尿液生理活性物质的萃取装置、萃取系统以及萃取尿液生理活性物质的方法

摘要

一种尿液生理活性物质的萃取装置、萃取系统和萃取尿液生理活性物质的方法，所述萃取装置包括：第一萃取桶、第一萃取材料、第二萃取桶、以及第二萃取材料。所述第一萃取桶具有第一容置槽，所述第一萃取材料设置于所述第一容置槽内。所述第二萃取桶具有第二容置槽，所述第二容置槽设置于所述第一容置槽内而位于所述第一萃取材料上方，第二萃取材料，设置于该第二容置槽内而位于该第二出口上方。藉此只需收集及更换萃取材料，即可进行生理活性物质的溶出及纯化的处理工作，排除尿液新鲜度的困扰，提高生理活性物质的质量。

说明书

技术领域

本发明涉及萃取装置及方法，特别是尿液生理活性物质的萃取装置、萃 取系统以及萃取尿液生理活性物质的方法。

背景技术

人类的尿液可以萃取出多种生理活性物质，这些生理活性物质可被进一 步精制成有益人体、低排斥性及无副作用的人类由来药物。而萃取这些珍贵 的生理活性物质，必须使用大量的人类尿液作为原料。

传统收集尿液的方式主要是在沟槽式厕所内放置数个一定容量(例如20 L)的集尿桶，用于直接收集捐尿者的尿液。而为了保持尿的新鲜度，一天内 必须至少三次将收集到的尿液运回粗品制造工厂。在每次运送尿液的过程 中，收集人员首先必须将多个集尿桶内的尿液倒入更大容量(例如50L)的运 尿桶，接着以人工搬运的方式将运尿桶装载在运输车辆上运回工厂，再进行 尿液中生理活性物质的萃取及初步纯化的工作。

传统收集尿液方式的集尿桶的放置受限于传统沟槽式厕所，易给人不文 明的观感，又为了保持尿液的质量，捐尿者如厕后不能以水冲洗厕所，导致 厕所不易保持卫生。而一天至少三次的收尿过程非常耗费人力和时间，且尿 液的质量不易控制。随着社会环境的改变，人力成本和运输成本逐渐增加， 而原料尿液质量难以控制导致萃取后的废尿处理成本无法减少，因此传统收 集尿液的方式已面临严重的存续问题。

如果无法确保尿液来源的供应，人体由来药物的供给将会面临短缺。如 何解决上述种种问题，提供环保、美观、经济、高效的现代化尿液收集方式， 即为本发明的主要目的。

发明内容

本发明提供一种尿液生理活性物质的萃取装置，包括：第一萃取桶、第 一萃取材料、第二萃取桶、以及第二萃取材料。所述第一萃取桶具有第一容 置槽、以及位于所述第一容置槽的相对两侧的第一入口和第一出口。所述第 一萃取材料设置于所述第一容置槽内而位于所述第一出口上方。所述第二萃 取桶具有第二容置槽、以及位于所述第二容置槽的相对两侧的第二入口和第 二出口，所述第二容置槽通过所述第一入口设置于所述第一容置槽内而位于 所述第一萃取材料上方。所述第二萃取材料设置于所述第二容置槽内而位于 所述第二出口上方。

于一具体实施例中，所述第一萃取桶以及所述第二萃取桶的质料为合成 塑料、玻璃纤维或金属。

于一具体实施例中，所述第一萃取材料以及所述第二萃取材料分别选自 由离子交换树脂、聚合物纤维以及壳聚糖所组成的组的至少一种。

于一具体实施例中，所述生理活性物质包括尿激酶、尿胰蛋白酶抑制剂、 巨噬细胞集落刺激因子、或其组合。

于一具体实施例中，所述萃取装置进一步包括：第一滤网以及第二滤网。 所述第一滤网设置于所述第一出口与所述第一萃取材料之间。所述第二滤网 设置于所述第二出口与所述第二萃取材料之间。

