一种模块化动物消化道体外模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及动物的消化道体外模拟的技术领域，尤其是指一种模块化动物消化道体外模拟装置。
【背景技术】
[0002]动物消化道体外模拟装置的不断推广，为食品及饲料科学，人类与动物营养学的研宄提供了巨大的方便，逐渐被学术界接受，某些模拟装置甚至可以作为生产设备，生产需要肠道环境或肠菌激活的某些活性物质。
[0003]现在已公开的多个消化道模拟装置设计上均有很大相似:核心部件都是一至数个密封反应容器，用于模拟消化道的特定部位。由有限几种设备，如恒温水套层，蠕动泵，磁力搅拌器等动作部件，及PH，温度等传感器，对容器内环境进行控制，以实现模拟人类及动物消化道环境的目的。各个研宄团队根据自己对动物消化道的不同理解，设计出多种连接反应容器的方式及控制方案，从而形成各自的实验模型。如SHME系统采用5个反应罐，以A-B-C-D-E串联形式连接。余应新等人设计的系统在SHME的基础上加入一个新的，模拟口腔的环节，同样是串联连接(F-A-B-C-D-E)。Oleg Paliy等人则只用了 3个反应罐(C-D-E)模拟大肠阶段。Larry E.Robinson的系统用了平行的结构以方便空白对照(AA-BB-CC-DD-EE)。Tom Van de Wiele等人设计的系统则只在大肠阶段采用空白对照(A-B-CC-DD-EE)。Annina Zihler Berner的设计引入一个预发酵罐概念，将菌液提前发酵后与模拟胃部食物混合，以模拟大肠菌群(A-B(-G)-C-D-E)。更多的情况下，研宄团队采用单个反应容器模拟某一特定肠段。部分国外团队开发出相应的控制软件，实现了装置随时间或逻辑关系的程序控制。
[0004]然而，现阶段体外消化道模拟装置的研制及开发存在下述问题:
[0005]1、此领域研宄仍处于初期，尚未成熟。在可预见的未来，现有装置在设计上不可避免遇到结构调整或修改。各个反应容器的连接设置，也必然随研宄的深入而变化。同时，随着传感器和精密控制技术的进步，未来模型中必定出现更多可控制的部件或采集的信息。而现有装置结构都相对封闭，并无更换与升级的设计，缺乏扩展性，为未来模型的改进和演变造成困难。
[0006]2、尚未有任何一种模型或装置处于相对主流或广泛认可的地位，不同研宄团队往往只拥有自己开发搭建的模型，无法搭建或购买其它研宄组使用的模型作对比或验证，因此每个模型都缺乏第三方实验室横向验证条件。使用模拟器进行的研宄，可信度及可重现性均受影响，也对此类装置的推广应用造成负面影响。
[0007]3、不同研宄团队即使采用同一模型，由于搭建模拟装置的硬件不同，造成的差异可能累积，直至影响实验结果的可重复性。如:蠕动泵内乳胶管的内管径，模型中并无规定，各团队搭建时按照自己的设计选用。而研宄表明，菌液通过不同口径乳胶管时，可能对细菌生物膜造成不同程度的剪切作用，进而对菌群构成产生影响。只有采用规范统一实验设备标准，才能保证实验结果的高可重复性。
[0008]4、构成现在大部分模拟装置的设备，如蠕动泵，磁力搅拌器等，都不是为消化道模拟工作而专门设计，在功能上有很多缺陷。如大部分成品独立蠕动泵均不具备上位机控制功能，磁力搅拌器不能连续工作10小时以上(肠道模拟装置中，磁力搅拌器需要能连续工作200小时)。多个设备往往含各自的外壳，支架，电流变压器，保险丝，开关，按钮，显示屏等重复部件。如果能只保留这些设备的核心部分，并实现统一供电和控制，能大大减少元件冗余，降低整体成本，防止设备间的冲突。
[0009]5、构成现有大部分模拟装置的设备，如蠕动泵，磁力搅拌器，pH自动控制仪，在外观，体积等参数上未进行优化，不仅连接困难，控制分散，且占用巨大空间，有的甚至需要占用整个实验台。在长达数周的运行过程中，还要避免设备受到外界物理碰撞或微生物污染，增加了使用难度。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种结构紧凑可靠、节省空间、高效、操作方便的模块化动物消化道体外模拟装置。
