一种肠道内容物分离回收装置的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其是肠道内容物的分离技术领域。

背景技术：

人体肠道微生物时刻伴随人类成长，不仅帮助消化食物，更是人体有效抵抗外界病原菌入侵的屏障。漫长的进化过程形成的平衡稳定的肠道微生态环境对于人体的营养、代谢和免疫起着至关重要的作用。人体内存在大量共生微生物，它们大部分寄居在人的肠道中，数量超过1000万亿(10¹⁴数量级)，是人体细胞总数的10倍以上。在漫长的进化过程中，肠道微生物与人类达成了良好的合作，对人体的营养、代谢和免疫都起着至关重要的作用。

粪菌移植作为重建肠道菌群的有效手段，将健康人粪便中的功能菌群，移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群平衡，实现肠道及肠道外疾病的治疗。目前已用于多种菌群相关性疾病的治疗和探索性研究，并被认为是近年的突破性医学进展。但是，要从粪便中分离粪菌，对于医护人员的是巨大的挑战。因此，设计一种自动化的、标准化的粪菌分离和回收系统，具有非常重要的意义。

目前，对于粪菌自动化分离和回收系统，采用多级式过滤除去其它杂质，国内已有部分文献报道，如cn103330961b、cn105624024b和cn204097475u等。但是，这些粪菌分离和回收系统都只是对于粪便溶液中的杂质进行过滤分离后得到菌液，后续通过离心机离心使溶液分层,倒掉上清液来保留有用菌群。这种收集处理收集方法，操作十分不便.而且由于所用技术的限制,造成许多小而轻的细菌随上清液被倒掉，而且保留物种中还有大量的粪便残渣，而大部分肠道细菌尺寸小于50μm。而且由于粪便样品的多样性和复杂性,和每个人操作的差异性，使得该方法差异性很大，结果不可控，无法实现标准化的可重复性操作。另外，这些方法所获得的粪菌都是混合的，无法选择性地筛分特定的肠道微生物，对于未来精准地治疗肠道疾病，也是无法满足的。同时，此类装置中采用传统的滤网过滤方式进行细滤，除去尺寸较小的杂质。由于细滤筛网的网孔尺寸在0.01-1mm，极容易被杂质所堵塞，从而大幅降低过滤的效率，而且由于粪便中含有较多的粘性成分，也使得传统的滤网过滤方式效率降低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型采用微孔膜超细模组过滤的方式，来实现高效、精准、可控地收集特定的肠道内容物，具体技术方案如下：

一种肠道内容物分离回收装置，其特征在于，所述装置包括：除杂模块(1)和目标内容物收集模块(2)，所述除杂模块(1)包括搅拌粗滤模块(3)和细滤模块(4)；

所述搅拌粗滤模块(3)为上部带有搅拌装置(5)的容器(6)，所述容器(6)下部设置有粗滤滤网(7)，所述容器的底部设置有出液口(8)和回流口(9)；

所述细滤模块(4)包括细滤错流盘式过滤器(10)，粪便与溶剂(例如生理盐水)混合后，先由所述搅拌装置(5)充分分散，然后通过粗滤滤网(7)除去较大尺寸的杂质后，由第一输送泵(11)输送至所述细滤错流盘式过滤器(10)，通过所述细滤错流盘式过滤器(10)除去较细的杂质；

所述目标内容物收集模块(2)包括采用微孔膜滤网的微孔膜错流盘式过滤器(12)，经过所述细滤模块(4)过滤后的液体通过第二输送泵(13)输送至所述微孔膜错流盘式过滤器(12)，经过所述微孔膜滤网过滤，在所述微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液中收集目标内容物。

进一步地，所述细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为5-100μm，优选为5-50μm。

进一步地，所述微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为0.05-20μm，优选为0.05-5μm。

进一步地，所述细滤模块(4)还包括储液盒(14)，经过所述细滤错流盘式过滤器(10)过滤后的渗透液进入到所述储液盒(14)中，浓缩液通过管道经过所述回流口(9)回流至所述容器(6)中。

