1.概述

在動物福利和動物實驗的3R原則指導下，中國機能學教學實驗正在逐漸減少和優化動物實驗，為了能夠在減少動物實驗的大背景下還要提高教學質量，必然需要創新教學實驗方法和實驗手段，以無創型人體生理實驗為基礎的機能教學實驗將成為機能學實驗的新趨勢。

人體生理實驗的引入可以促進醫學教育中臨床與基礎教育的早期結合，讓學生通過自身實驗真正了解基礎實驗的意義及親身體驗臨床診斷的感受。同時以虛擬實驗模擬擴展有創傷或難以開展的人體實驗將會是人體生理教學、科研的極大補充。

HPS-103人體生理實驗系統是成都泰盟軟件有限公司基于集成化、虛實結合、虛實聯動等理念推出的全新一代人體生理實驗系統。符合人體工學設計的集成化實驗平臺，基于AI人工智能的基礎信息自動采集，虛實結合的教學方式，豐富的人體生理實驗實體項目，可以強烈激發學生學習生理知識的興趣。

2. 系統組成

HPS-103系統主要由以下幾部分設備組成：

2.1 HPS-21一體式實驗平臺

采集臺集成了BL-420N硬件和高性能電腦。該平臺主要完成人體生理信號的采集、顯示、分析和存貯等功能。

2.2 HPS-10人體生理實驗附件包

為了能夠順利完成各項人體生理實驗，需要有配套于信號采集系統的附件箱。附件箱按照人體系統分類，安置在可移動推車上，以方便快捷的取出進行實驗和實驗結束后的快速收納整理，實現人體生理信號的采集。

2.3 連續血壓測量儀

         實時采集人體血壓，與傳統袖帶式血壓計相比極具創新性，可以每分每秒監測人體血壓變化。

2.4 尿液分析器

       10項以上的尿常規檢測項，保證120次/小時的監測速度。

2.5 唾液收集器

         醫療級安全材料，設計精巧，做工考究的唾液收集器，放置于人體口腔中記錄唾液分泌情況。

2.6 功率單車

         負荷多檔位可調節，具備與HPS-103軟件實時保持數據交互功能。精準反饋受試者運動做功變化。

2.7 HPS-103人體生理實驗軟件

         人體生理實驗軟件與生物信號采集硬件配套使用，記錄人體生理指標數據，并可以開展大量數據分析功能。同時該軟件以安全性、科學性和系統性為設計原則，通過嚴謹詳實的教學指導和生動有趣的視頻操作指南為高等院校教師、科研人員和學生提供一套實驗操作指南。在HPS-103人體生理實驗軟件中集成了不少于20個實驗模塊.

2.8 虛實聯動實驗軟件

         學生在進行人體生理實驗的同時，個性化虛擬人以虛擬的方式展示學生的身體內部變化。實體和虛擬實驗實時融合具有相當高的技術水平，是一種完全意義上的虛實結合。這種虛實結合既可以展現學生實時實驗測量的生理指標，也可以通過虛擬方式模擬人體內部發生的各種變化。

2.9 VSP-100 標準虛擬醫學病人

VSP-100虛擬醫學病人是基于數學模型、計算機圖形學以及人工智能等技術，融合了解剖學、生理學、病理生理學、藥理學、診斷學等基礎與臨床相關知識，構建以人體器官、系統疾病為基礎的完整病例資源，如圖2所示案例。形成一個可在教學中循環使用、參數可調，用于闡述各種疾病機理及訓練醫生臨床診斷能力為目標的線上虛擬化模擬病人，同時也是一套臨床思維訓練系統，可以根據病人描述的癥狀和相關診斷結果判定病人疾病。3. 產品特點

3.1 極具創新的先進技術

         1）實時連續血壓測量技術

         實時連續采集人體手指末端血壓，較傳統袖帶式血壓測量儀有歷史性突破，可以精確到每分每秒記錄人體的血壓。

         2）基于AI人工智能技術

         基于AI技術自動采集受試者的身高數據，分析出年齡階段和性別。

3.2 科學、有趣，寓教于樂

現代教育學強調以學生為中心的學習，人體生理實驗以學生自身為實驗對象，本身很容易引起學生的興趣。精心設計的各類人體生理實驗，不僅可以講解生理學的基礎和臨床知識，還可以引導學生探索的興趣，比如意念控制實驗，視覺誘發電位實驗等。

