CN111127991A - 一种3d医学教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3D打印教学系统，包括：数据收集器、智能终端、3D打印器和演示器；数据收集器包括主体，主体内设置有至少一个图像采集单元一和通信单元一，通信单元一将采集到信息传送至智能终端，智能终端处理后的3D信息发送至3D打印器；3D打印器接受来自智能终端的数字信息，直接开始打印工作，制作肢体模型；演示器包括外壳，外壳内设置有至少一个图像采集单元二和通信单元二，通信单元二将采集到培训者标准动作信息传送至智能终端，由智能终端20处理后的显示给被培训者供其参考。相较于现有技术，本发明3D医学教学系统可以提供标准的肢体模型供学参照教师规范动作实践，并提供智能对比系统，进而获得高效的医学教学效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D医学教学系统，尤其涉及一种3D医学教学方法。
背景技术
目前，随着人们生活水准的提高，对医疗需求的不断增长，导致目前的医护人员需求大量增长，但是现有的医学教学系统有赖于老师的手把手指导，学生通过在自己的身体或同学的身体上实践，这样导致每次操作的身体不确定，学生自己的悟性体会每次身体不同带来的不同动作，同时老师的精力有限，无法一次性高质量的指导多位学生，且毕业的众多医护人员需要在毕业后的实践中长时间实习和摸索，才能成为优秀的医护人员，这也导致患者的体验变差，医患矛盾上升，患者不愿意让刚毕业的医护人员对自己进行简单的医学治疗，例如输液、采血、针灸和推拿等医学手段。
鉴于上述问题，有必要提供一种高效的医学教学系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D医学教学系统，该教学系统通过采用统一的老师教学肢体和学生实操肢体，以及网络智能化的教学，提供规范的医学教学动作。
为实现上述目的，本发明提供了一种3D医学教学系统，包括：包括数据收集器、智能终端、3D打印器和演示器。
上述数据收集器包括主体，主体下方设置有至少一个支撑脚，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮，通过支撑脚支撑数据收集器，主体内设置有至少一个图像采集单元一，图像采集单元一具有图像采集功能，图像采集单元一下方设置有一个支撑杆，通过上述支撑杆摄图像采集单元一被固定在主体的相应部位；数据收集器内设有通信单元一，通信单元一将采集到信息传送至智能终端，智能终端处理后的3D信息发送至3D打印器。
所述3D打印器包括壳体、舱门和3D打印模块，舱门设置壳体的侧部，3D打印模块设置壳体内部，3D打印模块包括包括垂直电机、横移臂、横移电机、纵向移动臂、夹持臂和打印头，3D打印器接受来自智能终端的数字信息，直接开始打印工作。
所述演示器包括外壳，外壳下方设置有至少一个支撑脚，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮，通过支撑脚支撑演示器，外壳内设置有至少一个图像采集单元二，图像采集单元二具有图像采集功能，每个图像采集单元二下方各设置有一个支撑臂，通过上述支撑臂图像采集单元二被固定在外壳的相应部位；外壳内设有通信单元二，通信单元二将采集到培训者标准动作信息传送至智能终端，由智能终端处理后的显示给被培训者供其参考。
作为本发明的进一步改进，所述主体内设置三个图像采集单元一，图像采集单元一为摄像头，一个摄像头设置在主体的左侧，一个摄像头设置在主体的右侧，一个摄像头设置在主体的中部。
作为本发明的进一步改进，数据收集器与智能终端采用有线或无线方式连接，无线方式位Wi-Fi、蓝牙、红外、RFID、GPRS或5G中的一种或多种，
作为本发明的进一步改进，在数据收集器设置数据处理器一，数据处理器一分别与图像采集单元一和通信单元一电连接，由图像采集单元一采集完的信息经数据处理器一处理后发送至智能终端。
作为本发明的进一步改进，图像采集单元一采集肢体的三维信息和被培训者的操作，例如肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置等信息。
作为本发明的进一步改进，所述智能终端处理后的信息发送至云处理器或大型服务器，再发送至3D打印器。
作为本发明的进一步改进，所述3D打印器内设置数据处理器二，将收的外部数字信息通过数据处理器二转换成3D打印参数，进而命令3D打印模块工作。
作为本发明的进一步改进，所述3D打印模块的壳体一侧设有横移电机，横移电机传动连接横移臂，横移臂与纵向移动臂垂直布置，二者相交处设有移动模块，纵向移动臂上设有垂直电机，垂直电机设置在移动模块上，纵向移动臂下方设有夹持臂，夹持臂下方夹持打印头。
