近日，由黑龙江农业职业技术学院（简称“黑农职”）范雪浩、张博伦等8名学生组成的“雾化智控”团队，成功设计并迭代出一款“智能高效医疗雾化器”。该项目以“硬件模块化＋软件智能化”为核心理念，将心率/血氧监测、语音交互、氧气供应与3D打印绿色制造技术深度融合，在降低噪音、减少药物浪费、提升患者体验、降低运维成本等维度实现多项突破，为国产医疗雾化设备升级提供了可快速落地的“黑农职方案”。
一、学生团队跨界攻关，瞄准行业四大痛点
团队通过走访多家医院及基层社区卫生服务中心，对医生、护士、患者家属共计327份问卷与23次深度访谈进行数据清洗，发现传统雾化器存在四大“老大难”：
1. 噪声高：压缩泵平均声压级达65 dB，夜间治疗易惊醒婴幼儿；
2. 功能单一：仅有“开/关/大/小”四档，缺乏与生命体征联动的动态调节；
3. 智能化不足：无数据记录、无提醒、无远程监护，护士需每15分钟巡视一次；
4. 药物浪费率居高不下：成人面罩用于儿童时，逸散率最高可达38%，既浪费又易造成空气残留。
依托学院“智能制造”“智慧农业”两大“双高”专业群的软硬件资源，8名同学横跨机电一体化技术、物联网应用技术、农产品加工与质量检测、动物医学、云计算技术应用等5个专业，历时6个月完成“需求洞察—场景定义—系统架构—原型迭代—临床验证—商业模式”六步闭环创新。学院工程创新中心与校企合作处为团队提供了价值47万元的STM32开发板、ASR语音识别模组、医用级硅胶3D打印线材及临床测试床位，形成校企政协同的“微硅谷”环境。
二、三大核心技术亮点，打造“会思考”的雾化器
1. 3D打印＋人体工学面罩：
团队先在SolidWorks中建立面部点云数据库，涵盖中国北方3–75岁人群头型样本1360例；再导入中望3D进行拓扑优化，将面罩拆分为“软胶贴合层＋硬胶支撑层”双层结构。最终通过Stratasys F370医用级3D打印机一体成型，实现：
贴合度提升30%，漏气率从行业平均18%降至9.9%；
药物逸散率下降45%，每年可为一个50张床位的儿科病房节省布地奈德混悬液约18.7万元；
面罩重量由传统28 g降至14 g，婴幼儿长时间佩戴不压迫鼻梁。
2. 多参数闭环控制：
以STM32F407VGT6为主控，外接MAX30102心率血氧传感器、SHT30温湿度传感器、MPXV7002DP差压式流量传感器，系统每200 ms刷新一次数据，通过增量式PID算法实时调整微孔陶瓷雾化片的驱动频率（108 ± 5 kHz）与占空比，实现雾化量在0.5–5 ml/min范围内以0.1 ml/min步进无级可调。临床验证显示，该闭环策略使重度哮喘患儿的血氧饱和度提升速度较传统设备缩短27%，药物利用率从63%提升到87%。
3. 多语言语音交互：
基于ASRPRO2.0离线语音模块，团队自建“医疗雾化”语料库，采集汉语、英语、俄语三类发音样本各1.2万条，通过MFCC＋CTC训练框架迭代1000余次，离线识别率92.3%，响应延迟低于350 ms。患者可语音指令“开始雾化”“雾量加大”“我要暂停”等12条固定句式，也可使用“童声模式”安抚哭闹患儿。系统同步支持OLED中文菜单与蓝牙APP双通道，方便护士远程查看。
三、降本增效成果显著，打通商业落地“最后一公里”
生产成本：通过模块化、分体式结构，将机身拆为“雾化模块”“传感模块”“供电模块”“显示模块”四大子板，各自独立开模；模具费用从传统12万元降至4.8万元，节省60%；BOM成本经批量采购谈判后由每台420元降至277元，降幅34%。
维护成本：核心部件（雾化片、血氧指套、过滤棉）全部卡扣式快拆，3分钟内可完成更换；设备MTBF（平均无故障时间）提升至5000小时，年维护频次由4次降到1.2次，设备闲置时间缩短70%。
培训成本：团队编写《智能雾化器临床操作手册》1.2万字，配套10分钟3D动画教程，护士平均上手时间从45分钟缩短到8分钟。
四、开放共享，赋能中小企业与教学实训
为促进技术扩散，团队同步发布“模块化雾化器开源套件”，以CC BY-NC-SA 4.0协议共享：
硬件：开源PCB（双层板）、BOM清单、Gerber文件、3D打印STL文件；
软件：STM32 HAL库驱动、语音识别模型bin文件、APP安卓APK源码；
工艺：3D打印参数（层厚0.18 mm、填充密度80%、支撑角度50°）、超声焊接工艺卡、临床验证SOP。
面向中小企业：
可直接导入现有SMT产线，降低40%以上前期设计成本；
缩短新品开发周期60天，快速应对海外订单。
面向校内教学：
项目案例已写入《单片机与传感器》《增材制造》《医疗器械概论》《移动应用开发》《创新创业基础》《市场营销实务》6门课程；
年均实训学生300人次，课程评价优良率提升22%。
学生团队：范雪浩，雾化模块负责人，队员：张博伦、邢王哲、王鑫、樊嘉旭、张洪瑞、关思琪、刘鑫、贾琳钥、孙婧雯。
指导老师：张硕、贾凤霞、庞学超。