进一步地，所述目标内容物收集模块(2)还包括废液盒(15)，经过所述微孔膜错流盘式过滤器(12)过滤后的渗透液进入到所述废液盒(15)中，浓缩液通过管道回流至所述细滤模块的储液盒(14)中，循环过滤2至10分钟，优选为5分钟后，在所述微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液中收集目标内容物。

进一步地，所述目标内容物收集模块(2)包括一个微孔膜错流盘式过滤器；或者，所述目标内容物收集模块(2)包括多个不同孔径的微孔膜错流盘式过滤器，不同孔径的微孔膜错流盘式过滤器按照孔径从大至小依次布置，用于收集不同尺寸的目标内容物。

进一步地，所述目标内容物为肠道微生物，包括双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌、肠球菌等，所述肠道微生物的大小在0.1μm-50μm之间。

进一步地，所述搅拌粗滤模块(3)的容器(6)外部设置有外壳(16)，所述外壳(16)的顶部设置有排气口(17)，粪便产生的臭味气体经所述排气口(17)排出，并通过除臭装置(18)去除臭味。

一种肠道内容物，采用上述任意一项所述的肠道内容物分离回收装置制备得到。

一种分离回收肠道内容物的方法，其特征在于，所述方法上述任意一项所述的装置进行肠道内容物的分离。

本实用新型的有益技术效果在于：

1)采用错流过滤的方式来进行细滤。在传统上采用滤网的形式进行细滤，由于细滤筛网的网孔尺寸在0.01-1mm，极容易被杂质所堵塞，从而大幅降低过滤的效率，而且由于粪便中含有较多的粘性成分，也使得传统的滤网过滤方式效率降低。这样大量目标微生物由于细滤滤网的堵塞而无法顺利通过，导致最终收集到的目标微生物含量大幅降低。采用错流过滤的方式除去粪便样品中尺寸较小的杂质，利用水流产生的平行于膜面的切向力，不断冲刷膜表面的截留物，防止小孔堵塞，提高分离效率，大幅度增加微生物通过滤网的几率，延长滤网寿命。

2)传统上细滤模块由于易堵塞，难以采用20μm孔径以下的滤网进行过滤。导致滤出物中也会带有较高比例的小尺寸杂质。而本实用新型细滤模块采用了错流过滤的形式，因此细滤模块可以选择网孔尺寸15μm甚至更小的错流过滤器，这样可以大幅度减少通过错流过滤器的更小尺寸杂质的含量，使得目标内容物收集模块收集到的目标内容物纯度更高。

3)在细滤步骤之后，采用微孔膜错流过滤的方式来富集目标的肠道内容物，替代传统的离心式分离技术，首先可以使提取过程更加精准可控，分离效率高，同时操作简便，自动化程度高，另外，可以通过采用不同孔径的微孔膜，通过尺寸效应，可以选择性地分离所需要的肠道内容物。

4)细滤模块与目标内容物收集模块可实现协同配合：可以通过细滤模块和目标内容物收集模块过滤器孔径的设计，富集不同尺寸的目标内容物。例如：细滤模块采用孔径为5μm的错流过滤器，目标内容物收集模块采用1μm的错流过滤器，可以选择性地收集尺寸在1-5μm之间的目标内容物。

5)细滤模块与目标内容物收集模块的错流过滤均优选采用错流盘式过滤器，通过设置在微错流盘式过滤器内部的螺旋形管道进行错流过滤，能够大幅度提高有效过滤面积，从而缩小过滤器的体积。

附图说明

图1为实施例1中肠道微生物分离提取系统的示意图。1-除杂模块，2-目标内容物收集模块，3-搅拌粗滤模块，4-细滤模块，5-搅拌装置，6-容器，7-粗滤滤网，8-出液口，9-回流口，10-细滤错流盘式过滤器，11-第一输送泵，12-微孔膜错流盘式过滤器，13-第二输送泵，14-储液盒，15-废液盒，16-外壳，17-排气口，18-除臭装置。

