一种人工胃装置的制作方法

本发明涉及一种的人工胃装置。

背景技术：

消化，是指食物在消化道内被加工分解为小分子物质的过程。人体摄入食物后，在口腔中咀嚼，与唾液混合。当食物颗粒降低到一定程度后，这些团状物被吞咽，通过食道进入胃。食物进入胃后，胃的收缩蠕动以及胃酸和胃蛋白酶会对气进行一系列复杂的物理、化学、生物层次的活动。随后，这些经由胃部消化的食物再进入肠道，被吸收和利用。因此，胃的消化作用在人类整个消化作用中起着举足轻重的作用，具有重要的研究意义。

研究食品在胃肠道中的消化、排空及有效活性成分的释放过程，或者研究有毒有害物质在体内的残留，其传统方法主要是用动物活体或人体志愿者进行临床试验，而活体临床试验研究周期长、成本高。动物实验是评估营养物质和有害物质吸收率的最好方式之一，然而，由于活体或者临床试验对象的选择受到限制，而且生物对象的个体间的差异及环境因素对生物体状态的影响，致使活体和临床试验耗时长、成本高、重现性差。同时近年来对动物实验伦理问题的不断重视，使其使用也受到了一定的限制。

另一方面，近年来，体外胃消化模型逐渐开始被研究者开发起来。但是，目前的体外消化模型都是静态胃消化模型或是简易的动态胃消化模型，即直接混合测试物或是采用不停搅拌的方式来模拟胃的收缩蠕动，这与实际生理活动还是存在较大差距；进一步地，这些消化模型采用的反应腔体也大多为简易的烧杯。因此，目前的体外胃消化模型的真实性还是有所欠缺的。

技术实现要素：

为了克服上述的缺陷与弊端，本发明提供了一种的人工胃装置，该套装置的体外消化反应腔体即人工胃体是以人胃为参照对象等比例制作而成的，并带有测试物进出口，还原度极高；同时，该套装置利用三个胃收缩力装置全方位对人工胃体进行挤压，并通过电脑程序控制其方向、收缩力的大小与频率，真实还原了胃的收缩蠕动活动；进一步地，该套装置还能模拟人的体温，保证恒温。因此，该套装置实现了极高还原度的动态人胃体外模拟消化。

一种人工胃装置，包括人工胃平台，温控装置，密闭箱体和电脑控制装置，其特征在于，所述人工胃平台包括底座、支架、人工胃体和三个胃收缩力装置；所述支架和三个胃收缩力装置固定在底座上；所述人工胃体固定在支架中；所述密闭箱体将人工胃平台和温控装置封闭起来；所述电脑控制装置用于控制三个胃收缩力装置、测试物进出胃体的速度和温控装置。

当人工胃装置开始运作时，关闭箱体箱门，温控装置开始运作，箱体内温度上升到预设温度(通常设置为体温37℃)；测试物以电脑控制的速度由进口进入人工胃体；三个胃收缩力装置开始运作，导轨步进电机带动滑块进而带动支架板在水平导轨上前后移动；同时，支架板上的主动轮步进电机开始运作，带动同步带主动轮转动，随后通过同步带来带动三个同步带从动轮转动，进而带动挤压滚轮转动；最终三个胃收缩力装置上的挤压滚轮能够在水平方向和垂直方向上对人工胃体进行挤压，从而模拟出人胃的收缩蠕动。进一步地，从人工胃体的三个监控口可以实现其内部温度，酸碱度，影像等监控。当人工胃装置结束运作时，温控装置结束运作，测试物以电脑控制的速度由出口排出人工胃体；三个胃收缩力装置结束运作。

进一步地，所述支架由四根支撑立柱、一个下部带孔支撑，一个上部带孔支撑和一个顶部带缺口的环形支撑组成，四根支撑立柱用于固定在底座上，下部带孔支撑，上部带孔支撑和顶部带缺口的环形支撑用于固定人工胃体。

所述人工胃体是以硅胶为基材，以人胃为参照对象等比例制作而成，人工胃体包含一个测试物进口，一个测试物出口和三个监控口。

所述三个胃收缩力装置分别位于人工胃体的左、右和后侧；每个胃收缩力装置由导轨步进电机、水平导轨、滑块，支架板，主动轮步进电机，同步带主动轮，三个同步带从动轮，同步带和挤压滚轮组成，其中，水平导轨与导轨步进电机连接，滑块位于水平导轨之上，支架板垂直位于滑块之上，主动轮步进电机固定于支架板后侧，同步带主动轮固定于支架板前侧并与主动轮步进电机连接，三个同步带从动轮固定于支架板前侧并通过同步带与同步带主动轮连接，挤压滚轮位于固定于同步带上，导轨步进电机和主动轮步进电机通过USB连线与电脑控制装置连接。