3.2 引入無線傳輸技術

無線傳輸技術的引入，在空間上釋放了對受試者的束縛，同時減少各種信號線纏繞帶來的不方便，對于運行生理學的研究更有意義。HPS-103系統中的無線傳輸技術抗干擾性好，信號傳輸穩定，傳輸距離遠。

3.3 虛實結合，促進醫學知識融會貫通

實體人體生理實驗雖然能夠引起學生的興趣，但是無法在病理生理條件下進行實驗，也無法對學生施加藥物，這相當于只完成了一半的生理實驗；另一方面，虛擬實驗雖然可以模擬各種病例生理條件下的生理反應，但是由于缺乏動物實驗的真實感和可反復重復使用，易造成學生對生理實驗缺乏責任感，造成實驗操作的隨意性。因此實體生理實驗和虛擬生理實驗各有利弊，是否可以將兩者的優勢結合起來，避免其缺點，這就是HPS-103虛擬結合人體生理實驗系統設計的初衷。

虛實結合是教育部“關于構建國家級虛擬仿真實驗項目”文件的重要要求，但是時至今日，在醫學領域還沒有看到一個真正意義上的虛實結合項目。HPS-103是一個完全意義上的虛實結合人體生理實驗系統，它把實體實驗和虛擬實驗有機地融合起來，達到調高學生興趣實現有效教學的目的。該系統虛實結合包括以下幾個部分：

1. 個性化虛擬人的構建

在學生進行實體的人體生理實驗時，人體的基本信息，包括：身高、體重、面貌、血壓、心率以及呼吸等生理指標自動進入到虛擬實驗系統，構建以實體學生為基礎的個性化虛擬人，個性化的虛擬人不僅能夠模擬更適合和準確的生理變化，而且能夠引起學生的興趣。

2. 實體實驗和虛擬實驗的實時融合

學生在進行人體生理實驗的同時，個性化虛擬人以虛擬的方式展示學生的身體內部變化。實體和虛擬實驗實時融合具有相當高的技術水平，是一種完全意義上的虛實結合。這種虛實結合既可以展現學生實時實驗測量的生理指標，也可以通過虛擬方式模擬人體內部發生的各種變化。比如：當學生進行運動生理實驗時，一方面觀察運動（騎車）的實時生理指標，包括：心率、呼吸、血氧等的變化，另一方面，個性化虛擬人同步展示出人體肌肉活動情況，人體內部器官的變化：心臟調動頻率的改變，心臟做工的改變（心輸出量）、呼吸的改變等，參見下圖。

3.4 實時動態數學模型驅動

VSP-100虛擬標準病人為當前市場上最完善的數學模型驅動標準病人，其可對虛擬人體的循環血量、血壓、心肌收縮力、胸膜腔負壓、呼吸道阻力等150余種參數進行調節，從而引起病人各項機能的變化，達到模擬疾病的發生、發展以及轉歸的目的。

3.5 基礎與臨床早期結合

VSP-100虛擬標準病人涵蓋了細胞、血液、循環、呼吸、消化、泌尿、神經、內分泌等完整的醫學知識結構，將生理學、病理學、病理生理、藥理學等基礎知識與臨床實踐有機融合在一起，對系統性的整合教學起到了有力支撐，幫助教學或實訓做到基礎與臨床早期融合的效果。

3.6 自定義病情分級

以PBL情景式教學模式導入每一個VSP虛擬實驗，導入部分可單獨作為PBL教學案例使用；且每一種虛擬仿真實驗的案例均可根據實際需要預設，其包括：I、II、III、IV級分類和用戶自定義級別。

3.7 臨床思維訓練

VSP-100虛擬標準病人具有教科書級別的細致診療流程，讓使用者面對情況未知的病人，從全面問診、體格檢查、實驗室檢查、影像學檢查等情況來診斷病情，起到真正臨床思維訓練的效果。接著使用多樣化治療方案，每種方案均會產生不一樣的治療效果，真實再現各種現實場景中病人的治療與搶救，完美復刻了真實病人治療后的反饋，并引入人文關懷理念，提醒使用者“以人為本”的中心思想。

4．安全認證

核心設備通過省級醫療器械檢驗中心的型式檢驗或者獲得CE認證，保證系統用于人體實驗的安全性。

完整產品參數請聯系廠商。