一種動態仿生鼠胃消化系統裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種仿生動態鼠胃消化系統裝置，可用于多種不同類型和結構的食物及藥物在真實鼠胃內的混合、消化和排空過程的有效模擬。
【背景技術】
[0002]目前任何一種新的功能性食品和藥物在投入市場被消費者和患者信任和接受之前，必須要進行嚴格的營養價值、毒理、藥理等方面的實驗和評價。而要評估其營養物質及有效活性成分在胃腸道內的釋放率和利用率，首先要了解它們在胃內的消化和排空過程，認識其在體內的營養輸送過程，從而改善食品和藥物的加工方法或構建新的功能性食品，有效提高營養成分的消化吸收及藥物的利用率。此外，隨著食品安全問題日益突出，這對有效、快速、便捷的檢測食品添加劑和有毒有害成分在體內的殘留技術提出了新的挑戰。
[0003]研究功能性食品和藥物在胃腸道中的消化、排空及有效活性成分過程，以及有毒有害物質在體內的殘留，其傳統方法主要訴諸于動物活體和人體志愿者臨床試驗。由于活體或者臨床實驗對象的選擇受到限制，而且因為生物個體生理(包括性別、年齡、病史等)差異、結構差異以及環境因素對生物體狀態的影響，致使活體和臨床試驗費時費力、成本高、重現性差，并且還會受到倫理方面的限制。體外仿生消化道，是對人體或動物的消化系統及其消化環境、消化道內的流體動態行為進行仿生模擬的裝置，不僅沒有倫理方面的限制，而且可以完全或部分代替活體和臨床試驗，或者作為“前測試”來預測體內試驗情況及優化活體試驗條件，從而達到降低成本、節約時間、提高重復性和準確性的目的。
[0004]近年來，研究者們開發了多種體外消化系統模型，用于研究食物消化過程中的物理化學變化、食物之間相互作用、腸道益生菌存活率、功能性食品的開發和應用以及藥物和有毒有害物質在胃腸道內的殘留和代謝過程。當前的體外消化系統模型按照彈性大小可分為剛性系統、半剛性系統和柔性系統。剛性體外胃模型利用燒杯等簡單容器通過攪拌器械或搖床震蕩設備來驅動胃內容物混合，簡便廉價、驅動(轉速)可控，但缺乏對胃的生理形態、胃內理化環境、胃壁運動及流體動力學行為的有效模擬。因而，近年來研究者們更傾向于研究具有胃生理形態特征、胃壁可運動、胃液和食糜連續分泌和排空等更為復雜、更接近真實胃的動態體外仿生胃消化系統。目前應用比較廣泛的體外消化系統主要包括由英國利茲海德食品研究所研制的DGM(Dynamic Gastric Model)、荷蘭TNO營養與食品研究所的TIM(TN0 Intestinal Model)和美國加州大學戴維斯分校的HGS(Human GastricSimulator)。這三種經典的體外消化系統各有優劣，可以有效模擬胃腸道中的物理和化學環境，重現部分食物或藥物在胃腸道中的消化、排空及有效活性成分釋放行為。但是它們都不具備真實胃的形態和生理結構的細節(大小、胃內壁褶皺等)，無法重現食物在真實胃內的分布及消化、排空順序，而且缺乏對胃壁蠕動收縮的有效模擬。此外，這些系統構造復雜，造價成本較高，拆卸和清洗不便；由于倫理限制無法方便獲取人體胃腸道有關的生理學參數，致使不能有效驗證上述系統的有效性和科學性。【實用新型內容】
[0005]本實用新型針對上述不足提供了一種動態仿生鼠胃消化系統裝置。
[0006]本實用新型采用如下技術方案:
[0007]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，由體外仿生鼠胃、體外電動壓縮器械、流加-排空裝置和保溫盒四部分組成；體外仿生鼠胃硅膠模型用于食物的儲存、混合、消化與排空，體外電動壓縮器械對體外仿生鼠胃硅膠模型產生上下垂直的擠壓，流加-排空裝置控制模擬胃液進入該體外仿生鼠胃硅膠模型的分泌速率和食糜的排空速率，保溫盒通過加熱其內部的空氣以控制盒內的溫度。