[0011]为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为:一种模块化动物消化道体外模拟装置，包括至少一个动物消化道体外模拟单元，每个动物消化道体外模拟单元均包括有框架、用于模拟特定消化道空腔的反应罐及多个能完成肠道模拟中一个具体且相对独立任务的功能模块，其中，所述框架的内部区分为上、下两个区域，该上区域形成有多个模块安装位，所述功能模块可拆卸式装于相应模块安装位上，该下区域形成有至少一个反应罐安装位，所述反应罐可拆卸式装于相应反应罐安装位上；所述功能模块包含传感器或运动部件，或同时包含二者；每个功能模块由单独的Arduino nano 328作为控制芯片，通过USB串口连接上位机，USB同时对控制芯片进行供电；所述框架内输入电压为220V，其内部变压器为功能模块提供直流电源，该框架上装有USB有源集线器，USB负责向功能模块内单片机供电以及上、下位机相互传输指令，该框架的顶部设有用于放置试剂瓶的平台，所述平台上形成有至少一个试剂瓶安装位。
[0012]所述功能模块上分别设有定位磁铁和把手，握住把手能够将模块推入框架上的相应模块安装位处，且推入后模块通过其上的定位磁铁固定在框架上。
[0013]所述反应罐由法兰口分割成盖子与罐体两个部分，其中盖子部分安装多个标准蓝盖瓶螺纹口，通过更换蓝盖瓶用瓶口配件实现多导管及PH计、温度探头传感器安装；罐体部分为含水夹层，能通过通入恒流恒温水实现恒温功能，罐体外有一从内层罐体延伸出的连通器，能安装非接触式液位仪实现对管内液位高度的检测，实现对内层罐体液体容积的测定。
[0014]所述框架的下部配置有密封盖，用于盖住下区域。
[0015]所述功能模块的背后开设有直流电源插座孔和USB TypeB插座孔。
[0016]所述框架的背后分别预留有管路通道、220v电源线插座孔、散热风扇孔，其侧面预留有管路通道，其顶部平台上预留有管路通道，其底部设有反应罐固定插销孔。
[0017]所述功能模块的外形为立方体，大小有规范:高与长均为120mm，宽度根据模块实际设计需要，有3种基本类型:60mm、120mm、180mmo
[0018]所述框架为立置的长方体框架。
[0019]所述USB有源集线器为10孔USB有源集线器。
[0020]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0021]1、可以快速使用本平台搭建多种消化道模拟模型，实现多模型的切换与比较，或者对已有模型进行快速的修改和升级，过程花费时间和成本很小。极大方便了各实验团队相互之间的实验结果的验证与重复，增加了实验结果的广泛接受程度。
[0022]2、具备极强的扩展性，搭建多种消化道模型。不仅可以模拟人类消化道，还可以模拟单胃及多胃动物的消化道。如鸡，牛，猪等，应用领域广泛。
[0023]3、统一了硬件规范，减少了由于硬件选择不同造成的差异积累。
[0024]4、框架内使用的功能模块，去处了冗余元件，并由独立控制芯片与上位机通信进行控制，增加了系统可靠性，减少了制造成本。功能模块可以热插拔和快速更换，做到不停机即可检查和更换故障模块。
[0025]5、多个模块被整合在框架中，节省了实验室空间，保持整洁一致的外观。内部密封，减少了外界污染的可能，减少实验难度。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元的立体图。
[0027]图2为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元拆除密封盖后的立体图。
[0028]图3为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元拆除密封盖后的主视图。
[0029]图4为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元拆除密封盖后的后视图。
[0030]图5为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元拆除密封盖后的侧视图。
[0031]图6为本实用新型所述动物消化道体外模拟单元拆除密封盖后的俯视图。
[0032]图7为本实用新型所述框架的立体图。
[0033]图8为本实用新型所述框架的主视图。
[0034]图9为本实用新型所述框架的后视图。
[0035]图10为本实用新型所述框架的侧视图。
[0036]图11为本实用新型所述框架的俯视图。
[0037]图12为本实用新型所述12