CN114170880A - 一种人体自然腔道运动模拟装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种人体自然腔道运动模拟装置和方法，涉及体外仿生消化系统领域。该人体自然腔道运动模拟装置包括安装座、轨道、滚轮组件、腔道模型和驱动件，轨道安装于安装座上，滚轮组件包括第一滚轮、第二滚轮以及滚轮座，第一滚轮和第二滚轮均转动安装于滚轮座上，滚轮座可沿着轨道滑动，驱动件与滚轮座连接，腔道模型固定于安装座上，第一滚轮和第二滚轮相对设置且形成供腔道模型通过的挤压区间。该装置可以有效模拟人体真实蠕动的环境，可为植入人体自然腔道的产品设计提供依据。可提前了解植入人体自然腔道的产品在人体中存在的状态，了解产品的疲劳效果。其整体结构十分简单，检验直观，可提前了解产品在人体自然状态的真实效果。
Description
技术领域
本发明涉及体外仿生消化系统领域，具体而言，涉及一种人体自然腔道运动模拟装置和方法。
背景技术
现阶段体外仿生消化系统主要是机电驱动装置，由食管震动器、胃滚动挤压器械、十二指肠滚动挤压器械及辅助胃排空转盘四部分组成。目前国内对于自然腔道的动态模拟运动模型还没有一个准确的检测仪器，各大厂家对于动态模型还没有一个准确的标准。市面上常见的运动模拟装置主要是机电驱动装置，由电动驱动挤压产生蠕动效果。该驱动无法达到模拟人体真实的状态，蠕动的方式与真实人体环状蠕动方式存在差异。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种人体自然腔道运动模拟装置和方法。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种人体自然腔道运动模拟装置，包括安装座、轨道、滚轮组件、腔道模型和驱动件，所述轨道安装于所述安装座上，所述滚轮组件包括第一滚轮、第二滚轮以及滚轮座，所述第一滚轮和所述第二滚轮均转动安装于所述滚轮座上，所述滚轮座可沿着所述轨道滑动，所述驱动件与所述滚轮座连接，所述腔道模型固定于所述安装座上，所述第一滚轮和所述第二滚轮相对设置且形成供所述腔道模型通过的挤压区间。
在可选的实施方式中，所述轨道为跑道型轨道，所述轨道的外侧壁设置有第一滑槽，所述滚轮座的底部设置有主动轮，所述主动轮与所述第一滑槽滑动连接，所述驱动件与所述主动轮传动连接。
在可选的实施方式中，所述轨道的内侧壁还设置有第二滑槽，所述滚轮座的底部还设置有从动轮，所述从动轮与所述第二滑槽滑动连接。
在可选的实施方式中，所述滚轮座包括滑动底座和支撑座，所述主动轮和所述从动轮分别设置于所述滑动底座的两侧，所述轨道卡设于所述主动轮和所述从动轮之间，所述支撑座垂直连接至所述滑动底座的上表面，所述第一滚轮和所述第二滚轮均安装于所述支撑座上，所述第一滚轮位于所述第二滚轮的上方。
在可选的实施方式中，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括固定工装，所述腔道模型的两端通过所述固定工装固定于所述安装座上。
在可选的实施方式中，所述固定工装包括延伸杆、固定杆和固定板，所述固定板连接至所述安装座上，所述固定杆的一端与所述固定板连接，另一端与所述延伸杆垂直连接，所述延伸杆伸入所述腔道模型内且与所述腔道模型的侧壁连接。
在可选的实施方式中，所述安装座包括第一安装座和第二安装座，所述轨道和所述滚轮座均安装于所述第一安装座上，所述第二安装座位安装于所述第一安装座上且位于所述轨道内，所述固定工装安装于所述第二安装座上。
在可选的实施方式中，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括用于对所述滚轮组件在所述轨道中的旋转圈数进行计数的计数器。
在可选的实施方式中，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括密封罩，所述密封罩盖设于所述安装座上，所述轨道、所述腔道模型和所述滚轮组件均位于所述密封罩内。
