CN104614204A - 收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置及方法。本发明所提供的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置包括主管、中空纤维膜、导管、固定塞（或活动塞）、内保护帽和外保护帽。该装置是一种全封闭式的、集采样和大分子物质去除分离操作于一体的装置，对于所采样品为全血的情况，则采用该装置可免除分离血浆、去除蛋白质等大分子物质的操作，即本装置利用超滤原理可直接获得仅含待测小分子物质的滤液，而全血样品中所含的危险致病性病原微生物在整个分析过程中一直处在一个全封闭的负压环境中，无暴露传播机会，可保证操作者的健康安全；而且还可减少操作步骤，提高检验结果的准确性和可靠性。

Description

收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置及方法

技术领域

本发明涉及生物样品前处理装置，具体地说是一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置及方法。

背景技术

对生物样品中的小分子物质进行分析能够最直接地获得生物机体的准确信息。对药物生物样品进行分析具有重要的作用和现实意义，例如在临床治疗药物的监测中，在药物滥用、吸毒、驾驶人员服用禁用药物和运动员服用兴奋剂的检测中，以及在公安司法部门进行的法医学毒物分析等过程中，药物（或毒物）分析在某种程度上可为鉴定结果提供最有力的证据。

血浆是生物样品药物分析中最常用的检材，全血离心获得的血浆通过适当的前处理再结合现代分析仪器，可准确、快速地做出分析判断。在整个分析过程中，血浆的收集与处理是分析的关键环节。一次性真空采血管是收集全血常用的装置。授权公告号为CN 202458382 U的专利公开了一种临床检验用的采血管；授权公告号为CN 103767714 A的专利公开了一种防感染的真空采血管；授权公告号为CN 202875352 U的专利公开了一种可直接分离血浆的真空采血管；授权公告号为CN 202891950 U的专利公开了一种自动抽提血清或血浆真空采血管；这些真空采血管采血简单、方便，但需要人工分离和转移血浆，不仅给操作者增加麻烦；而且患者的血浆会直接暴露给操作者，血浆中所含的细菌、病毒等致病性病原微生物可能会给操作者带来健康方面的威胁，尤其是携带乙型病毒性肝炎、艾滋病或结核病等严重传染病的患者的血液可能会增加操作者接触阳性血浆的危险，进而威胁操作者的健康安全。

此外，为了进一步分析测定待测药物，还需要对获得的待测血浆进一步提取、分离或纯化，这又一次增加了操作者接触阳性血浆的几率，给操作者带来感染细菌、病毒的危险。再有，采用蛋白沉淀、萃取等方法对血浆进行处理，不仅操作繁琐，而且容易使血浆受到污染，甚至会因操作不当而导致待测血浆组成的改变，最终使测定结果失真。因此，分析含有致病性病原微生物的生物样品时，保障操作者的健康安全是生物样品药物分析中首要考虑的问题；其次，减少操作步骤，保障分析结果的准确性和可靠性也是极为关键的。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，该装置为全封闭式装置，通过该装置不仅可保证操作者的健康安全，而且可实现对生物样品的收集及处理一体化。

本发明的目的之二就是提供一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，以解决现有技术在对生物样品进行分析过程中容易给操作者带来健康隐患、操作步骤繁琐及测定结果准确性相对较低的问题。

本发明的目的之一是这样实现的：

本发明所设计的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，包括：

主管，呈U型结构；

中空纤维膜，设置在所述主管内且与所述主管的轴心线平行；

导管，与所述中空纤维膜的出口端相接；

固定塞，设置在所述主管内用于对所述导管进行固定，并对所述主管的出口端进行密封；在所述固定塞上开有第一通孔；

内保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述内保护帽扣盖在所述主管的出口端上；在所述内保护帽的端盖上设有朝向所述主管内腔的导针管，所述导针管与所述第一通孔上下相对；所述内保护帽的端盖上与所述导针管错开的部位设置为镂空状；以及

外保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述外保护帽扣盖在所述内保护帽上；在所述外保护帽的环形侧壁上开有第二通孔；

对所述内保护帽和所述外保护帽进行预安装，使所述主管内的气体通过所述第一通孔、所述内保护帽端盖上的镂空部位及所述第二通孔与所述主管外的气体相通；由所述主管内向所述主管外抽气体，使所述主管内腔处于负压状态，此时用力下压所述外保护帽和所述内保护帽，使所述导针管将所述第一通孔堵住；将注射器的针头经所述外保护帽、所述导针管及所述第一通孔插入所述主管的内腔，使注射器内的生物样品自动流入所述主管内；之后在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内。

