一种微生物过滤提取装置及过滤提取方法与流程

1.本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种微生物过滤提取装置及过滤提取方法，具体地说是肠道内容物中微生物的过滤提取装置及过滤提取方法。


背景技术：

2.正常人体肠道中的菌群是己经被认为是人体内一个特殊的器官，菌群移植被认为是一种特殊的器官移植。肠道的细菌约为1000种。近来，现代医学己经越来越认识到肠道细菌在人体内的重要作用，己经将维持或者重建人体肠道正常菌群作为多种疾病的重要医疗手段。常用益生菌药物和食物只是将肠道的一种或几种细菌，经过体外专门的培养，然后按照一定的量进行包装。然而，因为所纳入人体肠道的细菌数量和种类都非常有限，所以其治疗价值也很有限。最近几年，菌群移植己经逐渐得到重视，尤其是对于常用抗生素等药物治疗无效的感染相关的疾病，其治疗价值显得尤为重要，如抗生素相关性腹泻、难治于生炎症于生肠炎，难治性肠易激综合症等。
3.科学发展至今，虽然己经有少数研究通过肠镜、胃镜、鼻胃管、空肠管、胶囊等将粪便混合液或者肠菌悬浮液输送到胃肠道内，实现肠菌移植，但是，移植前的肠菌提取需要先将粪便稀释成粪便混合液，然后再将悬浮液放入过滤装置内过滤，滤去食物残渣、寄生虫卵等，只保留有用的菌群，但是医务人员在制备提取菌群时，无论是从视觉、嗅觉还是心理上都很难接受，而且操作繁琐，医务人员工作量大，提取时间长，菌群活性下降，很难确保菌群的质量。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种微生物过滤提取装置，通过自动化装置实现粪便的稀释混合、过滤、微生物的提取。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种微生物过滤提取装置，包括搅拌过滤模块、提取分装模块和控制模块；所述搅拌过滤模块将样本进行稀释、搅拌、过滤；所述提取分装模块将搅拌过滤模块过滤后的样本进行提取、分装；所述控制模块包括控制器，所述搅拌过滤模和提取分装模块均与所述控制器电联接。
6.优选的，所述搅拌过滤模块包括固定底板、震荡装置、升降装置和搅拌过滤桶；所述震荡装置和升降装置均设置在所述固定底板上，所述搅拌过滤桶设置在所述震荡装置上，所述升降装置设置在所述搅拌过滤桶一侧，所述搅拌过滤桶底部设置有出液口。
7.优选的，所述震荡装置包括震荡底座和震荡电机，所述震荡电机可驱动震荡底座震荡，所述震荡底座设置在固定底板上，所述震荡底座上设置有托盘，所述托盘的内表面设置有十字限位槽，所述搅拌过滤桶的底面设置有限位筋，所述搅拌过滤桶设置在所述托盘
内，且所述限位筋可卡合在所述十字限位槽内；所述震荡底座上设置有称重传感器，所述称重传感器的称重受力端设置在托盘下；所述震荡电机和称重传感器均与所述控制器电联接。
8.优选的，所述升降装置包括设置在固定底板上的竖向固定板和设置在竖向固定板上的横向固定板，所述竖向固定板上竖向设置有直线导轨，所述横向固定板在升降电机的作用下可沿直线导轨上下运动；所述横向固定板的下表面设置有注液接头、排气接头和搅拌内齿接头，所述搅拌内齿接头与搅拌电机的输出端连接，在搅拌电机的作用下可带动所述搅拌内齿接头转动；所述注液接头通过注液泵与稀释液容器连接；所述排气接头与除臭装置连接；所述升降电机、搅拌电机、注液泵均与所述控制器电联接。