于一具体实施例中，所述萃取装置进一步包括：漏斗以及第三滤网。所 述漏斗具有侧壁、位于所述侧壁相对两侧的漏斗入口和漏斗出口、以及位于 所述侧壁的溢流口，所述侧壁通过所述第二萃取桶的所述第二入口设置于所 述第二萃取材料上方。所述第三滤网以该漏斗入口的水平方向设置于所述漏 斗内而位于所述溢流口与所述漏斗入口之间。

本发明进一步提供一种尿液生理活性物质的萃取系统，包括：第一萃取 装置、第二萃取装置、以及管路。所述第一萃取装置包括：第一萃取桶、第 一萃取材料、第二萃取桶、以及第二萃取材料，其中，所述第一萃取桶具有 第一容置槽、以及位于所述第一容置槽的相对两侧的第一入口和第一出口； 所述第一萃取材料设置于所述第一容置槽内而位于所述第一出口上方；所述 第二萃取桶具有第二容置槽、以及位于所述第二容置槽的相对两侧的第二入 口和第二出口，所述第二容置槽通过所述第一入口设置于所述第一容置槽内 而位于所述第一萃取材料上方；所述第二萃取材料设置于所述第二容置槽内 而位于所述第二出口上方。所述第二萃取装置包括：第三萃取桶、第三萃取 材料、第四萃取桶、以及第四萃取材料，其中，所述第三萃取桶具有第三容 置槽、以及位于所述第三容置槽的相对两侧的第三入口和第三出口；所述第 三萃取材料设置于所述第三容置槽内而位于所述第三出口上方；所述第四萃 取桶具有第四容置槽、以及位于所述第四容置槽的相对两侧的第四入口和第 四出口，所述第四容置槽通过所述第三入口设置于所述第三容置槽内而位于 所述第三萃取材料上方；所述第四萃取材料设置于所述第四容置槽内而位于 所述第四出口上方。所述管路连通所述第一萃取装置和所述第二萃取装置。

于一具体实施例中，所述第一萃取桶包括第一界面，所述第二萃取桶包 括第二界面，所述第三萃取桶包括第三界面，以及所述第四萃取桶包括第四 界面，使得所述第二萃取桶和所述第四萃取桶分别通过所述第一界面、所述 第二界面、所述第三界面和所述第四界面与所述管路连接，以连通所述第一 萃取装置和所述第二萃取装置。

于一具体实施例中，所述第一萃取材料、所述第二萃取材料、所述第三 萃取材料、以及所述第四萃取材料分别选自由离子交换树脂、聚合物纤维以 及壳聚糖所组成的组的至少一种。

本发明还提供一种萃取尿液生理活性物质的方法，包括：使用至少一所 述的萃取装置萃取尿液中的生理活性物质，使得尿液自所述第二入口流入所 述第二萃取桶，通过所述第二容置槽内的所述第二萃取材料和所述第一容置 槽内的所述第一萃取材料，以于所述第一萃取材料和所述第二萃取材料萃取 所述尿液中的生理活性物质后，经萃取的所述尿液由所述第一出口排出所述 第一萃取桶；收取所述萃取装置中的第一萃取材料和第二萃取材料；以及以 脱附剂处理所述第一萃取材料和所述第二萃取材料，而获得含有所述生理活 性物质的溶液。

于一具体实施例中，所述脱附剂包括碱性氯化铵溶液、碱性硫酸铵溶液、 以及磷酸缓冲液的至少一种。

本发明的萃取装置和萃取系统不受限于厕所形式，可配合现代化厕所的 设计直接置放在厕所的尿斗或尿槽上，萃取装置内的萃取材料直接萃取尿液 中的生理活性物质，而吸附后的尿液排入厕所化粪池，因此，厕所可保持原 设计冲水，厕所无异味，卫生容易维持。

使用本发明的萃取装置或萃取系统萃取尿液中的生理活性物质，只需收 集及更换萃取材料，再将萃取材料送回厂内，进行生理活性物质的溶出及纯 化的处理工作，收集人员不必反复搬运沉重的尿液，而且生理活性物质直接 被萃取材料吸着，排除尿液新鲜度的困扰，不仅大幅降低人力成本和运送成 本，更提高生理活性物质的质量，达到环保、经济、高效的目的。

