虚实结合的人体生理实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚实结合的人体生理实验系统，包括生理参数传感器组、信号采集仪、信号分析单元和人体生理实验单元，虚拟人体模型中构建有人体生理驱动模型，需要进行病理条件模拟时，将实体人体的生理指标数据直接输入至所述的人体生理驱动模型，学生在实测生理指标数据的基础上模拟病理条件。本发明专利技术在实体人体生理实验中融合虚拟人，既可以模拟各种正常生理条件下人体生理指标的变化，也可以模拟非正常生理条件甚至病理条件下的人体生理指标变化，还可以模拟医院诊断和救治病人的效果。虚实结合的人体生理实验系统能够融合开展实体生理实验和虚拟实验，从而引起学生的学习兴趣，起到基础教学和临床教学早期融合的作用。

Human physiological experiment system based on the combination of virtual and real

【技术实现步骤摘要】
虚实结合的人体生理实验系统
本专利技术涉及生理实验设备领域，特别是涉及一种虚实结合的人体生理实验系统。
技术介绍
在基础医学教学中，最常使用的实验对象是各种动物，包括：蟾蜍、兔子以及大小鼠等。使用动物实验可以同时观察各种正常生理指标和验证各种病理状态下的生理指标变化，是医学生学习知识、药物研究以及临床诊断学习的重要基础。但是随着动物保护意识的增强，动物3R原则的推广，动物实验在逐渐减少，而相应地适量增加人体生理实验和模拟人虚拟实验是很好的取代方案。人体生理实验对于医学教学非常有价值，但是其受到无创伤实验约束的要求，无法验证很多实验条件，比如注射肾上腺素等条件下人体生理反应，因此人体生理实验仅限于监测正常的人体生理指标，比如：血压、心电等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚实结合的人体生理实验系统，既可以模拟各种正常生理条件下人体生理指标的变化，也可以模拟非正常生理条件甚至病理条件下的人体生理指标变化，实测的人体正常生理指标可以直接输入虚拟人中进行病理条件模拟，可以直观地观察人体正常生理指标在各种病例下的变化情况，还可以模拟医院诊断和救治病人的效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：虚实结合的人体生理实验系统，包括生理参数传感器组、信号采集仪、信号分析单元和人体生理实验单元；生理参数传感器组包括至少一个生理参数传感器，生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集仪以获取实体人体的生理电信号；信号分析单元用于对信号采集仪采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据；人体生理实验单元中设有虚拟人体模型，虚拟人体模型接收信号分析单元传输的生理指标数据，并在虚拟人体模型上可视化展示实测生理指标；所述的虚拟人体模型中构建有人体生理驱动模型，所述的人体生理驱动模型包括多个人体生理数学模型，需要进行病理条件模拟时，将实体人体的生理指标数据直接输入至所述的人体生理驱动模型，学生在实测生理指标数据的基础上模拟病理条件。所述的传感器包括血压传感器、呼吸传感器、心率传感器中的任意一种或多种的组合。所述的信号采集仪与信号分析单元之间通过USB接口相连。所述的信号分析单元与人体生理实验单元之间通过socket通信接口相连。所述的虚拟人体模型为3D人体模型。所述的人体生理数学模型包括生理指标之间的关联关系数学模型、病例与生理指标的关联关系数学模型、药物摄入量与生理指标的关联关系数学模型：所述的生理指标之间的关联关系数学模型体现调节部分生理指标对其它生理指标的影响关系，在实测生理指标数据的基础上调节部分生理指标的数据后，生理指标之间的关联关系数学模型输出其它生理指标的数值变化；比如：通过对心率或心电波的调节，可以导致人体血压、血流速度等指标发生变化。所述的病例与生理指标的关联关系数学模型体现不同病例情况下各生理指标的变化关系，在实测生理指标数据的基础上选择病例后，病例与生理指标的关联关系数学模型输出该病例下虚拟人体模型的各生理指标的数值变化；比如重症肌无力、失血性休克等情况下的人体生理反应。所述的药物摄入量与生理指标的关联关系数学模型体现摄入不同剂量药物下各生理指标的变化关系，在实测生理指标数据或病例情况下生理指标数据的基础上选择摄入药物及剂量后，药物摄入量与生理指标的关联关系数学模型输出用药后虚拟人体模型的各生理指标的数值变化。比如注射肾上腺素等条件下人体生理反应。所述的人体生理实验单元还包括病例自定义模块，用户设置虚拟人体模型的各生理指标参数以建立自定义病例。本专利技术的有益效果是：在实体人体生理实验中融合虚拟人，既可以模拟各种正常生理条件下人体生理指标的变化，也可以模拟非正常生理条件甚至病理条件下的人体生理指标变化，实测的人体正常生理指标可以直接输入虚拟人中进行病理条件模拟，学生可以直观地观察人体正常生理指标在各种病例下的变化情况，还可以模拟医院诊断和救治病人的效果，结合虚拟3D人体模型的同步可视化显示，相对于直接使用虚拟生理实验系统（虚拟人的生理指标为默认固定值）而言，学生仿佛是在对实体人体进行病例输入和治疗，学习效果生动有趣。虚实结合的人体生理实验一方面通过人体实验测量人体正常的生理指标，让学生理解人体生理指标的测量原理及其作用，这些实测的正常生理指标可以直接输入到虚拟人中进行病理条件模拟；另一方面，在虚拟人中构建人体生理驱动模型，学生可以在虚拟人中模拟各种病理生理条件，比如重症肌无力、失血性休克等情况下的人体生理反应，还可以模拟医院诊断和救治病人的效果。虚实结合的人体生理实验系统能够融合开展实体生理实验和虚拟实验，从而引起学生的学习兴趣，起到基础教学和临床教学早期融合的作用。附图说明图1为本专利技术系统结构示意框图。具体实施方式下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：虚实结合的人体生理实验系统，包括生理参数传感器组、信号采集仪、信号分析单元和人体生理实验单元；生理参数传感器组包括至少一个生理参数传感器，包括血压传感器、呼吸传感器、心率传感器等。生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集仪以获取实体人体的生理电信号；比如：通过导联心电信号获取人体心率，血压传感器获取人体血压，呼吸传感器获取人体呼吸频率和潮气量等。信号分析单元用于对信号采集仪采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据；所述的信号采集仪与信号分析单元之间通过USB接口相连。所述的信号分析单元与人体生理实验单元之间通过socket通信接口相连。人体生理实验单元中设有3D虚拟人体模型，3D虚拟人体模型完全按照医学领域准确的生理、医理、药理模型研究构建。虚拟人体模型接收信号分析单元传输的生理指标数据，并在虚拟人体模型上可视化展示实测生理指标，使得学生能够完成正常的实体人体生理实验。所述的虚拟人体模型中构建有人体生理驱动模型，所述的人体生理驱动模型包括多个人体生理数学模型，需要进行病理条件模拟时，将实体人体的生理指标数据直接输入至所述的人体生理驱动模型，学生在实测生理指标数据的基础上模拟病理条件。所述的人体生理数学模型包括生理指标之间的关联关系数学模型、病例与生理指标的关联关系数学模型、药物摄入量与生理指标的关联关系数学模型：所述的生理指标之间的关联关系数学模型体现调节部分生理指标对其它生理指标的影响关系，在实测生理指标数据的基础上调节部分生理指标的数据后，生理指标之间的关联关系数学模型输出其它生理指标的数值变化；比如：通过对心率或心电波的调节，可以导致人体血压、血流速度等指标发生变化。所述的病例与生理指标的关联关系数学模型体现不同病例情况下各生理指标的变化关系，在实测生理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.虚实结合的人体生理实验系统，其特征在于：包括生理参数传感器组、信号采集仪、信号分析单元和人体生理实验单元；/n生理参数传感器组包括至少一个生理参数传感器，生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集仪以获取实体人体的生理电信号；/n信号分析单元用于对信号采集仪采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据；/n人体生理实验单元中设有虚拟人体模型，虚拟人体模型接收信号分析单元传输的生理指标数据，并在虚拟人体模型上可视化展示实测生理指标；/n所述的虚拟人体模型中构建有人体生理驱动模型，所述的人体生理驱动模型包括多个人体生理数学模型，需要进行病理条件模拟时，将实体人体的生理指标数据直接输入至所述的人体生理驱动模型，学生在实测生理指标数据的基础上模拟病理条件。/n