9.优选的，所述搅拌过滤桶内包括搅拌桶和位于搅拌桶下方的过滤桶；所述搅拌桶内设置有搅拌装置，所述搅拌桶的桶盖上设置有注液口和排气口，所述搅拌桶底部为倒圆锥形，所述圆锥的顶点处设置漏液口，所述漏液口下方设置有密封盖，所述密封盖与漏液口之间设置有密封垫；所述搅拌装置包括搅拌杆和搅拌桨，所述搅拌桨设置在搅拌杆上，所述搅拌杆顶部穿过桶盖，且所述搅拌杆顶部设置有齿形接头，所述搅拌杆可上下移动；所述过滤桶内位于漏液口下方设置有多层过滤网，所述过滤桶底部为斜面结构，所述过滤桶底部最低点处设置出液口，所述过滤桶侧面设置有摄像头，所述摄像头与所述控制器电联接。
10.优选的，所述漏液口中间设置有十字支撑架，所述十字支撑架中心处设置有通孔，所述密封盖的上表面设置有推杆，所述推杆穿过所述通孔，所述推杆顶部设置有按压头，且所述按压头的直径大于所述通孔的直径，所述按压头的上表面设置有倒圆锥形凹槽，所述按压头的下表面设置有卡槽，所述十字支撑架上设置有弹簧，所述弹簧位于卡槽下方。
11.优选的，在升降电机的作用下，所述横向固定板可沿直线导轨向下运动，所述横向固定板的下表面设置的注液接头、排气接头可分别与注液口、排气口连接；搅拌内齿接头与搅拌杆顶部的齿形接头齿合，在搅拌电机的作用下搅拌内齿接头可带动搅拌杆转动；搅拌完成后，在升降电机的作用下，所述横向固定板可沿直线导轨继续向下运动，从而带动搅拌杆向下运动，使搅拌杆底部向下插入所述倒圆锥形凹槽内，并且在搅拌杆向下的推力作用下使密封盖向下打开。
12.优选的，所述过滤桶内设置有9层过滤网，9层过滤网从上到下依次为20目、40目、80目、100目、120目、160目、200目、240目、300目。
13.优选的，所述提取分装模块包括底板、转盘和分装机构，所述转盘设置在所述底板上，在旋转电机的作用下所述转盘可在所述底板上转动，所述转盘上设置有多个固定凹槽，所述固定凹槽内放置分装管；所述分装机构包括设置在所述转盘上方的u形固定板，所述u形固定板上设置有光电传感器、提取泵、升降电机和升降装置，所述升降装置包括竖向固定板和设置在竖向固定板上的横向固定板，所述竖向固定板上竖向设置有直线导轨，所述横向固定板上设置有分装针，所述横向固定板在升降电机的作用下可沿直线导轨上下运动；所述提取泵的进口与所述搅拌过滤桶底部的出液口连接，所述提取泵的出口与所述分装针连接；所述光电传感器、提取泵、升降电机、旋转电机均与所述控制器电联接。
14.本发明还公开了一种微生物过滤提取方法，利用上述任一所述的装置，具体包括
以下步骤：（1）稀释：将桶盖打开，搅拌桶内装入样本，然后盖上桶盖，将搅拌过滤桶安装到托盘上，托盘下的称重传感器称量出重量，并将此重量传输给控制器，控制器根据此重量计算出需要加注稀释液的量，然后控制器控制升降电机向下运动，使注液接头、排气接头分别与注液口、排气口连接，搅拌内齿接头与搅拌杆顶部的齿形接头齿合，注液泵开始工作往搅拌桶内加注稀释液，排气口将异味排入到除臭装置进行除臭处理；（2）搅拌：稀释液加注完成后，控制器控制搅拌电机带动搅拌桨开始低速旋转，转速500rpm，搅拌30秒，然后提升到2000rpm，搅拌60秒，搅拌完成后搅拌电机停止旋转；（3）过滤：控制器控制升降电机继续向下运行, 使搅拌杆底部向下插入倒圆锥形凹槽内，并且在搅拌杆向下的推力作用下使密封盖向下推开，稀释后的样本液进入到搅拌桶的下部的过滤桶内，控制器控制震荡电机开始运行，实现搅拌过滤桶的偏向振荡，震荡电机振荡频率为2hz，30s后频率升为4hz，实现充分过滤；（4）分装：过滤时，监控器实时监控过滤桶内的滤液液位，并将液位信息发送给控制器，当液位到达设定值时，控制器控制提取分装模块开始分装，首先控制器控制分装盘旋转一周，通过光电传感器来确认各个分装位置是否有分装管，当分装管位于分装针正下方时，控制器控制升降装置带动分装针向下移动插入到分装管上端部，提取泵开始提取过滤桶内的滤液，然后将滤液通过分装针注入到分装管内，实现提取分装。
