CN107970045A - 肠道内容物负压自动取样器 - Google Patents

Abstract

一种肠道内容物负压自动取样器，包括外壳、进口面、收缩颈、进口孔、支撑架、封口树脂块、封口膜、保护支架。外壳为微型胶囊形，其一端为进口面，一侧设有抽真空管。进口面直径小于外壳直径2‑4mm，外壳与进口面由收缩颈连接，进口面上设有进口孔，进口面周边设有支撑架。支撑架为圆柱框架结构，与收缩颈固定连接，其内设有封口树脂块，其外设有封口膜。封口树脂块为扁圆柱形，其直径小于支撑架直径2‑4mm，高度小于支撑5的高度2‑4mm，由吸水树脂制成。封口膜为半圆罩形，封口膜圆形边缘与支撑架的下圆形框密封。保护支架设在封口膜的外层，由圆形底边和3‑8支弧形支撑杆构成，与收缩颈固定连接。抽真空管为内藏式，与取样器内腔连通，抽真空后被密封。

Description

肠道内容物负压自动取样器

技术领域

本发明属于动物胃肠道取样设备技术领域，具体涉及一种可对肠道不同区段中的肠道液体内容物进行无创伤、无痛的负压取样器具。

背景技术

一个健康的人体，肠道菌群具有一定的组成结构。据研究，人体肠道菌群可包括500-1000种细菌。虽然种类很多，但占细菌总数数量99%以上的细菌是由其中30-40种细菌构成的。目前，已鉴定出的细菌类群主要包括拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌、肠球菌、肠杆菌等种类。这些细菌根据其在肠道内不同的生理功能被分为三大类：共生菌、条件致病菌和病原菌。人体内的肠道菌群不只在消化过程发挥作用，它和人体健康有着极为密切的联系。人体内的肠道菌群主要对健康有以下几个方面的影响：（1）肠道菌群的存在可以通过自身屏蔽影响机体免疫系统，阻止病原菌入侵人体，并刺激人体免疫系统处于一种适度的活跃状态;（2）肠道菌群对肠道自身消化和代谢功能具有调节和营养作用;（3）肠道菌群和人体的代谢疾病具有重要关系。肠道菌群失衡可能是造成肥胖、糖尿病等多种代谢异常的重要原因之一。

近年来随着DNA测序技术的发展，肠道菌群的研究有了巨大的进步。目前，通过采取肠道内容物样品，并应用DNA测序技术对样品中所有菌群的宏基因组进行测序，经生物信息学分析对比得出所有肠道菌群的分类和菌群数量是研究肠道菌群的先进的技术方法。DNA测序技术是现代分子生物学研究中最常用的技术。测序研究技术的快速发展和测序成本的降低，促进了肠道菌群的研究、临床应用等领域的大发展。将来很可能每个人的肠道菌群在不同的时期，就像医院体检抽血化验一样，如患了肠道疾病或仅仅是肠道不适，就可以取一些肠道内容物样品进行分析化验。获得的肠道菌群分析结果用于指导进一步的治疗。

虽然肠道菌群的研究方法有了巨大的进步，但其采样方法却一直没有较大技术进步。肠道菌群的研究主要的采样方法有三种：一是采粪便样品来代表肠道内容物样品。该方法的优点是简单方便，但其最大的缺点是粪便中的菌群并不能完全代表肠道中的菌群种类和数量。有人体和动物实验表明，不同肠段的菌群种类结构和数量是不同的，且存在较大差异。因此，采用粪便样品进行肠道菌群的研究在多数情况下并不能真实的反映肠道菌群的种群结构和数量。二是结合肠道内窥镜的办法进行肠道内容物的取样。人类的不同肠段内菌群研究，一般结合内窥镜的方法来采取肠道内容物样品。这种方法不仅费时费力，且需要专业的医生进行操作，采样费用较高。被采样的人员（如患者）容易产生不适体验。三是对于一些实验动物，肠道菌群的研究可以采用屠宰或者手术取样的方法获得不同肠段中内容物的样品，这种方法显然不适于人体内肠道内容物的采样，虽然实验动物肠道内容物样品的采集可以使用屠宰等方法，但仍然十分的耗时耗力。因此，目前肠道内容物样品的采集技术手段仍然没有突破，多数研究仍然采用从粪便中采取样品用以分析肠道菌群的种类和数量分布。