作为本发明的进一步改进，所述外壳内设置三个图像采集单元二，图像采集单元二为摄像头，一个摄像头设置在外壳的左侧，一个摄像头设置在外壳的右侧，一个摄像头设置在外壳的中部。
作为本发明的进一步改进，演示器与智能终端采用有线或无线方式连接，无线方式位Wi-Fi、蓝牙、红外、RFID、GPRS或5G中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，在演示器内设置数据处理器三，数据处理器三分别与图像采集单元二和通信单元二电连接，由图像采集单元二采集完的信息经数据处理器三处理后发送至智能终端。
作为本发明的进一步改进，图像采集单元二采集肢体的三维信息和培训者的规范动作，三维信息为肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置等信息，规范动作为输液的扎针动作、针灸穴位选取、骨折固定方法和推拿刮痧手法等医学操作。
本发明还公开了一种3D打印医学教学方法，该方法利用本发明中的3D打印医学教学系统。所述3D打印医学教学方法按如下步骤依序进行：
S1：用户将数据收集器移动到指定位置，并与电源连上，用户将模特肢体放入主体内，图像采集单元一采集肢体的三维信息，采集完的信息发送至通信单元一发送至智能终端，由智能终端处理后的3D信息发送至3D打印器。
S2：3D打印器接收来自智能终端的数字信息，3D打印模块接受上述数字信息，分别命令垂直电机和横移电机工作，进而带动横移臂和纵向移动臂单独工作，同时打印头开始打印，最后获得肢体模型。
S3：将肢体模型放入数据收集器中，被培训者在数据收集器中根据相应培训科目在肢体中操作实践。
S4：培训者将自己的肢体置入演示器中，演示器中的图像采集单元二采集培训者在肢体上的示范动作，例如输液的扎针动作、针灸穴位选取、骨折固定方法和推拿刮痧手法等医学操作，采集完的信息发送至通信单元二，然后发送至智能终端，由智能终端处理后的显示给被培训者供其参考。
作为本发明的进一步改进，智能终端上有动作对比模块，培训者选取后，可将培训者的动作和被培训者动作重合，二者重合后，培训者可以直观的发现动作的不规范处，例如输液扎针的静脉选取、扎针角度和深度，还有例如针灸穴位选的位置、扎针深度和用针动作等信息。
作为本发明的进一步改进，智能终端上有动作对比模块，培训者选取后，可将培训者的动作和被培训者动作重合，二者重合后，培训者可以直观的发现动作的不规范处，例如输液扎针的静脉选取、扎针角度和深度，还有例如针灸穴位选的位置、扎针深度和用针动作等信息。
作为本发明的进一步改进，肢体模型的可选用多种材料，优选采用透明材料打印，以方便图像处理单元一采集被培训者的医学动作。
本发明的有益效果是：本发明采用3D实施打印装置的智能演示对比系统，可以提供标准的操作肢体，能使学生快速的掌握标准的医学动作规范，能提高医学教学的效率同时避免教学过程中伤害学生的身体。
附图说明
图1是3D打印医学教学系统的示意图。
图2是3D打印器示意图。
图3是数据收集器的示意图。
图4是本发明3D打印医学教学系统的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
请参阅图1、图2以及图3所示，本发明揭示了一种3D打印医学教学系统，该3D打印医学教学系统包括数据收集器10、智能终端20、3D打印器30和演示器40。
请参阅图3所示，所述数据收集器10包括主体14，主体14下方设置有至少一个支撑脚16，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮17，通过支撑脚16支撑数据收集器10，同时设置万向轮17便于用户移动数据收集器10，而万向轮17上设置的刹车结构使数据收集器10定位在用户的指定位置，不会随意滑动，影响使用。主体14内设置有至少一个图像采集单元一，本实施例中设置三个图像采集单元一，图像采集单元一具有图像采集功能，本实施例中图像采集单元一为摄像头，摄像头11设置在主体14的左侧，摄像头12设置在主体14的右侧，摄像头13设置在主体14的中部，摄像头11、12和13下方各设置有一个支撑杆15，通过上述支撑杆15摄像头11、12和13分别被固定在主体14的相应部位；数据收集器10内设有通信单元一，通信单元一将采集到信息传送至智能终端20，本实施例中数据收集器10通过数据线18与智能终端20连接，但是本发明不限于有线的连接方式，还可以采用Wi-Fi、蓝牙、红外、RFID、GPRS或5G等多种通讯方式，数据采集器10可以仅具有数据采集功能，也可以具有数据处理功能，将摄像头采集到图像信息处理后发送给智能终端20，即可以在数据收集器10设置数据处理器一，数据处理器一分别与图像采集单元一和通信单元一电连接；使用时用户将数据收集器10移动到指定位置，并与电源连上，用户将模特肢体1放入主体14内，模特肢体1可以是培训者的肢体3，摄像头11、12和13采集肢体1的三维信息，例如肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置等信息，采集完的信息发送至通信单元一或经数据处理器一处理后发送至智能终端20，由智能终端20处理后的3D信息发送至3D打印器，智能终端20可以是单机端，智能终端20处理后的信息发送至云处理器或大型服务器，再发送至3D打印器。
