◎ 何若菡，孫蕾蕾，姚 露，張舒凡，孫雅慧，趙玉平

（煙臺大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺 264005）

物-場模型分析是TRIZ（發(fā)明問題的解決理論）中對創(chuàng)新問題進(jìn)行描述和分析的重要工具[1]，它通過符號語言（表1）清晰描述技術(shù)系統(tǒng)的功能。物-場模型指出任何技術(shù)系統(tǒng)功能元的存在價(jià)值都在于其自身的使用功能，其功能的存在離不開3個(gè)元素（兩個(gè)物質(zhì)和一個(gè)場）的有機(jī)組合（圖1），且3個(gè)元素缺一不可[1-3]，即兩個(gè)物質(zhì)（S1、S2）和一個(gè)場（F）的基本模式，其中物質(zhì)（S1、S2）是指具有凈質(zhì)量的實(shí)體，常用的場（F）可以是生物場、化學(xué)場、機(jī)械場、光場、熱場、電磁場等。

圖1 基本的物-場模型圖

表1 常用的物-場分析符號表

鈣作為人體骨骼發(fā)育與健康不可缺少的營養(yǎng)元素[4-5]，不同年齡階段以及不同人群都需要補(bǔ)鈣：3~18歲的少年需要通過充足的鈣量來促進(jìn)骨骼發(fā)育、生長；18~35歲是儲存鈣的黃金周期；35歲以后，骨密度隨著年齡的增長而下降[5]；老年人由于鈣元素?zé)o法足量補(bǔ)充到骨骼，進(jìn)而引發(fā)骨質(zhì)疏松癥、高血壓、動(dòng)脈硬化及老年癡呆癥；孕婦若鈣量不足，會(huì)引發(fā)妊高癥，造成胎兒發(fā)育不良[6]；更年期女性雌激素降低，骨鈣不足，造成骨頭消融。

迄今為止，對于人體科學(xué)補(bǔ)充鈣系統(tǒng)方法已逐漸完善，而回顧人體補(bǔ)鈣的發(fā)展過程，與TRIZ理論的物-場模型標(biāo)準(zhǔn)解相吻合，本文通過物-場模型方法，闡述從單一服用鈣劑到系統(tǒng)全方位補(bǔ)鈣的方法與標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)分析問題過程及解決問題的方法，為物-場模型分析方法的學(xué)習(xí)提供有力的例證。

1 物-場模型的一般解法和分析步驟

某個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，需要有3個(gè)元素[2]，即S1為作用對象，S2為作用發(fā)出者，S1和S2的相互作用力為場F。

1.1 常見的物-場模型類型和解法

①有效的完整物-場模型：3個(gè)元素都存在且共同作用，達(dá)到期望值。②不完整的模型：缺物質(zhì)或者場，需要補(bǔ)齊所缺失的元素，使模型完整。③當(dāng)S2對S1作用不足時(shí)，引入另外的場F2代替原來的場或增加一個(gè)場強(qiáng)化不足效應(yīng)或加入新的物質(zhì)S3和另外的場F2強(qiáng)化效應(yīng)。④當(dāng)S2對S1作用有害時(shí)，增加新的物質(zhì)S3等或加入新的場F2等來抵消有害效應(yīng)。

1.2 物-場模型的分析步驟

為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，依據(jù)TRIZ理論找出關(guān)鍵問題，識別關(guān)鍵問題所在區(qū)域的3個(gè)元素，確定3個(gè)元素的相互聯(lián)系及作用，根據(jù)3者之間的聯(lián)系構(gòu)成基本的物-場模型，由物-場模型所表現(xiàn)出的類型查找所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)，構(gòu)建最優(yōu)解的物-場模型，最后根據(jù)實(shí)際問題和約束條件優(yōu)化最終解[1]。

2 科學(xué)補(bǔ)鈣問題實(shí)例

鈣是參與人體新陳代謝、維持骨骼健康的必需元素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國居民補(bǔ)鈣方式以膳食和營養(yǎng)保健品為主[7]，膳食攝入的鈣大多來源于綠色蔬菜，而菠菜、油菜中的草酸含量極高[8]，影響人體腸道對鈣的吸收，其次膳食烹飪的骨頭湯中含鈣量幾乎為零[10-11]。市場上的鈣強(qiáng)化劑多以藥物復(fù)配合成，長期服用藥物對人體健康造成一定的安全隱患。單純的補(bǔ)鈣與單一的運(yùn)動(dòng)并不能增加骨密度，也不能改善骨骼的韌性。因此當(dāng)前要解決的是如何增加人體對鈣的充分吸收和利用，科學(xué)預(yù)防骨質(zhì)疏松是關(guān)鍵。

2.1 應(yīng)用TRIZ物-場模型對該實(shí)例進(jìn)行分析

關(guān)鍵問題1：早期人們補(bǔ)鈣的方式多以藥物療法，常見的藥物鈣源為碳酸鈣和檸檬酸鈣。碳酸鈣含鈣量高，但不易被腸道分解利用[7,9]，不適用于腸胃功能不足及胃酸缺乏的人群；檸檬酸鈣含鈣量低，能達(dá)到補(bǔ)鈣的效果，但成本較高，兩種藥物長期服用對人體產(chǎn)生副作用，因此，膳食補(bǔ)鈣為當(dāng)今最為安全的途徑之一，當(dāng)人們通過膳食鈣攝入不足時(shí)，就會(huì)引發(fā)骨骼性的疾病。以S1-鈣劑，S2-骨骼，F(xiàn)1-生物場，建立的效應(yīng)不足的物-場模型如圖2所示。

