本实用新型专利技术提供一种智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，包括用于模拟生物体胃肠道消化系统各部分的多个密闭型夹层储液罐，内罐用于盛装消化液，夹层部分充满循环水，以保证整个系统恒温；由磁力搅拌模拟生物的消化，通过蠕动泵定时转移各个玻璃罐之间的消化液。基于微生物生长条件所需要的条件不同，如pH值，可通过pH值控制器添加HCL或NaOH溶液，使其维持在所需的正常pH值范围内。在储液罐上端可增加各类传感器，如压力、温度、酶传感器，可对内罐的消化液进行实时的在线测定和调节。整个控制装置所有器件的控制，通过串行接口和计算机连接，并通过专用软件进行参数设定和控制，达到智能控制的目的。?（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，针对不同生物体的生活习性，对生物体胃肠道生理功能状态进行体外条件下模拟的装置，该装置可对消化道内部的PH值，压力、温度、酶等参数进行测定和自动调节，以达到在体外重现生物体胃肠道系统的目的。
技术介绍
由于化肥农药等的过量使用和水体、农田的广泛污染，生产的食物也积累了大量重金属和农药等各种污染物，食用对人体健康构成严重威胁。生物有效性一般通过动物(鹅，小鼠)的活体实验(in vivo)得到，但具有实验周期长、费用高、结果重现性差等缺点。体外实验(in vitro,或称模拟实验)时间短、费用低廉、结果重现性好、易于复杂实验的简单化设计，并适合大批量样品的快速测定，因此胃肠系统的体外模拟实验成为一种非常有效的评估污染物生物有效性的方法，且在方法学上日趋成熟。环境中污染物的吸附、解吸和形态变化与环境的微生物密切相关，特别是厌氧微生物在环境中的污染物分解转化方面起至关重要的作用。而在人体消化道中，特别是大肠中存在大量的厌氧微生物。现在已知正常成年人的肠道内的总重量有广2 kg，包含约500^1000个不同的种类，其细胞总量(IO14)是人体自身细胞的10倍，其编码的基因数量为是人体自身基因的100多倍，蕴含着海量的遗传信息。肠道微生物群落与宿主的消化、营养、代谢、免疫等方面密切相关，是进入人体的“环境”因素，其地位与作用相当于后天获得的一个重要“器官”。如此数量庞大的微生物群体，通过长期与宿主的共同进化，在营养和代谢调控方面有着不可忽视的作用，为宿主提供不具备的酶和生化代谢通路。帮助宿主消化人体不能直接消化的物质，如纤维素、半纤维素、胶质、淀粉等植物多糖。肠道微生物基因组是控制人体健康的“人类第二基因组”，与人体基因组一起，通过与环境条件相互作用，影响着人体的生理代谢。通过食物进入人体的有害污染物进入大肠后，在大肠中厌氧微生物的作用下，其生物有效性，形态，毒性等方面都可能发生改变。目前有多种体外模拟胃肠的方法，包括生理原理提取法(PBET)，体外胃肠法(IVG)，有效性简化提取法(SBET)等。这些方法更侧重与消化系统中酶等消化液对污染物生物有效性的影响，没有考虑大肠及大肠微生物的作用，并不是一个完整的消化系统。比利时根特大学专利技术的人体肠道微生物模拟系统(SHME)，除模拟胃和小肠还模拟培养了大肠微生物，包括升结肠、横结肠、降结肠，通过精确控制PH来控制不同阶段的微生物菌群。这不仅模拟了整个消化系统，还可以考察大肠微生物对污染物的代谢行为。充分考虑不同生物体，食品类别等在进食消化过程方面的较大差异，本研究对SHME系统进行了改进，使其便于根据研究的需要，模拟设置不同反应系统和各种参数，根据要求智能化调节各种参数，以达到可以模拟多种生物体消化系统的生理环境，为准确评估各种食物中有害污染物的有效性、转化等，提供技术上的支持。
技术实现思路
本技术的目的在于将原有的SHME装置进行技术改进，对其应用范围进行扩展，不仅实用于体外条件下人体胃肠道微生物生态模拟，还可在体外条件下重现其它生物体胃肠道及微生态系统的模拟。通过智能化控制对消化道内部的PH值，压力、温度、酶等参数进行测定和自动调节，以实现对各类生物复杂的胃肠道生理功能状态进行体外条件下的模拟。本技术专利技术是一种智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，包括用于模拟生物体胃肠道消化系统各部分的多个密闭型夹层储液罐，该夹层储液罐包括一个存储各类消化液，聚四氟乙烯材质的内罐，以及玻璃材质外罐，在内外罐的夹层部分充满恒温循环水，各外罐之间均由聚四氟乙烯管连通并连接到恒温水浴装置，从而达到恒温目的，其中水温根据需要模拟的具体生物类别来进行设定。