[0008]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的體外電動壓縮器械包括底座、馬達、頻率控制器、偏心輪、杠桿、角板、彈簧、壓板、支撐板；所述的馬達驅動頻率控制器轉動，頻率控制器的軸的一端設有偏心輪，偏心輪與杠桿的一端抵觸；角板的一端通過軸與底座鉸接，角板的另一端頂端布置壓板，角板與底座之間設有彈簧；壓板下方布置支撐板；壓板與支撐板之間布置體外仿生鼠胃硅膠模型。
[0009]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的馬達轉速的轉速可調范圍為0-10 rpm ;壓縮振幅可調范圍為0-10 mm。
[0010]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的體外仿生鼠胃硅膠模型，利用飽腹大小下的真實鼠胃通過翻模制作成型，硅橡膠管與前胃相連，用于模擬食管。
[0011]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的外仿生鼠胃硅膠模型包括前胃與腺胃；若干根硅膠小管的一端分別連接腺胃，硅膠小管的另一端連接硅膠大管；前胃上連接食管；腺胃還設有幽門管。
[0012]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的體外仿生鼠胃硅膠模型的由“Dragon Skin?”加成型娃橡膠制成。
[0013]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，流加-排空裝置包括:模擬胃液，注射泵一，注射泵二，食糜收集瓶；所述的注射泵與硅膠大管相連，注射泵一將模擬胃液通過硅膠大管注入前胃與腺胃內，注射泵二與幽門管相連，注射泵二將胃液和食糜排除到食糜收集瓶中。
[0014]本實用新型所述的動態仿生鼠胃消化系統裝置，所述的保溫盒內設有溫度傳感器、數顯溫控器、電源開關與射燈；溫度傳感器與數顯溫控器相連，數顯溫控器、射燈分別連接電源開關；保溫盒一側設有操作孔；根據盒內溫度電源開關控制射燈開啟與關閉。
[0015]有益效果
[0016]本實用新型提供的動態仿生鼠胃消化系統裝置，體外仿生鼠胃模型采用高彈性、高穩定性、高透明度的加成型硅橡膠原料，通過真實鼠胃1:1翻模制作，具備真實鼠胃的形態、大小和生理結構的細節(內壁褶皺等)；該動態仿生消化系統裝置能夠動態且精確的重現真實鼠胃內的消化環境，包括溫度、胃液的成分及其分泌速率以及食糜排空順序和速率等；體外電動壓縮器械可以高度近似的重現真實鼠胃的蠕動收縮頻率和振幅，并且可以部分實現真實鼠胃胃壁的蠕動收縮形式；該裝置體積小、造價便宜、操作簡單、清洗方便，可以方便的與體內活鼠實驗結果作對比，從而科學的評估和改進其不足之處。
【附圖說明】
[0017]圖1是體外仿生鼠胃硅膠模型的示意圖。
[0018]圖2是體外電動壓縮器械的主視圖。
[0019]圖3是體外電動壓縮器械的俯視圖。
[0020]圖4是體外電動壓縮器械的左視圖。
[0021]圖5是保溫盒的示意圖。
[0022]圖6是本實用新型裝置的整體示意圖。
