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1．简介

在动物福利和动物实验的3R原则指导下，中国机能学教学实验正在逐渐减少和优化动物实验，为了能够在减少动物实验的大背景下还要提高教学质量，必然需要创新教学实验方法和实验手段，以无创型人体生理实验为基础的机能教学实验将成为机能学实验的新趋势。

人体生理实验的引入可以促进医学教育中临床与基础教育的早期结合，让学生通过相互的自身实验真正了解基础实验的意义及亲身体验临床诊断的感受。

HPS-100人体生理实验系统是成都泰盟软件有限公司于2018年1月推出的基于新技术、新理念的全新一代人体生理实验系统。该系统界面设计精美，人体实验项目丰富多彩，可以大幅度增加学生学习生理知识的兴趣。其包含三大特色：

l临床与基础的早期结合

l科学、有趣的实验，寓教于乐

l引入新的无线传输技术

系统组成

HPS-100系统由四部分基本设备组成：

lHPS-100人体生理无线系统硬件

lHPS-100人体生理无线系统软件

lHPS-100人体生理实验基本附件包

2．HPS-100系统完成的实验

2.1 基本实验

序号

实验项目

说明

1人体心电图描记

安静状态下的心电图，缺氧实验，运动实验

2人体呼吸运动

正常呼吸运动的描记，延髓对呼吸运动的作用，过度换气对呼吸运动的影响，运动后对呼吸运动的影响，上呼吸道阻力对呼吸运动的影响

3人体血压

柯氏音法测压法，电子柯氏音法测压法，运动后对血压的影响，

触诊测压法，指脉测压法，指脉测压的位置对血压的影响

4人体脑电

α波的观察与识别，α波的阻断

5人体心音

心音听诊，心电图与心音图的同步记录，异常心音与心脏杂音

6人体肌肉反应

刺激强度与反应的关系，刺激频率与反应的关系，握力指数与握力疲劳

7反射与反应时间

膝跳反射，听觉反应时间的测定，视觉反应时间的测定

8人体感觉实验

色盲，盲点，错觉，视网膜血管，视觉后像，辐辏

9人体眼电

实验前准备，识别伪迹，扫视，平滑追踪

10人体肌电

肌肉活动性评价，尺神经活动性评价

11人体肺功能

肺功能与肺容量的测定，用力肺活量与用力呼气量的测定，肺通气量和最大随意通气量的测定

12人体泌尿实验

正常尿液比重及尿钠含量测定，低渗溶液对尿生成的影响，等渗溶液对尿生成的影响，低渗溶液对尿生成的影响

2.2特色实验

序号

实验项目

备注

1人体心率变异分析实验

临床心率变异的应用

2潜水反射对血压、心率、血氧的影响

各个系统的应急协调反应

3运动负荷试验（平板实验）

运动生理学实验

4人体血压的测量及其影响因素

综合性、趣味性实验

5人体基础代谢的测定

临床甲亢测定的基础

6 6min步行试验

心脏功能的评判

3.技术指标

3.1 硬件技术指标

1.物理采样通道数：4

2.专用心电接口：

1)具有12导联全导联心电接口，2导联心电信号可以在软件上同时显示。

2)心电采样通道不占用物理采样通道。

3)用户可以同时记录和显示4个不同物理通道信号及12导联心电信号，形成16个实时采样通道，同时显示在屏幕上。

3.采样通道扩展：

1)自动识别物理通道上连接的扩展器。

2)根据扩展器的不同型号，将1个连接物理采样通道扩展为多个物理采样通道，例如：连接的人体生理信号采集扩展器，可以将1个采样通道扩展为同时采样人体的心电、呼吸、血氧和血压信号。

