人工胃竇以揭示食物消化的流體動(dòng)力學(xué)

　　據(jù)外媒報(bào)道，為了對(duì)抗肥胖和促進(jìn)藥物吸收，科學(xué)家們廣泛研究了胃中胃液如何分解攝入食物和其他物質(zhì)。然而我們對(duì)胃中產(chǎn)生的復(fù)雜流動(dòng)模式和機(jī)械壓力如何促進(jìn)消化知之甚少。現(xiàn)在，來自法國、密歇根和瑞士的研究人員建造了一個(gè)人工胃竇的原型或稱下胃，從而基于流體動(dòng)力學(xué)來深入了解物理力量事如何影響食物消化的。

　　在《Physics of Fluids》中發(fā)表的文章中，他們揭示了一種基于液滴破裂和互補(bǔ)計(jì)算機(jī)模擬導(dǎo)出的傳輸現(xiàn)象的分類效應(yīng)。

　　胃的相關(guān)部位是儲(chǔ)存食物的器官；胃竇是食物被磨碎的地方；幽門或幽門括約肌是連接小腸的組織瓣膜的地方。慢波肌肉收縮從身體開始，隨著波的速度和振幅的增加形成竇性收縮波(ACW)并傳播到幽門。

　　據(jù)了解，研究人員的胃竇裝置是由一個(gè)圓柱體和一個(gè)空心活塞組成，其中，圓柱體的一端蓋上蓋子以模仿幽門封閉的狀態(tài)，空心活塞則在圓柱體內(nèi)移動(dòng)以模仿ACW。通過計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)測量驗(yàn)證，該模型產(chǎn)生了腔內(nèi)存在的反推射流特性。

　　研究人員通過測定ACW產(chǎn)生的流場中的液滴破碎來定量測定食物的分解。他們對(duì)不同粘度的不同模型流體系統(tǒng)展開研究，以此來解釋消化食物的廣泛物理特性。液滴的大小和其他參數(shù)類似于真正的胃。

　　液滴破碎發(fā)生在空心活塞表面附近，那里的流場速度較慢但應(yīng)變率較高，因此液滴在較長時(shí)間內(nèi)受到較高的剪切應(yīng)力?；钊行母浇囊旱螞]有發(fā)生破裂是因?yàn)閼?yīng)力更小、停留時(shí)間更短。

　　論文合著者Damien Dufour說道：“從這個(gè)簡單的原型中提取的結(jié)果加深了對(duì)發(fā)生在胃中的分解過程的了解?？拷诘囊旱螘?huì)在輸送到幽門時(shí)破裂。中心的液滴會(huì)返回到本體，體積則沒有大幅縮小，隨后分解。人們可以將ACW的這種聯(lián)合作用視為分類效應(yīng)?！?/p>