本发明所设计的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，包括以下优选技术方案：

（1）在所述主管的外侧壁上设有第一凸棱，预安装所述内保护帽后，所述内保护帽的环形侧壁的底沿置于所述第一凸棱上，待下压所述内保护帽后，所述第一凸棱对所述内保护帽的环形侧壁起限位作用；在所述主管的内壁上位于所述固定塞的下部设置有第二凸棱，所述第二凸棱用于防止所述固定塞下滑。

（2）所述中空纤维膜为U型结构。

本发明同时还提供了一个具有相同构思的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其包括：

主管，呈U型结构；

中空纤维膜，设置在所述主管内且与所述主管的轴心线平行；

导管，与所述中空纤维膜的出口端相接；

活动塞，呈带有塞盖的环形结构；所述活动塞的塞盖用于固定所述导管，并对所述主管的出口端进行密封；所述活动塞的环形侧壁紧贴所述主管的内壁，在所述活动塞的环形侧壁上开有第三通孔；以及

保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述保护帽扣盖在所述主管的出口端上；在所述保护帽的环形侧壁上开有与所述第三通孔相对的第四通孔；

对所述活动塞和所述保护帽进行预安装，使所述主管内的气体通过所述第三通孔和所述第四通孔与所述主管外的气体相通；由所述主管内向外抽气体，使所述主管内腔处于负压状态，此时用力下压所述保护帽和所述活动塞，使所述主管的环形侧壁将所述第三通孔堵住；将注射器的针头经所述保护帽、所述活动塞插入所述主管的内腔，使注射器内的生物样品自动流入所述主管内；之后在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内。

上述收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置的优选技术方案有：

（1）在所述主管的内壁上设有第三凸棱和第四凸棱，所述第三凸棱位于所述第四凸棱的上方；预安装所述活动塞后，所述活动塞的环形侧壁的底沿置于所述第三凸棱上；待下压所述活动塞后，所述活动塞的环形侧壁的底沿置于所述第四凸棱上。

（2）所述中空纤维膜为U型结构。

本发明所提供的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，是一种全封闭式的、集采样和大分子物质去除分离操作于一体的装置，对于所采样品为全血的情况，则采用该装置可免除分离血浆、去除蛋白质等大分子物质的操作，即本装置利用超滤原理可直接获得仅含待测小分子物质的滤液，而全血样品中所含的危险致病性病原微生物在整个分析过程中一直处在一个全封闭的负压环境中，无暴露传播机会，使用过后可整体进行无害化处理。

本发明中的生物样品溶液与滤液之间有中空纤维膜分隔，样品中的小分子物质可以自由地通过中空纤维膜，因此不会产生浓差极化现象；滤液与生物样品溶液的体积比是可以控制的，不会导致生物样品溶液组成的改变，大分子物质与小分子物质的分离是一种平衡分离过程，这在有些生物样品分析中是尤为重要的。获得的仅含小分子物质的滤液可直接用于检验分析，消除了操作人员直接接触致病性病原微生物的机会，提高了安全性。此外，对于全血样品而言，由于减少了血浆分离及蛋白质等大分子物质去除操作，因此一方面降低了操作者的劳动强度，提高了效率；另一方面减少了引入误差的机会，提高了检验结果的准确性和可靠性。

本发明所提供的装置，生产组装简单，可广泛地应用于生物样品前处理；其应用简单、快速、安全，为生物样品检验提供了方便。

本发明的目的之二是这样实现的：

本发明同时提供了具有相同技术构思的一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，包括如下步骤：

a、在主管内设置与其轴心线平行的中空纤维膜；

b、在所述中空纤维膜的出口端连接导管，并采用固定塞对所述导管进行固定，所述固定塞还用于对所述主管的出口端进行密封；在所述固定塞上开有第一通孔；

c、在所述主管的出口端上预安装内保护帽；所述内保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述内保护帽的端盖上设有朝向所述主管内腔的导针管，所述导针管与所述第一通孔上下相对，且预安装所述内保护帽后，所述导针管距所述第一通孔具有设定间距；所述内保护帽的端盖上与所述导针管错开的部位设置为镂空状；

d、在所述内保护帽上预安装外保护帽；所述外保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述外保护帽的环形侧壁上开有第二通孔，且预安装所述外保护帽后，所述第二通孔位于所述内保护帽的上方；

e、由所述主管内向所述主管外抽气体，待所述主管内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压所述外保护帽和所述内保护帽，使所述导针管将所述第一通孔堵住；

