CN110327079A - 一种肠道菌群检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种肠道菌群的检测样本的采集装置，所述采集装置包括取样部件，及与取样部件可拆卸连接的收集部件；所述取样部件包括主杆、活动管、联动杆、抓斗和密封盖；本发明的肠道菌群的检测样本的采集装置通过相互配合的主杆、活动管和与活动管通过联动杆连接的锥形的两个互相配合的半壳性空腔体的抓斗，可以卫生方便的采集肠道菌群的检测样本，采集装置在取样部件上设置有密封盖，与收集部件能够将抓斗封闭在收集部件的空腔中，由于密封盖固定在活动管上，可以通过主杆与活动管的相对运动将抓斗在密闭的空间内打开，使采集到的样品掉落在收集部件的空腔中，避免了采集者直接目视采集到的检测样本，并且可以通过注射针孔直接取样检测。

Description

一种肠道菌群检测系统
技术领域
本发明涉及一种人体排泄物的检测系统，具体涉及一种肠道菌群检测系统。
背景技术
肠道菌群即人类肠道的正常微生物(如双歧杆菌，乳酸杆菌等)能合成多种人体生长发育必须的维生素和必需氨基酸，参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促进对人类的健康有重要作用的铁、镁、锌等元素的吸收。通常肠道菌群通过粪便进行检测，此类检测还可提供反映被检者消化道的生化数据，这为进一步的疾病诊断和健康调理提供重要的信息。
目前，用于肠道菌群检测的肠道菌群检测样品的采集多采用手工操作，用棉签或小棒自便池中蘸取粪便，放入样品(试)管中。出于卫生习惯，患者或家属对肠道菌群样品采集心理上存有排斥感，导致肠道菌群检测样品的采集困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种肠道菌群检测系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种肠道菌群的检测样本的采集装置，所述采集装置包括取样部件，及与取样部件可拆卸连接的收集部件；
所述取样部件包括主杆、活动管、联动杆、抓斗和密封盖，所述活动管套装在主杆外面且能够沿着主杆轴方向与主杆做相对运动，活动管的长度小于主杆长度，所述主杆上设置有限位机构，所述限位机构位于主杆上的活动管两侧，活动管的长度小于位于主杆上的活动管两侧的限位机构之间的距离，所述抓斗为两个互相配合的半壳性空腔体，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体的末端均转动连接于主杆一端，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为中空壳体，中空壳体的顶端为锥形，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体分别通过两个联动杆与活动管相连接，联动杆一端转轴连接在活动管上，联动杆另一端转轴连接在抓斗的半壳性空腔体上，所述活动管外周固定有与活动管同轴的密封盖；
所述收集部件为不具有上开口的管状容器，收集部件的上开口与所述密封盖盖合，收集部件的上开口与密封盖盖合时，取样部件的联动杆和抓斗位于收集部件的管状容器内，收集部件的管状容器侧壁和密封盖上设置有注射针孔，所述注射针孔由注射针头可刺穿材料一体密封。
上述肠道菌群的检测样本的采集装置通过相互配合的主杆、活动管和与活动管通过联动杆连接的锥形的两个互相配合的半壳性空腔体的抓斗，可以卫生方便的采集肠道菌群的检测样本，而且主杆的设置能够使得采集者与采集样本之间保持一定的距离，减少采集者的心里抗拒；所述采集装置在取样部件上设置有密封盖，与收集部件能够将抓斗封闭在收集部件的空腔中，由于密封盖固定在活动管上，可以通过主杆与活动管的相对运动将抓斗在密闭的空间内打开，使采集到的样品掉落在收集部件的空腔中，避免了采集者直接目视采集到的检测样本；在收集部件的管状容器侧壁和密封盖上设置有注射针孔，通过注射针孔可以利用注射器将用于取样的溶液注入收集部件的空腔溶液检测样本，并且冲洗抓斗上附着的检测样本，减少了样本污染的可能而且操作卫生方便，不需要直视样本，在样本溶解后，可以通过注射针孔直接取样检测；利用上述的肠道菌群的检测样本的采集装置整个取样过程卫生无污染，而且对于采用者不会产生心理抗拒。
