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让麻醉深度“看得见”!遵义医科大学本科生研发小动物麻醉监测设备

《中华英才》半月刊网 2026-09-21 10:42

小动物麻醉监测,市面上这类设备动辄数万元到数十万元,一群本科生,把单台硬件成本降到了约8000元,百台量产有望降到约6500元——这不是商业路演,而是遵义医科大学“临界守护”学生团队在实验室里交出的自研方案。

他们研发的小动物麻醉深度监测设备,给麻醉小鼠装上一只“不眨眼的眼睛”:在现阶段内部测试中,麻醉阶段识别准确率达92.7%,误差控制在±3%。这群年轻人想做的,是让更多实验室用得上、用得起、用得好。

给麻醉小鼠装一只“不眨眼的眼睛”

在生命科学和医学研究中,小鼠是最常用的实验动物之一:繁殖快、遗传背景清晰、成本相对可控,广泛用于药物筛选、疾病机制、麻醉与器官保护等实验,许多科研结论,都要从小鼠身上的数据开始。也正因如此,麻醉深浅是否稳定,直接关系到实验数据可不可靠。

在遵义医科大学麻醉与器官保护教育部重点实验室(培育),电脑屏幕上一条条脑电曲线起起伏伏,像细密的山脊。麻醉中的小鼠安静伏在笼内,额部和枕部两个电极点把微弱信号送进采集系统。过去,这些信号更多靠人盯、靠经验估;如今,这群本科生想把它变成可量化、可视化的麻醉深度指标。

团队负责人邵靖杰说:“第一次盯着麻醉中小鼠的脑电曲线,我就在想,这么小的生命,麻醉深了浅了,居然全靠人凭经验估。我们想做的,就是给它装一只不眨眼的眼睛。”这支来自遵义医科大学、名为“临界守护”的本科生团队,围绕小动物麻醉监测中判断主观、设备昂贵、数据不易量化等痛点,持续打磨自研监测系统。

市面上高端小动物麻醉监测设备价格从数万元到数十万元不等,受预算和适用性限制,不少实验室采购率不足20%。把价格降下来,让更多实验室用得上,成了这群医学生放在实验台上的目标。

从200余只小鼠到近千组数据

他们把目光投向脑电信号本身。麻醉状态下,小鼠脑电会出现具有识别价值的特征波形。团队从纺锤波等特征入手,建立麻醉深度分级模型。硬件采用单通道脑电采集方案,仅需在额部和枕部布置两个电极点;信号经过差分放大、0.1—60 Hz带通滤波和工频抑制后进入分析系统。采样频率由早期100 Hz提升至1 kHz,以保留更多高频细节。

技术路径一步步走得很实。目前,团队已完成200余只小鼠相关实验,形成覆盖丙泊酚、异氟烷、氯胺酮、依托咪酯、七氟烷和右美托咪定6种常用麻醉药物的近千组全周期有效脑电数据。在现阶段内部测试中,麻醉阶段识别准确率为92.7%,误差控制在±3%。设备端同步整合脑电曲线、频谱、麻醉阶段提示、视频观察与笼内环境监测,3台原型机已在合作实验室试用,累计连续无故障运行超过720小时。这些数字背后,是一次次守在笼边、盯着屏幕、反复核对的日常。

从想法到样机,靠的不是一个人灵光乍现。“临界守护”团队的邵靖杰统筹总体技术路线与对外合作,龙诗念主导麻醉纺锤波算法开发、验证与优化,唐诗涵承担多源数据清洗、标准化与可视化,杨西京负责动物实验伦理设计与多中心临床试验执行,李乾坤承担麻醉分子机制研究与专利交底书撰写,曹泽宇跟踪国际麻醉脑电前沿并预研犬猫跨物种算法。冯杨牵头试产标准作业文件与全流程质量追溯,莫安菲统筹多家供应商与物料成本控制,李维成搭建动态财务模型、核算成本与审查合同财务条款……课题、竞赛、复盘,把科研语言一点点翻译成应用语言。

把价格降下来,把准确率提上去

为了确认实验室真正需要什么,“临界守护”团队先后走访北京、上海、重庆、贵阳等多座城市,累计观察200余场动物实验,访谈近100名科研人员。调研中,83%的受访科研人员遇到过因麻醉深度判断不稳而导致的数据失真。这个数字让团队把研发重点从“能不能测”转向“能否稳定、方便、可负担地测”。

成本控制是反复核算的结果:单台硬件成本从早期样机约1.2万元降至目前约8000元,按团队测算,形成100台规模化生产后可进一步降至约6500元。团队还测算,设备在目标实验流程中有望减少约20%的实验小鼠使用量、缩短约18.75%的实验周期。价格降下来,准确率提上去,自研设备才真正有机会走进更多实验室。

从校内路演到省级创新创业赛事,“临界守护”团队把每一次答辩都当作产品复盘。评委追问技术边界,他们补充验证;用户提出操作不便,他们修改结构;合作方关注量产,他们重新核算供应链。遵义医科大学双创示范基地搭建的“课程—实训—竞赛—孵化”一体化平台,为“临界守护”团队提供从创意到落地的全流程支持。

让好设备走进更多实验室

这些经历,也一点点沉淀为看得见的成果。截至目前,团队累计斩获国家级奖项2项、省级奖项14项,包括第28届中国机器人和人工智能大赛国家二等奖、中国国际大学生创新大赛(2025)省赛银奖、第十五届“挑战杯”全国大学生创业计划竞赛省赛二等奖等。科研产出也在积累:发表中科院一区SCI论文1篇(IF=15)、三区SCI论文1篇、《中国组织工程研究》北大核心期刊论文1篇、《遵义医科大学学报》核心期刊论文1篇,李乾坤参与发表SCI论文5篇(含中科院与JCR二区);申请及参与发明专利3项,已取得软件著作权。

“临界守护”团队累计投入约25万元,获得省级“双创”重点项目5万元支持,并与企业达成300万元意向投资及2000平方米共享生产基地的合作意向。对遵义医科大学的这群医学生而言,“临界守护”不只是一次竞赛作品,更是一次把医学问题、工程方法和产业需求放在同一张实验台上的长期实践。下一步,团队计划继续扩大多中心样本,优化不同麻醉药物与不同实验条件下的模型表现,同时完善硬件可靠性、数据管理和售后服务。

小鼠不会说话,但脑电曲线会说话。遵义医科大学“临界守护”团队给它们装上一只“不眨眼的眼睛”,让麻醉深度从经验判断变成可视数据,也让更多实验室有机会用上买得起、用得稳的国产小动物麻醉监测设备。

眼下,这套设备还在继续打磨,团队也还在实验室、赛场和合作方之间来回奔走,但遵医学子把论文写在实验台上、把成果用在实验室里的青春力量,已经在这条路上留下了清晰的脚印。

 【责编 李媛】

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