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经所述外保护帽、所述导针管及所述第一通孔插入所述主管的内腔，由于所述主管内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入所述主管内；

g、卸下所述外保护帽，使所述主管进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内；

h、经所述内保护帽端盖上的镂空部位，并由所述导管的出口端抽取所述中空纤维膜内过滤了大分子物质后的滤液。

本发明同时还提供了另一种具有相同技术构思的收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，包括如下步骤：

a、在主管内设置与其轴心线平行的中空纤维膜；

b、在所述中空纤维膜的出口端连接导管；

c、在与所述导管相对的位置处预安装活动塞；所述活动塞呈带有塞盖的环形结构；所述活动塞的塞盖用于固定所述导管，并对所述主管的出口端进行密封；所述活动塞的环形侧壁紧贴所述主管的内壁，在所述活动塞的环形侧壁上开有第三通孔；预安装所述活动塞后，所述第三通孔位于所述主管出口端的上方；

d、在所述主管的出口端上预安装保护帽；所述保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述保护帽的环形侧壁上开有与所述第三通孔相对的第四通孔；

e、由所述主管内向所述主管外抽气体，待所述主管内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压所述保护帽和所述活动塞，使所述主管的内壁将所述第三通孔堵住；

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经所述保护帽、所述活动塞插入所述主管的内腔，由于所述主管内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入所述主管内；

g、卸下所述保护帽，使所述主管进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内；

h、由所述导管的出口端抽取所述中空纤维膜内过滤了大分子物质后的滤液。

本发明所提供的收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，是本发明所提供的装置的具体应用过程。

本发明在收集生物样品（一般为溶液）前，首先通过预安装外保护帽和内保护帽（或者保护帽和活动塞），使主管内的气体与主管外的气体相通，之后通过抽气使主管内呈负压状态，并下压外保护帽和内保护帽（或者保护帽和活动塞），使主管内腔形成一个封闭式负压空间。将收集有生物样品的注射器的针头插入主管的内腔，由于主管内腔中为负压状态，因此注射器内的生物样品可流入主管内，从而在收集生物样品过程中避免了操作者直接接触生物样品，保证了操作者的健康安全。

在收集生物样品后，打开外保护帽（或保护帽）对主管进行离心操作，在离心力的作用下，样品溶液中的小分子和水分子，通过中空纤维膜上的小孔进入纤维膜内部，形成滤液；而蛋白质等大分子、病毒、细菌等致病性病原微生物被截留在纤维膜外。同时，由于中空纤维膜与主管的轴心线平行，因此纤维膜外的大分子不会产生浓差极化，生物样品中的有形物质不影响生物样品中的水及小分子通过纤维膜。

本发明中的滤液量仅与中空纤维膜的内径和中空纤维膜浸入生物样品中的高度有关。因此，在实际工作中可根据需求使用不同内径的中空纤维膜，以达到不同的滤液量。提取滤液时，操作者只需使用注射器或其他相应的工具即可从中空纤维膜内获得所需的含有待测小分子的滤液，由于滤液中没有大分子和细菌、病毒等致病性病原微生物，因此提高了安全性，且对后续分析干扰少、灵敏度高，可直接用于生物样品分析。

附图说明

图1是本发明实施例1和2中预安装内保护帽和外保护帽后的装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1和2中用力下压外保护帽和内保护帽后的装置的结构示意图。

图3是本发明实施例1和2中卸下外保护帽后的装置的结构示意图。

图4是本发明实施例3和4中预安装活动塞和保护帽后的装置的结构示意图。

图5是本发明实施例3和4中用力下压保护帽和活动塞后的装置的结构示意图。

图6是本发明实施例3和4中卸下保护帽后的装置的结构示意图。

图中：1、主管，1-1、第一凸棱，1-2、第二凸棱，1-3、第三凸棱，1-4、第四凸棱，2、中空纤维膜，3、导管，4、固定塞，4-1、第一通孔，5、内保护帽，5-1、导针管，6、外保护帽，6-1、第二通孔，7、活动塞，7-1、第三通孔，8、保护帽，8-1、第四通孔。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明作进一步的说明，但其并不对本发明构成任何限制。

实施例1，一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置。

参考图1~图3，本实施例所提供的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置包括主管1、中空纤维膜2、导管3、固定塞4、内保护帽5和外保护帽6。

主管1呈U型结构，其出口端（或称开口端）朝上，竖直放置；在主管1的外侧壁上靠近其出口端处设置有第一凸棱1-1。中空纤维膜2位于主管1内且与主管1的轴心线平行。对于生物样品为全血的情况，应在中空纤维膜2下部的外壁和/或主管1下部的内壁上涂抗凝剂（如肝素或EDTA等，图中未示出）。本实施例中中空纤维膜2为U型结构，其两个出口端朝上。导管3连接在中空纤维膜2的两个出口端上，导管3的内径与中空纤维膜2的内径相当。导管3的出口端与主管1的出口端齐平（见图1~图3）或略低于主管1的出口端。导管3为硬质材质。

