数字化创新实验室采用人工软件建模(如3D MAX)、图像建模、3D扫描仪建模三种方法,根据中药性状特征、精细结构、生理功能等特点,探索基于不同形态特征的中药数字标本的建模方法,匹配多学科实验教学过程中的不同需求,如药用植物精细结构解剖、药用植物系统发育、中药材真伪鉴别、中药饮片多基源比对、毒麻类中药识别等;结合3D打印技术,通过不同类型打印材料和设备的优化组合,形成特征明显的高仿真、可拼装、易拆卸且学生可以自主参与开发的标本模型;通过虚实联动的方式,建设中药数字标本库,为以中药学习为核心的未来数字学习空间提供优质教学资源,为中药标本数字化建设提供新思路和新方法。
在生药学实验数字化研发基础上,注重学生数字意识、数字思维、数字能力的培养,以大学生科创项目、实践类通识课程、各类双创赛事为依托,构建师生数字化研学共同体,将数字技术与中医药理论和实践相结合,引领中医药数字化创新人才培养,助力数字中医药行业的高质量发展。
图1 数字化创新实验室
一、主要技术
中药3D建模技术:通过规范化实物采集、专业化鉴定与解析、数字化三维建模构建出可永久无损保存、可规模化生产、可精准表达外部形态特征、内部精细结构和生理功能的3D中药数字化标本,并围绕《中国药典》建设基于典型性状特征的中药数字化标本库。针对不同种类中药,形成了一套系统的建模方案,以综合数字模型呈现中药典型性状特征。果实种子类中药,可采用图像建模方法;根及根茎类、动物类中药可采用扫描仪建模方法;花类、叶类中药,可采用软件人工建模方法;全草类中药,可采用复合式建模方法。 已申请版权6项。
二、主要仪器设备
2.1 奥林帕斯DSX1000药物植物成像系统
奥林帕斯DSX1000药物植物成像系统是一款宏观与微观兼顾的数码显微镜,有速度快、精度高、解析全面的优点,主要用来对药用植物、中药饮片及药材进行观察和分析。在药用植物学方面,可以观察植物的细胞、植物的组织结构、种子植物的器官等,进一步了解植物分类的原理和方法、植物进化系统、各类群的特征及其主要药用植物等;在中药饮片及药材方面,可以观察形状、大小、色泽、表面、质地、断面等特征。
2.2 先临EinScan-SP V2扫描仪
先临EinScan-SP V2扫描仪是一款桌面扫描仪,有转台扫描和固定扫描两种模式,扫描速度较快,主要用来对药用植物、中药饮片及药材进行3D扫描建模,扫描后的文件可用于3D打印。
2.3 Raise3D E2 桌面级打印机
Raise3D E2桌面级打印机主要用来打印软件建模及扫描仪建模等形成的3D文件,输出3D标本。
2.4 先临Transcan C(TC)可变分辨率彩色3D扫描仪
Transcan C(TC)可变分辨率彩色3D扫描仪是基于高精度3D数字化技术最新研发的一款主打“可变分辨率”的彩色3D扫描仪。机身采用滑轨结构设计,支持150 mm x 96 mm、300 mm x 190 mm 两种扫描范围的切换,满足不同物体的扫描需求。
2.5 FORM3+光固化打印机
Form 3+ 光固化打印机是一款工业级品质的桌面级立体光固化 (SLA) 3D 打印机,该产品使用树脂材料进行打印,并且可根据需求实现规模化原型制造与生产。
三、主要成果
3.1《药用植物精细结构3D建模》作为上海教育数字化转型应用标杆案例,参展 2022 第十九届上海教育博览会(线上展)。《第一教育》、《东方教育时报》、学习强国平台进行了相关报道。
3.2 项目《数字解百草——基于 3D 建模技术的中药数字化标本研发与应用》 获第十八届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛决赛一等奖、第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛主题赛三等奖。(2023)
3.3 项目《基于3D建模技术的中药数字化标本研发与应用》入选2023上海高校本科重点教改项目。
3.4 项目《基于3D建模、打印技术的中药数字化标本研发与应用》入选教育部高等教育司关于开展实验教学和教学实验室建设项目。
3.5 项目《基于3D建模、打印技术的中药数字化标本研发艺术工作坊》入围全国第七届大学生艺术展演活动艺术实践工作坊,获全国一等奖。(2024)
图2 全国第七届大学生艺术展演活动艺术实践工作坊现场
四.联系方式
联系地址:上海市浦东新区蔡伦路1200号标准化大楼主楼510
邮 编:201203
电 话:021-51322328 021-51322331