圖2 鈣劑不足以改善骨質(zhì)疏松癥的物-場模型圖

關(guān)鍵問題2：蔬菜是膳食補(bǔ)鈣的重要來源，含鈣較高的菜花、芥藍(lán)、油菜等中含有大量的草酸，進(jìn)入腸胃后與鈣結(jié)合形成草酸鈣，極易引發(fā)結(jié)石，造成鈣離子大量流失。以S3-草酸，S1-鈣劑，F(xiàn)2-化學(xué)場，建立的有害物場模型如圖3所示。

圖3 草酸導(dǎo)致鈣流失的有害物-場模型圖

應(yīng)用TRIZ理論中的標(biāo)準(zhǔn)解對以上兩個(gè)關(guān)鍵問題求解：膳食鈣補(bǔ)充不足時(shí)，導(dǎo)致兒童生長發(fā)育遲緩，中老年人易患骨質(zhì)疏松癥，可以加入新的物質(zhì)S5（鮮骨肉粉），經(jīng)低溫超微粉碎后的鮮骨肉粉保留了大量的營養(yǎng)成分，達(dá)到骨肉同吃，以骨壯骨的效果，據(jù)研究顯示每人每天5～20 g鮮骨肉粉單獨(dú)加熱15 min或同其他食物煮熟，適用于所有人群補(bǔ)鈣[10]。膳食中的草酸經(jīng)過S4沸水焯燙去除，可以抑制草酸對鈣劑的有害功能，從而有助于S6（人體腸道）對鈣的吸收[9]。引入熱場和鮮骨肉粉強(qiáng)化補(bǔ)鈣的物-場模型，如圖4所示。

圖4 引入熱場和鮮骨肉粉強(qiáng)化補(bǔ)鈣的物-場模型圖

關(guān)鍵問題3：食物中的維生素D促進(jìn)人體對鈣的吸收和利用，二者的協(xié)同作用增加肌肉的耐力和骨骼的韌性，而無活性的維生素D在人體內(nèi)無法將鈣充分沉積在骨骼中，造成骨鈣下降。

關(guān)鍵問題4：單純的補(bǔ)鈣并不能改善骨質(zhì)的流失，大量的鈣沉積在血液中引發(fā)高血鈣，進(jìn)入腎臟中引發(fā)腎結(jié)石，骨質(zhì)的合成與骨骼的韌性還與受力有關(guān)，因此需要找到合理的途徑促進(jìn)血液循環(huán)，幫助鈣沉積骨骼中，減少骨折的風(fēng)險(xiǎn)是重點(diǎn)。人體內(nèi)鈣流失不足以改善骨骼強(qiáng)度的物-場模型，如圖5所示。

圖5 人體內(nèi)鈣流失不足以改善骨骼強(qiáng)度的物-場模型圖

應(yīng)用TRIZ理論物-場分析對關(guān)鍵問題3和4求解：引入新的光場F3，陽光照射促進(jìn)維生素D在體內(nèi)合成，激活后的維生素D加強(qiáng)骨骼對鈣吸收和利用[12]。引入機(jī)械場F4，有氧和抗阻的混合運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)血液循環(huán)，有利于血液中的營養(yǎng)物質(zhì)輸送到骨骼中，增強(qiáng)骨骼耐受壓力。陽光和運(yùn)動(dòng)促進(jìn)骨骼對鈣的吸收利用的物-場模型，如圖6所示。

圖6 陽光和運(yùn)動(dòng)促進(jìn)骨骼對鈣的吸收利用的物-場模型圖

2.2 優(yōu)化物-場分析中的標(biāo)準(zhǔn)解，得到最完善的補(bǔ)鈣方案。

蔬菜中的草酸被沸水去除后，促進(jìn)人體腸道對鈣的吸收。腸胃炎及胃酸分泌不足的人群可以每日食用鮮骨肉粉增加鈣的吸收量。在戶外曬太陽，選擇夏天早上9:00—11:00，下午3:00—5:00，冬天正午，每天至少15 min且除了臉部防曬，身體其他部分盡量不要遮蓋，這樣更有利于合成維生素D，戶外曬太陽結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法（有氧和抗阻的混合運(yùn)動(dòng)）促進(jìn)人體血液循環(huán)，提高食物中鈣的生物利用度，增加骨密度和骨骼的韌性[13-14]。完善的補(bǔ)鈣物-場模型，如圖7所示。

圖7 完善的補(bǔ)鈣物-場模型圖

3 結(jié)語

人體對鈣劑的吸收和利用受多種因素的影響，盲目的補(bǔ)鈣并不能達(dá)到壯骨的目的。本文基于TRIZ理論中的物-場模型對人體鈣攝入不足的關(guān)鍵問題求解，得到一個(gè)全面的補(bǔ)鈣方案：經(jīng)沸水燙漂后的蔬菜與營養(yǎng)全面的骨肉粉煮熟后同食，達(dá)到補(bǔ)充人體鈣量流失的效果，在戶外邊曬太陽，邊運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練有利于人體腸道對食物中鈣的充分吸收和骨鈣的沉積，進(jìn)而有助于預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生。