固定塞4设置在主管1内，固定塞4一方面用于对导管3进行固定，另一方面用于在靠近主管1的出口端处对主管1的内腔进行密封。固定塞4对导管3进行固定，是通过使导管3穿过固定塞4而实现的，且在导管3与固定塞4固接的部位采用硅胶粘合。固定塞4一般对导管3的中部或中上部进行固定，导管3的出口端穿过固定塞4并位于固定塞4上方。固定塞4的外侧边沿紧贴主管1的内壁，为了防止固定塞4向下滑动，本实施例在主管1的内壁上位于固定塞4外侧边沿下方的部位设有第二凸棱1-2，固定塞4的底部置于第二凸棱1-2上，从而可防止固定塞4向下滑动。

在固定塞4上开有第一通孔4-1；本实施例中第一通孔4-1位于固定塞4的中部。

内保护帽5扣盖在主管1的出口端上。内保护帽5呈带有端盖的环形结构，内保护帽5的环形侧壁紧贴在主管1的外侧壁上。在内保护帽5的端盖上设有朝向主管1内腔的导针管5-1，导针管5-1与固定塞4上的第一通孔4-1上下相对，本实施例中导针管5-1呈上大下小的圆台状管体，导针管5-1的顶面也就是内保护帽5端盖上与导针管5-1对应的部位为可穿刺的橡胶材质，导针管5-1的底面为镂空状结构。导针管5-1的长度应满足：当用力下压内保护帽5，且使内保护帽5的端盖紧贴主管1的出口端面时，导针管5-1的下部刚好将固定塞4上的第一通孔4-1完全堵住，从而使得固定塞4下部的主管1内的空腔为全封闭状态。导针管5-1顶面的宽度与两个导管3之间的宽度相当，导针管5-1正好位于两个导管3之间的位置，即两个导管3关于主管1的轴心线对称。内保护帽5的端盖上与导针管5-1错开的部位设置为镂空状，该镂空状的结构正好与导管3上下相对。

外保护帽6扣盖在内保护帽5上。外保护帽6呈带有端盖的环形结构，外保护帽6的环形侧壁紧贴内保护帽5的环形外侧壁。外保护帽6的端盖中部与内保护帽5上的导针管5-1顶面相对的部位设置为可穿刺的橡胶材质。在外保护帽6的环形侧壁上开有第二通孔6-1。

对内保护帽5和外保护帽6进行预安装，预安装图如图1所示。预安装内保护帽5后，使内保护帽5环形侧壁的底沿置于主管1外侧壁上部的第一凸棱1-1上，内保护帽5端盖上的导针管5-1的底面距固定塞4上的第一通孔4-1具有设定的间距。预安装外保护帽6后，使外保护帽6环形侧壁上的第二通孔6-1位于内保护帽5环形侧壁（或端盖）的上方。这样，主管1内的气体可通过固定塞4上的第一通孔4-1，再通过内保护帽5端盖上的镂空部位，最后通过外保护帽6环形侧壁上的第二通孔6-1与主管1外的气体相连通。

将装置竖直放置在真空冻干机中，通过真空泵由主管1内向主管1外抽气体，抽气的多少一般与生物样品的收集量有关；待抽气量达到要求后主管1内腔处于一定的负压状态。此时用力下压外保护帽6和内保护帽5，使外保护帽6环形侧壁上的第二通孔6-1被内保护帽5的环形侧壁堵住，使内保护帽5端盖上的导针管5-1的底部在内保护帽5盖紧时刚好堵住固定塞4中部的第一通孔4-1，内保护帽5紧裹在主管1上，外保护帽6紧裹在内保护帽5上，如图2所示，从而保证主管1内有一定的负压。主管1的材质可以为塑料、玻璃或不锈钢等，以保证整个分析过程中主管1内为一定的负压状态，安全性高。下压内保护帽5后，主管1外侧壁上的第一凸棱1-1对内保护帽5的环形侧壁起固定限位作用。

将抽取有生物样品的注射器的针头由外保护帽6中部的橡胶（橡胶不仅便于注射器针头的穿透，而且可防止针头扎偏）处穿刺下去，并穿刺过内保护帽5上导针管5-1的顶部橡胶， 经导针管5-1和固定塞4上的第一通孔4-1后插入主管1内。由于主管1内腔为负压状态，因此注射器内的生物样品（溶液）可以从注射器的针头处自动流入主管1内腔。对于生物样品为全血的情况，在收集完样品后，轻轻振摇主管1，使主管1内壁和/或中空纤维膜2外壁的抗凝剂溶解。固定塞4也可防止生物样品倒流至中空纤维膜2的出口端进入中空纤维膜2内，防止污染。