请参阅图2所示，所述3D打印器30包括壳体31、舱门32和3D打印模块33，舱门32设置壳体31的侧部，3D打印模块33设置壳体31内部，3D打印模块33包括包括垂直电机34、横移臂35、横移电机36、纵向移动臂37、夹持臂38和打印头，3D打印器30接受来自智能终端20、或来自云服务器、或来自大型服务器的数字信息，直接开始打印工作，同时也可以在3D打印器30内设置数据处理器二，将收的外部数字信息通过数据处理器二转换成3D打印参数，进而命令3D打印模块33工作；3D打印模块33的壳体31一侧设有横移电机36，横移电机36传动连接横移臂35，横移臂35与纵向移动臂37垂直布置，二者相交处设有移动模块，纵向移动臂37上设有垂直电机34，垂直电机34设置在移动模块上，纵向移动臂37下方设有夹持臂38，夹持臂下方夹持打印头39。工作时3D打印模块33分别命令垂直电机34和横移电机36工作，进而带动横移臂35和纵向移动臂37单独工作，同时打印头39开始打印，最后获得肢体模型2。
请参阅图1所示，所述演示器40包括外壳44，外壳44下方设置有至少一个支撑脚46，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮47，通过支撑脚46支撑演示器40，同时设置万向轮47便于用户移动演示器40，而万向轮47上设置的刹车结构使演示器40定位在用户的指定位置，不会随意滑动，影响使用。外壳44内设置有至少一个图像采集单元二，本实施例中设置三个图像采集单元二，图像采集单元二具有图像采集功能，本实施例中图像采集单元二为摄像头，摄像头41设置在外壳44的左侧，摄像头42设置在外壳44的右侧，摄像头43设置在外壳44的中部，摄像头41、42和43下方各设置有一个支撑臂45，通过上述支撑杆臂45摄像头41、42和43分别被固定在外壳44的相应部位；外壳44内设有通信单元二，通信单元二将采集到培训者标准动作信息传送至智能终端20，本实施例中演示器40通过数据线18与智能终端20连接，但是本发明不限于有线的连接方式，还可以采用Wi-Fi、蓝牙、红外、RFID、GPRS或5G等多种通讯方式，演示器40可以仅具有数据采集功能，也可以具有数据处理功能，将摄像头采集到图像信息处理后发送给智能终端20，即可以在演示器40设置数据处理器三，数据处理器三分别与图像采集单元二和通信单元二电连接；使用时用户将演示器10移动到指定位置，并与电源连上，培训者将模特肢体3放入外壳44内，摄像头41、42和43采集肢体3的三维信息，例如肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置等信息，同时采集培训者在肢体3上的示范动作，例如输液的扎针动作、针灸穴位选取、骨折固定方法和推拿刮痧手法等医学操作，采集完的信息发送至通信单元二或经数据处理器三处理后发送至智能终端20，由智能终端20处理后的显示给被培训者供其参考。
请参阅图4所示，本发明揭示了一种3D打印医学教学方法，该方法利用本发明中的3D打印医学教学系统。所述3D打印医学教学方法按如下步骤依序进行：
S1：用户将数据收集器10移动到指定位置，并与电源连上，用户将模特肢体1放入主体14内，模特肢体1可以是培训者的肢体3，图像采集单元一采集肢体1的三维信息，例如肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置等信息，采集完的信息发送至通信单元一或经数据处理器一处理后发送至智能终端20，由智能终端20处理后的3D信息发送至3D打印器，智能终端20可以是单机端，智能终端20处理后的信息发送至云处理器或大型服务器，再发送至3D打印器。
S2：3D打印器30接收来自智能终端20、云处理器或大型服务器的数字信息，该数字信息可以是转换好的3D打印参数，也是在3D打印器内设置数据处理器二，由数据处理器二将上述数字信息转换成3D打印参数，3D打印模块接受上述3D打印参数，分别命令垂直电机34和横移电机36工作，进而带动横移臂35和纵向移动臂37单独工作，同时打印头39开始打印，最后获得肢体模型2。
S3：将肢体模型2放入数据收集器10中，被培训者在数据收集器10中根据相应培训科目在肢体2中操作实践。
