CN110075942B - 可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，包括试管、导轨外壳、顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱、推杆和弹簧，试管外径为中间细两端粗结构，导轨外壳为带有空腔的圆柱体结构，顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱依次套于试管上并置于导轨外壳内腔中。应用本装置，可使含有固相颗粒成分的生物体液样本在通过离心完成固液相分层后自动实现固相和液相层之间的物理隔离，从而在样本保存和运输过程中保护液相层中的游离DNA等目标检测物质不被细胞等固相物污染。

Description

可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置及方法，属于样本采集领域。

背景技术

游离DNA(cfDNA)是存在于各种体液(包括血液、尿液、胸腹水、乳汁等)的细胞外游离的DNA片段。目前外周血cfDNA已经被用来进行无创产前基因检测(NIPT)；外周血及胸水cfDNA可以用于肿瘤靶向药的伴随诊断；基于cfDNA的癌症的早期筛查也在被广泛的关注和研究。应用cfDNA进行各种检测时，保护cfDNA在体液采集、保存及运输过程不被降解并且不被血细胞基因组DNA污染是一个重要的先决条件。目前唯一的保护方法是在真空采血管中添加抗凝和DNA保护混合试剂，可以在4-30℃条件下保存1-2周，但在高于35℃保护效果不理想，尤其是0℃以下保存及运输完全不可能，因为高温和冻融都会造成细胞释放基因组DNA。因此，用于cfDNA检测的血液等样本在夏季和冬季的安全运输保存难度打、成本高，而且稍有不慎就会因环境、剧烈震动的因素造成cfDNA检测结果的可信度降低。

解决这一问题的根本方法就是采集的样本先进行固液相分离(例如离心后人工操作将血浆和血细胞分离到不同容器)再进行样本的运输。但目前的样本采集方法实现运输前人工分离需要专业的实验人员进行操作并且存在很大误操作的风险。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置及方法，本装置巧妙利用弹簧弹力和离心力，在样本固液相离心分层后结束后，自动实现固液相物理隔离，无需人为分离操作，为含cfDNA的样本在极端温度条件下稳定运输，以及后续cfDNA提取的全程自动化提供了有力保证。

本发明的技术解决方案：

可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，包括试管、导轨外壳、顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱、推杆和弹簧，

试管为中间细两端粗结构，试管开口一端套接于试管连接环的内腔小径上，弹簧置于试管外壁与试管连接环形成的腔体中，导轨外壳一端与试管连接环的内腔大径端固定连接，推杆一端可从导轨外壳的另一端进入；

导轨外壳为带有空腔的圆柱体结构，靠近试管连接环一端的导轨外壳内壁上，沿轴向周向均匀布置有卡位槽，靠近推杆一端的导轨外壳内壁上，沿轴向周向均匀布置有凸起导轨；

顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱依次套于试管上并置于导轨外壳内腔中；

顶针环为镂空的空腔结构，呈对称设计的顶针沿轴向周向固定连接在靠近试管连接环一端的顶针环一端上，

夹具环同轴套接于顶针环上，夹具环与导轨外壳固定连接，顶针环与夹具环可沿周向相对滑动；夹具环上沿轴向开有与顶针配合的顶针凹槽，夹具环内壁上对称连接有C型夹具，C型夹具初始状态为呈张开的环形；

旋转齿柱为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有旋转齿柱凹槽，旋转齿柱一端与顶针环另一端同轴接触，

推力齿柱为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有推力齿柱凹槽，推力齿柱凹槽始终与导轨外壳的凸起导轨配合，推力齿柱一端与旋转齿柱另一端为错位啮合，推力齿柱另一端与推杆一端接触。

工作时：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机离心，固相和液相在离心力作用下分离，同时在离心力作用下，推力齿柱沿着导轨外壳的凸起导轨轴向移动，克服弹簧作用力，推力齿柱带动旋转齿柱以及顶针环同步移动，当旋转齿柱的齿尖超过凸起导轨时，旋转齿柱在弹簧弹力作用及齿柱顶端斜面引导下发生转动，此时C型夹具为开放状态；离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧弹力会逐渐大于离心力，弹力推动顶针环，使顶针环推动旋转齿柱滑入凸起导轨并沿着凸起导轨反向移动，顶针环、旋转齿柱和推力齿柱一同反向移动，使顶针环的顶针置于夹具环的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环的C型夹具上，实现两个C型夹具的闭合，将试管的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离。

