深入理解消化器官內(nèi)壁的多級多尺度結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的運動方式在消化吸收過程中起到的關(guān)鍵作用,對人類健康具有重要意義。但一直以來,未有定論。本工作著眼于人體小腸絨毛,從化學(xué)工程師的獨特視角出發(fā),理解其結(jié)構(gòu)和運動方式對傳質(zhì)和吸收的影響。文中建立了多物理場耦合計算流體力學(xué)（CFD）模型描述小腸絨毛運動驅(qū)動下的營養(yǎng)物質(zhì)傳遞與吸收。成功將動網(wǎng)格方法和傳質(zhì)-流動模型耦合,實現(xiàn)對絨毛往返周期運動的調(diào)控。通過周期性邊界條件的實施,實現(xiàn)利用含五根絨毛的吸收單元模擬整個小腸壁面附近流動與傳質(zhì)的目標(biāo)。同時建立分析方法,引入傳質(zhì)增強因子,量化傳質(zhì)與吸收效果。基于上述方法,通過數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)絨毛沿著小腸管路軸向的往返運動,可以形成兩個特征渦流,有效提升絨毛間隙間流體和外部流體的交換,減小徑向的傳質(zhì)阻力。絨毛表面葡萄糖吸收通量呈非均勻分布,頂部通量明顯高于底部,說明絨毛頂部在吸收中起到了關(guān)鍵作用。在一個運動周期中,傳質(zhì)增強因子先由1增大到最大值,再逐步減小到略小于1,最后有所回升。絨毛運動周期越小,最大傳質(zhì)增強因子越高,吸收量越大。絨毛越高,最大傳質(zhì)增強因子越高,再加上吸收面積越大,總吸收量會顯著提升。在本工作研究的參... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３：小腸壁面的多尺度結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３：?Ｔｈｅ?ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎｎｅｒ?ｗａｌｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｍａｌｌ?ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ??

腸方向行進。??Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ?Ｐｅｒｉｓｔａｌｓｉｓ??Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ?Ｂｏｌｕｓ??ａ??＾?ｔ、、、二?ｚ—－?—１??ｈｔｔｐｓ；．，ｃｏｕｒｓｅｓ．Ｉｕｍｅｎｌｅａｎｉｉｎｇ．ｃｏｎＶａｐ２／ｃｈａｐｔＣＴ／ｔｂｅ－ｓｍａｌｌ－ａｉｖｄ?ｈｔｔｐ?：／７ｗｗｗ．?ｓｔｒｅａｍｐｏｉｍａｃｕｐｕｎｃｔｕｒｅ．ｃｏｎｉ－ｗｐ－??ｌａｒｇｅ?ｉｎｔｅｓｔｉｎｃｓｖ，?ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐ�。铮幔洌螅唬玻埃保担埃玻�?１０１９０１?ｊｐｇ??圖１．４：宏觀尺度小腸壁面的分節(jié)運動和蠕動??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４：?Ｉ?ｈｅ?ｍｏｔｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｍａｌｌ?ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ?ａｔ?ｍａｃｒｏｓｃａｌｅ：?ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｐｅｒｉｓｔａｌｓｉｓ??無論是分節(jié)運動還是蠕動，都是宏觀尺度的運動，促進小腸整個肸體內(nèi)的物質(zhì)傳??輸。另有報道，微小的絨毛也會在消化過程屮發(fā)牛運動。祌ｍ侖玷絨毛附衿的肌肉??收縮形成微小褶皺，其上絨毛從而發(fā)牛靠近和遠離的運動（阽閣丨．５）?｜ｈ７１。還冇？種??理論是絨毛自帶平滑肌纖維，會產(chǎn)生自彳：的來Ｍ擺動（見閣丨．６）?｜８、這些微觀尺、上??５??

丨了：言?小腸絨毛運動對葡萄糖傳質(zhì)與吸收過程的影響：詿模模擬研究??的絨毛運動，同樣也可以促進物質(zhì)傳遞。??＾?＼?Ｂｘ－ｖｉｖｏ?Ｓｃｈｅｎｕｉｆｉｃ?Ｍｏｄｅｌ??．．．－二１１１－＇?乂‘』ｌｉａｍｘａＬＵｕｘＵ＾?［■』」魚??＿二—＿??？。調(diào)?■一＋??－??．一?？—??一？?ｃｏｎｉｆａｃｔＫｊｎ?４???圖１．５：微觀尺度小腸絨毛的運動：微褶皺方式［６７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５：?Ｔｈｅ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｖｉｌｌｉ?ａｔ?ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｍｉｃｒｏｆｏｌｄｓ｜６／７］??婦＿??＇?＾＞ｖ，ｒ??圖１．６：微觀尺度小腸絨毛的主動運動：擺動方式??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６：?Ｔｈｅ?ｐｒｏａｃｔｉｖｅ?ｐｅｎｄｕｌａｒ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｖｉｌｌｉ?ａｔ?ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅｆ８?９］??１．１．３理論意義及應(yīng)用價值??開展針對消化系統(tǒng)的實驗和模擬研宄，深入理解消化吸收過程，具有重要的理論??意義和應(yīng)用價值。??就理論角度而言，揭示消化和吸收機理，可以幫助科學(xué)家揭開許多未解之謎。例??如，消化器官內(nèi)壁的多級多尺度結(jié)構(gòu)在消化吸收過程中起到哪些作用？消化器官壁面??的各種運動如何分別影響腔體內(nèi)物質(zhì)的混合與傳輸？??就應(yīng)用角度而言，研究幵發(fā)的預(yù)測模型以及發(fā)現(xiàn)總結(jié)的新知識可以在多個領(lǐng)域中??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]模擬胃腸道反應(yīng)器的參數(shù)建立與冷模實驗研究[J]. 張文龍,詹曉北,陳犖,鄭志永,朱莉,李志濤,高敏杰.  化工學(xué)報. 2019(05)
[2]血糖預(yù)測生理模型及化工建模策略[J]. 秦逸凡,肖杰,陳曉東.  化工進展. 2019(01)
[3]基于仿生學(xué)的柔性反應(yīng)器[J]. 劉明慧,鄒超,肖杰,陳曉東.  化工學(xué)報. 2018(01)



本文編號：3265860