优选地，所述注射针头可刺穿材料为橡胶、乳胶、硅胶或者锡箔纸。
优选地，所述抓斗的一个半壳性空腔体边缘安装有橡胶密封环，抓斗的另一个半壳性空腔体边缘设置有橡胶密封槽，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为弹头中空腔体。
上述抓斗的形状更有利于采集样品并且减少黏附。
优选地，所述活动管滑动套装在主杆外面或者通过配合的螺纹套装在主杆外面。
优选地，所述收集部件为不具有上开口的试管状容器。
优选地，所述主杆顶端和活动管顶端设置有防滑橡胶垫，所述收集部件上端外侧设置有外螺纹，所述密封盖侧壁内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，收集部件的上开口通过配合的螺纹与密封盖盖合。
优选地，所述限位机构为设置在主杆上的环状凸棱，所述环状凸棱的外径大于所述活动管的内径。
优选地，所述主杆的长度为0.5-1m，主杆的外径为0.8-3cm，活动管的外径为3-5cm，抓斗的长度为2-5cm，抓斗拼合时的外径为2-5cm，收集部件的外径为5-10cm，收集部件的长度为8-15cm。
上述抓斗的长度和外径取样量适宜，主杆长度的设置既有利于采样者与样本保持一定的距离，又有利于方便操作。
本发明还提供一种肠道菌群检测系统，所检测系统包括：
用于采集肠道菌群的检测样本的采集装置、检测样本预处理装置、样本检测装置、数据分析装置和结果显示装置；
所述检测样本的采集装置为上述任一所述的检测样本的采集装置；
检测样本预处理装置用于将所述采集装置采集到的检测样本进行预处理获取核酸样本；
所述样本检测装置用于将所述检测样本预处理装置获得的核酸样本进行16srRNA扩增测序和鸟枪宏基因组测序获取核酸样本信息；
所述数据分析装置用于前处理分析和后处理分析，所述前处理分析包括将所述样本检测装置获取的核酸样本信息进行去噪声信号、数据拆分、双端read拼接、去接头、去嵌合体序列、调整低质量区域的处理；所述后处理分析包括OTU聚类分析、Alpha多样性分析和Beta多样性分析；
所述结果显示装置用于将数据分析装置获得的结果通过显示器或者打印装置显示给使用者。
优选地，所述OTU聚类分析通过成分分析的菌群分类算法以及基于相似度分析的菌群分类算法，研究分析菌群的分层结构特征，统计每个样品在界、门、纲、目、科、属、种、株(Kingdom,Phylum,Class,Order,Family,Genus,Species,Strain)的分类水平上的序列数目；
所述Alpha多样性分析通过Chao1指数确定检测样本的物种丰富度，所述Alpha多样性分析通过香农-维纳指数确定检测样本的群落多样性；
所述Beta多样性分析包括主成分/主坐标(PCA/PCoA)分析、检测样本聚类分析和LEfSe分析，确定检测样本中的关键优势物种，并确定检测样本和和对照样本间的相异系数。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种肠道菌群的检测样本的采集装置及肠道菌群检测系统，肠道菌群的检测样本的采集装置通过相互配合的主杆、活动管和与活动管通过联动杆连接的锥形的两个互相配合的半壳性空腔体的抓斗，可以卫生方便的采集肠道菌群的检测样本，而且主杆的设置能够使得采集者与采集样本之间保持一定的距离，减少采集者的心里抗拒；通过所述采集装置在取样部件上设置有密封盖，与收集部件能够将抓斗封闭在收集部件的空腔中，由于密封盖固定在活动管上，可以通过主杆与活动管的相对运动将抓斗在密闭的空间内打开，使采集到的样品掉落在收集部件的空腔中，避免了采集者直接目视采集到的检测样本并且可以在收集部件内处理采集到的样本减少了样本污染的可能而且操作卫生方便，不需要直视样本，在样本溶解后，可以通过注射针孔直接取样检测；利用上述的肠道菌群的检测样本的采集装置在整个取样过程卫生无污染，而且对于采用者不会产生心理抗拒。本发明的肠道菌群检测系统结构合理，样本采集装置卫生，实现了人体肠道菌群的检测。
附图说明
图1为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的取样部件的示意图。
图2为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的示意图。