初始状态的顶针距离C型夹具的距离小于后续旋转齿柱反向移动的距离。

试管为不同硬度塑料材质的组合体，包括如下方案中的任意一种：

方案1：在C型夹具向上5-15mm至C型夹具向下5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬度A为50-70；试管其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环和试管为一个注塑整体；

方案2：试管底部到C型夹具向上5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬A为50-70；试管其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环和试管为一个注塑整体；

方案3：试管内芯为软质塑料，邵氏硬度A为50-70，试管开口一端套接的试管连接环为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环和试管通过试管开口一端的外壁结构卡紧并胶粘紧固成一体。

试管整体长度9-13mm，试管内径7-11mm，试管底部到闭合的C型夹具顶端距离为3-8mm，试管壁厚为0.5-2.5mm。

优选的，试管整体长度11mm，试管的内径9mm，试管底部到闭合的C型夹具顶端距离为5mm，C型夹具向上5-15mm至C型夹具向下5-15mm的范围试管壁厚为0.5mm，其他区域壁厚1-2mm，不同壁厚交接处厚度渐变。

顶针周向截面呈L型，L型面作用在C型夹具根部。

可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离方法，具体步骤如下，

步骤一：构建采集分离装置，包括试管、导轨外壳、顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱、推杆和弹簧，

试管为中间细两端粗结构，试管开口一端套接于试管连接环的内腔小径上，弹簧置于试管外壁与试管连接环形成的腔体中，导轨外壳一端与试管连接环的内腔大径端固定连接，推杆一端可从导轨外壳的另一端进入；

导轨外壳为带有空腔的圆柱体结构，靠近试管连接环一端的导轨外壳内壁上，沿轴向周向均匀布置有卡位槽，靠近推杆一端的导轨外壳内壁上，沿轴向周向均匀布置有凸起导轨；

顶针环、夹具环、旋转齿柱、推力齿柱依次套于试管上并置于导轨外壳内腔中；

顶针环为镂空的空腔结构，呈对称设计的顶针沿轴向周向固定连接在靠近试管连接环一端的顶针环一端上，

夹具环同轴套接于顶针环上，夹具环与导轨外壳固定连接，顶针环与夹具环可沿周向相对滑动；夹具环上沿轴向开有与顶针配合的顶针凹槽，夹具环内壁上对称连接有C型夹具，C型夹具初始状态为呈张开的环形；

旋转齿柱为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有旋转齿柱凹槽，旋转齿柱一端与顶针环另一端同轴接触，

推力齿柱为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有推力齿柱凹槽，推力齿柱凹槽始终与导轨外壳的凸起导轨配合，推力齿柱一端与旋转齿柱另一端为错位啮合，推力齿柱另一端与推杆一端接触；

步骤二：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机离心，固相和液相在离心力作用下分离，离心时，在离心力作用下推动推杆，推杆作用在推力齿柱上，推力齿柱沿着导轨外壳的凸起导轨轴向移动，克服弹簧作用力，推力齿柱带动旋转齿柱以及顶针环同步移动；

步骤三：当旋转齿柱的齿尖超过凸起导轨时，旋转齿柱在弹簧弹力作用及齿柱顶端斜面引导下，会发生转动直至两个齿柱齿面咬合，此时C型夹具为开放状态，完全不影响离心分离固液相的效果；

步骤四：离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧弹力逐渐大于离心力，弹簧弹力推动顶针环，使顶针环推动旋转齿柱滑入凸起导轨并沿着凸起导轨反向移动，这样，在弹簧力作用下，顶针环、旋转齿柱和推力齿柱一同反向移动，使顶针环的顶针置于夹具环的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环的C型夹具上，实现两个C型夹具的闭合，将试管的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离；

步骤五：取出隔离出的上层液相，若下层固相也要取用，可再次离心，或者直接用力压动推杆至旋转齿柱的齿尖超过凸起导轨后再松开，即可使顶针环退出顶针凹槽，试管管道开放，取出下层固相。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明装置巧妙利用弹簧弹力和离心力，通过试管尺寸及C型夹具位置设计可保证通过离心实现血液等各种生物体液样本的固液相物理隔离，且隔离后液相部分完全无固相物存在，这就避免了存在于液相的cfDNA被细胞释放的基因组DNA污染；配合cfDNA保护试剂，可实现-80℃～40℃范围2周以上的cfDNA稳定保存及运输；