如图3所示，卸下外保护帽6，内保护帽5由于有第一凸棱1-1的固定因此不会脱落，内保护帽5上的导针管5-1仍然堵住固定塞4上的第一通孔。根据要求在一定离心力下对主管1进行离心操作，主管1内生物样品中的小分子物质在离心力的作用下可克服一定的负压进入中空纤维膜2内，并可自由进出中空纤维膜2内，而生物样品中的大分子物质被隔离在中空纤维膜2外。通过内保护帽5上的镂空部位，从导管3的出口端抽取中空纤维膜2内的仅含有小分子物质的滤液。

实施例2，一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法。

参考图1~图3，本实施例包括如下步骤：

a、在主管1内设置与其轴心线平行的中空纤维膜2。对于生物样品为全血的情况，还应在中空纤维膜2下部的外壁和/或主管1下部的内壁涂抗凝剂。

b、在中空纤维膜2的出口端连接导管3，并采用固定塞4对导管3进行固定，固定塞4还用于对主管1的出口端进行密封；在固定塞4上开有第一通孔4-1。

c、在主管1的出口端上预安装内保护帽5。内保护帽5呈带有端盖的环形结构；在内保护帽5的端盖上设有朝向主管1内腔的导针管5-1，导针管5-1与固定塞4上的第一通孔4-1上下相对，且预安装内保护帽5后，导针管5-1距第一通孔4-1具有设定间距；内保护帽5的端盖上与导针管5-1错开的部位设置为镂空状。

d、在内保护帽5上预安装外保护帽6。外保护帽6呈带有端盖的环形结构；在外保护帽6的环形侧壁上开有第二通孔6-1，且预安装外保护帽6后，第二通孔6-1位于内保护帽5的环形侧壁的上方。

e、由主管1内向主管1外抽气体，待主管1内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压外保护帽6和内保护帽5，使导针管5-1将第一通孔4-1堵住。

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经外保护帽6、导针管5-1及第一通孔4-1插入主管1的内腔，由于主管1内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入主管1内。

对于生物样品为全血的情况，振摇主管1，使中空纤维膜2的外壁和/或主管1的内壁的抗凝剂溶解。

g、卸下外保护帽6，使主管1进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出中空纤维膜2内。

h、经内保护帽5端盖上的镂空部位，并由导管3的出口端抽取中空纤维膜2内的过滤了大分子物质后的滤液。

对本实施例的描述较为简单，相关相似之处可参照实施例1。

实施例3，另一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置。

如图4~图6所示，本实施例所提供的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置包括主管1、中空纤维膜2、导管3、活动塞7和保护帽8。

本实施例中主管1、中空纤维膜2和导管3的结构与实施例1基本相同，所不同的是，本实施例中主管1的外侧壁上没有设置第一凸棱1-1，在主管1的内侧壁上靠近出口端的位置处上下依次设置有第三凸棱1-3和第四凸棱1-4，第四凸棱1-4位于第三凸棱1-3的下方。其他结构可参见实施例1，此处不再赘述。

活动塞7在主管1的出口端处插入主管1内。活动塞7呈带有塞盖的环形结构；活动塞7的塞盖一方面用于固定导管3，另一方面用于对主管1的出口端进行密封。活动塞7的塞盖对导管3进行固定，是通过使导管3穿过活动塞7塞盖而实现的，且在导管3与活动塞7塞盖固接的部位采用硅胶粘合，以使活动塞7与导管3的相对位置不变。活动塞7塞盖一般对导管3的中上部或上部进行固定，导管3出口端穿过活动塞7塞盖并位于活动塞7塞盖上方。活动塞7环形侧壁端部与活动塞7塞盖可以不在一个水平面内，如图中所示，使活动塞7的环形侧壁端部伸出塞盖一段距离，图中示出了活动塞7的环形侧壁上端与导管3的出口端齐平。活动塞7的环形侧壁紧贴主管1的内壁而插入主管1内，用力下压活动塞7时，可使活动塞7的环形侧壁沿主管1的内壁向下滑动，从而带动活动塞7塞盖、导管3及中空纤维膜2一起向下滑动。在活动塞7的环形侧壁上开有第三通孔7-1。

保护帽8扣盖在主管1的出口端上，同时罩住活动塞7。保护帽8呈带有端盖的环形结构；保护帽8的环形侧壁紧贴主管1的外侧壁，用力下压保护帽8，可使保护帽8的环形侧壁沿主管1的外侧壁向下滑动。在保护帽8的环形侧壁上开有与活动塞7环形侧壁上的第三通孔7-1相对的第四通孔8-1。

