[发明专利]一种动态模拟消化系统的装置及方法

说明书

本发明公开了一种动态模拟消化系统的装置及方法，包括恒温水浴池、模拟消化液储备罐、pH滴定液罐、消化反应罐、采样室、进液口、出液口、第一送液管、第二送液管、双向循环接管、采样口、浊度感应器、流变感应器、循环液入口、循环液出口、循环液管、第一蠕动泵和控制中心。本发明通过设置一种动态模拟消化系统的装置及方法，即恒温水浴池、模拟消化液储备罐、pH滴定液罐、消化反应罐、采样室模拟了人体上消化道系统的生理学反应环境，并通过控制中心控制各种pH传感器、温度传感器和液位传感器，以动态检测食物在消化时的流变学，消化产物以及pH值，装置安装便易、易清洗、能动态运作，在增进体外消化实验结果可靠度的同时扩大使用范围。

技术领域

本发明涉及人体消化系统技术领域，具体为一种动态模拟消化系统的装置及方法。

背景技术

目前，体外模型一般分为两类：静态和动态。区别在于消化过程中是否变化。这些变化可以基于机械运动(例如研磨、混合、传质、蠕动)和/或生理变化(例如动态pH变化)。

静态模型主要模拟体内消化的电解质流体和酶。运动、pH值和温度控制是使用基本实验室设备实现的，例如旋转器、摇动培养箱、磁力搅拌器、水浴或pH测量仪。静态消化模型的优点很多。例如，借助数值/计算方法，可以分析食物基质中生化解离的动力学。与体内实验相比，可以在更密集的时间点测量葡萄糖、游离脂肪酸和氨基酸等终点产物的浓度。根据研究目的，可以在每个消化阶段独立或综合考虑初始条件的影响，例如pH值、酶的类型和浓度，或机械应力以及流体流动。它简单、具有成本效益，并且可以提供良好的不同实验室之间结果的重现性。然而，静态模型重现复杂和动态消化过程的能力则十分受限。它们无法模拟动态变化，例如pH值或酶活性等条件。静态模型也没有包含混合和传质。消化道的运动和流体流动被排除在外。

动态消化模型旨在模拟消化的动态特性。基于模拟pH值、酶、或胆汁浓度的生化环境以及消化液的流动动态变化以模拟体内过程。此外，部分动态消化模型旨在模拟消化系统的运动，用于研究混合和传质对消化物的影响。

现有国内技术中“一种模拟胃部消化的装置及使用方法(申请号：201310604523.2)”、“一种模拟小肠消化的装置及使用方法(申请号：201310645466.2)”、“一种胃肠道仿生消化装置(申请号：201420343119.4)”、“智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置(申请号：201220211927.6)”、“人体胃肠道仿生系统及基于该系统的模拟实验方法(申请号：201410010329.6)”、“一种实验型自动模拟胃肠连续消化的装置及使用方法(申请号：201910344540.4)”以及“一种人体胃-小肠道消化模拟方法及装置(申请号：201810128999.6)等。然而，这些模型同样存在一些局限性。首先，以上模型均就消化的体内生理生化条件进行模拟，而忽视了消化物本身在此过程中发生的物理化学变化(流变学、粒径变化)以及由此可能产生的生理性影响(例如饱腹感、以及升糖水平的差异)。另一方面，其重要的一点在于所使用的样品本身。由于复杂的设置，这些系统基本只进行单一、液体食物的消化研究，无法使用真实食糜尺寸进入“胃腔”，否则会造成系统的堵塞。这些模型也不能重现液体和固体食物的胃排空的差异；其次，无法从食物自身的实时流动，包括胃排空和肠转运过程。性价比是普及力的最大阻碍，由于多腔设置的复杂性，使用后需要大量的人力、物力和时间来准备和后期清洁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态模拟消化系统的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动态模拟消化系统的装置，包括恒温水浴池、模拟消化液储备罐、pH滴定液罐、消化反应罐、采样室、进液口、出液口、第一送液管、第二送液管、双向循环接管、采样口、浊度感应器、流变感应器、循环液入口、循环液出口、循环液管、第一蠕动泵和控制中心；