鉴于上述肠道内容物采样方法存在的诸多弊端，CN1207890A公开了一种肠道粪便取样方法及取样器，该取样器与常用的注射器相似，取样原理是靠外拉活塞杆形成负压抽取样品，取样是在体外完成作业的，取样只能取到的是直肠中的粪便样品。CN1631323A公开了一种遥控电磁吸取式胃肠道取样微胶囊，该取样装置是一套电磁控制的动作装置，由操作者在体外遥控电磁装置开启取样小孔，进而使内置的胶棉纤维与肠道液体内容物接触，由虹吸原理来吸取肠道内容物。但取样微胶囊的具体位置是否需要外部的设备来辅助确定、以及如何确定等重要信息没有公开。因此，不明白微胶囊遥控区域所取的样品是肠道的哪一部分的样品。同时，样品是从吸取了肠道液体的纤维中挤出液体获得，易受污染。由此可见，上述两个公开的专利文献存在显著的缺陷。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种肠道内容物负压自动取样器。

本发明的肠道内容物负压自动取样器，包括外壳、进口面、收缩颈、进口孔、支撑架、封口树脂块、封口膜、保护支架，抽真空管，所述外壳为微型胶囊形状，其一端为进口面，一侧设有抽真空管。所述的进口面的直径小于外壳直径2-4mm，外壳的边缘与进口面由收缩颈连接，进口面上设有1-8个进口孔，进口面的周边设有支撑架。所述的抽真空管为内藏式管道，抽真空后被密封。所述的支撑架为圆柱框架结构，上、下为圆形框架，上下圆形框之间由3-6个支撑杆连接，支撑架的下圆形框与收缩颈固定连接，支撑架内设有封口树脂块，支撑架外设有封口膜。所述封口树脂块为扁圆柱形，其直径小于支撑架直径 2-4mm，高度小于支撑5的高度2-4mm，封口树脂块由吸水树脂制成。所述封口膜为半圆罩形，封口膜圆形边缘与支撑架的下圆形框密封。所述保护支架设在封口膜的外层，由圆形底边和3-8支弧形支撑杆构成半圆罩形，其圆形边缘与收缩颈固定连接。

所述封口膜为对pH值敏感的可溶性材料制成，依据所要取样的肠道区段不同，分别采用三种不同材料，（1）在pH5.5时可溶化的Eudragit L30D55材料，用于十二指肠取样的封口膜；（2）在pH>6.0可溶化的Eudragit L100材料，用于空肠取样的封口膜；（3）在pH>7.0可溶化的Eudragit S100材料，用于回肠取样的封口膜。

本发明外壳和支架采用包括PLA聚乳酸、但不局限于PLA聚乳酸的不可溶、且有一定硬度的食用级或医疗用的塑料材料制成。PLA聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。机械性能及物理性能良好，相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。

本发明采用的吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种带有大量亲水基团的功能性高分子材料。高吸水聚合物具有无毒、对人体无刺激性、无副反应、不引起血液凝固等特点，已被广泛应用于医药领域。例如，用于含水量大、使用舒适的外用软膏；生产能吸收手术及外伤出血和分泌液，并可防止化脓的医用绷带及棉球；制造能使水分和药剂通过而微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。

本发明制备封口膜的材料，采用德国罗姆（Rohm）公司的合成药用辅料尤特奇（Eudragit），其学名是丙烯酸树脂，包括甲基丙烯酸共聚物和甲丙烯酸酯共聚物。尤特奇广泛用于药物制剂的胃溶包衣、肠溶包衣、缓控释包衣、保护隔离包衣、缓释骨架材料和经皮给药制剂的骨架胶粘材料。尤特奇是安全的合成药用辅料。本发明利用了肠道不同阶段pH值的差异，分别采用了三种不同pH值可溶化的Eudragit L30D55、Eudragit L100和Eudragit S100材料，分别用于制备十二指肠、空肠和回肠取样的封口膜。