图2为对比实施例1中采用传统离心式分离的方法的肠道微生物分离提取系统的示意图。201-搅拌粗滤模块，202-细滤模块，203-搅拌装置，204-容器，205-粗滤滤网，206-细滤滤网。

图3为实施例1中通过所述肠道微生物分离回收装置分离，在微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液中收集的产物，在200倍显微镜下的照片。

图4为对比实施例1中通过传统离心式分离的方法得到的下层沉淀物中2g固体沉淀物溶于25ml生理盐水中，在200倍显微镜下的照片。

图5为对比实施例2中通过所述肠道微生物分离回收装置分离，在微孔膜错流盘式过滤器的浓缩液中收集的产物，在200倍显微镜下的照片。

图6为实施例1与实施例2所分离出的浓缩液的粒径分布对比图。

图7为错流盘式过滤器的结构图。501-错流进液口，502-浓缩液出液口，503-螺旋形错流过滤管道。

具体实施方式

实施例1

一种肠道微生物分离回收装置，如图1所示，包括：除杂模块(1)和目标内容物收集模块(2)，除杂模块(1)包括搅拌粗滤模块(3)和细滤模块(4)；搅拌粗滤模块(3)为上部带有搅拌装置(5)的容器(6)，容器(6)下部设置有粗滤滤网(7)，所述容器的底部设置有出液口(8)和回流口(9)；130克粪便与750ml生理盐水在容器6中混合后，由搅拌装置5充分分散，经粗滤滤网7过滤除去粪便中颗粒较大的杂质。

细滤模块(4)包括细滤错流盘式过滤器(10)，经过粗滤过滤后的液体由第一输送泵(11)输送至细滤错流盘式过滤器(10)，通过细滤错流盘式过滤器(10)除去较细的杂质，细滤模块(4)还包括储液盒(14)，经过细滤错流盘式过滤器(10)过滤后的渗透液进入到储液盒(14)中，浓缩液通过管道经过所述回流口(9)回流至所述容器(6)中。细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为10μm.

目标内容物收集模块(2)包括采用微孔膜滤网的微孔膜错流盘式过滤器(12)，经过细滤模块(4)过滤后的液体通过第二输送泵(13)输送至微孔膜错流盘式过滤器(12)，经过微孔膜滤网过滤，在微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液中收集目标内容物。微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为0.1μm。经过微孔膜错流盘式过滤器(12)过滤后的渗透液进入到废液盒(15)中，浓缩液通过管道回流至细滤模块的储液盒(14)中，循环过滤5分钟后，在微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液中收集目标内容物。全部样品在70分钟左右过滤收集完毕。收集到的微孔膜错流盘式过滤器(12)的浓缩液在200倍显微镜下进行观察，如图3所示。

错流盘式过滤器优选采用螺旋形结构。采用螺旋形结构的设计比较紧凑，有利于减小整体设备的体积，同时也具有较好的过滤效果。

搅拌粗滤模块(3)的容器(6)外部设置有外壳(16)，外壳(16)的顶部设置有排气口(17)，粪便产生的臭味气体经所述排气口(17)排出，并通过除臭装置(18)去除臭味。

对比实施例1

一种肠道微生物分离回收装置，与实施例1中的肠道微生物分离回收装置相比，只有除杂模块，如图2所示。除杂模包括搅拌粗滤模块201和细滤模块202。搅拌粗滤模块201与实施例1中的搅拌粗滤模块3相同，为上部带有搅拌装置203的容器204，容器204下部设置有粗滤滤网205，粪便与水在容器204中混合后，由搅拌装置203充分分散，经粗滤滤网205过滤除去粪便中颗粒较大的杂质，细滤模块202包括细滤滤网206，用于除去粪便中颗粒较小的杂质。由于细滤滤网的孔径比较小，在过滤过程中，滤液的渗透速度很慢，而且少量的样品即会堵住细滤滤网，需要频繁更换或清理，否则滤液难以渗透通过。

