近年來，我國在大健康、“互聯網+”、大數據、智能可穿戴設備、移動醫療等大背景下，生物醫學工程領域科學技術發展迅猛，眾(zhong) 多專(zhuan) 業(ye) 院校相繼開設生物醫學電子工程、醫學物理、醫療儀(yi) 器維修與(yu) 製造等醫療電子專(zhuan) 業(ye) 。特別是近一年新型冠狀病毒肺炎疫情(簡稱疫情)肆虐全球，對醫學儀(yi) 器設計與(yu) 創新提出了更緊迫的要求。本團隊以健康醫學係統[1]為(wei) 框架，設計了一係列醫學教學用實驗實驗平台，包括物聯網健康實驗平台、醫學用口袋實驗室[2]、動態心電記錄儀(yi) [3]等，並且開發了相應的實驗管理平台，可以進行實驗時間、內(nei) 容、指導教師的網上預約，支持實驗時間、時長、操作者、實驗數據、各類波形的保存與(yu) 上傳(chuan) ，設計了私有雲(yun) ，保證數據在長期保存、實時共享的情況下的安全和權限管理。實驗套件由核心基礎實驗平台、生理信號檢測模塊、數據通信模塊、擴展外設模塊等組成。通過模塊間的組合搭配，對人體(ti) 全生態環境下的生理信號進行檢測，從(cong) 而對健康狀態實施量化評估和診斷。該平台采用的無線數據傳(chuan) 輸模塊、服務器平台軟件達到健康物聯網及大數據[4]教學的應用需求。
醫用口袋實驗室采用磁鐵吸附式設計，板載下載器和各個(ge) 模塊之間采用磁鐵防止反接的工作原理，隻有在順序正確時才能貼牢。5個(ge) 模塊疊加在一起的高度為(wei) 11 mm，寬度為(wei) 49 mm，長度為(wei) 54 mm，方便放在衣服的口袋內(nei) ，這也是口袋實驗室名字的由來。
本口袋實驗室具有普通醫學儀(yi) 器實驗箱[5]的基本功能，而且具有物聯網的功能，支持醫學信息的遠距離傳(chuan) 輸。該實驗箱在我校已經使用2年，目前主要應用於(yu) 學生課外實踐、本科畢業(ye) 設計和參加各類相關(guan) 競賽，如為(wei) 新工科競賽、物聯網競賽及本學院的醫創杯競賽等提供硬件的支撐。
1 硬件設計
2 軟件設計
3 實驗管理功能的開發及實現[7]
4 結語
口袋實驗室的建成，拓寬了實驗的時間、空間概念，既滿足了學生的學習(xi) 需求又能給他們(men) 自主安排學習(xi) 時間留有餘(yu) 地，較好地解決(jue) 了實驗內(nei) 容增加與(yu) 規定學時減少帶來的矛盾，有利於(yu) 學生創新實踐能力的培養(yang) ，也有助於(yu) 學生的個(ge) 性化發展，標誌著我校一個(ge) 真正意義(yi) 上的全開放、全共享、課內(nei) 外一體(ti) 化的自主學習(xi) 實踐平台[10]的建立。
參考文獻
[1] SUN J, LUO Q L. Research on Application of Health Medical Information Science Data Sharing Standard System in Sports Rehabilitation[J]. 2021:116.
[2] 滕召勝,唐求,溫和,等.單片機口袋實驗室在實踐教學中的應用[J].實驗技術與(yu) 管理,2017,34(10):223-225.
[3] 周宇,鄭政,王秀芳,田福英.醫學儀(yi) 器設計原理課程構建的心電檢測係統[J].實驗室研究與(yu) 探索,2012(2):122-124.
[4] 劉倩穎,王文峰,宋繼偉(wei) ,等.主動健康物聯網標準體(ti) 係研究[J].中國標準化,2020(3):121-124.
[5] 李正美,鄭浩,魯雯.醫學電子儀(yi) 器實驗教學改革探索[J].米兰竞技足球俱乐部,2012(17):45-46.
[6] Xie X Y, Liu H, Shu M L, et al. A multi-stage denoising framework for ambulatory ECG signal based on domain knowledge and motion artifact detection[J]. Future Generation Computer Systems, 2021: 116.
[7] 吳慶州,徐春燕,王濤.互聯網思維創新教學型實驗管理平台的探索[J].實驗技術與(yu) 管理,2019,36(4):278-281.
[8] 劉豔,秦昌明.“口袋”實驗室在物聯網工程實驗教學中的應用[J].實驗技術與(yu) 管理,2015,32(8):212-215.
[9] 楊光,謝銳,薛廣濤.私有雲(yun) 平台資源監控與(yu) 優(you) 化係統[J].計算機工程,2018,44(3):1-7.
[10] 李萍,王春豔.交叉學科實驗中心實踐教學平台創新設計[J].實驗室研究與(yu) 探索,2019,38(2):179-181.
王敏 肖祚霖 李夢峴 付夢雅 劉奎繞 天津工業(ye) 大學生命科學學院 |