本发明肠道内容物负压自动取样器的使用方法，事先设有、安装好特定肠段（十二指肠、空肠或回肠）取样的封口膜，口服微胶囊型取样器后，当取样器的封口膜在特定肠段溶解，肠道内容物由取样器内的负压吸入取样器内腔，进口孔外的封口树脂块遇到特定肠段内的pH值不同的水分开始膨胀，自动封堵了取样器的进口孔，直至取样器随着肠道的蠕动被正常排出体外。确保了取样器所得到的特定肠段的内容物样品不被其它肠段的内容物所混杂污染。当该取样器由消化道正常排出体外时，经回收清洗取样器外壳，然后用移液枪或针筒吸取取样器内的肠道内容物样品。

本发明的有益效果：（1）本发明综合了预置负压、不同酸碱度溶解材料、吸水树脂这三种不同的材料和技术特点，利用了动物肠道中自然形成的不同肠段具有不同酸碱度的原理，精巧地设计发明了肠道内容物负压自动取样器，实现了由预置负压导致的自动取样的效果，由在不同酸碱度溶解材料制成的封口膜在动物不同肠道分段溶解导致的可以区分不同肠道位置的效果，在样品进入取样器后，由吸水树脂在遇到特定肠段中pH值不同的水分膨胀自动封堵取样口效果。本发明只需口服该取样器，即可获得人和动物十二指肠、空肠和回肠中内容物样品。（2）本发明取样准确，与实验动物屠宰取样的样品无显著差异，取样方便，使用的所有材料均对人体无毒无害，安全可靠；（3）本发明具有结构简单、使用方便、采样准确、制造成本低、一次性使用避免污染的优点；（4）本发明极大的减轻了使用者的不适应，方便和扩大了肠道研究的适用领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、外壳，2、进口面，3、收缩颈，4、进口孔，5、支撑架，6、封口树脂块，7、封口膜，8、保护支架, 9、抽真空管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的肠道内容物负压自动取样器，包括外壳1、进口面2、收缩颈3、进口孔4、支撑架5、封口树脂块6、封口膜7、保护支架8、抽真空管9。

所述外壳1为微型胶囊形状，方便人与动物口服，其一端为进口面2，一侧设有抽真空管9。

所述的进口面2的直径小于外壳1直径2-4mm，外壳1的边缘与进口面2由收缩颈3连接，进口面2上设有1-8个进口孔4，进口孔4为肠道内容物的进口，进口面2的周边设有支撑架5。

所述抽真空管9为内藏式管道，与外壳1内腔连通，在制备取样器时用于取样器内腔抽真空，产生预置负压后被密封。

所述的支撑架5为圆柱框架结构，上、下为圆形框架，上下圆形框之间由3-6个支撑杆连接，支撑架5的下圆形框与收缩颈3固定连接，支撑架5内设有封口树脂块6，支撑架5外设有封口膜7，支撑架5对内保护封口树脂块6处于进口面2正面，对外支撑着封口膜7。所述封口树脂块6为扁圆柱形，其直径小于支撑架5直径 2-4mm，高度小于支撑架5的高度2-4mm，封口树脂块6由吸水树脂制成，吸水膨胀后，在支撑架5的限制下将进口面2上的进口孔4堵死。所述封口膜7为半圆罩形，封口膜7圆形边缘与支撑架5的下圆形框密封，在到达特定肠道段被溶化前始终保护取样器处于负压密封状态，到达特定肠道段后封口膜7即被溶化，肠道内容物经进口孔4被吸进取样器中。

所述封口膜7为对pH值敏感的可溶性材料制成，依据所要取样的肠道区段不同，分别采用三种不同材料，（1）在pH5.5时可溶化的Eudragit L30D55材料，用于十二指肠取样的封口膜；（2）在pH>6.0可溶化的Eudragit L100材料，用于空肠取样的封口膜；（3）在pH>7.0可溶化的Eudragit S100材料，用于回肠取样的封口膜。

所述保护支架8设在封口膜7的外层，由圆形底边和3-8支弧形支撑杆构成半圆罩形，其圆形边缘与收缩颈3固定连接，保护封口膜7免受机械化破坏。

下面对本发明肠道内容物负压自动取样器的取样准确性进行比较试验

1、实验方法

（1）试验动物试验用20±1.5公斤的小型猪为实验动物，共12头，随机分为3个试验组和1个对照组，每组各3头。在实验开始前，所有试验猪饲喂相同的饲料2周，试验期间饲料保持不变。