15.有益效果本发明公开了一种微生物过滤提取装置，该装置可自动化实现粪便的稀释混合、过滤、微生物的提取以及分装工作，装置自动化程度高，可大大节省人力，减轻医务人员的工作和心理压力，而且操作简单，提取效率高，提取过程中可最大程度保证菌群活性，确保菌群的质量。
16.本发明所述的微生物过滤提取装置中，搅拌过滤桶采用上下堆叠式结构，稀释搅拌后直接进入过滤桶，结构紧凑，效率高，且能避免管路运输中间环节的污染。偏心轴式振荡结构，结构简单，运行平稳，噪音低。圆盘式分装结构，分装效率高，且能保证每个分装管内有效成分占比一致。
附图说明
17.图1：本发明所述微生物过滤提取装置的结构示意图；图2：本发明所述搅拌过滤模块的结构示意图；图3：本发明所述震荡装置的结构局部剖视图；图4：本发明所述震荡底座内部的结构局部剖视图；图5：本发明所述震荡装置的工作原理结构示意图；图6：本发明所述托盘的结构示意图；图7：本发明所述升降装置的结构示意图；图8：本发明所述升降装置与搅拌过滤桶之间的连接的结构示意图；图9：本发明所述搅拌过滤桶的外部结构示意图；图10：本发明所述桶盖的结构示意图；图11：本发明所述搅拌桶底部的结构局部剖视图；
图12：本发明所述过滤桶底部的结构示意图；图13：本发明所述搅拌过滤桶的内部结构剖视图；图14：本发明所述提取分装模块的结构示意图；图15：本发明所述提取分装模块的升降装置的结构示意图；图16：本发明所述微生物过滤提取方法的工作原理示意图；图中：1：搅拌过滤模块；2：提取分装模块；3：控制模块；4：固定底板；5：震荡装置；6：升降装置；7：搅拌过滤桶；8：震荡底座；9：震荡电机；10：托盘；11：十字限位槽；12：限位筋；13：称重传感器；14：竖向固定板；15：横向固定板；16：直线导轨；17：升降电机；18：注液接头；19：排气接头；20：搅拌内齿接头；21：搅拌电机；22：搅拌桶；23：过滤桶；24：注液口；25：排气口；26：漏液口；27：密封盖；28：密封垫；29：搅拌杆；30：搅拌桨；31：齿形接头；32：过滤网；33：出液口；34：摄像头；35：十字支撑架；36：通孔；37：推杆；38：按压头；39：倒圆锥形凹槽；40：弹簧；41:偏心轴;42:轴承;43:同步带轮;44: 同步带;45:涨紧轮;46:主动带轮;47：从动带轮；48：桶盖；49：把手；50：限位卡扣；51：到位卡扣；52：底板；53：转盘；54：旋转电机；55：分装管；56：u形固定板；57:光电传感器;58:提取泵;59:分装针;60: 分装针安装座；61：零位遮光片。
具体实施方式
18.以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
19.以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
