基本介紹
- 中文名：VBL100虛擬實驗室
- 性質：科學
- 類別：物理
- 特點：系統內容豐富
基本介紹,主要特點,技術指標,仿真內容,
基本介紹
虛擬實驗室系統 對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到知識的預習、熟悉及強化的作用。該系統由儀器介紹，實驗原理，手術操作，模擬仿真，實驗測試以及藥物考核等部分組成，結構完整，內容豐富。
主要特點
1、 系統內容豐富，包含實驗室常見儀器設備，手術器械、實驗常用藥品及實驗動物圖文並茂地介紹，其到輔助教師教學的效果
2、 仿真大20多個機能學實驗，使用虛擬仿真技術模擬動物實驗的整個操作步驟，包括：動物的麻醉，手術及信號的記錄
3、 每個實驗的操作仿真，充分套用多媒體豐富直觀的表達形式，將仿真動畫，實驗錄像以及操作說明有機結合起來，既表達整體，也表達細節，便於學生對實驗操作的充分理解和掌握
4、 實驗結果的模擬，對於機體在各種不同實驗條件下產生的各種波形進行實時仿真，對於一些學生平時難於完成的實驗起到示範的作用
5、 學生實驗技能考核，通過內置的考試系統，對學生進行實驗掌握情況的考核
6、 藥物考核可以通過對未知藥物對動物機體造成的反應讓學生對藥物進行識別，對於已知藥物則可進行用量考核，比如不同麻醉藥品的劑量考核
7、 進行各種藥理學參數的計算，比如PA2，LD50，半衰期等，使學生在進行藥理學實驗的同時理解各種藥理學參數的意義及計算方法，幫助學生建立科研的思維能力
8、 系統具有開發性，用戶可以將自己的實驗圖片，實驗錄像，實驗原理和操作的文字加入到系統中，從而擴充系統的適用性。
技術指標
1、系統採樣網路結構，分為客戶端和伺服器端軟體，伺服器上存放仿真實驗素材，便於教師管理與日後的內容添加，系統升級，維護等。
2、系統包含基礎知識庫，實驗準備室，動物房（不少於8種動物的介紹的詳細介紹），生理實驗仿真，藥理實驗仿真，病理生理實驗仿真，機能實驗網路考試等。
3、不低於30種常見和最新的生理、藥理儀器設備原理、適用範圍、操作介紹，基本的儀器包括生物機能實驗系統、Langendorff心臟灌流系統、血管環張力系統，足趾容積儀、熱刺痛儀等常用儀器的介紹
4、包含對各種手術器械（不少於25種手術器械的介紹）、實驗常用藥品的用途及配置的介紹，包含手術器械的三維動畫
5、具有各種生物機能實驗操作技能介紹
6、包含不低於45個各種機能學實驗的全面介紹，針對於每個仿真試驗，按需要包含有簡介、原理、實驗操作錄像，操作過程仿真以及波型模擬等幾個部分內容，包含以下仿真實驗：
6.1生理學：
刺激強度與反應的關係、刺激頻率與反應的關係、神經乾動作電位的引導、神經乾傳導速度的測定、神經乾不應期的測定、兔大腦皮層誘發電位、離體心肌細胞動作電位、兔減壓神經放電、期前收縮與代償間歇、心電圖的描記、兔動脈血壓調節、離體蛙心灌流、呼吸運動調節、影響尿生成的因素、ABO血型鑑定、離體腸肌運動等
6.2藥理學：
藥物對動物學習記憶的影響（避暗法）、藥物的鎮靜作用實驗、藥物的抗焦慮作用實驗、藥物的抗抑鬱作用實驗、藥物的鎮痛作用實驗（熱板法、光熱刺痛法）、福馬林對實驗大鼠足趾腫脹的影響、抗疲勞實驗（轉棒疲勞測試法、平板跑步機測試法）、藥物的抗高血壓實驗、Langendorff心臟灌流實驗、離體大鼠主動脈環實驗、藥物的急性毒性實驗
6.3病生學：
急性高鉀血症、急性左/右心衰竭、急性失血性休克及微循環變化等實驗項目
6.4其他：
綜合性實驗：主要包括尼克剎米對抗度冷丁抑制呼吸作用、磺胺半衰期測定等實驗項目。