[0023]圖中:I是底座,2是馬達,3是頻率控制器,4是偏心輪,5是杠桿,6是角板,7是彈簧，8是壓板，9是支撐板，10是體外仿生鼠胃硅膠模型，11是前胃、22是腺胃、33是食管、44是幽門管、55是硅硅膠小管、66是硅膠大管，12是模擬胃液，13是注射泵一，15是注射泵，16是食糜收集瓶，17是溫度傳感器，18是數顯溫控器，19是電源開關，20是射燈，21是操作孔。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型進一步詳細說明:
[0025]如圖所示:一種動態仿生鼠胃消化系統裝置，其特征在于該裝置主要由體外仿生鼠胃硅膠模型、體外電動壓縮器械、流加-排空裝置和保溫盒四部分組成。體外仿生鼠胃硅膠模型是食物的儲存、混合、消化和排空的部位，體外電動壓縮器械對鼠胃模型產生上下垂直的擠壓，流加-排空裝置控制模擬胃液進入該模型的分泌速率和食糜的排空速率，保溫盒通過加熱其內部的空氣控制盒內的溫度。
[0026]具有高彈性和褶皺的內壁，且牢固耐撕扯。它的大小、形狀和內部結構與真實鼠胃一致，前胃內壁光滑，腺胃內部褶皺。一根長度為5 cm的硅橡膠管與前胃相連，以模擬食管。腺胃部分依次插有4根長度為15 cm的硅橡膠小管，作為模擬胃液分泌管；分泌管另一端匯集后插入一段長度為3 cm的硅橡膠大管內，并用硅膠緊密粘合。食物由模擬食管進入，消化后的食糜從幽門出口處排出。
[0027]體外仿生鼠胃硅膠模型使用的材料是名為“Dragon Skin?”高性能A、B雙組份加成型硅橡膠，使用該材料制作的仿生鼠胃硅橡膠模型呈半透明、不溶于、不與酸堿反應、無粘性、抗拉強度高達475 psi，失去外力作用能迅速回彈恢復原樣。
[0028]該模型的長X寬X高分別為:40(±3) X30( + 2) X21 (±2) mm ;最大儲水體積為9.0 ±0.8 mL。前胃和腺胃的胃壁厚度分別為0.65±0.15 mm和1.22±0.25 mm ;模擬食管的內徑和外徑分別是4.2±0.2 mm和6.2±0.2 mm ;娃橡膠小管和大管的內徑分別是
1.0±0.I mm 和 4.8±0.2 臟，外徑分別是 2.0±0.I mm 和 7.0±0.2 mm。
[0029]體外電動壓縮器械包括底座1、馬達2、頻率控制器3、偏心輪4、杠桿5、角板6、彈簧7、壓板8、支撐板9 ;所述的馬達2驅動頻率控制器3轉動，頻率控制器3的軸的一端設有偏心輪4，偏心輪4與杠桿5的一端抵觸；角板6的一端通過軸與底座I鉸接，角板6的另一端頂端布置壓板8，角板6與底座I之間設有彈簧7 ;壓板8下方布置支撐板9 ;壓板8與支撐板9之間布置體外仿生鼠胃硅膠模型10。底座、角板和壓板都是優質鋁板材質，表面經過防銹處理。馬達轉速的轉速可調范圍為0-10 rpm;壓縮振幅可調范圍為0-10 mm。
[0030]注射泵13與硅膠大管66相連，注射泵一 13將模擬胃液12通過硅膠大管66注入前胃11與腺胃22內，注射泵二 15與幽門管44相連，注射泵二 15將胃液和食糜排除到食糜收集瓶16中。
[0031]由兩臺單通道注射泵分別控制模擬胃液的分泌和食糜的排空。
[0032]單通道注射泵由保定蘭格恒流泵有限公司生產，型號為TJ-3A/W0109-1B，可安裝mL規格的多種標準注射器，其線速度范圍為7.94 μ m.mirT1 - 79.4 mm.mirT1。單通道注射泵可以由其他型號的注射泵替換。
[0033]保溫盒使用兩臺功率為1500 W的射燈加熱亞克力材質的保溫盒內的空氣，保溫效果由一臺數顯溫控器來調控，溫度傳感器實時監測保溫盒內部的溫度。當內部空氣溫度降到36°C時自動接通射燈電源開關；當溫度升至38°C時則自動斷開電源開關。保溫盒正面開有兩個圓形的硅膠模操作孔，方便手進出操作的同時防止熱量散發。亞克力保溫盒的形