对活动塞7和保护帽8进行预安装，预安装图如图4所示。预安装活动塞7后，使活动塞7环形侧壁的底沿置于主管1内壁上的第三凸棱1-3上，即由第三凸棱1-3对预安装后的活动塞7进行限位；此时，活动塞7环形侧壁上的第三通孔7-1位于主管1开口端端面的上方，即第三通孔7-1未被主管1的内壁堵住。预安装保护帽8后，保护帽8的端盖紧压住活动塞7的顶部，且保护帽8环形侧壁上的第四通孔8-1与活动塞7环形侧壁上的第三通孔7-1相互对应。因此，主管1内的气体可由第三通孔7-1和第四通孔8-1与主管1外的气体连通。

将装置竖直放置在真空冻干机中，通过真空泵由主管1内向主管1外抽气体，待抽气量达到要求后主管1内腔处于一定的负压状态。此时用力下压保护帽8，使保护帽8和活动塞7分别沿着主管1的外侧壁和内壁一起向下滑动；待活动塞7环形侧壁的底沿到达主管1内壁上的第四凸棱1-4位置处时，停止下压保护帽8。此时，主管1内壁上的第四凸棱1-4可对活动塞7进行限位以防止活动塞7继续下滑；主管1内壁上的第三凸棱1-3可对活动塞7进行固定限位，防止活动塞7向上运动。保护帽8的端盖紧压在活动塞7的顶部，故保护帽8也不会下滑。如图5所示，保护帽8环形侧壁上的第四通孔8-1和活动塞7环形侧壁上的第三通孔7-1均被主管1环形侧壁所堵住，从而保证主管1内有一定的负压。主管1的材质可以为塑料、玻璃或不锈钢等。

保护帽8端盖的中部为可穿刺的橡胶材质，活动塞7塞盖的中部也为可穿刺的橡胶材质。将抽取有生物样品的注射器的针头由保护帽8端盖的中部和活动塞7塞盖的中部穿刺过去，并插入主管1内。由于主管1内腔为负压状态，因此注射器内的生物样品（溶液）可从注射器的针头处自动流入主管1内腔。对于生物样品为全血的情况，待全血收集完成后，轻轻振摇主管1，使主管1内壁和/或中空纤维膜2外壁的抗凝剂溶解。活动塞7也可防止生物样品倒流至中空纤维膜2的出口端进入中空纤维膜2内，防止污染。

如图6所示，卸下保护帽8，活动塞7由于有第三凸棱1-3的固定限位因此不会随保护帽8一起脱落。在一定离心力下对主管1进行离心操作，主管1内生物样品中的小分子物质在离心力的作用下可克服一定的负压进入中空纤维膜2内，并可自由进出中空纤维膜2内，而生物样品中的大分子物质被隔离在中空纤维膜2外。可从导管3的出口端抽取中空纤维膜2内仅含有小分子物质的滤液。

实施例4，另一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法。

参考图4~图6，本实施例包括如下步骤：

a、在主管1内设置与其轴心线平行的中空纤维膜2。对于生物样品为全血的情况，还应在中空纤维膜2的外壁和/或主管1的内壁涂抗凝剂。

b、在中空纤维膜2的出口端连接导管3。

c、在与导管3相对的位置处预安装活动塞7。活动塞7呈带有塞盖的环形结构；活动塞7的塞盖用于固定导管3，并对主管1的出口端进行密封。活动塞7的环形侧壁紧贴主管1的内壁，在活动塞7的环形侧壁上开有第三通孔7-1；预安装活动塞7后，第三通孔7-1位于主管1的出口端端面上方。

d、在主管1的出口端上预安装保护帽8，且保护帽8罩住活动塞7。保护帽8呈带有端盖的环形结构；在保护帽8的环形侧壁上开有与第三通孔7-1相对的第四通孔8-1。

e、由主管1内向主管1外抽气体，待主管1内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压保护帽8和活动塞7，使主管1的环形侧壁将活动塞7环形侧壁上的第三通孔7-1和保护帽8环形侧壁上的第四通孔8-1均堵住。

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经保护帽8、活动塞7插入主管1的内腔，由于主管1内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入主管1内。