4.传感器自动识别：系统自动识别连接的传感器类型，自动按传感器类型设置采样参数，同时在软件界面上有具体提示界面。

5.增益：±1V ~ ±50μV

6.滤波：模拟、硬件数字滤波器双重滤波；

7.采样率：800KSPS(KHz)；

8.AD转换器：16位4通道同步采样；

9.信噪比：> 80dB

10.等效输入噪声：电压峰峰值 < 2.0μV；

11.系统级联：2~4台设备级联；

12.电源：DC 12V

13.具有信息显示窗口：显示温度、湿度、大气压及设备连接情况。

14.实验环境监测功能：可实时监测实验时的温度、湿度及大气压力等实验环境。

15.设备使用情况记录：自动记录设备使用情况，包括首次使用日期，最近使用日期，累计使用时间和次数等记录到硬件中。

16.扩展功能：监听、记滴功能。

17.刺激器：

1) 波形：三角波、方波、正负方波、正弦波或用户编辑波形；

2) 模式：恒流、恒压两种输出方式；

3) 电压： 0 ~ 110V；

4) 电流： 0 ~ 150mA。

3.2无线采集系统指标

1.可测量信号类型：血压、血氧饱和度、心电、呼吸、体位。

2.血压测量范围：收缩压60～230mmHg，舒张压30～220mmHg；脉搏数30～200次/分

3.血压分辨率：1mmHg

4.血氧饱和度测量范围：30%～100%

5.血氧饱和度分辨率：1%

6.心电最大输入电压：5mV

7.呼吸最大输入流速：250标准升/分

8.体位分辨：6个方向（俯卧、直立、倒立、平躺、右侧卧、左侧卧）

9.无线传输距离：10米（无遮挡）

10. 电池待机时间：600天

11. 电池续航能力：24小时

12. 内部文件存储时长：600小时

13. 信号采集方式：离线、在线

3.3 软件技术指标

1.软件显示通道数：1 ~ 64通道可变；

2.同时反演文件数：4（可同时打开多个文件进行反演）；

3.采样和反演同时进行：在信号实时采集过程中，可以同时打开以前记录的文件进行查看、对比、分析等操作；

4.反演文件时，可以在播放反演波形的同时播放信号声音，比如播放减压神经放电声音；

5.通道差异化采样率：不同通道可设置不同采样率进行数据采样、不同采样率的信号可同步记录及同步显示；

6.文件列表窗口：用户直接点击列表文件打开反演文件；

7.浮动快速启动窗口：用户直接启动停止实验方便操作；

8.软件外观：可由用户改变，可打开或隐藏信息显示、刺激、快速启动、文件列表等窗口，所有窗口可在屏幕范围内移动；

9.在线实验报告编辑：在线实验报告编辑功能；

10.实验报告、数据上传和下载（用户需配置NEIM-100实验室信息管理系统）：上传地址用户可配置；

11.软件实验模块内嵌电子教材：包含实验目的和原理、实验对象、实验器材和药品、实验步骤和观察项目、注意事项、思考题、常规实验操作视频等；

12.专业实验知识展示：可以Flash文件和流媒体等形式展示各种专业实验技能；

13.软件直接与虚拟仿真实验中心连接（用户需配置虚拟实验仿真中心）：为学生展示更多实验知识；

14.软件自动升级功能：软件自动搜索服务器上的最新版本软件并提醒用户升级，用户确认后可自动升级，便于用户快速升级软件；

15.用户意见自动收集：软件中含用户意见收集窗口，用户输入的任何意见可直接传到软件开发商，便于系统改进；

16.视频监控功能：含有视频监控功能；

17.实验设备使用记录：实验设备使用情况的收集并上传至NEIM-100服务管理中心进行统计；

18.数据导出：可导出原始实验数据及分析结果；

19.通用数据处理：微分、积分、频率直方图、频谱分析、平均动脉以及心率曲线等；

20.专用数据处理：血流动力学实验参数的分析、心肌细胞动作电位参数的测量、心功能参数分析，人体肺通气功能测量，突触后电位分析，心率变异分析，矢量图分析等；

21.数据测量：单点测量、带Mark标记的两点测量、区间测量、实时测量，可测量出波形的最大、最小、平均值，时间、频率、面积等参数；

22.药理学参数计算工具：苯海拉明的拮抗参数（PA2、PD2）测定功能，按照Bliss法计算LD50、ED50值、计算t检验和半衰期值。

4. 能够完成的实验模块

编号

实验内容

1人体心率变异分析实验

2潜水反射对血压、心率、血氧的影响

3心电图的描计及运动负荷试验

4人体血压的测量及其影响因素

5体位对肺活量的影响

6胸围与肺活量的关系

7通气阈的测定

8最大摄氧量的测定

9人体基础代谢的测定

10 6min步行试验