(2)目前的所有cfDNA自动提取都是只能人为将cfDNA所存在的液相样本分离取出后加入仪器样品池后才能开始的自动化提取流程，这在大量样本提取时效率偏低而且容易因人为操作失误造成样本间相互污染。本发明装置实现了离心后自动固液隔离，可以通过配备自动吸液针等装置来取代人为分离取样过程，为采样离心后即可开始cfDNA自动化提取流程提供极大可能，减少实验员和生物样本的直接接触，对实验员也是一种保护。

附图说明

图1为本发明完整结构示意图；

图2为本发明试管方案1和方案2半剖结构示意图；

图3为本发明试管方案3半剖结构示意图；

图4为本发明试管方案3结构示意图；

图5为本发明顶针环与夹具环分解示意图；

图6为本发明顶针环与夹具环组装示意图；

图7为本发明导轨外壳的结构外形图；

图8为本发明导轨外壳半剖视图；

图9为本发明导轨外壳内部视图；

图10为本发明旋转齿柱、推力齿柱和推杆分解示意图；

图11为本发明夹具环结构示意图；

图12为本发明结构整体外形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

本发明所设计的生物体液样本采集及离心分层后自动隔离装置可以方便的实现样本固液相物理分离(例如血细胞和血浆分离)，这种物理隔离可以有效阻断细胞基因组DNA污染液相层中的cfDNA。配合DNA保护剂可以实现所有极端温度条件各种体液样本中cfDNA成分的稳定保存和运输。以血液样本为例，血液离心分层后自动实现血细胞和血浆物理隔离可解放传统的必须人为开盖进行的血浆分离操作。这有3个突出的优势，1)避免了实验员和生物样本的直接接触，对实验员是一种保护，同时避免了人为操作可能造成的差错；2)自动隔离后cfDNA存在于液相，完全避免了cfDNA被细胞基因组DNA污染；3)自动固液隔离为cfDNA提取的全程自动化提供了先决条件。配合cfDNA保护试剂，可实现-80℃～40℃范围2周以上的cfDNA稳定保存及运输。

具体方案为：一种可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，如图1、图12所示，包括试管1、导轨外壳2、顶针环3、夹具环4、旋转齿柱5、推力齿柱6、推杆7和弹簧8，

试管1为中间细两端粗结构，中间细的结构可以实现在相同内径时中间软管部位壁厚较小，易于被C型夹具12夹紧来实现固液相层的物理阻断；两端粗保证了试管两端较大的壁厚从而增加试管的刚度。试管1开口一端套接于试管连接环11的内腔小径上，弹簧8置于试管1外壁与试管连接环11形成的腔体中，导轨外壳2一端与试管连接环11的内腔大径端固定连接，推杆7一端可从导轨外壳2的另一端进入；

如图7、图8、图9所示，导轨外壳2为带有空腔的圆柱体结构，靠近试管连接环11一端的导轨外壳2内壁上，沿轴向周向均匀布置有卡位槽9，卡位槽9优选4个，卡位槽有一定斜度，与夹具环4外周的卡位凸槽互补咬合，可保证夹具环4组装进入导轨外壳内后准确定位。靠近推杆7一端的导轨外壳2内壁上，沿轴向周向均匀布置有凸起导轨10；

顶针环3、夹具环4、旋转齿柱5、推力齿柱6依次套于试管1上并置于导轨外壳2内腔中；凸起导轨10与旋转齿柱5和推力齿柱6外壁上的凹槽精准配合，是通过离心力和弹簧力作用实现C型夹具12夹紧和松开的关键。推力齿柱一端与旋转齿柱另一端为错位啮合，推力齿柱另一端与推杆一端接触可被推杆推动；推力齿柱6凹槽始终不会脱离凸起导轨，旋转齿柱5在被推力齿柱6推动下，旋转齿柱5凹槽可交替实现进入凸起导轨滑动和脱离凸起导轨而被凸起导轨卡住来实现C型夹具12夹紧和松开。

如图5、图6所示，顶针环3为镂空的空腔结构，呈对称设计的顶针沿轴向周向固定连接在靠近试管连接环11一端的顶针环3一端上，顶针13周向截面呈L型，L型面作用在C型夹具12根部。

