CN108735060A - 一种仿生人体食道和胃消化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生人体食道和胃消化系统，包括仿生胃组件和仿生食道组件，仿生胃组件包括：仿生胃，其包括胃袋胃袋上设置有幽门和贲门；以及滚动挤压装置，其设置于胃袋外侧并用于对仿生胃进行滚动挤压；以及胃液管，其与胃袋连通。仿生食道组件包括：仿生食道，其与贲门连通；第一食道夹和第二食道夹，其分别夹持于仿生食道两端，第一食道夹和第二食道夹用于控制食道的通或断；以及振动器，其设置于第一食道夹和第二食道夹之间并用于带动仿生食道振动。本申请对仿生胃和食道进行机械的挤压和振动，从而可以对真实的胃部消化系统进行拟真。
Description
技术领域
本发明涉及体外消化系统领域，特别涉及一种仿生人体食道和胃消化系统。
背景技术
体外模拟消化系统模型是基于对人体体内消化系统的仿生模拟而建立的。其为评价食品、药品理化性质的手段一直被广泛采用。目前主要的体外消化系统由烧杯、搅拌和加热组成，将食品、药品等放入烧杯中边加热边搅拌同时定量的加入消化液，一定时间后取样检测。由于人胃内部结构复杂，单一的搅拌很难接近食品和药品在胃内的混合破碎状态上述问题是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能模拟人体食道和胃真实运动状态的一种仿生人体食道和胃消化系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种仿生人体食道和胃消化系统，包括仿生胃组件，所述仿生胃组件包括：仿生胃，其包括胃袋所述胃袋上设置有幽门和贲门；以及
滚动挤压装置，其设置于所述胃袋外侧并用于对仿生胃进行滚动挤压；以及
胃液管，其与所述胃袋连通。
本申请通过滚动挤压装置对仿生胃进行滚动挤压，并通过胃液管对胃袋注入消化液，通过对胃袋进行机械的滚动挤压，从而可以对真实的胃部消化系统进行拟真。
进一步的是：所述仿生胃组件还包括幽门夹，其夹持于所述幽门上，所述幽门夹用于控制所述幽门的通或断。
进一步的是：所述幽门夹包括幽门夹头，所述幽门夹头包括分别设置于所述幽门两侧的固定件和移动件，所述固定件与拉杆连接，所述拉杆可带动所述移动件朝向或远离所述固定件。
进一步的是：所述滚动挤压装置包括水平设置的滑台机构，所述滚动挤压装置包括两个，所述两个滚动挤压装置对称的设置于所述仿生胃对称轴的两侧，所述滚动挤压装置包括水平设置的滑台机构，所述两个滚动挤压装置的滑轨机构之间的角度为0°到10°，所述滑台机构上滑动配合有伸缩机构，所述滑台机构可驱动所述伸缩机构由所述胃袋中部朝向所述幽门进行往复运动，所述伸缩机构包括可朝向所述胃袋伸缩的活动端，所述活动端的端部与滚轮连接。
进一步的是：还包括设置于所述胃袋下方的并用于支撑所述胃袋的胃托。
进一步的是：还包括与所述仿生胃组件连接的仿生食道组件，所述仿生食道组件包括：仿生食道，其与所述贲门连通；以及
第一食道夹和第二食道夹，其分别夹持于所述仿生食道两端，所述第一食道夹和所述第二食道夹用于控制所述食道的通或断；以及
振动器，其设置于所述第一食道夹和第二食道夹之间并用于带动所述仿生食道振动。
进一步的是：所述仿生食道还与进料机构连通。
进一步的是：所述振动器包括用于夹持所述仿生食道的夹持板，所述夹持板与在水平进行往复运动的连杆连接。
进一步的是：所述仿生食道机构与人体食道相同，所述仿生食道采用弹性材料制成，所述仿生胃机构与所述人体胃相同，所述仿生胃采用弹性橡胶制成。
进一步的是：所述仿生食道和所述仿生胃的连接处设置有内套管，所述贲门套接于所述内套管一端外，所述仿生食道套接于所述内套管的另一端。
本发明的有益效果是：本申请通过在仿生胃的外侧设置滚动挤压装置对仿生胃进行滚动挤压，并配置胃液管对仿生胃注入胃液，较为真实的模拟了在消化过程中人体肠胃的蠕动消化过程。