第二方面，本发明提供一种人体自然腔道运动模拟方法，其包括将待测产品放置于如前述实施方式任一项所述的人体自然腔道运动模拟装置的所述腔道模型中进行检测。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置通过设置闭合的轨道使滚轮组件能够沿同一方向运动并挤压腔道模型，同时滚轮组件中的第一滚轮和第二滚轮相对设置的方式可以形成挤压区间，挤压效果更佳，本申请中通过滚轮组件在轨道上循环运动，而腔道模型的位置固定，实现间歇式挤压腔道模型，进而可以更好的模拟人体腔道之间的蠕动和挤压频率。本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置可以有效模拟人体真实蠕动的环境，可为植入人体自然腔道的产品设计提供依据。可提前了解植入人体自然腔道的产品在人体中存在的状态，了解产品的疲劳效果。本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置整体结构十分简单，检验直观方便快捷，提前了解产品在人体自然状态的真实效果。本申请提供的人体自然腔道运动模拟方法，操作简单，检测直观，可提前了解产品在人体自然状态的真实效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的人体自然腔道运动模拟装置的立体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的人体自然腔道运动模拟装置的侧视图；
图3为本申请实施例提供的人体自然腔道运动模拟装置的俯视图。
图标：100-人体自然腔道运动模拟装置；110-安装座；111-第一安装座；112-第二安装座；120-轨道；121-第一滑槽；122-第二滑槽；130-滚轮组件；131-第一滚轮；132-第二滚轮；133-滚轮座；134-挤压区间；135-滑动底座；136-支撑座；137-主动轮；138-从动轮；140-腔道模型；141-固定工装；142-延伸杆；143-固定杆；144-固定板；150-驱动件；160-计数器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例
请参考图1、图2和图3，本实施例提供了一种人体自然腔道运动模拟装置100，其包括安装座110、轨道120、滚轮组件130、腔道模型140、驱动件150、计数器160和密封罩(图未示)。
本申请中安装座110用于安装轨道120、滚轮组件130、腔道模型140和驱动件150。其中，安装座110包括第一安装座111和第二安装座112，轨道120和滚轮组件130均安装于第一安装座111上，第二安装座112位安装于第一安装座111上且位于轨道120内，第一安装座111和第二安装座112形成阶梯状结构。
轨道120用于为滚轮组件130的滑动限定运动轨迹，轨道120安装于安装座110上，具体来说，轨道120安装于第一安装座111上，轨道120为跑道型轨道120，跑道型结构的设置可以保证轨道120既有直线型轨道120，又有弧形轨道120，可以适用于不同肠道环境的模拟。
请参考图1、图2和图3，滚轮组件130包括第一滚轮131、第二滚轮132以及滚轮座133，第一滚轮131和第二滚轮132均转动安装于滚轮座133上，滚轮座133可沿着轨道120滑动，驱动件150与滚轮座133连接。驱动件150带动滚轮座133沿着轨道120进行运动，滚轮座133运动同时带动安装于滚轮座133上的第一滚轮131和第二滚轮132进行运动。本申请中，第一滚轮131和第二滚轮132相对设置且形成供腔道模型140通过的挤压区间134。
本申请中，腔道模型140为圆筒状结构，腔道模型140的大小可以根据人体腔道的尺寸进行设计，腔道模型140的两端均为开口，以便于在进行实验时，将待测产品放置在腔道模型140中。本申请中的腔道模型140固定于安装座110上，其不随着滚轮组件130的运动而运动，因此，第一滚轮131和第二滚轮132在运动到固定的腔道模型140处，第一滚轮131和第二滚轮132之间的挤压区间134可以供腔道模型140通过，当第一滚轮131和第二滚轮132在腔道模型140表面运动时，可以实现对腔道模型140的挤压，通过挤压以模拟人体真实蠕动的环境。
滚轮座133在轨道120上运动的方式有多种，包括但不限于链条和齿轮传动的方式、滑块和滑槽方式、滑槽与滑轮的方式等等。