图3为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的取样部件的局部放大图。
图4为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的取样部件的局部放大图。
图5为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的取样部件的抓斗打开时的局部放大图。
图6为本发明实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的抓斗的结构示意图，其中，a为左视图，b为主视图，c为仰视图。
图7为本发明实施例的肠道菌群检测系统的示意图。
其中，1、取样部件，2、收集部件，3、主杆，4、活动管，5、抓斗，6、联动杆，7、密封盖，8、限位机构，9、防滑橡胶垫，10、橡胶密封环，11、橡胶密封槽，12、注射针孔，13、检测样本的采集装置，14、检测样本预处理装置，15、样本检测装置，16、数据分析装置，17、结果显示装置，18、中央控制装置。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种肠道菌群的检测样本的采集装置，如图2所示，所述采集装置包括取样部件1，及与取样部件可拆卸连接的收集部件2；
如图1所示，所述取样部件包括主杆3、活动管4、联动杆6、抓斗5和密封盖7，所述活动管4通过配合的螺纹套装在主杆外面套装在主杆3外面，活动管4具有内螺纹，主杆3具有配合的外螺纹，活动管4通过旋转螺纹能够沿着主杆轴方向与主杆3做相对运动，活动管4的长度小于主杆3长度，主杆3上设置有限位机构8，所述限位机构8位于主杆3上的活动管4两侧，如图3、图4所示，限位机构8为设置在主杆上的环状凸棱，所述环状凸棱的外径大于活动管的内径，活动管的长度小于位于主杆上的活动管两侧的环状凸棱之间的距离；
如图3、图5、图6所示，所述抓斗5为两个互相配合的半壳性空腔体，抓斗5的两个互相配合的半壳性空腔体的末端均转动连接于主杆3一端，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为中空壳体，中空壳体的顶端为锥形，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为弹头中空腔体，抓斗5的一个半壳性空腔体边缘安装有橡胶密封环10，抓斗的另一个半壳性空腔体边缘设置有橡胶密封槽11，抓斗5的两个互相配合的半壳性空腔体分别通过两个联动杆6与活动管4相连接，联动杆6一端转轴连接在活动管上4，联动杆6另一端转轴连接在抓斗4的半壳性空腔体上，所述活动管4外周固定有与活动管同轴的密封盖7；
如图2所示，所述收集部件2为不具有上开口的试管状容器，收集部件2上端外侧设置有外螺纹，密封盖7侧壁内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，收集部件2的上开口通过配合的螺纹与密封盖7盖合，收集部件2的上开口与所述密封盖盖合时，取样部件1的联动杆6和抓斗5位于收集部件2的管状容器内，收集部件的管状容器侧壁和密封盖上设置有注射针孔12，注射针孔12环状间隔排列绕所述管状容器侧壁一周，密封盖7上的注射针孔12对称交叉垂直排列有4个注射针孔12，所述注射针孔由橡胶一体密封；
主杆3顶端和活动管4顶端设置有防滑橡胶垫9；
所述主杆的长度为0.5-1m，主杆的外径为0.8-3cm，活动管的外径为3-5cm，抓斗的长度为2-5cm，抓斗拼合时的外径为2-5cm，收集部件的外径为5-10cm，收集部件的长度为8-15cm。
本实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置的使用方法如下：采集装置在放置时，收集部件2的上开口与所述密封盖盖合时，取样部件1的联动杆6和抓斗5位于收集部件2的管状容器内，抓斗5的两个互相配合的半壳性空腔体拼合，此时，活动管4位于主杆3的靠近抓斗5一侧，如图2、图3所示；
当需要采样时，取下收集部件2，旋转活动管4和主杆3上配合的螺纹，使活动管4沿着主杆轴方向朝着远离抓斗一侧移动，此时由于联动杆6的作用，抓斗5的拼合的两个互相配合的半壳性空腔体慢慢张开，如图5所示；