20.实施例1一种微生物过滤提取装置，如图1所示，包括搅拌过滤模块1、提取分装模块2和控制模块3；所述搅拌过滤模块将样本进行稀释、搅拌、过滤；所述提取分装模块将搅拌过滤模块过滤后的样本进行提取、分装；所述控制模块包括控制器，所述搅拌过滤模和提取分装模块均与所述控制器电联接。
21.如图2所示，所述搅拌过滤模块包括固定底板4、震荡装置5、升降装置6和搅拌过滤桶7；所述震荡装置和升降装置均设置在所述固定底板上，所述搅拌过滤桶设置在所述震荡装置上，所述升降装置设置在所述搅拌过滤桶一侧，所述搅拌过滤桶底部设置有出液口。
22.如图3
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5所示，所述震荡装置包括震荡底座8和震荡电机9，所述震荡电机可驱动震荡底座震荡，所述震荡底座设置在固定底板4上，所述震荡底座上设置有托盘10，如图6所示，所述托盘的内表面设置有十字限位槽11，如图12所示，所述搅拌过滤桶的底面设置有限
位筋12，所述搅拌过滤桶设置在所述托盘内，且所述限位筋可卡合在所述十字限位槽内；所述震荡底座上设置有称重传感器13，所述称重传感器的称重受力端设置在托盘下；所述震荡电机和称重传感器均与所述控制器电联接。
23.如图7所示，所述升降装置包括设置在固定底板4上的竖向固定板14和设置在竖向固定板上的横向固定板15，所述竖向固定板上竖向设置有直线导轨16，所述横向固定板在升降电机17的作用下可沿直线导轨上下运动；如图8所示，所述横向固定板的下表面设置有注液接头18、排气接头19和搅拌内齿接头20，所述搅拌内齿接头与搅拌电机21的输出端连接，在搅拌电机的作用下可带动所述搅拌内齿接头转动；所述注液接头通过注液泵与稀释液容器连接；所述排气接头与除臭装置连接；所述升降电机、搅拌电机、注液泵均与所述控制器电联接。
24.如图9
‑
11所示，所述搅拌过滤桶内包括搅拌桶22和位于搅拌桶下方的过滤桶23；所述搅拌桶内设置有搅拌装置，所述搅拌桶的桶盖48上设置有注液口24和排气口25，所述搅拌桶底部为倒圆锥形，所述圆锥的顶点处设置漏液口26，所述漏液口下方设置有密封盖27，所述密封盖与漏液口之间设置有密封垫28；所述搅拌装置包括搅拌杆29和搅拌桨30，所述搅拌桨设置在搅拌杆上，所述搅拌杆顶部穿过桶盖，且所述搅拌杆顶部设置有齿形接头31，所述搅拌杆可上下移动；所述过滤桶内位于漏液口下方设置有多层过滤网32，所述过滤桶底部为斜面结构，所述过滤桶底部最低点处设置出液口33，桶底斜面结构，防止积液，能最大限度将过滤的菌液排出，所述过滤桶侧面设置有摄像头34，所述摄像头与所述控制器电联接，ccd摄像头实时检测过滤桶内液位以及浑浊度，通过ai计算来算出提取的量。
25.如图11所示，所述漏液口中间设置有十字支撑架35，所述十字支撑架中心处设置有通孔36，所述密封盖的上表面设置有推杆37，所述推杆穿过所述通孔，所述推杆顶部设置有按压头38，且所述按压头的直径大于所述通孔的直径，所述按压头的上表面设置有倒圆锥形凹槽39，所述按压头的下表面设置有卡槽，所述十字支撑架上设置有弹簧40，所述弹簧位于卡槽下方。
26.在升降电机的作用下，所述横向固定板可沿直线导轨向下运动，所述横向固定板的下表面设置的注液接头、排气接头可分别与注液口、排气口连接；搅拌内齿接头与搅拌杆顶部的齿形接头齿合，在搅拌电机的作用下搅拌内齿接头可带动搅拌杆转动；搅拌完成后，在升降电机的作用下，所述横向固定板可沿直线导轨继续向下运动，从而带动搅拌杆向下运动，使搅拌杆底部向下插入所述倒圆锥形凹槽内，并且在搅拌杆向下的推力作用下使密封盖向下打开。