此外，通过设置仿生食道，并配置振动器对仿生食道进行振动，较为真实的模拟了食物进入食管的状态过程。
此外，通过仿生食道与仿生胃连接可以较为真实的模拟物品通过人体食管进入到胃部的状态。
此外，通过设置幽门夹可以控制是否排料，以及排料量。
此外，所述仿生食道和仿生胃按人体仿生设置，有助于对人体食管和胃部消化、破碎过程的拟真。
附图说明
图1是本申请的整体立体示意图。
图2是本申请的整体侧视图。
图3是本申请的整体正视图。
图4是仿生胃组件和仿生食道组件连接处剖视图。
图中标记是：仿生胃组件1、仿生胃11、胃袋111、幽门112、贲门113、滚动挤压装置12、滑台机构121、伸缩机构122、滚轮123、胃液管13、幽门夹14、齿条141、移动件142、固定件143、拉杆144、齿轮145、胃托15、仿生食道组件2、仿生食道21、第一食道夹22、第二食道夹23、振动器24、夹持板241、连杆242、进料机构3、内套管4、上固定夹5、下固定夹6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1至图3所示，一种仿生人体食道和胃消化系统，包括互相连通的仿生食道组件2和仿生胃组件1，仿生食道组件2设置于仿生胃组件1的上方。
如图1至图3所示，仿生食道组件2由仿生食道21、第一食道夹22、振动器24、第二食道夹23组成，其中，第一食道夹22和第二食道夹23分别设置于仿生食道21的上下两端，振动器24设置于所述第一食道夹22和第二食道夹23之间并用于带动所述仿生食道21振动。
如图1至图3所示，仿生胃组件1由仿生胃11、胃托15、胃液管13、幽门夹14和滚动挤压装置12组成，其中仿生胃11包括胃袋111、贲门113和幽门112，其中贲门113设置于胃袋111的上端，贲门113设置于胃袋111的下端，胃袋111上插设有胃液管13，胃液管13与胃袋111连通，其中仿生胃组件1安装于底座上。
如图1至图3所示，其中，仿生食道21由真实人体食道倒模做成，在本申请中，其长度为300mm，外径为40mm内径为30mm，仿生食道21由弹性材料制成，该弹性材料可以是硅胶或橡胶。
如图1至图3所示，所述仿生食道21的端部连接有进料机构3，在本申请中所述进料机构3为漏斗，漏斗由不锈钢制成，在本申请中，漏斗的容积为500ml。
如图1至图3所示，漏斗的咀部插入所述仿生食道21的上端，利用仿生食道21的弹性来密封接口处，其中，上固定夹5固定于漏斗和仿生食道21连接处外侧，上固定夹5由两片铝板组成，两片铝板上开设有半圆凹槽，通过螺丝将两片连接，将漏斗的咀部放置于两篇铝板之间从而对其进行固定。
如图1至图3所示，第一食道夹22位于上固定夹5和振动器24之间，振动器相对于上固定夹5的位置可调整，其中，第一食道夹22由夹头和气缸组成，夹头包括固定部和活动部，固定部和活动部分别设置于仿生食道21的两侧，其中活动部与气缸连接，在本申请中气缸的行程为40mm，通过气缸驱动活动部往复运动从而可以阻断/开合仿生食道21，所述第一食道夹22闭合时能阻断固体、液体和气体通过。
如图1至图3所示，其中的振动器24位于第一食道夹22和第二食道夹23之间，具体的，振动器24由夹持板241、曲柄结构和电机构成，电机转动带动曲柄结构作往复运动，从而使得夹持板241在曲柄结构的带动下驱动仿生食道21作往复运动，具体的，曲柄结构包括连杆242，所述连杆242一端与加持板连接，连杆242另一端与一圆台的台面上的非轴心的位置转动配合，电机驱动圆台绕其轴心转动，从而可以带动连杆242的端部绕该圆台的轴心转动，由于连杆242与圆台的台面转动配合，从而使得连杆242整体做椭圆轨迹的反复运动，振动器24的振幅可根据实际使用需求进行调整，在本申请中，所述振动器24的振幅为5-15mm。在另一种实施例中，所述加持板还可以与连杆242通过气缸或油缸等直线驱动机构连接，通过直线驱动机构驱动连杆242做直线的往复运动，从而带动仿生食道21振动。