然后握住主杆3上的防滑橡胶垫9，将抓斗5的锥形尖端刺入待采集样本，然后另一只手握住活动管4上的防滑橡胶垫9，旋转活动管4和主杆3上配合的螺纹，使活动管4沿着主杆轴方向朝着抓斗一侧移动，此时，抓斗5的张开的两个互相配合的半壳性空腔体慢慢拼合，采集到的样本被封闭在抓斗5中，将收集部件2的上开口与所述密封盖7盖合，此时抓斗5位于收集部件2的管状容器内；然后让取样部件1竖直放置，收集部件2位于下侧，旋转活动管4和主杆3上配合的螺纹，使活动管4沿着主杆轴方向朝着远离抓斗一侧移动，此时由于联动杆6的作用，抓斗5的拼合的两个互相配合的半壳性空腔体慢慢张开，采集到的样本跌落在收集部件2中，通过注射针孔可以利用注射器将用于取样的溶液注入收集部件的空腔溶液检测样本，并且冲洗抓斗上附着的检测样本，在样本溶解后，将样本保存或者通过注射针孔取样检测。
本实施例的肠道菌群的检测样本的采集装置通过相互配合的主杆、活动管和与活动管通过联动杆连接的锥形的两个互相配合的半壳性空腔体的抓斗，可以卫生方便的采集肠道菌群的检测样本，而且主杆的设置能够使得采集者与采集样本之间保持一定的距离，减少采集者的心里抗拒；所述采集装置在取样部件上设置有密封盖，与收集部件能够将抓斗封闭在收集部件的空腔中，由于密封盖固定在活动管上，可以通过主杆与活动管的相对运动将抓斗在密闭的空间内打开，使采集到的样品掉落在收集部件的空腔中，避免了采集者直接目视采集到的检测样本；在收集部件的管状容器侧壁和密封盖上设置有注射针孔，通过注射针孔可以利用注射器将用于取样的溶液注入收集部件的空腔溶液检测样本，并且冲洗抓斗上附着的检测样本，减少了样本污染的可能而且操作卫生方便，不需要直视样本，在样本溶解后，可以通过注射针孔直接取样检测；利用上述的肠道菌群的检测样本的采集装置整个取样过程卫生无污染，而且对于采用者不会产生心理抗拒。
实施例2
作为本发明实施例的一种肠道菌群检测系统，所检测系统包括：
用于采集肠道菌群的检测样本的采集装置13、检测样本预处理装置14、样本检测装置15、数据分析装置16、结果显示装置17和中央控制装置18；
所述检测样本的采集装置为实施例1所述的检测样本的采集装置；
检测样本预处理装置用于将所述采集装置采集到的检测样本进行预处理获取核酸样本；
所述样本检测装置用于将所述检测样本预处理装置获得的核酸样本进行16srRNA扩增测序和鸟枪宏基因组测序获取核酸样本信息；
所述数据分析装置用于前处理分析和后处理分析，所述前处理分析包括将所述样本检测装置获取的核酸样本信息进行去噪声信号、数据拆分、双端read拼接、去接头、去嵌合体序列、调整低质量区域的处理；所述后处理分析包括OTU聚类分析、Alpha多样性分析和Beta多样性分析；
所述OTU聚类分析通过成分分析的菌群分类算法以及基于相似度分析的菌群分类算法，研究分析菌群的分层结构特征，统计每个样品在界、门、纲、目、科、属、种、株(Kingdom,Phylum,Class,Order,Family,Genus,Species,Strain)的分类水平上的序列数目；
所述Alpha多样性分析通过Chao1指数确定检测样本的物种丰富度，所述Alpha多样性分析通过香农-维纳指数确定检测样本的群落多样性；
所述Beta多样性分析包括PCA/PCoA分析、检测样本聚类分析和LEfSe分析，确定检测样本中的关键优势物种，并确定检测样本和和对照样本间的相异系数；
所述结果显示装置用于将数据分析装置获得的结果通过显示器或者打印装置显示给使用者；
中央控制装置18用于控制采集装置13、检测样本预处理装置14、样本检测装置15、数据分析装置16、结果显示装置17运行。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种肠道菌群的检测样本的采集装置，其特征在于，所述采集装置包括取样部件，及与取样部件可拆卸连接的收集部件；
所述取样部件包括主杆、活动管、联动杆、抓斗和密封盖，所述活动管套装在主杆外面且能够沿着主杆轴方向与主杆做相对运动，活动管的长度小于主杆长度，所述主杆上设置有限位机构，所述限位机构位于主杆上的活动管两侧，活动管的长度小于位于主杆上的活动管两侧的限位机构之间的距离，所述抓斗为两个互相配合的半壳性空腔体，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体的末端均转动连接于主杆一端，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为中空壳体，中空壳体的顶端为锥形，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体分别通过两个联动杆与活动管相连接，联动杆一端转轴连接在活动管上，联动杆另一端转轴连接在抓斗的半壳性空腔体上，所述活动管外周固定有与活动管同轴的密封盖；
