科訓(xùn)練模型、高級(jí)難產(chǎn)示教訓(xùn)練模型、女性導(dǎo)尿模型、HLMC-3034全功能仿真靜脈輸液手臂等可用于簡(jiǎn)單手法操作。但均不能完全還原操作過(guò)程中的一些必須的細(xì)節(jié)及必要的結(jié)果。 而ABIM實(shí)驗(yàn)鼠不僅能單純的模擬和仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)象的外部或生理特征，更能通過(guò)單片機(jī)及各種信息采集器的相互協(xié)和，還原出真實(shí)、正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí)，還能令操作人員直觀感受到實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感。 綜上所述，本作品作為一種全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念和模擬實(shí)驗(yàn)方式，能模擬出生命科學(xué)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的特定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在國(guó)內(nèi)外尚屬首例。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型只是一些相對(duì)簡(jiǎn)單的靜態(tài)模型以及簡(jiǎn)單的機(jī)械模型的今天，本模具若能投入市場(chǎng)，將是環(huán)境、人文、科技和諧發(fā)展的一大里程碑。