夹具环4同轴套接于顶针环3上，如图11所示，夹具环4与导轨外壳2固定连接，顶针环3与夹具环4可沿周向相对滑动；夹具环4上沿轴向开有与顶针配合的顶针凹槽，夹具环4内壁上对称连接有C型夹具12，C型夹具12初始状态为呈张开的环形，C型夹具12为金属材质，不发生变形。顶针环3、夹具环4和C型夹具的设计在保证实现夹紧试管隔断固液相层的功能的同时，有效节约了空间，使整体装置保持紧凑结构。

如图10所示，旋转齿柱5为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有旋转齿柱5凹槽，旋转齿柱5一端与顶针环3另一端同轴接触，初始状态的顶针距离C型夹具12的距离小于后续旋转齿柱5反向移动的距离。

推力齿柱6为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有推力齿柱6凹槽，推力齿柱6凹槽始终与导轨外壳2的凸起导轨10配合，推力齿柱6一端与旋转齿柱5另一端为错位啮合，推力齿柱6另一端与推杆7一端接触。

工作时：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机在1200g-2000g的离心力进行离心时，固相(如血细胞)和液相(如血浆)会在离心力作用下分离，同时在离心力的作用下，推力齿柱6沿着导轨外壳2的凸起导轨10轴向移动，克服弹簧8作用力，推力齿柱6带动旋转齿柱5以及顶针环3同步移动，当旋转齿柱5的齿尖超过凸起导轨10时，旋转齿柱5在弹簧8弹力作用及齿柱顶端斜面引导下，会发生转动，此时C型夹具12为开放状态，完全不影响离心分离效果；离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧8弹力会逐渐大于离心力，弹力就会推动顶针环3，使顶针环3推动旋转齿柱5滑入凸起导轨10并沿着凸起导轨10反向移动，这样，在弹簧8力作用下，顶针环3、旋转齿柱5和推力齿柱6一同反向移动，使顶针环3的顶针置于夹具环4的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环4的C型夹具12上，实现两个C型夹具12的闭合，将试管1的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离。

试管1为不同硬度塑料材质的组合体，包括如下方案中的任意一种：

如图2所示，方案1：在C型夹具12向上5-15mm(优选10mm)至C型夹具12向下5-15mm(优选10mm)的范围为软质塑料，邵氏硬度A为50-70；试管1其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环11和试管1为一个注塑整体；

方案2：试管1底部到C型夹具12向上5-15mm(优选10mm)的范围为软质塑料，邵氏硬A为50-70；试管1其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环11和试管1为一个注塑整体；

如图3、图4所示，方案3：试管1内芯为软质塑料，邵氏硬度A为50-70，试管1开口一端套接的试管连接环11为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环11和试管1通过试管1开口一端的外壁结构卡紧并胶粘紧固成一体。

试管1整体长度9-13mm，试管1内径7-11mm，试管1底部到闭合的C型夹具12顶端距离为3-8mm，试管1壁厚为0.5-2mm。

优选试管1整体长度11mm，试管1的内径9mm，试管1底部到闭合的C型夹具12顶端距离为5mm，C型夹具12向上5-15mm(优选10mm)至C型夹具12向下5-15mm(优选10mm)的范围试管1壁厚为0.5mm，其他区域壁厚1-1.5mm，不同壁厚交接处进行厚度渐变处理。

利用上述装置实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离方法，具体步骤如下：

步骤一：构建上述采集分离装置；

步骤二：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机离心，固相和液相在离心力作用下分离，离心时，在离心力作用下推动推杆7，推杆7作用在推力齿柱6上，推力齿柱6沿着导轨外壳2的凸起导轨10轴向移动，克服弹簧8作用力，推力齿柱6带动旋转齿柱5以及顶针环3同步移动；

步骤三：当旋转齿柱5的齿尖超过凸起导轨10时，旋转齿柱5在弹簧8弹力作用及齿柱顶端斜面引导下，会发生转动直至两个齿柱齿面咬合，此时C型夹具12为开放状态，完全不影响离心分离固液相的效果；

步骤四：离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧8弹力逐渐大于离心力，弹簧8弹力推动顶针环3，使顶针环3推动旋转齿柱5滑入凸起导轨10并沿着凸起导轨10反向移动，这样，在弹簧8力作用下，顶针环3、旋转齿柱5和推力齿柱6一同反向移动，使顶针环3的顶针置于夹具环4的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环4的C型夹具12上，实现两个C型夹具12的闭合，将试管1的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离；