附图说明

图1显示本发明的萃取装置的一实施例的分解图；

图2显示本发明的萃取装置的另一实施例的分解图；

图3显示本发明的萃取装置的使用情境示意图；

图4显示本发明的萃取系统的一实施例的剖视图；以及

图5显示本发明的萃取系统的使用情境示意图。

其中，附图标记说明如下：

1,2萃取装置

1a第一萃取装置

1b第二萃取装置

10萃取系统

11,11a第一萃取桶

12,12a第一萃取材料

13,13a第二萃取桶

14,14a第二萃取材料

11b第三萃取桶

12b第三萃取材料

13b第四萃取桶

14b第四萃取材料

15第一滤网

16第二滤网

17漏斗

18第三滤网

100管路

110集尿槽

111,111a第一容置槽

111b第三容置槽

112,112a第一入口

112b第三入口

113,113a第一出口

113b第三出口

114a第一界面

114b第三界面

131,131a第二容置槽

131b第四容置槽

132,132a第二入口

132b第四入口

133,133a第二出口

133b第四出口

134a第二界面

134b第四界面

171侧壁

172漏斗入口

173漏斗出口

174溢流口。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，该领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明亦可通过 其它不同的实施方式加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同 观点与应用，在不悖离本发明所揭示的精神下赋予不同的修饰与变更。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书 所揭示的内容，以供该领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实 施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改 变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均 应仍落在本发明所揭示技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引 用的如“上”、“下”、“顶”、“第一”、“第二”及“一”等用语，亦仅为便于叙述 明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无 实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1显示本发明的萃取装置的一实施例的分解图。请参阅图1，尿液生 理活性物质的萃取装置1包括第一萃取桶11、第一萃取材料12、第二萃取 桶13、以及第二萃取材料14。第一萃取桶11具有第一容置槽111、以及位 于第一容置槽111的相对两侧的第一入口112和第一出口113。第一萃取材 料12设置于第一容置槽111内而位于第一出口113上方。第二萃取桶13具 有第二容置槽131、以及位于第二容置槽131的相对两侧的第二入口132和 第二出口133，第二容置槽131通过第一入口112设置于第一容置槽111内 而位于第一萃取材料12上方。第二萃取材料14设置于第二容置槽131内而 位于第二出口133上方。

尿液由第二入口132流入第二萃取桶13，以第二容置槽131内的第二萃 取材料14萃取尿液中的生理活性物质后，尿液再由第二出口133流入第一 萃取桶11，接着第一容置槽111内的第一萃取材料12再次萃取其生理活性 物质，萃取完成的尿液由第一出口113排出第一萃取桶11。

具体而言，第一萃取桶11以及第二萃取桶13可选用耐清洁剂且容易保 养的质料，例如合成塑料、玻璃纤维或金属，其中，合成塑料例如压克力， 金属例如不锈钢。第二萃取桶13可具有二段不同口径的设计，上端部的第 一段的第二入口132的外径周缘略大于第一萃取桶11的第一入口112的内 径，使得第二入口132的外径周缘可以卡合于第一入口112上，而第二萃取 桶13的下端部，也就是主要的第二容置槽131的外径略小于第一入口112 的内径，使得第二容置槽131可通过第一入口112而设置于第一萃取桶11 的第一容置槽111内。位于第一萃取桶11底部的第一出口113可以设计成 具有多个齿状排水孔的型式，使得萃取后的尿液和小便斗冲洗尿液的水可以 通过第一出口113分散排出第一萃取桶11。

本发明所使用的萃取材料可以是天然或半加工物质，例如阴、阳离子交 换树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或壳聚糖(Chitosan)。设置于第一 和第二萃取桶11、13内的第一和第二萃取材料12、14可单层或多层放置。

