基本信息
- 项目名称：
- ABIM实验鼠
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- “ABIM实验用鼠”得名于该模具的特点“Artificial”、“Bionics”、“Intelligence”、“Machinery”。它是以遵循动物实验学“3R法则”为前提所制造的一种教学实验用鼠。本模具主要应用于教学操作性实验，可重复使用、提高了实验利用率，降低能耗，一定程度净化了环境，缓解资源供缺矛盾及社会争议。在提倡构建和谐世界、和谐种群关系的今天，具有十分广阔的推广应用前景。
- 详细介绍：
- “ABIM实验鼠”作品详细介绍 本作品“ABIM实验鼠”得名于该作品制造的特点，即 Artificial、Bionics、Intelligence、Machinery。是一款实验 动物模具，更是一款可以覆盖整个医学、护理、生物、大中专院 校的教育实验和用于教学过程中的教学演示的高科技创新产品。该作品创新采用人工智能仿生系统与高分子纳米材料相结合，并推行美国及欧洲国家广为采用的 “3R法则”，即“Reduction”、“Refinement”、“Replacement”。本作品具体采用高分子纳米仿真材料、导电塑料、导电纤维、硬质地负压塑料球及LED灯、温度感应器、MCS-51系列8031单片机等相结合，前者仿生实验动物的毛皮、内部解剖结构特征（如：小鼠食道、腹腔等）在实验中的变化。后者通过集成数据处理程序将信号转换后达到一系列的机械运动，从而实现所需的特定实验结果可以直观的表达，旨在替代教学用实验动物和减少因此而产生的人力、物力、资源的不必要浪费及社会争议，并解决近、杂交等实验动物繁殖问题，保证实验结果稳定性，保护生态环境。其实用性强、更符合伦理性、保证实验人员安全，使操作者直观体验到真实的操作手感。该模具现已可以用于以下常用的教学实验中，原理如下： 1、灌胃实验原理:当实验的针管的力度和方位达到预定值时，通过内层导电塑料压制导电纤维与外层导电塑料形成通电回路达到预警提示。 2、腹腔注射实验原理：在模具腹腔内装入质地坚硬的塑料球，在该塑料球外层包裹一层特殊皮质(防止球内气体外泄)。在实验时，用注射器插入腹腔后，回抽，由于球内气压压强会低于外界气压压强，此时就会产生注射器的回抽感。 3、寒主收引实验原理：当小鼠受到低温刺激时，温度传感器将该温度信号转化为电信号，经过放大器进行信号放大，之后传入模数转换器进行分析和转换，通过数据传导系统把转换后得到的数字信号传至单片机：（1）采用ＰＷＭ脉冲宽度调制方式改变输出脉冲宽度，从而改变输出电压，使实验鼠眼睛（LED灯）亮度发生变化；（2）数字信号达到预设值后启动步进电动机，使实验鼠四肢发生相应机械收缩。本作品的先进性在于首次提出了在教学实验中用仿生机械实验鼠代替活体实验鼠。本作品的科学性体现它可以通过智能仿生系统对实验中的模具的生理特点进行控制，从而达到模拟活体实验白鼠的生理反应过程，以保证还原操作时的真实感。与实验动物以及实验模型相比，本作品更具科学性、准确性和重复使用性作品，更符合当今时代发展主题。其实验结果稳定，实验人员安全，且更人道。 ABIM实验鼠是预先按照常规动物实验的结果把所需要的动作以及生理反应编程存储进8031单片机，当实验操作成功时会有相应的模拟生理反应，实验失败时会提示实验失败。该作品适用于医学、生物、大、中专院校教学实验中操作性的实验。 ABIM实验鼠在整个市场上有着积极的影响和意义。它可以覆盖整个医学、护理、生物、大中专院校的教育实验，还适用于教学过程中的教学演示。在目前的国内外市场上均未出现此类的产品，这样就使得我们的产品更加具有市场生命力和市场活力。并且它可以为医院、学校以及整个市场带大巨大的社会效益和经济效益，实现双赢。实验结果稳定、操作人员安全，提高学生的学习效率，保证了安全性，达到经济、社会的双重效益。该产品可以重复使用，并且价格低廉、节约成本，处理方便，符合论理性，提高了经济效益和社会形象。产品在各个领域都存在巨大的潜在市场，在商业模式的运作上，我们的发展战略定为在产品研发和市场需求趋于成熟稳定后，不断扩大产品内容，为产品的软件升级应用、功能强化等进一步研发，进而扩大规模，实现更大的效益。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：全世界每年用于实验的动物数量巨大，然而动物实验又是医学、生命科学研究的基础和重要支撑条件。目前，在如何对待实验动物上，美国及欧洲国家广为采用的方案是“3R法则”，即“Reduction”、“Refinement”、“Replacement”。基于此，本作品创新采用人工智能仿生系统及高分子纳米材料相结合，模拟出实验动物的生理特点，旨在替代教学用实验动物和减少动物实验产生的人力、物力、资源及社会争议。 