虚实结合的人体生理实验装置的制作方法

本实用新型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装置。

背景技术：

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。此外，现有的人体生理实验系统无法直观地、同步地体现不同运动强度下人体生理指标的变化。

技术实现要素：

本实用新型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装置，直观地、同步地体现不同运动强度下人体生理指标的变化，另外，采集到的实体人体生理数据可以输入人体生理实验系统实现虚实结合。

本实用新型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装置，包括生理参数传感器组、单车模拟器、信号采集仪和设有人体生理实验系统的上位机。

单车模拟器用于模拟动感单车，可实现阻尼多档调节，模拟上坡、下坡滑行、平地蹬踏等不同运动场景。

具体的，所述的单车模拟器包括阻尼调节组件，阻尼调节组件包括设于握把上的调节器和设于飞轮处的阻尼调节机构，所述的阻尼调节机构包括羊毛毡，通过调节器调节所述羊毛毡与飞轮的压合力从而实现阻尼调节。

所述的生理参数传感器组包括佩戴于人体面部的呼吸频率传感器、佩戴于人体手臂上的血压传感器、佩戴于人体胸部的心率传感器和佩戴于人体手腕上的脉搏传感器。各生理参数传感器均可采用现有成熟解决方案。

所述的信号采集仪通过腰带佩戴于人体腰部，所述的信号采集仪包括信号采集单元、信号分析单元、主控单元和无线通信单元，各生理参数传感器均与所述信号采集单元上的信号输入接口相连，信号采集单元的输出端通过信号分析单元与主控单元的采样信号输入端相连，主控单元通过所述的无线通信单元与所述的上位机通信连接。

各生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集单元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单元采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据。

所述的单车模拟器包括车架、底座、座椅和脚踏组件，所述的底座通过地脚螺栓固定于地面。所述的脚踏组件包括脚踏板和z型连杆，脚踏板转动连接于z型连杆的外端，z型连杆内端通过轴承连接在所述的车架上，z型连杆内端上固定安装有磁性感应元件，所述的车架上设有与所述的磁性感应元件配合的霍尔传感器，所述的霍尔传感器通过数据线与所述的上位机通信连接。

所述的上位机与显示设备相连，所述的上位机内设有人体生理实验系统，用于接收所述的信号采集仪采集的生理指标数据，并进行病理条件模拟。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型提供了一种虚实结合的人体生理实验装置，可以直观地、同步地体现不同运动强度下人体生理指标的变化；另外，采集到的实体人体生理数据可以输入人体生理实验系统实现虚实结合。

2）在实体人体生理实验中融合生理实验系统，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；另一方面，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，学生可以在虚拟人中模拟各种病理生理条件下的人体生理反应，学生仿佛是在对其同学进行病理条件模拟，学习效果生动有趣。

附图说明

图1为本实用新型结构示意框图；

图2为本实用新型连接结构示意图；

图3为本实用新型单车模拟器转速检测原理结构图；

图中，1-单车模拟器，2-信号采集仪，3-上位机，4-显示设备，5-呼吸频率传感器，6-血压传感器，7-心率传感器，8-脉搏传感器，9-z型连杆内端，10-磁性感应元件，11-霍尔传感器。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：

虚实结合的人体生理实验装置，包括生理参数传感器组、单车模拟器1、信号采集仪2和设有人体生理实验系统的上位机3。

所述的生理参数传感器组包括佩戴于人体面部的呼吸频率传感器5、佩戴于人体手臂上的血压传感器6、佩戴于人体胸部的心率传感器7和佩戴于人体手腕上的脉搏传感器8。各生理参数传感器均可采用现有成熟解决方案。

所述的信号采集仪2通过腰带佩戴于人体腰部，所述的信号采集仪2包括信号采集单元、信号分析单元、主控单元和无线通信单元，各生理参数传感器均与所述信号采集单元上的信号输入接口相连，信号采集单元的输出端通过信号分析单元与主控单元的采样信号输入端相连，主控单元通过所述的无线通信单元与所述的上位机通信连接。

各生理参数传感器佩戴在实体人体的对应部位，配合信号采集单元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单元采集的生理电信号进行分析，得到生理指标数据。

单车模拟器1用于模拟动感单车，可实现阻尼多档调节，模拟上坡、下坡滑行、平地蹬踏等不同运动场景。

具体的，所述的单车模拟器1包括阻尼调节组件，阻尼调节组件包括设于握把上的调节器和设于飞轮处的阻尼调节机构，所述的阻尼调节机构包括羊毛毡，通过调节器调节所述羊毛毡与飞轮的压合力从而实现阻尼调节。该结构为动感单车中比较常规的阻尼调节方式，具体实现方案在此不再赘述。

当然，本领域技术人员知道阻尼调节的具体实现方式不局限于羊毛毡压合方式，还包括液压调节方式、电控调节方式等。

所述的单车模拟器1包括车架、底座、座椅和脚踏组件，所述的底座通过地脚螺栓固定于地面。所述的脚踏组件包括脚踏板和z型连杆，脚踏板转动连接于z型连杆的外端，z型连杆内端9通过轴承连接在所述的车架上。如图3所示，为了实现单车模拟器1的转速的实时检测，z型连杆内端9上固定安装有磁性感应元件10，所述的车架上设有与所述的磁性感应元件10配合的霍尔传感器11，所述的霍尔传感器11通过数据线与所述的上位机3通信连接。磁性感应元件10可采用8级磁钢，可实现高精度的转速检测。

本实施例中，霍尔传感器11采用型号ugn-3030t，配套放大电路和频率-电压转换器lm2917使用。

所述的上位机3与显示设备4相连，所述的上位机3内设有人体生理实验系统，用于接收所述的信号采集仪2采集的生理指标数据，并进行病理条件模拟。具体的，该上位机3上的软件部分可采用现有软件程序，人体生理实验系统可采用如cn110444072a、cn107111962a等公开的虚拟实验系统。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。