对于生物样品为全血的情况，应振摇主管1，使中空纤维膜2的外壁和/或主管1的内壁的抗凝剂溶解。

g、卸下保护帽8，使主管1进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出中空纤维膜2内。

h、由导管3的出口端抽取中空纤维膜2内的过滤了大分子物质后的滤液。

本实施例描述的比较简单，相关相似之处可参照实施例1和3。

实施例5，人全血中头孢拉定的血药浓度分析。

精密量取血浆450mL，分别加入不同浓度的头孢拉定对照溶液50 mL，涡旋混合1 min，得出系列浓度的校准线性样品。用本发明中的装置处理上述制备的样品，即离心超滤（3500转/分）10 min，从中空纤维膜中抽取20 mL滤液进行 HPLC分析，记录色谱图和峰面积，绘制血浆校准曲线。同时采用相同浓度的对照品溶液直接进行 HPLC分析，记录色谱图和峰面积，绘制对照品校准曲线。对两条校准曲线进行统计学分析可知两条校准曲线具有一致性，因此可以用对照品校准曲线代替血浆标准曲线，更简单、准确。

精密量取全血450mL于主管，加入头孢拉定对照溶液50 mL，涡旋混合1 min，用本发明中的装置处理全血样品，从中空纤维膜中抽取20 mL滤液进行 HPLC分析，记录色谱图和峰面积，代入校准曲线计算样品浓度。根据血容积比容计算理论浓度与测得的浓度比较，结果表明理论浓度和测定的浓度相等。

实施例6，人全血中阿德福伟的血药浓度分析。

精密量取不同浓度的系列对照品40 mL，分别加入氯已醛(0.32mol/L)和乙酸钠(4mol/L)各10 mL，混匀，95℃水浴加热30min，冷却，精密量取20 mL注入色谱仪，记录色谱图和峰面积，绘制校准曲线。

精密量取全血450mL于主管，加入阿德福伟对照溶液50 mL，涡旋混合1 min，用本发明中的装置处理全血样品，从中空纤维膜中抽取40 mL滤液分别加入氯已醛(0.32mol/L)和乙酸钠(4mol/L)各10 mL，混匀，95℃水浴加热30min，冷却，精密量取20 mL注入色谱仪，记录色谱图和峰面积，代入校准曲线计算样品浓度。根据血容积比容计算理论浓度与测得的浓度比较，结果表明理论浓度和测定的浓度相等。

实施例7，人全血中替诺福韦的血药浓度分析。

精密量取不同浓度的替诺福韦系列对照品20 mL注入色谱仪，记录色谱图和峰面积，绘制校准曲线。

精密量取全血450mL于主管，加入替诺福韦对照溶液50 mL，涡旋混合1 min，用本发明中的装置处理全血样品，从中空纤维膜中抽取20 mL滤液进行 HPLC分析，记录色谱图和峰面积，代入校准曲线计算样品浓度。根据血容积比容计算理论浓度与测得的浓度比较，结果表明理论浓度和测定的浓度相等。

实施例8，人全血中恩替卡韦的血药浓度分析。

精密量取不同浓度的恩替卡韦系列对照品20 mL注入色谱仪进行LC/MS/MS分析，记录色谱图和峰面积，绘制校准曲线。

精密量取全血450mL于主管，加入恩替卡韦对照溶液50 mL，涡旋混合1 min，用本发明中的装置处理全血样品，从中空纤维膜中抽取20 mL滤液进行LC/MS/MS分析，记录色谱图和峰面积，代入校准曲线计算样品浓度。根据血容积比容计算理论浓度与测得的浓度比较，结果表明理论浓度和测定的浓度相等。

Claims (8)

1.一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，包括：

主管，呈U型结构；

中空纤维膜，设置在所述主管内且与所述主管的轴心线平行；

导管，与所述中空纤维膜的出口端相接；

固定塞，设置在所述主管内用于对所述导管进行固定，并对所述主管的出口端进行密封；在所述固定塞上开有第一通孔；

内保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述内保护帽扣盖在所述主管的出口端上；在所述内保护帽的端盖上设有朝向所述主管内腔的导针管，所述导针管与所述第一通孔上下相对；所述内保护帽的端盖上与所述导针管错开的部位设置为镂空状；以及

外保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述外保护帽扣盖在所述内保护帽上；在所述外保护帽的环形侧壁上开有第二通孔；

对所述内保护帽和所述外保护帽进行预安装，使所述主管内的气体通过所述第一通孔、所述内保护帽端盖上的镂空部位及所述第二通孔与所述主管外的气体相通；由所述主管内向所述主管外抽气体，使所述主管内腔处于负压状态，此时用力下压所述外保护帽和所述内保护帽，使所述导针管将所述第一通孔堵住；将注射器的针头经所述外保护帽、所述导针管及所述第一通孔插入所述主管的内腔，使注射器内的生物样品自动流入所述主管内；之后在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内。

2.根据权利要求1所述的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，在所述主管的外侧壁上设有第一凸棱，预安装所述内保护帽后，所述内保护帽的环形侧壁的底沿置于所述第一凸棱上，待下压所述内保护帽后，所述第一凸棱对所述内保护帽的环形侧壁起限位作用；在所述主管的内壁上位于所述固定塞的下部设置有第二凸棱，所述第二凸棱用于防止所述固定塞下滑。