基本思路：其采用高分子仿真材料、导电塑料、及温度感应器、MCS-51系列8031单片机、步进电动机等硬件和数据收集、分析处理、程序一体化、ＰＷＭ脉冲宽度调制等软件程序实现仿生鼠的功能。 创新点：首次提出了在教学实验中用仿生实验鼠代替活体实验鼠，该仿生实验鼠可重复使用，节约资源，解决近、杂交等实验动物繁殖问题，保证结果稳定性，保护生态环境。 技术关键：本作品的技术关键是仿生系统。主要技术指标：主要硬件包括：MCS-51系列中的8031单片机、高分子仿真动物生理结构、LED灯、微型供电系统、数据传导系统、温度传感器、放大器、AD转换器、步进电动机、导电塑料、导电纤维、声音报警器、质地坚硬的塑料球。 软件程序包括：系统初始化设置；实验项目选择设置；数据收集、分析处理、程序一体化；ＰＷＭ脉冲宽度调制程序。 本作品现已可以用于寒主收引实验、灌胃实验、腹腔注射实验，具体实验原理详见“详细介绍”部分。
科学性、先进性
- 目前国内动态模型广泛应用了机械学、仿生学、传感技术以及计算机等技术。在现有技术条件支持下我们的作品采用了8031单片机、模数转换、高分子仿真动物内部结构、LED灯等硬件设施结合仿生技术的智能仿生模型系统、微型供电系统、数据传导系统。通过模仿实验鼠的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中，效率更高并具有生物特征的供医学、生物、大、中专院校教学实验中操作性的实验白鼠仿生模具。它可以通过智能仿生系统对实验中的模具的生理特点进行控制，从而达到模拟活体实验白鼠的生理反应过程，以保证还原操作时的真实感。本作品的先进性体现在首次提出了在教学实验中用仿生机械实验鼠代替活体实验鼠，并具备以下优势： ① 很大程度地节约了实验用鼠数量，同时还从多个方面实现了实验成本节约，减少了资源的浪费。 ② 更符合当今时代发展主题。 ③ 具有科学性、准确性、重复使用性和提高学生的学习效率的特点。 ④ 避免了白鼠尸体处理对环境造成的污染问题。 ⑤ 实验结果稳定，实验人员安全，且更人道。
获奖情况及鉴定结果
- 于2011年在由贵州省团省委、省教育厅、省科技厅、省科协、省学联共同主办的第十二届“挑战杯”贵州省大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛中获一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段，模具设计以及机械设计已完成，预计2个月左右之后可以有成品。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 1、实物、产品 2、模型 3、图纸 4、现场演示 5、图片 6、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： ABIM实验鼠是预先按照常规实验的结果把所需要的生理反应编程存储进8031单片机，当实验操作成功时会有相应的模拟生理反应，实验失败时会提示实验失败。 适应范围：本作品可供医学、生物、大、中专院校教学实验中操作性的实验仿生机械。它可以通过智能仿生系统对实验中的模具的生理特点进行控制，从而达到模拟活体实验用鼠的生理反应过程。市场分析及预测：我们的产品可以覆盖整个医学、护理、生物、大中专院校的教育实验中。此外，我们的产品还适用于教学演示。在目前的国内外市场上均未出现此类的产品，这样就使得我们的产品更加具有市场生命力、活力。 经济效益的预测：学校为了提高学生的操作能力，学校大都使用了动物作为实验对象。一个医学生从进校到毕业需要使用到的小鼠大概在20只左右，全国医学生和医生逾千万人，小鼠的使用量之大，让人们对动物实验的伦理性提出了抗议。可以说在整个市场上有积极的影响和意义。它可以为医院、学校经济效益，实现双赢。
同类课题研究水平概述
- 自宋仁宗天圣五年（公元１０２７年），由医官院主持创制的一种世界上最早的医学教具——中国所独有的＂针灸铜人＂作为针灸教学用具开始，直到现在可见的各种教具，大多数教具如：男性会阴模型、女性会阴模型、小脑放大模型、大脑分叶模型、妊娠胚胎发育过程模型、子宫解剖模型等模型，只是模拟仿真出部分器官或组织，仅供学生认识学习。也有少数的模型如：高级婴儿复苏模型、高级妇科训练模型、高级难产示教训练模型、女性导尿模型、HLMC-3034全功能仿真静脉输液手臂等可用于简单手法操作。但均不能完全还原操作过程中的一些必须的细节及必要的结果。 而ABIM实验鼠不仅能单纯的模拟和仿真实验对象的外部或生理特征，更能通过单片机及各种信息采集器的相互协和，还原出真实、正确的实验结果的同时，还能令操作人员直观感受到实验的真实感。 综上所述，本作品作为一种全新的实验教学概念和模拟实验方式，能模拟出生命科学类动物实验的特定实验结果，在国内外尚属首例。在实验教学模型只是一些相对简单的静态模型以及简单的机械模型的今天，本模具若能投入市场，将是环境、人文、科技和谐发展的一大里程碑。
