论文总字数：13955字

摘 要

仿生肠道反应器是通过模拟诸如食物、药物等可被人体吸收、利用的物质在人体肠道中的运动状态，重现人体肠道消化过程中物理、化学及生物化学代谢过程中重要代谢物质的变化情况，从而为快速、安全、低成本开发新型健康食品、活性产物及高效药物提供了一种全新的监测与检测仪器。随着仿生技术的发展，对于生物微型反应器研究的不断深入，国外此类仪器产品的种类和功能也呈现出高集成化和智能化相比之下，国内仿生肠道反应器的研究更多的还处于理论研究和初步探索阶段。目前，我们的肠道模拟消化系统还在处于静态体外模拟。静态体外模拟肠道实验过程繁琐，得到的实验数据波动性大、重复性低、对于实验结果缺乏说服力，很难向后期的工业化生产提供有效、可靠的数据。基于当前的技术水平，本次设计首先完成了一整套可视化体外动态模拟仿生肠道反应器的理念设计图，同时给出相关的理论计算与设计原理。通过这些图纸和计算详细地介绍了本设计中的主要肠道反应器的各个主要部分的功能与重要零部件；其次，设计了仿生肠道反应器的大脑即中控系统；最后，在本设计中给出了该仿生肠道反应器的材料以及重要设备选型。通过论证，本设计理论上基本符合设计实验的需求。

关键词:动态仿生 可视化 肠道反应器

Design of a visual in vitro dynamic simulation bionic intestinal reactor

Abstract

The biomimetic intestinal reactor reproduces the important metabolites in the physical, chemical and biochemical metabolic processes of the human intestinal digestion process by simulating the movement state of substances that can be absorbed and used by the human body, such as food and drugs Changes, thus providing a new monitoring and testing instrument for the rapid, safe, and low-cost development of new health foods, active products, and highly effective drugs. With the development of biomimetic technology and the continuous deepening of research on biological microreactors, the types and functions of such foreign instrument products also show high integration and intelligence. In contrast, domestic biomimetic intestinal reactor research is more Is still in the stage of theoretical research and preliminary exploration. At present, our intestinal simulated digestive system is still in static in vitro simulation. The static in vitro intestinal simulation experiment process is cumbersome, and the obtained experimental data has large volatility, low repeatability, and lack of persuasion for the experimental results. It is difficult to provide effective and reliable data for later industrial production. Based on the current technical level, this design first completes a set of conceptual design drawings of the visual in vitro dynamic simulation of the bionic intestinal reactor, and at the same time gives the relevant theoretical calculation and design principles. Through these drawings and calculations, the functions and important parts of the main parts of the main intestinal reactor in this design are introduced in detail; second, the brain control system of the bionic intestinal reactor is designed; finally, in this design The materials of the bionic intestinal reactor and the selection of important equipment are given in. Through demonstration, this design theory basically meets the needs of design experiments.

Key Words: Dynamic bionic; Visualization; Intestinal reactor

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引言 1

1.1 仿生肠道反应器的介绍 1

1.1.1 仿生肠道反应器 1

1.1.2 仿生肠道反应器的优缺点 1

1.2 仿生肠道反应器的研究现状 1

1.2.1 仿生肠道反应器的研究进展 1

1.2.2 仿生肠道反应器的研究应用 2

1.3设计目的及意义 2

第二章 仿生肠道反应器的设计 4

2.1 基础参数的选择 4

2.2 反应器的结构的合计 4

2.2.1反应器的总体设计 4

2.2.2反应器的可视化部分设计 5

2.2.3反应器的蠕动结构实现装置设计 6

2.2.4反应器的理化环境控制装置与取样装置设计 7

2.3 反应环境系数计算 8

第三章 控制系统的设计 9

3.1 肠道蠕动的控制原理 9

3.2 控制软件的编程设计 9

3.3 控制系统的外观设计 14

第四章 仿生肠道反应器材料选择 15

第五章 结论与分析 16

参考文献 17

附录 19

致谢 33

第一章 引言

1.1 仿生肠道反应器的介绍

1.1.1 仿生肠道反应器

仿生肠道反应器是一种可在实验室条件下，模拟人体肠道内食品，药品的消化过程的实验仪器。仿生肠道反应器广泛应用于食源性致病菌的耐受性及其致病机理，肠道菌群互作以及新型药物的研发等领域。

1.1.2 仿生肠道反应器的优缺点

体内实验往往存在研究周期长，动物个体差异大，费用高，道德谴责伦理问题^[1]，仿生肠道反应器的出现正完美的解决了这一系列问题。仿生肠道反应器现目前阶段存在的最大问题是研究调查少，开发处于萌芽阶段，研究难度大，需要研究人员花费大量时间研究。

1.2 仿生肠道反应器的研究现状

1.2.1 仿生肠道反应器的研究进展

体外消化模拟系统由动静态划分，可分为动态模拟和静态模拟^[2]｡国内大多数人体消化研究实验多采用静态模拟，静态模拟操作简单，低成本，便于清洗。江南大学张文龙等^[3,4]通过模拟胃肠道反应器的参数建立与冷模实验研究对体外动态模拟消化系统进行了研究，并设计出了该反应器，并进行了参数分析。国外对于体外消化系统的研究多为动态研究并从上世纪就早已开始，对其进行了严格分类，主要有三种，分别为TNO(Transfer on No Overflow)胃肠道(TIM)模型，人体肠道微生物模拟器(SHIME)模型和SIMGI(Simulator of the gastro-intestinal tract)模型^[2]。近年来，国外体外模拟消化系统的研究突飞猛进，Marc Mac Giolla Eain等^[5]提出了人类微生物串扰(HuMiX)平台，一个这样的系统，利用这种多学科的方法，提供了一个具有代表性的体外人体胃肠界面模型。HuMiX为研究宿主微生物界面的分子相互作用提供了一种新的方法。

请支付后下载全文，论文总字数：13955字