于本实施例中，萃取装置1进一步包括：第一滤网15以及第二滤网16。 第一滤网15设置于第一出口113与第一萃取材料12之间。第二滤网16设 置于第二出口133与第二萃取材料14之间。第一和第二滤网15、16可防止 萃取材料的流失。

图2显示本发明的萃取装置的另一实施例的分解图。请参阅图2，尿液 生理活性物质的萃取装置2除了包括第一萃取桶11、第一萃取材料12、第 二萃取桶13、第二萃取材料14、第一滤网15以及第二滤网16之外，进一 步包括漏斗17以及第三滤网18。漏斗17具有侧壁171、位于该环状的侧壁 171相对两侧的漏斗入口172和漏斗出口173、以及位于侧壁171的溢流口 174，漏斗17的侧壁171通过第二萃取桶13的第二入口131设置于第二萃 取材料14上方，其中，该漏斗出口173可容置于第二萃取桶13中。第三滤 网18设置于漏斗17内而位于溢流口174与漏斗入口172之间。

漏斗入口172的口径可大于第二萃取桶13的第二入口132的口径，使 得漏斗入口172可位于第二入口132的上方，尿液由漏斗入口172通过第三 滤网18流入第二萃取桶13，可增加收集尿液的面积。第三滤网18可过滤香 烟头、卫生纸等杂物，防止萃取装置2被杂物堵塞。当尿液量在某些情形下 瞬间突然大量增加，尿液的液位超过漏斗17的溢流口174时，尿液将由溢 流口174排出漏斗17而不超过第三滤网18的表面，在漏斗17内的第三滤 网18上面看不到积尿，从而保持萃取装置2和厕所的美观。

本发明的萃取装置能配合现代化的厕所，图3显示本发明的萃取装置的 使用情境示意图。请参阅图3，萃取装置2适合设置于壁挂式小便斗内，萃 取装置2内的萃取材料直接吸附尿液中的生理活性物质，而吸附后的尿液排 入厕所化粪池，因此，小便斗可保持原设计冲水，厕所无异味，卫生容易维 持。收集人员不必搬运沉重的尿液，通常一天只需一次收集及更换萃取材料， 再将萃取材料送回厂内，不仅大幅降低人力成本和运送成本，更减少收集人 员的受伤机率，从高楼的厕所收尿也变得容易。而且生理活性物质直接被萃 取材料吸着，工厂不需再处理废尿，排除尿液新鲜度的困扰，提高生理活性 物质的质量，达到环保、经济、高效的目的。

图4显示本发明的萃取系统的一实施例的剖视图。请参阅图4，尿液生 理活性物质的萃取系统10包括：多个如图1所示的萃取装置、以及连通各 所述萃取装置的管路100。多个萃取装置至少包括第一萃取装置1a、以及第 二萃取装置1b。第一萃取装置1a包括：第一萃取桶11a、第一萃取材料12a、 第二萃取桶13a、以及第二萃取材料14a。第一萃取桶11a具有第一容置槽 111a、以及位于第一容置槽111a的相对两侧的第一入口112a和第一出口 113a。第一萃取材料12a设置于第一容置槽111a内而位于第一出口113a上 方。第二萃取桶13a具有第二容置槽131a、以及位于第二容置槽131a的相 对两侧的第二入口132a和第二出口133a，第二容置槽131a通过第一入口 112a设置于第一容置槽111a内而位于第一萃取材料12a上方。第二萃取材 料14a设置于第二容置槽131a内而位于第二出口133a上方。第二萃取装置 1b包括：第三萃取桶11b、第三萃取材料12b、第四萃取桶13b、以及第四 萃取材料14b。第三萃取桶11b具有第三容置槽111b、以及位于第三容置槽 111b的相对两侧的第三入口112b和第三出口113b。第三萃取材料12b设置 于第三容置槽111b内而位于第三出口113b上方。第四萃取桶13b具有第四 容置槽131b、以及位于第四容置槽131b的相对两侧的第四入口132b和第四 出口133b，第四容置槽131b通过第三入口112b设置于第三容置槽111b内 而位于第三萃取材料12b上方。第四萃取材料14b设置于第四容置槽131b 内而位于第四出口133b上方。管路100连通第一萃取装置1a和第二萃取装 置1b。