如图1至图3所示，第二食道夹23位于振动器24和下固定夹6之间，该第二食道夹23结构原理和第一食道夹22相同。
如图1至图4所示，其中，下固定夹6位于仿生食道组件2和仿生胃组件1的连接处，下固定夹6结构原理和上固定夹5相同，所述仿生食道21和所述仿生胃11的连接处设置有内套管4，所述贲门113套接于所述内套管4一端外，所述仿生食道21套接于所述内套管4的另一端。通过下固定夹6对内套管4进行夹持固定，从而将仿生食道组件2和仿生胃组件1固定连接，通过设置内套管4对贲门113和仿生食道21下端进行支撑，可以防止仿生胃11和仿生食道21固定时发生变形，该内套管4可以是金属管
如图1至图3所示，此外，该仿生胃11采用弹性材料并由真实人胃倒模制成，该弹性材料可以是硅胶或橡胶。
如图1至图3所示，胃托15安装于胃袋下方的底座上，胃托15整体呈向上弯曲的弧形，其湖面内侧与胃袋贴合，胃托15用于拖住仿生胃11的胃袋111，防止食物过重导致胃袋111下垂。
如图1至图3所示，幽门夹14位于仿生胃11的尾端转弯的幽门112处，幽门夹14能阻断气体、液体和固体的通过，具体的，该幽门夹14由电机、齿轮145、齿条141、拉杆144和幽门夹头组成，该幽门夹头包括分别安装于幽门112上下两侧的固定件143和移动件142，其中，电机设置于底座上，电机的转轴带动齿轮145转动，齿轮145与齿条141啮合，齿轮145带动齿条141作竖向的往复运动，齿条141通过连接件与拉杆144连接，拉杆144的上端固定的与移动件142连接，齿条141带动拉杆144向上或向下运动，从而使得移动件142与固定件143开启或闭合，以使幽门夹头夹紧或放松幽门112，所述幽门夹14夹持幽门的幅度可通过调节移动件142的下压程度进行改变。
如图1至图3所示，所述仿生胃11的胃袋111的两侧分别设置有两个滚动挤压装置12，两个挤压滚动装置以胃袋111的对称轴对称设置，其中两个滚动挤压装置12的滑台机构之间的夹角可根据实际使用情况进行调整，该夹角的范围为0°到10°，具体的，滚动挤压滚动装置由滑台机构121、伸缩机构122和滚轮123组成，滚轮123与伸缩机构122的活动端连接，在本申请中，伸缩机构122为气缸，其中，气缸的活塞杆与滚轮123连接，滑台机构安装于底座上，该滑台机构121包括与胃袋111的对称轴线呈一定角度的滑轨，气缸底部固定有滑槽与滑轨滑动配合，滑台机构121还包括驱动件和传动件，驱动件通过传动件与气缸连接，在本申请中，驱动件为电机，传动件为丝杠，其中丝杠与气缸螺纹配合，通过驱动件驱动气缸和滚轮123沿滑轨作往复运动，气缸能推出和拉回滚轮123机构，从而使得驱动滚轮123沿滑轨对仿生胃11进行滚动挤压，以模拟人体胃部的蠕动。
本申请具体的工作流程是，首先将物料加入漏斗中，而后打开第一食道夹22，第二食道夹23保持关闭，同时打开振动器24，食物进入到仿生食道21当中，振动器24带动仿生食道21振动以模拟食道蠕动，当食物进入到第一食道夹22和第二食道夹23之间后，关闭第一食道夹22，打开第二食道夹23，此时保持振动器24处于工作状态，食物通过仿生食道21和贲门113进入到胃袋111当中，重复上述过程，直至食物量达到要求，其中胃袋111中通过胃液管13注入一定量的消化液以模拟人体胃部的胃液，当所有食物均到达胃袋111当中时，气缸推动滚轮123对胃袋111中部进行挤压，滑台机构121带动气缸向幽门112移动，从而推动食物向胃的幽门112一端运动以模拟胃部蠕动，设定幽门夹14的开闭幅度和频率，当食物到达仿生胃11的幽门112时，若幽门夹14处于打开状态则食物离开仿生胃11，反之食物返回至仿生胃11的前端，当滚轮123运行到仿生胃11的幽门112一端指定位置时，气缸回缩，滑台机构121带动气缸向胃的前端移动到初始位置，重复上述步骤对胃部进行挤压，直至仿生胃11中食物排空。