经过细滤滤网206除杂后的粪便悬浊液采用离心方式进行肠道微生物的分离，1500rpm，3分钟，重复三次。最终下层沉淀物中2g固体沉淀物溶于25ml生理盐水中，在200倍显微镜下的照片，如图4所示。从图4可以看出，在收集到的下层沉淀物中，微生物含量很低。因此，离心分离收集微生物的效果较差，由于产物中微生物含量很低，使得治疗效果不佳。

可见，实施例1与对比实施例1相比，采用错流过滤的方式来进行细滤，除去粪便样品中尺寸较小的杂质，利用水流产生的平行于膜面的切向力，不断冲刷膜表面的截留物，防止小孔堵塞，提高分离效率，延长滤网寿命。在细滤步骤之后，采用微孔膜错流过滤的方式来富集目标的肠道内容物，替代传统的离心式分离技术，首先可以使提取过程更加精准可控，分离效率高，同时操作简便，自动化程度高。

对比实施例2

一种肠道微生物分离回收装置，包括：除杂模块和目标内容物收集模块，除杂模块包括搅拌粗滤模块和细滤模块；搅拌粗滤模块为上部带有搅拌装置的容器，容器下部设置有粗滤滤网，所述容器的底部设置有出液口和回流口；130克粪便与750ml生理盐水在容器中混合后，由搅拌装置充分分散，经粗滤滤网过滤除去粪便中颗粒较大的杂质。

细滤模块包括两层不同孔径的细滤滤网，细滤滤网孔径从上之下分别为为0.5mm和10μm，经过粗滤过滤后的液体输送至细滤滤网，通过细滤滤网除去较细的杂质，细滤模块还包括储液盒，经过细滤滤网过滤后的渗透液进入到储液盒中。

目标内容物收集模块与实施例1中的目标内容物收集模块相同。但是，由于细滤模块采用传统的多级过滤形式，过滤效率很低。全部样品需要在150分钟左右才能过滤收集完毕，与实施例1相比大幅度延长。收集到的微孔膜错流盘式过滤器的浓缩液在200倍显微镜下进行观察，如图5所示。虽然收集到的微生物含量相比对比实施例1有所增加，但仍大幅度低于实施例1。此外，可以注意到，与实施例1相比，对比实施例2中的杂质含量明显高很多。

可见，实施例1与对比实施例2相比，细滤模块也采用错流过滤的方式，利用水流产生的平行于膜面的切向力，不断冲刷膜表面的截留物，有助于防止小孔堵塞。此外，由于不断地冲刷表面的截留物，也有助于微生物与被截留下来的杂质进行分离，提高过滤效率，大幅度增加微生物通过滤网的几率。

实施例2

一种肠道微生物分离回收装置，其总体结构与实施例1相同。其中细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为5μm，微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为1μm。实施例1与实施例2所分离出的浓缩液的粒径分布对比图如图6所示。可见，通过可以通过细滤模块和目标内容物收集模块过滤器孔径的设计，富集不同尺寸的目标内容物，实施例2中的浓缩液中的目标内容物粒径分布更窄。

实施例3

一种肠道微生物分离回收装置，其总体结构与实施例1相同。其中细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为100μm，微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为0.05μm。

实施例4

一种肠道微生物分离回收装置，其总体结构与实施例1相同。其中细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为50μm，微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为20μm。

实施例5

一种肠道微生物分离回收装置，其总体结构与实施例1相同。其中细滤错流盘式过滤器(10)的滤网孔径为5μm，微孔膜错流盘式过滤器(12)的滤网孔径为0.05μm。

以上详细说明了本实用新型的实施方式，但也只是为了便于理解和说明而举例，不应视为对本实用新型的限制。任何所属技术领域的工作人员均可根据本实用新型的技术方案实施较佳的实施案例，但所有这些改动都属于本实用新型的权利要求范围。