第一萃取装置1a、以及第二萃取装置1b所包括的构件及其功能参阅前 述萃取装置的实施例，于此不再赘述。

在萃取系统10中，尿液由多个萃取装置1中的第一萃取装置1a的第二 萃取桶13a的第二入口132a流入其第二容置槽131a后，通过管路100而流 入第二萃取装置1b的第四萃取桶13b的第四容置槽131b以及其他萃取装置。

具体而言，第一萃取桶11a包括第一界面114a，第二萃取桶13a包括第 二界面134b，第三萃取桶11b包括第三界面114a，以及第四萃取桶13b包 括第四界面134b，使得第二萃取桶13a和第四萃取桶13b分别通过第一界面 114a、第二界面134a、第三界面114b和第四界面134b与管路100连接，以 连通第一萃取装置1a和第二萃取装置1b。

第一萃取材料12a、第二萃取材料14a、第三萃取材料12b、以及第四萃 取材料14b可选用相同或不同的萃取材料，例如分别选自由离子交换树脂、 聚合物纤维以及壳聚糖所组成的组的至少一种。

萃取系统10适合连接至尿液量大的沟槽式小便沟或数个挂壁式小便斗 之排放系统，以数个壁挂式小便斗为例，各小便斗的尿液及冲水通过排放系 统被导引至萃取系统10进行生理活性物质的萃取。萃取系统10中萃取装置 1的数量可依实际尿液量及冲水量增减。

图5显示本发明的萃取系统的使用情境示意图。请参阅图5，沟槽式厕 所的尿沟上方设置有集尿槽110，萃取系统10设置于集尿槽110的排放口下 方，尿液流入第一萃取装置1a后，通过管路100而流入第二萃取装置1b以 及其他萃取装置，从而可提高萃取生理活性物质的数量和效率。

本发明的萃取尿液生理活性物质的方法包括下列步骤。首先，使用上述 萃取装置1、2或萃取系统10萃取尿液中的生理活性物质，使得尿液自第二 入口(第四入口)流入第二萃取桶(第四萃取桶)，通过第二容置槽(第四容置槽) 内的第二萃取材料(第四萃取材料)和第一容置槽(第三容置槽)内的第一萃取 材料(第三萃取材料)，以于第一萃取材料(第三萃取材料)和第二萃取材料(第 四萃取材料)萃取尿液中的生理活性物质后，经萃取的尿液由第一出口(第三 出口)排出第一萃取桶(第三萃取桶)；接着，收取萃取装置1、2或萃取系统 10中的第一萃取材料和第二萃取材料(第三萃取材料和第四萃取材料)；之后， 以脱附剂处理该第一萃取材料和该第二萃取材料(第三萃取材料和第四萃取 材料)，而获得含有该生理活性物质的溶液。

具体而言，尿液中的生理活性物质包括尿激酶(Urokinase，下称UK)、 尿胰蛋白酶抑制剂(Urinarytrypsininhibitor，下称UTI)、以及巨噬细胞集落 刺激因子(Macrophagecolonystimulatingfactor，下称M-CSF)。

以下通过特定萃取材料的具体实施例说明本发明的萃取尿液生理活性 物质的实施方式。

实施例1

于萃取装置的第一和第二萃取桶中，上层平铺聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)纤维织成的布六层，亁重86g。下层放置经细化的壳聚糖(Chitosan)150 ml。早上八点放置于某公司男性员工26人的二个壁挂式小便斗中，下午五 点收回。

将PET布取出后用水洗涤后，扭干，接着放入300ml含有以氨水调pH 为9.8的1.0M氯化铵溶液中，浸泡一小时，再次扭干PET布，取得第一溶 出液300ml。

取出的Chitosan经水洗及脱干后，放入450ml含有20％硫酸铵并以 NaOH调整至pH8.8溶液中，搅拌二小时。将搅拌液分离固体和液体后， 取得第二溶出液450ml。