本申请中，优选采用滑槽和滑轮的方式进行运动。具体来说，轨道120的外侧壁设置有第一滑槽121，轨道120的内侧壁还设置有第二滑槽122。滚轮座133包括滑动底座135和支撑座136，滑动底座135的底部设置有主动轮137和从动轮138，主动轮137和从动轮138分别设置于滑动底座135的两侧且水平设置，轨道120卡设于主动轮137和从动轮138之间，主动轮137与第一滑槽121滑动连接，从动轮138与第二滑槽122滑动连接，驱动件150与主动轮137传动连接。本申请中的驱动件150为四相步进电机，其可能控制主动轮137的运动，进而实现对腔道模型140进行挤压，四相步进电机可以控制主动轮137的速度，使主动轮137的速度可测量可调节，更便于对第一滚轮131和第二滚轮132对腔道模型140的挤压情况进行检测。本申请中，通过在轨道120的两侧均设置滑槽，可以使滑动底座135稳定的卡设于轨道120上并沿着轨道120进行运动，有效避免了在运动过程中发生滑动底座135因离心力而脱落的情况。
进一步地，本申请中，支撑座136垂直连接至滑动底座135的上表面，第一滚轮131和第二滚轮132均安装于支撑座136上，第一滚轮131位于第二滚轮132的上方，通过第一滚轮131和第二滚轮132上下布置的方式使得腔道模型140更容易进入挤压区间134被第一滚轮131和第二滚轮132进行挤压。
本申请中，滚轮组件130有多个且沿着轨道120间隔分布，每个滚轮组件130均对应有上述的滑动底座135、支撑座136、第一滚轮131以及第二滚轮132。本申请中通过设置多个轮滚组件使得相邻两个滚轮组件130之间的间距可以调节，进而实现在沿着轨道120转动一圈的情况下，滚轮组件130可以依次对腔道模型140进行挤压，进而可以有效模拟人体腔道之间的蠕动频率和功能。滚轮组件130之间的距离可根据人体不同部位进行调节距离。
此外，本申请中，将腔道模型140固定于第二安装座112上的方式也有多种，本申请提供了一种典型但非限制性的示例，本申请中优选采用固定工装141对腔道模型140进行固定。具体来说，腔道模型140的两端通过固定工装141固定于第二安装座112上。其中，固定工装141包括延伸杆142、固定杆143和固定板144，固定板144连接至安装座110上，固定杆143的一端与固定板144连接，另一端与延伸杆142垂直连接，延伸杆142伸入腔道模型140内且与腔道模型140的侧壁连接。延伸杆142中腔道模型140的侧壁延伸出去，可以使得腔道模型140的固定不影响第一滚轮131和第二滚轮132在腔道模型140上的运动和挤压。其中，固定板144成L型，使得固定板144能够更好的第二安装座112进行固定，同时固定杆143为两根，两根固定杆143均连接至延伸杆142上且间隔设置，两根固定杆143的设置使得固定杆143与固定板144以及延伸杆142的连接效果更好，使得腔道模型140稳定性更佳。
计数器160用于对滚轮组件130在轨道120中的旋转圈数进行计数，本申请的计数器160也安装于第一安装座111上。
密封罩用于使人体自然腔道运动模拟装置100处于密封环境以模拟肠道环境，本申请中，密封罩盖设于安装座110上，轨道120、腔道模型140和滚轮组件130均位于密封罩内。本申请还可以在密封罩上设置通气孔(图未示)，通过先密封罩内通入气体以实现在一定压力下进行模拟实验。
根据上述人体自然腔道运动模拟装置100，本申请还提供了一种人体自然腔道运动模拟方法，其包括将待测产品放置于上述人体自然腔道运动模拟装置100的腔道模型140中进行检测。
具体来说，人体自然腔道运动模拟方法包括如下步骤：将待测产品放置于腔道模型140中，将腔道模型140安装于第一滚轮131和第二滚轮132之间的挤压区间134内，腔道模型140的两端通过固定工装141固定在第二安装座112上，使得腔道模型140不会由于第一滚轮131和第二滚轮132的运动而移位，随后在第一安装座111上安装密封罩，使整个人体自然腔道运动模拟装置100处于密封状态，可以视情况向密封罩内通入气体以形成一定的压力，通过设置多个滚轮组件130，根据人体不同部位来调节相邻两个滚轮组件130之间的距离，从而模拟人体腔道之间的蠕动频率和功能，随后开启驱动件150(四相步进电机)，使得滚轮组件130以一种可测量可调节的速度运行，对腔道模型140进行挤压，在滚轮组件130运动的过程中，计数器160可以记录滚轮组件130在轨道120中旋转的圈数，从而得到腔道模型140受挤压的蠕动次数。