步骤五：取出隔离出的上层液相进行游离DNA提取等相关检测实验，若下层固相也要取用，可再次离心，或者直接用力压动推杆7至旋转齿柱5的齿尖超过凸起导轨10后再松开，即可使顶针环3退出顶针凹槽，试管1管道开放，取出下层固相。

应用本发明上述公开的装置，可使含固相颗粒物的生物体液样本经过离心固液相分层后自动实现固相和液相层之间的物理隔离，从而在样本保存和运输过程中保护液相层中的游离DNA等目标检测物质不被细胞等固相物污染。本装置可亦可将内部试管1抽成负压，实现样本的负压定量采集。本装置可应用于(但并不限于)血液、尿液、胸腹水、乳汁等体液样本的采集和固液分离。

本发明装置巧妙利用弹簧8弹力和离心力，通过试管1尺寸及C型夹具12位置设计可保证通过离心实现固液相分层隔离后，液相部分完全无固相物存在，这就避免了存在于液相中的cfDNA被细胞基因组DNA污染；配合cfDNA保护试剂，可实现-80℃～40℃范围2周以上的cfDNA稳定保存及运输；

目前的所有cfDNA自动提取都是只能人为将cfDNA所存在的液相样本分离取出后加入仪器样品池后才能开始的自动化提取流程，这在大量样本提取时效率偏低而且容易因人为操作失误造成样本间相互污染。本发明装置实现了离心后自动固液隔离，可以通过配备自动吸液针等装置来取代人为分离取样过程，为采样离心后即可开始cfDNA自动化提取流程提供极大可能，减少实验员和生物样本的直接接触，对实验员也是一种保护。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，其特征在于，包括试管(1)、导轨外壳(2)、顶针环(3)、夹具环(4)、旋转齿柱(5)、推力齿柱(6)、推杆(7)和弹簧(8)，

试管(1)为中间细两端粗结构，试管(1)开口一端套接于试管连接环(11)的内腔小径上，弹簧(8)置于试管(1)外壁与试管连接环(11)形成的腔体中，导轨外壳(2)一端与试管连接环(11)的内腔大径端固定连接，推杆(7)一端可从导轨外壳(2)的另一端进入；

导轨外壳(2)为带有空腔的圆柱体结构，靠近试管连接环(11)一端的导轨外壳(2)内壁上，沿轴向周向均匀布置有卡位槽(9)，导轨外壳(2)的卡位槽(9)与夹具环(4)外周的卡位凸槽互补咬合；

靠近推杆(7)一端的导轨外壳(2)内壁上，沿轴向周向均匀布置有凸起导轨(10)；

顶针环(3)、夹具环(4)、旋转齿柱(5)、推力齿柱(6)依次套于试管(1)上并置于导轨外壳(2)内腔中；

顶针环(3)为镂空的空腔结构，呈对称设计的顶针沿轴向周向固定连接在靠近试管连接环(11)一端的顶针环(3)一端上，

夹具环(4)同轴套接于顶针环(3)上，夹具环(4)与导轨外壳(2)固定连接，顶针环(3)与夹具环(4)可沿周向相对滑动；夹具环(4)上沿轴向开有与顶针配合的顶针凹槽，夹具环(4)内壁上对称连接有C型夹具(12)，C型夹具(12)初始状态为呈张开的环形；

旋转齿柱(5)为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有旋转齿柱(5)凹槽，旋转齿柱(5)凹槽可交替实现进入凸起导轨滑动和脱离凸起导轨，旋转齿柱(5)一端与顶针环(3)另一端同轴接触，

推力齿柱(6)为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有推力齿柱(6)凹槽，推力齿柱(6)凹槽始终与导轨外壳(2)的凸起导轨配合，推力齿柱(6)一端与旋转齿柱(5)另一端为错位啮合，推力齿柱(6)另一端与推杆(7)一端接触；