本申请通过将食物放入到仿生食道21和仿生胃11当中，通过机械机构的振动和挤压以模拟人体的消化活动过程中食道和胃部的蠕动过程，使其更接近于真实的人体的消化活动状态，进一步的通过采用与人体胃和人体食道仿形的仿生胃11和仿生食道21并采用弹性的橡胶材料，使得本申请的仿生胃11和仿生食道21与真实的人体食道和人体胃接近，使得模拟消化过程更加真实可靠，本申请通过对人体食道和人体胃消化过程的拟真，从而可以使用本申请更加真实的评价食物和药品经过人体食道和胃部的理化性质。
以上所述实施例仅是为充分说明发明而所举的较佳的实施例，发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在发明基础上所作的等同替代或变换，均在发明的保护范围之内。发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，包括仿生胃组件，所述仿生胃组件包括：
仿生胃，其包括胃袋所述胃袋上设置有幽门和贲门；以及
滚动挤压装置，其设置于所述胃袋外侧并用于对仿生胃进行滚动挤压；以及
胃液管，其与所述胃袋连通。
2.如权利要求1所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述仿生胃组件还包括幽门夹，其夹持于所述幽门上，所述幽门夹用于控制所述幽门的通或断。
3.如权利要求2所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述幽门夹包括幽门夹头，所述幽门夹头包括分别设置于所述幽门两侧的固定件和移动件，所述固定件与拉杆连接，所述拉杆可带动所述移动件朝向或远离所述固定件。
4.如权利要求1所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述滚动挤压装置包括两个，所述两个滚动挤压装置对称的设置于所述仿生胃对称轴线的两侧，所述滚动挤压装置包括水平设置的滑台机构，所述两个滚动挤压装置的滑轨机构之间的角度为0°到10°，所述滑台机构上滑动配合有伸缩机构，所述滑台机构可驱动所述伸缩机构由所述胃袋中部朝向所述幽门进行往复运动，所述伸缩机构包括可朝向所述胃袋伸缩的活动端，所述活动端的端部与滚轮连接。
5.如权利要求1所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，还包括设置于所述胃袋下方的并用于支撑所述胃袋的胃托。
6.如权利要求1所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，还包括与所述仿生胃组件连接的仿生食道组件，所述仿生食道组件包括：
仿生食道，其与所述贲门连通；以及
第一食道夹和第二食道夹，其分别夹持于所述仿生食道两端，所述第一食道夹和所述第二食道夹用于控制所述食道的通或断；以及
振动器，其设置于所述第一食道夹和第二食道夹之间并用于带动所述仿生食道振动。
7.如权利要求6所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述仿生食道还与进料机构连通。
8.如权利要求6所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述振动器包括用于夹持所述仿生食道的夹持板，所述夹持板与在水平面进行往复运动的连杆连接。
9.如权利要求6所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述仿生食道采用弹性材料制成，所述仿生胃采用弹性材料制成。
10.如权利要求6所述的一种仿生人体食道和胃消化系统，其特征在于，所述仿生食道和所述仿生胃的连接处设置有内套管，所述贲门套接于所述内套管一端外，所述仿生食道套接于所述内套管的另一端。
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