[发明专利]一种医学整合式实验教学系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种医学整合式实验教学系统及其实现方法，该系统包括：动物实验及人体生理功能测试实验硬件；生理信号整合运算平台，融合接收动物实验和人体生理功能测试实验硬件的生物信号，将该生物信号转换为统一格式数据类型后发送至实验教学系统；实验教学系统，接收实验目标信息以及生理信号整合运算平台传送的生理测量数据，根据实验目标的生理测量数据或通过利用人体生理驱动引擎运算模拟的数据结合实验目标的生理测量数据，构建以器官系统为中心的实时动态模拟动画和图形教学内容；系统服务器集群，负责实验课程资源的访问响应和均衡加载任务分配，基于人体生理驱动引擎启动相应计算节点进行计算，并将数据实时发送到实验教学系统。

技术领域

本发明涉及医学实验教学技术领域，特别是涉及一种基于生理驱动的医学整合式实验教学系统及其实现方法。

背景技术

医学实验教学在医学教育中占有极为重要的地位，目前医学机能学在实验教学的开展过程中，学科相对独立，以动物实验验证理论教学为主要目的。但随着动物实验成本上升、动物保护理念发展，以数字化虚拟仿真实验、人体无创功能测试实验也逐步应用到医学机能学的实验教学体系中。

目前现有的医学教学实验系统主要存在如下缺点：

1、开展动物实验教学和人体无创功能实验教学需要单独的实验设备和实验数据处理系统，造成实验设备种类多、增加了学校的场地消耗、成本高昂、仪器设备管理复杂。

2、在实验教学中，学生只能根据动物或者人体的测试数据变化和教师的解析来理解理论知识，没有直观的器官系统生理病理机制变化解释动画，也没有临床常用的检测数据图形化分析。

3、开展数字化虚拟仿真实验，教学软件缺乏基于生理驱动的算法模型，实验教学步骤以线性推进为主，不同学习用户的实验数据结果相同，学习用户无法进行自由和开放的操作学习功能，缺乏和实体实验类似的专用实验数据分析软件工具。

4、动物实验教学、人体功能实验教学、虚拟仿真实验教学由于各自独立，造成教师对学生的实验考核、实验报告批阅要通过不同的方法模式和工具来完成，增加了老师对不同系统数据审批的复杂度，给实验教学工作人员造成很大的工作量。同时造成学习用户需要通过不同实验系统及不同的实验数据生成实验报告的时间成本增加。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种医学整合式实验教学系统及其实现方法，以解决了目前开展医学机能学动物实验、人体功能测试实验和虚拟仿真实验三种实验系统设备、实验数据平台都是各自独立不兼容的情况。

为达上述目的，本发明提出一种医学整合式实验教学系统，包括：

动物实验硬件，用于利用动物实验传感器实时采集动物实验数据，将其处理后形成动物实验的生物信号至生理信号整合运算平台；

人体生理功能测试实验硬件，用于通过人体信号采集设备实时采集人体生理指标，对其处理后形成人体生理功能测试实验的生物信号传送至生理信号整合运算平台

生理信号整合运算平台，用于融合接收动物实验硬件和人体生理功能测试实验硬件的生物信号，通过利用不同的驱动整合为相同类型数据接口，分别将所得到的生物信号转换为统一格式数据类型后，将数据发送至实验教学系统；

实验教学系统，内置所有动物实验、人体生理功能测试实验以及虚拟仿真实验课程，用于接收实验目标信息以及生理信号整合运算平台传送的实验目标的生理测量数据，根据实验目标的生理测量数据或通过利用人体生理驱动引擎运算模拟的数据结合实验目标的生理测量数据，构建以器官系统为中心的实时动态模拟动画和图形教学内容；

系统服务器集群，用于负责实验课程资源的访问响应和均衡加载任务分配，基于人体生理驱动引擎，启动相应计算节点进行计算，并将计算获得的数据实时反馈至实验教学系统，同时，所述系统服务器集群还接收存储上传的各种实验数据。