本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置100通过设置闭合的轨道120使滚轮组件130能够沿同一方向运动并挤压腔道模型140，同时滚轮组件130中的第一滚轮131和第二滚轮132相对设置的方式可以形成挤压区间134，挤压效果更佳，本申请中通过滚轮组件130在轨道120上循环运动，而腔道模型140的位置固定，实现间歇式挤压腔道模型140，进而可以更好的模拟人体腔道之间的蠕动和挤压频率。本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置100可以有效模拟人体真实蠕动的环境，可为植入人体自然腔道的产品设计提供依据。可提前了解植入人体自然腔道的产品在人体中存在的状态，了解产品的疲劳效果。本申请提供的人体自然腔道运动模拟装置100整体结构十分简单，检验直观方便快捷，提前了解产品在人体自然状态的真实效果。本申请提供的人体自然腔道运动模拟方法，操作简单，检测直观，可提前了解产品在人体自然状态的真实效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，包括安装座、轨道、滚轮组件、腔道模型和驱动件，所述轨道安装于所述安装座上，所述滚轮组件包括第一滚轮、第二滚轮以及滚轮座，所述第一滚轮和所述第二滚轮均转动安装于所述滚轮座上，所述滚轮座可沿着所述轨道滑动，所述驱动件与所述滚轮座连接，所述腔道模型固定于所述安装座上，所述第一滚轮和所述第二滚轮相对设置且形成供所述腔道模型通过的挤压区间。
2.根据权利要求1所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述轨道为跑道型轨道，所述轨道的外侧壁设置有第一滑槽，所述滚轮座的底部设置有主动轮，所述主动轮与所述第一滑槽滑动连接，所述驱动件与所述主动轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述轨道的内侧壁还设置有第二滑槽，所述滚轮座的底部还设置有从动轮，所述从动轮与所述第二滑槽滑动连接。
4.根据权利要求3所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述滚轮座包括滑动底座和支撑座，所述主动轮和所述从动轮分别设置于所述滑动底座的两侧，所述轨道卡设于所述主动轮和所述从动轮之间，所述支撑座垂直连接至所述滑动底座的上表面，所述第一滚轮和所述第二滚轮均安装于所述支撑座上，所述第一滚轮位于所述第二滚轮的上方。
5.根据权利要求1所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括固定工装，所述腔道模型的两端通过所述固定工装固定于所述安装座上。
6.根据权利要求5所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述固定工装包括延伸杆、固定杆和固定板，所述固定板连接至所述安装座上，所述固定杆的一端与所述固定板连接，另一端与所述延伸杆垂直连接，所述延伸杆伸入所述腔道模型内且与所述腔道模型的侧壁连接。
7.根据权利要求5所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述安装座包括第一安装座和第二安装座，所述轨道和所述滚轮座均安装于所述第一安装座上，所述第二安装座位安装于所述第一安装座上且位于所述轨道内，所述固定工装安装于所述第二安装座上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括用于对所述滚轮组件在所述轨道中的旋转圈数进行计数的计数器。
9.根据权利要求1-7任一项所述的人体自然腔道运动模拟装置，其特征在于，所述人体自然腔道运动模拟装置还包括密封罩，所述密封罩盖设于所述安装座上，所述轨道、所述腔道模型和所述滚轮组件均位于所述密封罩内。
10.一种人体自然腔道运动模拟方法，其特征在于，其包括将待测产品放置于如权利要求1-9任一项所述的人体自然腔道运动模拟装置的所述腔道模型中进行检测。
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