人體實驗：主要包括人體指脈信號的測定、人體全導聯心電信號的測量等實驗項目。
包含至少六個藥代動力學實驗
7、具有無紙化的網路考試功能：可以考查學生實驗技能等基礎知識進行答卷式考核，自動評分。
仿真內容
1.1）、生理實驗項目包括：
刺激強度與肌肉收縮的反應關係、刺激頻率與肌肉收縮之間的關係、神經乾動作電位的引導實驗、神經興奮傳輸速度的測定、神經乾不應期的測定、減壓神經放電、膈神經放電、大腦皮層誘發點位、離體蛙心灌流、期前收縮與代償間歇、心肌細胞動作電位、家兔血壓調節、家兔呼吸運動調節、尿生成的影響因素、消化道平滑肌生理特性。
1.2）、藥理實驗項目包括：
藥物對動物學習記憶的影響、酸棗對小鼠的鎮定作用、安定的抗驚厥作用、杜冷丁的鎮痛作用、地塞米松對實驗大鼠腳趾腫脹的抗炎作用、苯海拉明藥效實驗、神經體液因素及藥物對心血管活動的影響、藥物急性毒性實驗、藥物半衰期的測定、給藥劑量對藥物血濃度的影響、給藥途徑對藥物血濃度的影響、藥物在體內的分布、肝腎功能狀態對藥物血濃度的影響、多次給藥對藥物血濃度的影響。
1.3）、病生實驗項目包括：
急性心力衰竭、心率失常、急性缺氧、急性失血性休克、急性高血鉀症。
1.4）、人體實驗項目包括：
人體指脈信號的測定、人體全導聯心電信號的測定、ABO血型的測定、人體前臂肌電的測定、人體握力的測定、人體心音圖的記錄和測定簡介。
1.5）、綜合實驗包括：
家兔呼吸運動調節、影響尿生成的因素及利尿藥物、神經體液因素及藥物對心血管活動的影響。
4)、每個仿真試驗包括簡介、原理、錄像、模擬、仿真等部分
2）、仿真實驗的波形逼真
血壓基波包含有心房波、心室波，並且可以表達出二級呼吸波；刺激強度與反應的關係，刺激頻率與反應關係等實驗波形和肌肉收縮圖形同步反映
3）、實驗儀器介紹包括：
生物信號採集系統、微電極放大器、腦定位儀、微拉制器、微操作器、醫學圖像分析系統、恆溫浴槽、動物呼吸機、熱刺痛儀、智慧型熱板儀、雙足平衡測試儀、光尾刺痛測試儀、電子壓痛儀、足趾容積測試儀、水迷宮行為分析儀、小鼠跳台儀、小鼠閉暗儀、八壁迷宮分析測試儀、大小鼠高架十字迷宮跟蹤系統、懸尾測試儀、小鼠自主活動測試儀、條件位置偏愛儀、無創血壓測量系統、離體心臟灌流系統、離體組織器官恆溫灌流、動物跑步機、疲勞轉棒儀。
4）、背景知識介紹包括
：信號採集的原理和性能指標，感測器原理及各種感測器介紹，14種試驗試劑的配置，27種手術器械的介紹
5）、包含機能實驗考試功能
醫學虛擬實驗系統優點
1、採用客戶/伺服器模式――技術先進性
採用客戶/伺服器的體系結構，既可以在實驗室區域網路，又可以在校園網範圍內進行訪問，方便學生的使用，也便於系統的擴充和升級，這有別於以前的單機版多媒體系統
圖2 軟體體系結構
2、結構完整、內容豐富――結構先進性
系統整體結構完整，內容豐富，包含資料室、動物房、實驗準備室、模擬實驗室和考場五個部分內容
3、自己研製的模擬算法――算法智慧型化
公司自己研發的波形核心模擬算法，對每一個波形的模擬都如此逼真，比如血壓模擬，不僅模擬出每個血壓波形的細節：收縮期、舒張期、心房波等，而且連二級呼吸波也進行了逼真的模擬
圖3 完全自主研製的模擬算法高度逼真地模擬各種生物波形
4、互動仿真逼真、優美――界面優美
每個仿真實驗包括：簡介、原理、操作仿真、實驗錄像和實驗波形模擬5個部分的內容，全方位地介紹了整個實驗，既表達整體，也表達細節，便於學生對實驗操作的充分理解和掌握
圖4 每個仿真操作將圖片、文字、錄像融為一體，逼真度極高