27.所述过滤桶内设置有9层过滤网，9层过滤网从上到下依次为20目、40目、80目、100目、120目、160目、200目、240目、300目。锥形9层级过滤网，增大有效过滤面积，防止堵塞。
28.如图14
‑
15所示，所述提取分装模块包括底板52、转盘53和分装机构，所述转盘设置在所述底板上，在旋转电机54的作用下所述转盘可在所述底板上转动，所述转盘上设置有多个固定凹槽，所述固定凹槽内放置分装管55；所述分装机构包括设置在所述转盘上方的u形固定板56，所述u形固定板上设置有光电传感器57、提取泵58、升降电机17和升降装置，所述升降装置包括竖向固定板和设置在竖向固定板上的横向固定板，所述竖向固定板上竖向设置有直线导轨，所述横向固定板上设置有分装针59，所述横向固定板在升降电机
的作用下可沿直线导轨上下运动；所述提取泵的进口与所述搅拌过滤桶底部的出液口连接，所述提取泵的出口与所述分装针连接；所述光电传感器、提取泵、升降电机、旋转电机均与所述控制器电联接。
29.实施例2一种微生物过滤提取方法，利用上述实施例1所述的装置，具体包括以下步骤：开始前，将桶盖48打开，搅拌桶22内装入样本，然后盖上桶盖48。将整个搅拌过滤桶安装到托盘8上，搅拌过滤桶底部的十字筋12与托盘8上的十字凹槽11相配合，实现限位。此时托盘下的称重传感器13可以称量出新增的重量，扣除整个桶的重量（恒定）即为样本的重量，并将此重量传输给cpu控制器，cpu知道桶已经安装到位，可以进行下一步操作了，升降电机开始动作，带动桶上方的机构下移36mm行程，实现了搅拌齿与搅拌桨啮合，并且在下移过程中搅拌齿轮头提取低速旋转，这样更利于内外齿轮的啮合。同时左侧的注液口24、排气口25分别与注液接头18、排气接头19实现了对接完成。加注泵开始工作往搅拌桶内加注稀释液（也就是生理盐水），排气口25将异味排入到除臭装置进行除臭处理。
30.当加注到与样本重量为3:1的稀释液后，搅拌桨开始低速旋转，转速500rpm，搅拌30秒，对样本进行初步的稀释，然后提升到2000rpm，搅拌60秒，彻底的搅拌均匀。至此搅拌动作完成。搅拌电机停止旋转。
31.升降电机继续向下运行10mm,在搅拌杆29的推动下，将搅拌桶底部的密封盖27向下推开，此时稀释后的样本液在重力作用下进入到搅拌桶的下部的过滤桶23内。于此同时震荡电机开始运行，在偏向轴的驱动下实现整个桶的偏向振荡，刚开始震荡电机运行速度为120rpm，即振荡频率为2hz，通过此低频振荡加速搅拌液进入过滤桶进行过滤。30s后频率升为4hz，使搅拌液在过滤网32振荡，防止堵塞过滤网，实现充分的过滤。桶内的过滤网为层级过滤，9层分别为20目、40目、80目、100目、120目、160目、200目、240目、300目。
32.过滤时， ccd监控器34实时监控过滤桶内的滤液液位，当到达设定值时便开始进行提取工作。并且能根据液位计算出能提取的有益菌液的体积，指导后端的分装操作。
33.开始分装时，分装盘53旋转一周，通过光电传感器57来确认20个分装位置是否有分装管55。当分装管位于分装针59正下方时，分装针向下移动插入到分装管上端部，提取泵58开始提取，将过滤液注入到分装管内，实现提取分装。
34.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。