【技术特征摘要】
1.虚实结合的人体生理实验系统，其特征在于：包括生理参数传感器组、信号采集仪、信号分析单元和人体生理实验单元；
生理参数传感器组包括至少一个生理参数传感器，生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集仪以获取实体人体的生理电信号；
信号分析单元用于对信号采集仪采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据；
人体生理实验单元中设有虚拟人体模型，虚拟人体模型接收信号分析单元传输的生理指标数据，并在虚拟人体模型上可视化展示实测生理指标；
所述的虚拟人体模型中构建有人体生理驱动模型，所述的人体生理驱动模型包括多个人体生理数学模型，需要进行病理条件模拟时，将实体人体的生理指标数据直接输入至所述的人体生理驱动模型，学生在实测生理指标数据的基础上模拟病理条件。


2.根据权利要求1所述的虚实结合的人体生理实验系统，其特征在于：所述的传感器包括血压传感器、呼吸传感器、心率传感器中的任意一种或多种的组合。


3.根据权利要求1所述的虚实结合的人体生理实验系统，其特征在于：所述的信号采集仪与信号分析单元之间通过USB接口相连。


4.根据权利要求1或3所述的虚实结合的人体生理实验系统，其特征在于：所述的信号分析单元与人体生理实验单元之间通过socket通信接口相连。

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【专利技术属性】
技术研发人员：黄武，徐国标，陈晓东，张林，
申请(专利权)人：成都泰盟软件有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51