所述收集部件为不具有上开口的管状容器，收集部件的上开口与所述密封盖盖合，收集部件的上开口与密封盖盖合时，取样部件的联动杆和抓斗位于收集部件的管状容器内，收集部件的管状容器侧壁和密封盖上设置有注射针孔，所述注射针孔由注射针头可刺穿材料一体密封。
2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述注射针头可刺穿材料为橡胶、乳胶、硅胶或者锡箔纸。
3.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述抓斗的一个半壳性空腔体边缘安装有橡胶密封环，抓斗的另一个半壳性空腔体边缘设置有橡胶密封槽，抓斗的两个互相配合的半壳性空腔体拼合时为弹头中空腔体。
4.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述活动管滑动套装在主杆外面或者通过配合的螺纹套装在主杆外面。
5.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述收集部件为不具有上开口的试管状容器。
6.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述主杆顶端和活动管顶端设置有防滑橡胶垫，所述收集部件上端外侧设置有外螺纹，所述密封盖侧壁内侧设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，收集部件的上开口通过配合的螺纹与密封盖盖合。
7.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述限位机构为设置在主杆上的环状凸棱，所述环状凸棱的外径大于所述活动管的内径。
8.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述主杆的长度为0.5-1m，主杆的外径为1-3cm，活动管的外径为3-5cm，抓斗的长度为2-5cm，抓斗拼合时的外径为2-5cm，收集部件的外径为5-10cm，收集部件的长度为8-15cm。
9.一种肠道菌群检测系统，其特征在于，所检测系统包括：
用于采集肠道菌群的检测样本的采集装置、检测样本预处理装置、样本检测装置、数据分析装置和结果显示装置；
所述检测样本的采集装置为如权利要求1-8任一所述的检测样本的采集装置；
检测样本预处理装置用于将所述采集装置采集到的检测样本进行预处理获取核酸样本；
所述样本检测装置用于将所述检测样本预处理装置获得的核酸样本进行16s rRNA扩增测序和鸟枪宏基因组测序获取核酸样本信息；
所述数据分析装置用于前处理分析和后处理分析，所述前处理分析包括将所述样本检测装置获取的核酸样本信息进行去噪声信号、数据拆分、双端read拼接、去接头、去嵌合体序列、调整低质量区域的处理；所述后处理分析包括OTU聚类分析、Alpha多样性分析和Beta多样性分析；
所述结果显示装置用于将数据分析装置获得的结果通过显示器或者打印装置显示给使用者。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述OTU聚类分析通过成分分析的菌群分类算法以及基于相似度分析的菌群分类算法，研究分析菌群的分层结构特征，统计每个样品在界、门、纲、目、科、属、种、株的分类水平上的序列数目；
所述Alpha多样性分析通过Chao1指数确定检测样本的物种丰富度，所述Alpha多样性分析通过香农-维纳指数确定检测样本的群落多样性；
所述Beta多样性分析包括主成分/主坐标分析、检测样本聚类分析和LEfSe分析，确定检测样本中的关键优势物种，并确定检测样本和和对照样本间的相异系数。
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