[發明專利]一種醫學整合式實驗教學系統及其實現方法

在審

• 申請號: 202010196981.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111369853A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 高俊輝;林茂輝;高興亞
• 申請（專利權）人: 上海夢之路數字科技有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B7/02
• 代理公司: 上海國智知識產權代理事務所(普通合伙) 31274
• 代理人: 潘建玲

本發明公開了一種醫學整合式實驗教學系統及其實現方法，該系統包括：動物實驗及人體生理功能測試實驗硬件；生理信號整合運算平臺，融合接收動物實驗和人體生理功能測試實驗硬件的生物信號，將該生物信號轉換為統一格式數據類型后發送至實驗教學系統；實驗教學系統，接收實驗目標信息以及生理信號整合運算平臺傳送的生理測量數據，根據實驗目標的生理測量數據或通過利用人體生理驅動引擎運算模擬的數據結合實驗目標的生理測量數據，構建以器官系統為中心的實時動態模擬動畫和圖形教學內容；系統服務器集群，負責實驗課程資源的訪問響應和均衡加載任務分配，基于人體生理驅動引擎啟動相應計算節點進行計算，并將數據實時發送到實驗教學系統。

技術領域

本發明涉及醫學實驗教學技術領域，特別是涉及一種基于生理驅動的醫學整合式實驗教學系統及其實現方法。

背景技術

醫學實驗教學在醫學教育中占有極為重要的地位，目前醫學機能學在實驗教學的開展過程中，學科相對獨立，以動物實驗驗證理論教學為主要目的。但隨著動物實驗成本上升、動物保護理念發展，以數字化虛擬仿真實驗、人體無創功能測試實驗也逐步應用到醫學機能學的實驗教學體系中。

目前現有的醫學教學實驗系統主要存在如下缺點：

1、開展動物實驗教學和人體無創功能實驗教學需要單獨的實驗設備和實驗數據處理系統，造成實驗設備種類多、增加了學校的場地消耗、成本高昂、儀器設備管理復雜。

2、在實驗教學中，學生只能根據動物或者人體的測試數據變化和教師的解析來理解理論知識，沒有直觀的器官系統生理病理機制變化解釋動畫，也沒有臨床常用的檢測數據圖形化分析。

3、開展數字化虛擬仿真實驗，教學軟件缺乏基于生理驅動的算法模型，實驗教學步驟以線性推進為主，不同學習用戶的實驗數據結果相同，學習用戶無法進行自由和開放的操作學習功能，缺乏和實體實驗類似的專用實驗數據分析軟件工具。

4、動物實驗教學、人體功能實驗教學、虛擬仿真實驗教學由于各自獨立，造成教師對學生的實驗考核、實驗報告批閱要通過不同的方法模式和工具來完成，增加了老師對不同系統數據審批的復雜度，給實驗教學工作人員造成很大的工作量。同時造成學習用戶需要通過不同實驗系統及不同的實驗數據生成實驗報告的時間成本增加。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種醫學整合式實驗教學系統及其實現方法，以解決了目前開展醫學機能學動物實驗、人體功能測試實驗和虛擬仿真實驗三種實驗系統設備、實驗數據平臺都是各自獨立不兼容的情況。

為達上述目的，本發明提出一種醫學整合式實驗教學系統，包括：

動物實驗硬件，用于利用動物實驗傳感器實時采集動物實驗數據，將其處理后形成動物實驗的生物信號至生理信號整合運算平臺；

人體生理功能測試實驗硬件，用于通過人體信號采集設備實時采集人體生理指標，對其處理后形成人體生理功能測試實驗的生物信號傳送至生理信號整合運算平臺

生理信號整合運算平臺，用于融合接收動物實驗硬件和人體生理功能測試實驗硬件的生物信號，通過利用不同的驅動整合為相同類型數據接口，分別將所得到的生物信號轉換為統一格式數據類型后，將數據發送至實驗教學系統；

實驗教學系統，內置所有動物實驗、人體生理功能測試實驗以及虛擬仿真實驗課程，用于接收實驗目標信息以及生理信號整合運算平臺傳送的實驗目標的生理測量數據，根據實驗目標的生理測量數據或通過利用人體生理驅動引擎運算模擬的數據結合實驗目標的生理測量數據，構建以器官系統為中心的實時動態模擬動畫和圖形教學內容；

系統服務器集群，用于負責實驗課程資源的訪問響應和均衡加載任務分配，基于人體生理驅動引擎，啟動相應計算節點進行計算，并將計算獲得的數據實時反饋至實驗教學系統，同時，所述系統服務器集群還接收存儲上傳的各種實驗數據。