各部分消化蠕动通过在各个玻璃罐下的磁力搅拌器进行搅拌加以模拟。在储液罐上端的盖子上有若干个孔，通过蠕动泵定时转移各个玻璃罐之间的消化液，还可通过蠕动泵以一定的泵速正反转控制，向储液罐中自动加入，或者取出消化液，并对取出液进行物质的分析。 基于微生物生长条件所需要的条件不同，如pH值，可通过pH值控制器添加HCL或NaOH溶液，对各个玻璃罐中溶液进行自动调节控制，使其维持在所需的正常pH值范围内。在储液罐上端可增加各类传感器，如压力、温度、酶传感器，可对内罐的消化液进行实时的在线测定和调节。整个控制装置包括若干个蠕动泵和pH值控制器，一套恒温循环水控温输送装置，所有器件的控制，均通过RS485转RS232转换器后，由串行接口和计算机连接，并通过专用软件进行参数设定和控制，达到快速、准确、省时省力，智能控制的目的。附图说明图I为本技术实施例的结构组成示意图。图2为本技术实施例的电路组成示意图。其中1带循环装置的恒温水浴2胃液储液罐3小肠储液罐4升结肠储液罐5横结肠储液罐6横结肠储液罐7食物液8胃液9小肠液10废液缸11 HCL溶液12 NaOH溶液13聚四氟乙烯管14磁力搅拌器15玻璃材质外罐16蠕动泵控制装置A 17蠕动泵控制装置B 18提取消化液蠕动泵19 pH值控制装置20 pH值控制器21提取酸碱液蠕动泵22传感器装置23 RS485转RS232转换器24计算机。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明。如图I和2所示，以人的胃肠道消化系统模拟为例，该模型包括胃液储液罐2、小肠储液罐3、升结肠储液罐4、横结肠储液罐5、横结肠储液罐6等5个密闭型储液罐，每个储液罐外部由一个玻璃外罐15，中间部分充满循环水，由聚四氟乙烯管13相通并连接到37摄氏度的恒温水浴装置I以达到恒温效果；胃和肠消化蠕动通过在每个玻璃罐下用磁力搅拌器14进行搅拌加以模拟，在各个密封罐的上端，有若干个孔，可通过蠕动泵控制装置A16和蠕动泵控制装置B17定时地向玻璃罐中加入(泵管和蠕动泵的连接已省略)，如通过提取消化液蠕动泵18向胃液储液罐2中加入食物液7和胃液8，向小肠储液罐3中加入小肠液9等 。各个部分的消化罐中的pH值通过pH值控制装置19和提取酸碱液蠕动泵21来吸取HCL溶液11或者NaOH溶液12达到自动控制的目的。并通过蠕动泵控制装置定时转移每个储液罐之间的消化液，最后的反应液排放至废液缸10。每个消化罐上端中插有传感器装置22，如对消化罐内的温度、酶含量、压力、pH值等参数的实时测定的传感器。以上参数能对消化道生理状况、食物分解以及营养吸收有重要影响。整个控制装置包括若干个蠕动泵和pH值控制器，恒温循环水控温输送装置，所有器件的控制，均通过RS485转RS232转换器23后，由串行接口和计算机24连接，并通过专用软件进行参数设定和控制，达到快速、准确、省时省力，智能控制的目的。权利要求1.智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，其特征在于装置中包括多个带夹层的密闭型玻璃罐、磁力搅拌器、恒温循环水控温输送装置、多个蠕动泵和PH值控制器、各类传感器，RS485转RS232转换器和专用操作软件；所有器件的控制，均通过RS485转RS232转换器后，由串行接口和计算机连接，并通过专用软件进行参数设定和控制。2.如权利要求I所述的智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，其特征在于带夹层的密闭型储液罐内罐是聚四氟乙烯材质的反应罐，外罐为有机玻璃材质，内外罐间充满本文档来自技高网...
【技术保护点】
智能化生物体胃肠道消化系统模拟控制装置，其特征在于装置中包括多个带夹层的密闭型玻璃罐、磁力搅拌器、恒温循环水控温输送装置、多个蠕动泵和pH值控制器、各类传感器，RS485转RS232转换器和专用操作软件；所有器件的控制，均通过RS485转RS232转换器后，由串行接口和计算机连接，并通过专用软件进行参数设定和控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡超，朱永官，孙国新，章臻，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：实用新型
国别省市：
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