实施例2

将实施1中的Chitosan改换成阳离子交换树脂PA308L，同样条件摆放 在二个壁挂式小便斗。

如实施例1所述的方式处理取出的PET布而获得第三溶出液300ml。

取出的PA308L注入直径4.8cm的玻璃圆柱中。先以适量水洗涤后， 用含有0.5M食盐的0.1MpH7.0磷酸缓冲液溶出，取得第四溶出液425 ml。

各种生理活性物质的分析方法说明如下。

UK

呈色法：JapanesePharmacopeia(日本药局方)。

UTI

一、试剂

1.0.1M三羟甲基氨基甲烷缓冲液(TrisBuffer)以浓盐酸调至pH8.0。

2.0.001N预冷盐酸。

3.50mg苯甲酰-L-精氨酰-对硝基苯胺(Bz-DL-Arg-p-Nitroanilide， BAPA)溶于1ml二甲基亚砜(DMSO)，加TrisBuffer至25ml。

4.以0.001N预冷盐酸，制备每ml含有胰蛋白酶(Tripsin)12.5μg溶液。

5.将日本持田制药Miraclid制剂加入Trisbuffer，调配成不同浓度的UTI 标准品。

6.30％醋酸。

二、分析程序

1.取四个不同浓度标准品溶液1ml，另准备一空白试管，加入2mlTris buffer。

2.以Trisbuffer稀释检测様品至适当溶度，取1ml。

3.上述1及2除空白外各加入1ml胰蛋白酶(Trypsin)溶液。

4.依序每20秒各加入BAPA1ml，放入37℃恒温水槽，保温20分钟。

5.各加入1ml30％醋酸，终止反应。

6.测波长的光密度(OD)405吸光值。

三、计算活性

依线性、空白修正值及稀释倍数求出检测样品的UTI的含量。

M-CSF(ELISA)

一、试剂

1.0.01M磷酸盐缓冲液(PBS)。

2.盘子洗涤缓冲液。

3.反应终止缓冲液。

4.2％草酸溶液。

5.0.25％牛血清白蛋白(BSA)/PBS。

二、分析程序

1.于测定盘子内放入1次抗体液(Anti-M-CSF马血清的病毒核心抗原 (IgG)1/2000液)，洗涤2-3次。

2.加入保存液(马血清10％0.25％BSA/PBS)250μl/well后，洗涤2-3 次。

3.加入反应终止缓冲液250μl/well(125μlx2次)，并于37℃保温1 小时后，洗涤2-3次。

4.加入检体100μl，并于37℃保温1小时后，洗涤2-3次。

5.加入2次抗体(Anti-M-CSF兔血清IgG)100μl/well，并于37℃保 温1小时后，洗涤2-3次。

6.加入3次抗体(Anti-兔血清IgG、羊血清IgG)100μl/well，并于37 ℃保温1小时后，洗涤2-3次。

7.加入发色液100μl/well(A+B:6ml+6ml，A基质、B触媒 (H2O2)，5-15分钟后，加入100μl/well的2％草酸溶液。

8.测OD值。

三、计算活性

依线性、空白修正值及稀释倍数求出检测样品的M-CSF的含量

实施例1的分析结果，第一溶出液测得UK含量为125u/ml，第二溶出 液测得UTI含量为109u/ml。实施例2的分析结果，第三溶出液测得UK含 量为172u/ml，第四溶出液测得含有86u/ml的UTI及42300u/ml的M-CSF。 由分析结果可知，使用本发明的萃取装置或萃取系统萃取尿液中的生理活性 物质，不仅排除尿液新鲜度的困扰，更可提高生理活性物质的质量，达到环 保、经济、高效的目的。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发 明。任何该领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施 例进行修饰与改变。因此，举凡该领域技术人员在未脱离本发明所揭示的精 神与技术原理下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由权利要求书所涵盖。