3.根据权利要求1所述的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，所述中空纤维膜为U型结构。

4.一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，其特征是，包括如下步骤：

a、在主管内设置与其轴心线平行的中空纤维膜；

b、在所述中空纤维膜的出口端连接导管，并采用固定塞对所述导管进行固定，所述固定塞还用于对所述主管的出口端进行密封；在所述固定塞上开有第一通孔；

c、在所述主管的出口端上预安装内保护帽；所述内保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述内保护帽的端盖上设有朝向所述主管内腔的导针管，所述导针管与所述第一通孔上下相对，且预安装所述内保护帽后，所述导针管距所述第一通孔具有设定间距；所述内保护帽的端盖上与所述导针管错开的部位设置为镂空状；

d、在所述内保护帽上预安装外保护帽；所述外保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述外保护帽的环形侧壁上开有第二通孔，且预安装所述外保护帽后，所述第二通孔位于所述内保护帽的上方；

e、由所述主管内向所述主管外抽气体，待所述主管内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压所述外保护帽和所述内保护帽，使所述导针管将所述第一通孔堵住；

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经所述外保护帽、所述导针管及所述第一通孔插入所述主管的内腔，由于所述主管内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入所述主管内；

g、卸下所述外保护帽，使所述主管进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内；

h、经所述内保护帽端盖上的镂空部位，并由所述导管的出口端抽取所述中空纤维膜内过滤了大分子物质后的滤液。

5.一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，包括：

主管，呈U型结构；

中空纤维膜，设置在所述主管内且与所述主管的轴心线平行；

导管，与所述中空纤维膜的出口端相接；

活动塞，呈带有塞盖的环形结构；所述活动塞的塞盖用于固定所述导管，并对所述主管的出口端进行密封；所述活动塞的环形侧壁紧贴所述主管的内壁，在所述活动塞的环形侧壁上开有第三通孔；以及

保护帽，呈带有端盖的环形结构；所述保护帽扣盖在所述主管的出口端上；在所述保护帽的环形侧壁上开有与所述第三通孔相对的第四通孔；

对所述活动塞和所述保护帽进行预安装，使所述主管内的气体通过所述第三通孔和所述第四通孔与所述主管外的气体相通；由所述主管内向外抽气体，使所述主管内腔处于负压状态，此时用力下压所述保护帽和所述活动塞，使所述主管的环形侧壁将所述第三通孔堵住；将注射器的针头经所述保护帽、所述活动塞插入所述主管的内腔，使注射器内的生物样品自动流入所述主管内；之后在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内。

6.根据权利要求5所述的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，在所述主管的内壁上设有第三凸棱和第四凸棱，所述第三凸棱位于所述第四凸棱的上方；预安装所述活动塞后，所述活动塞的环形侧壁的底沿置于所述第三凸棱上；待下压所述活动塞后，所述活动塞的环形侧壁的底沿置于所述第四凸棱上。

7.根据权利要求5所述的收集与处理一体化安全的生物样品前处理装置，其特征是，所述中空纤维膜为U型结构。

8.一种收集与处理一体化安全的生物样品前处理方法，其特征是，包括如下步骤：

a、在主管内设置与其轴心线平行的中空纤维膜；

b、在所述中空纤维膜的出口端连接导管； 

c、在与所述导管相对的位置处预安装活动塞；所述活动塞呈带有塞盖的环形结构；所述活动塞的塞盖用于固定所述导管，并对所述主管的出口端进行密封；所述活动塞的环形侧壁紧贴所述主管的内壁，在所述活动塞的环形侧壁上开有第三通孔；预安装所述活动塞后，所述第三通孔位于所述主管出口端的上方；

d、在所述主管的出口端上预安装保护帽；所述保护帽呈带有端盖的环形结构；在所述保护帽的环形侧壁上开有与所述第三通孔相对的第四通孔；

e、由所述主管内向所述主管外抽气体，待所述主管内气压达到设定值时停止抽气，并用力下压所述保护帽和所述活动塞，使所述主管的内壁将所述第三通孔堵住；

f、将抽取有生物样品的注射器的针头经所述保护帽、所述活动塞插入所述主管的内腔，由于所述主管内为负压状态，因此注射器内的生物样品自动流入所述主管内；

g、卸下所述保护帽，使所述主管进行离心运动，在离心力的作用下使生物样品中的小分子物质自由进出所述中空纤维膜内；

h、由所述导管的出口端抽取所述中空纤维膜内过滤了大分子物质后的滤液。