S4：培训者将自己的肢体3置入演示器40中，演示器40中的图像采集单元二采集培训者在肢体3上的示范动作，例如输液的扎针动作、针灸穴位选取、骨折固定方法和推拿刮痧手法等医学操作，采集完的信息发送至通信单元二或经数据处理器三处理后发送至智能终端20，由智能终端20处理后的显示给被培训者供其参考。智能终端上有动作对比模块，培训者选取后，可将培训者的动作和被培训者动作重合，二者重合后，培训者可以直观的发现动作的不规范处，例如输液扎针的静脉选取、扎针角度和深度，还有例如针灸穴位选的位置、扎针深度和用针动作等信息。
所述肢体模型2的可选用多种材料，优选采用透明材料打印，以方便图像处理单元一采集被培训者的医学动作。
相较于现有技术，本发明的3D打印医学教学系统可以通过智能系统复制培训人员肢体，并通过在肢体模型与示范动作的实时对比，可以科学的指导学生的医学动作，避免了现有的教学中需要学生在不同的同学身体上操作，无法做到统一规范，大部分时间需要学生自己领悟，大大提高了医学教学的效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种3D医学教学系统，其特征在于，包括：
智能终端；
数据收集器，其包括主体，主体下方设置有至少一个支撑脚，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮，通过支撑脚支撑数据收集器，主体内设置有至少一个图像采集单元一，图像采集单元一具有图像采集功能，图像采集单元一下方设置有一个支撑杆，通过上述支撑杆摄图像采集单元一被固定在主体的相应部位，数据收集器内设有通信单元一，通信单元一将采集到信息传送至智能终端，智能终端处理后的3D信息发送至3D打印器；
3D打印器，其包括壳体、舱门和3D打印模块，舱门设置壳体的侧部，3D打印模块设置壳体内部，3D打印模块包括包括垂直电机、横移臂、横移电机、纵向移动臂、夹持臂和打印头，3D打印器接受来自智能终端的数字信息，直接开始打印工作；以及
演示器，其包括外壳，外壳下方设置有至少一个支撑脚，每个支撑脚下都设有一个带有刹车结构的万向轮，通过支撑脚支撑演示器，外壳内设置有至少一个图像采集单元二，图像采集单元二具有图像采集功能，每个图像采集单元二下方各设置有一个支撑臂，通过上述支撑臂图像采集单元二被固定在外壳的相应部位，外壳内设有通信单元二，通信单元二将采集到培训者标准动作信息传送至智能终端，由智能终端处理后的显示给被培训者供其参考。
2.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述主体内设置三个图像采集单元一，图像采集单元一为摄像头，一个摄像头设置在主体的左侧，一个摄像头设置在主体的右侧，一个摄像头设置在主体的中部。
3.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述数据收集器与智能终端采用有线或无线方式连接，无线方式位Wi-Fi、蓝牙、红外、RFID、GPRS或5G中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：在数据收集器设置数据处理器一，数据处理器一分别与图像采集单元一和通信单元一电连接，由图像采集单元一采集完的信息经数据处理器一处理后发送至智能终端。
5.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述的图像采集单元一采集肢体的三维信息和被培训者的操作，三维信息为肢体形状、尺寸、动静脉位置、学位和骨骼关节位置中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述智能终端处理后的信息发送至云处理器或大型服务器，再发送至3D打印器。
7.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述的3D打印器内设置数据处理器二，将收的外部数字信息通过数据处理器二转换成3D打印参数，进而命令3D打印模块工作。
8.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述的3D打印器内设置数据处理器二，将收的外部数字信息通过数据处理器二转换成3D打印参数，进而命令3D打印模块工作。
9.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述3D打印模块的壳体一侧设有横移电机，横移电机传动连接横移臂，横移臂与纵向移动臂垂直布置，二者相交处设有移动模块，纵向移动臂上设有垂直电机，垂直电机设置在移动模块上，纵向移动臂下方设有夹持臂，夹持臂下方夹持打印头。
10.如权利要求1所述的3D医学教学系统，其特征在于：所述的外壳内设置三个图像采集单元二，图像采集单元二为摄像头，一个摄像头设置在外壳的左侧，一个摄像头设置在外壳的右侧，一个摄像头设置在外壳的中部。
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