（2）肠道内容物负压自动取样器及封口膜的制备 用Eudragit L30D55材料制作封口膜的肠道内容物负压自动取样器，称作I型肠道内容物负压自动取样器，用于十二指肠取样；用Eudragit L100材料制作封口膜的肠道内容物负压自动取样器，称作型肠道内容物负压自动取样器，用于空肠取样；用Eudragit S100材料制作封口膜的肠道内容物负压自动取样器，称作型肠道内容物负压自动取样器，用于回肠取样的封口膜。

试验组1的3头试验猪在试验正式开始的第1天口服3粒I型肠道内容物负压自动取样器，之后从粪便中共回收9（3×3）粒I型取样器，经过对取样器外表清洗，用移液器抽取取样器中的十二指肠内容物样品进行肠道菌群分析。

试验组2的3头试验猪在试验正式开始的第1天口服3粒型肠道内容物负压自动取样器，之后从粪便中共回收9（3×3）II型取样器，经过对取样器外表清洗，用移液器抽取取样器中的空肠内容物样品进行肠道菌群分析。

试验组3的3头试验猪在试验正式开始的第1天口服3粒型肠道内容物负压自动取样器，之后从粪便中共回收9（3×3）III型取样器，经过对取样器外表清洗，用移液器抽取取样器中的回肠内容物样品进行肠道菌群分析。

试验第3天，当全部回收所有27粒取样器后，屠宰包括对照组的所有12头试验猪。屠宰后，迅速分离肠段，对十二指肠、空肠和回肠，取各肠段肠道内容物取样，样品分装于灭菌的5mL离心管中，将样品投入液氮速冻，-80℃保存。

（3）试验检测指标 肠道内容物pH值，肠道内容物细菌种类。

2、试验结果

（1）肠道内容物pH值比较试验，结果见表1。

经单因素方差分析，结果表明：各试验组内经屠宰取样和取样器取样所得的肠道内容物样品的pH值之间差异不显著(P >0.05）。说明经肠道内容物负压自动取样器取得的样品内容物的酸碱度与屠宰取样的样品酸碱度一致。

（2）肠道内容物细菌种类比较试验，结果见表2。

经单因素方差分析表明，各样品的肠道菌群种类结构之间的差异不显著(P >0.05）。即经肠道内容物负压自动取样器取得的样品内容物的菌群种类和结构与屠宰取样的样品的菌群种类和结构一致。

综上试验结果表明，肠道内容物负压自动取样器可以对动物特定肠段的肠道内容物进行取样。该肠道内容物负压自动取样器取得的样品与屠宰取样的样品无显著差异。

Claims (3)

1.一种肠道内容物负压自动取样器，其特征在于，取样器包括外壳、进口面、收缩颈、进口孔、支撑架、封口树脂块、封口膜、保护支架、抽真空管，所述外壳为微型胶囊形状，其一端为进口面，一侧设有抽真空管；所述进口面直径小于外壳直径2-4mm，外壳边缘与进口面由收缩颈连接，进口面上设有1-8个进口孔，进口面周边设有支撑架；所述支撑架为圆柱框架结构，上、下为圆形框架，上下圆形框之间由3-6个支撑杆连接，支撑架的下圆形框与收缩颈固定连接，支撑架内设有封口树脂块，支撑架外设有封口膜；所述封口树脂块为扁圆柱形，其直径小于支撑架直径 2-4mm，高度小于支撑5的高度2-4mm，由吸水树脂制成；所述封口膜为半圆罩形，封口膜圆形边缘与支撑架的下圆形框密封；所述保护支架设在封口膜的外层，由圆形底边和3-8支弧形支撑杆构成半圆罩形，其圆形边缘与收缩颈固定连接。

2.根据权利要求1所述的肠道内容物负压自动取样器，其特征在于，所述封口膜为对pH值敏感的可溶性材料制成，依据所要取样的肠道区段不同，分别采用三种不同材料，在pH5.5时可溶化的Eudragit L30D55材料，用于十二指肠取样的封口膜；在pH>6.0可溶化的Eudragit L100材料，用于空肠取样的封口膜；在pH>7.0可溶化的Eudragit S100材料，用于回肠取样的封口膜。

3.根据权利要求1所述的肠道内容物负压自动取样器，其特征在于，所述的抽真空管为内藏式管道，抽真空后被密封。