所述温控装置采用正温度系数热敏电阻对人工胃装置的箱体内部进行升温，采用铝管对人工胃装置的箱体内部进行降温，通过USB连线与电脑控制装置连接。

所述电脑控制装置可以控制导轨步进电机的水平移动方向、速度和频率，主动轮步进电机的转动方向、速度和频率，温控装置的温度和测试物进入、排出人工胃体的速度。

所述密闭箱体为透明长方体，可以通过正前方的箱门实现箱体的打开与封闭。

本发明以人胃参照等比例制作人工胃体作为体外反应腔体，通过胃收缩力装置模拟胃收缩蠕动，通过温控装置模拟体温，通过控制测试物进出并通过监控口实现人工胃体内的实时监控，从而最终实现模拟人胃的动态体外模拟消化，具有操作简单，集成度高和真实度高等优点。

为进一步说明本发明的结构特点和作用，以下结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明一种具体实施例的人工胃装置的结构示意图。

图2是图1所示人工胃平台的结构示意图。

图3是图1所示人工胃平台的俯视结构示意图

图4是图2所示支架和人工胃体的结构示意图。

图5是图2所示胃收缩力装置的结构示意图。

其中，1—密闭箱体；

2—人工胃平台；

3—温控装置；

4—电脑控制装置；

5—底座；

6—支架，61—支撑立柱，62—下部带孔支撑，63—上部带孔支撑，64—上部带缺口环形支撑；

7—人工胃体，71—测试物进口，72—测试物出口，73—监控口；

8—胃收缩力装置，81—导轨步进电机，82—水平导轨，83—滑块，84—支架板，85—主动轮步进电机，86—同步带主动轮，87—同步带从动轮，88—同步带，89—挤压滚轮。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明的人工胃装置，包括人工胃平台1、温控装置2、密闭箱体3和电脑控制装置4。其中，人工胃平台包括底座5、支架6、人工胃体7和三个胃收缩力装置8。

支架6通过四根支撑立柱61通过螺丝固定竖立在底座5上，其下端采用螺丝固定有一个下部带孔支撑62，上端采用螺丝固定有一个上部带孔支撑63，顶部采用螺丝固定有一个顶部带缺口环形支撑64。

人工胃体7固定在支架6中，包括一个测试物进口71，一个测试物出口72和三个监控口73。其中，顶部被支架的顶部带缺口环形支撑64固定，测试物进口71被支架的上部带孔支撑63固定，测试物出口被支架的下部带孔支撑62固定。

三个胃收缩力装置8通过螺丝固定在底座5上，分别位于人工胃体的左、右和后侧，均包括导轨步进电机81，水平导轨82，滑块83，支架板84，主动轮步进电机85，同步带主动轮86，三个同步带从动轮87，同步带88，挤压滚轮89。其中，水平导轨82与导轨步进电机81连接，滑块83位于水平导轨82之上，支架板84通过螺丝垂直固定于滑块83之上，主动轮步进电机85通过螺丝固定于支架板84后侧，同步带主动轮86通过螺丝固定于支架板84前侧并与主动轮步进电机85连接，三个同步带从动轮87通过螺丝固定于支架板84前侧并通过同步带88与同步带主动轮86连接，挤压滚轮89通过螺丝固定于同步带88上。

本发明根据仿生学原理设计而成，当人工胃装置开始运作时，箱体箱门关闭，温控装置开始运作，箱体内温度上升到预设温度。测试物以电脑控制的速度由进口进入人工胃体；三个胃收缩力装置开始运作，导轨步进电机带动滑块进而带动支架板在水平导轨上前后移动；同时，支架板上的主动轮步进电机开始运作，带动同步带主动轮转动，随后通过同步带来带动三个同步带从动轮转动，进而带动挤压滚轮转动；最终三个胃收缩力装置上的挤压滚轮能够在水平方向和垂直方向上对人工胃体进行挤压，从而模拟出人胃的收缩蠕动。进一步地，从人工胃体的三个监控口可以实现其内部温度，酸碱度，影像等监控。当人工胃装置结束运作时，温控装置结束运作，测试物以电脑控制的速度由出口排出人工胃体；三个胃收缩力装置结束运作。

本发明以人胃参照等比例制作人工胃体作为体外反应腔体，通过胃收缩力装置模拟胃收缩蠕动，通过温控装置模拟体温，通过控制测试物进出并通过监控口实现人工胃体内的实时监控，从而最终实现模拟人胃的动态体外模拟消化，不仅具有集成度和真实度高的优点，而且操作简单方便。