[发明专利]一种全自动模拟人体胃肠道消化酵解的装置及方法

说明书

本发明公开了一种全自动模拟人体胃肠道消化酵解的装置及方法，该装置包括设备框架、设备电气控制箱及安装于所述设备框架内、用于模拟人体胃肠道消化酵解、且依次相连的口腔消化罐、胃消化罐、十二指肠消化罐、空肠消化罐、回肠消化罐、升结肠消化罐、横结肠消化罐及降结肠消化罐。本申请将首次对人体胃肠道全部组成部分全自动模拟装置及方法进行详细说明，并首次对各部分结构及设计进行详细的模拟说明，该装置及其实施方法可以对各种食物、活性或营养物质进入人体后的消化酵解的情况进行观测，帮助探索各种食物、活性或营养物质进入人体后的消化与酵解情况。

技术领域

本发明属于仿生学、人体生理学、微生物学、营养学、有机化学及分析测试技术领域，准确的说，涉及一种全自动模拟人体胃肠道消化酵解的装置及方法。

背景技术

人体对食物的消化吸收是一个非常复杂的过程，食物摄入后被转化成营养素供机体生长。在人体消化过程中，两个主要过程几乎同时发生：(1)食物在消化道机械转运过程中降低颗粒尺寸的大小；(2)食物中的大分子被水解为小分子后吸收入血。食物粉碎过程主要发生在口腔和胃，而酶解以及营养素和水的吸收主要发生在小肠和大肠。

目前，消化系统成为了各领域(如营养学、毒理学、生理学及微生物学等)研究者研究过程中与各种问题相联系的焦点。但不幸的是，研究这个复杂的人体消化的多级过程存在着经济上以及技术上的困难，并且当研究过程中涉及到潜在的有毒有害物质时还会受到伦理道德上的约束。因此迫切需求一套灵活的、精确的并且可重复操作的体外模拟人体消化吸收等生理过程的模型。

过去的时间里，各国科学家都在尝试制作胃肠道模型，但是大多数的体外模型都是静态的，只包含少数模拟参数，并且只针对特定器官。如，荷兰科学家A.G.Oomen等2002年开发的胃肠道消化系统消化液只包含唾液、胃液、胰液及胆汁。然而，在模拟消化道复杂的生理、生化及理化特性过程中，能够模拟出每一餐的食物或要研究的物质在消化过程中通过消化道的时间、pH、以及酶解条件等是非常重要的。因此，一些动态的多消化器官模型被研发并应用于研究，如美国科学家KongF和SinghPR于2010年开发的人胃模拟器(HGS)用于模拟食物在胃中的消化。比利时科学家K.Molly，M.Vande Woestyne，W.Verstraete于1993年开发并发展至今的模拟人体肠道微生态系统(SHIME)反应器。

对于人体胃肠道仿生系统的建立及方法的研究，国外起步较早，受重视程度也比较高，而国内的研究相对滞后，目前只有为数不多的机构进行着装置和方法的研究。如实用新型专利授权号CN201634678U公开了一种模拟肠道环境的小型发酵装置，该装置可用于实验室好氧、厌氧、产气、不产气等微型发酵，可准确收集与计量发酵所产生的气体体积。发明专利授权号CN102533543B公开了一种能模拟人体肠道环境用于肠道微生物培养的装置，该装置能提供并维持相对恒定的温度、湿度、并可有一定的振荡，达到模拟肠道环境的效果。实用新型专利授权号CN202658158U公开了一种智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，该装置可通过计算机控制，模拟胃肠道消化系统。发明专利授权号CN101482460B公开了一种单位动物仿生消化系统及基于该系统模拟单位动物消化的方法，该系统及方法实现了体外条件下模拟动物胃肠道消化吸收饲料的过程。发明专利授权号CN101665758B公开了一种体外条件下重现人体胃肠道及微生态系统的模拟试验方法，该方法基于由比利时根特大学引进的人体肠道微生态系统模拟装置，针对东方人群的生活习性进行技术改进达到在体外条件重现人体胃肠道系统。

这些专利文献极大地丰富了适用于消化酵解的装置及使用方法，但到目前为止，这些专利中对于模拟口腔具体消化没有详细说明；其次，这些专利在胃部的模拟中对于胃的排空过程没有详细的模拟及说明；同时这些专利对于控制小肠模拟体系和大肠酵解体系中参数的说明也不够详细；其中有些专利仅与动物相关参数为基础，与人的关联性不大。

本专利申请，将首次对于各个部位的消化酵解模拟完全按人体消化酵解过程及生理环境进行，对各消化酵解部位进行了详细说明，同时各个消化酵解部位的过程实现了全自动、动态模拟，更加贴合真实的人的生理环境。