工作时：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机离心，固相和液相在离心力作用下分离，同时在离心力作用下，推力齿柱(6)沿着导轨外壳(2)的凸起导轨轴向移动，克服弹簧(8)作用力，推力齿柱(6)带动旋转齿柱(5)以及顶针环(3)同步移动，当旋转齿柱(5)的齿尖超过凸起导轨(10)时，旋转齿柱(5)在弹簧(8)弹力作用及齿柱顶端斜面引导下发生转动，直至两个齿柱齿面咬合，此时C型夹具(12)为开放状态；离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧(8)弹力会逐渐大于离心力，弹力推动顶针环(3)，使顶针环(3)推动旋转齿柱(5)滑入凸起导轨(10)并沿着凸起导轨(10)反向移动，顶针环(3)、旋转齿柱(5)和推力齿柱(6)一同反向移动，使顶针环(3)的顶针置于夹具环(4)的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环(4)的C型夹具(12)上，实现两个C型夹具(12)的闭合，将试管(1)的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离；

顶针(13)周向截面呈L型，L型面作用在C型夹具(12)根部。

2.如权利要求1所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，其特征在于，初始状态的顶针距离C型夹具(12)的距离小于后续旋转齿柱(5)反向移动的距离。

3.如权利要求1所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，其特征在于，试管(1)为不同硬度塑料材质的组合体，包括如下方案中的任意一种：

方案1：在C型夹具(12)向上5-15mm至C型夹具(12)向下5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬度A为50-70；试管(1)其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)为一个注塑整体；

方案2：试管(1)底部到C型夹具(12)向上5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬A为50-70；试管(1)其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)为一个注塑整体；

方案3：试管(1)内芯为软质塑料，邵氏硬度A为50-70，试管(1)开口一端套接的试管连接环(11)为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)通过试管(1)开口一端的外壁结构卡紧并胶粘紧固成一体。

4.如权利要求1所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，其特征在于，试管(1)整体长度9-13mm，试管(1)内径7-11mm，试管(1)底部到闭合的C型夹具(12)顶端距离为3-8mm，试管(1)壁厚为0.5-2.5mm。

5.如权利要求1所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离装置，其特征在于，试管(1)整体长度11mm，试管(1)的内径9mm，试管(1)底部到闭合的C型夹具(12)顶端距离为5mm，C型夹具(12)向上5-15mm至C型夹具(12)向下5-15mm的范围试管(1)壁厚为0.5mm，其他区域壁厚1-2mm，不同壁厚交接处厚度渐变。

6.可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离方法，其特征在于，具体步骤如下，

步骤一：构建采集分离装置，包括试管(1)、导轨外壳(2)、顶针环(3)、夹具环(4)、旋转齿柱(5)、推力齿柱(6)、推杆(7)和弹簧(8)，

试管(1)为中间细两端粗结构，试管(1)开口一端套接于试管连接环(11)的内腔小径上，弹簧(8)置于试管(1)外壁与试管连接环(11)形成的腔体中，导轨外壳(2)一端与试管连接环(11)的内腔大径端固定连接，推杆(7)一端可从导轨外壳(2)的另一端进入；

导轨外壳(2)为带有空腔的圆柱体结构，靠近试管连接环(11)一端的导轨外壳(2)内壁上，沿轴向周向均匀布置有卡位槽(9)，靠近推杆(7)一端的导轨外壳(2)内壁上，沿轴向周向均匀布置有凸起导轨(10)；

顶针环(3)、夹具环(4)、旋转齿柱(5)、推力齿柱(6)依次套于试管(1)上并置于导轨外壳(2)内腔中；

顶针环(3)为镂空的空腔结构，呈对称设计的顶针沿轴向周向固定连接在靠近试管连接环(11)一端的顶针环(3)一端上，

夹具环(4)同轴套接于顶针环(3)上，夹具环(4)与导轨外壳(2)固定连接，顶针环(3)与夹具环(4)可沿周向相对滑动；夹具环(4)上沿轴向开有与顶针配合的顶针凹槽，夹具环(4)内壁上对称连接有C型夹具(12)，C型夹具(12)初始状态为呈张开的环形；

旋转齿柱(5)为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有旋转齿柱(5)凹槽，旋转齿柱(5)一端与顶针环(3)另一端同轴接触，

推力齿柱(6)为空腔柱形结构，在其外壁上沿着轴向周向均匀开有推力齿柱(6)凹槽，推力齿柱(6)凹槽始终与导轨外壳(2)的凸起导轨(10)配合，推力齿柱(6)一端与旋转齿柱(5)另一端为错位啮合，推力齿柱(6)另一端与推杆(7)一端接触；

步骤二：将采集了生物体液样品后的本装置放入离心机离心，固相和液相在离心力作用下分离，离心时，在离心力作用下推动推杆(7)，推杆(7)作用在推力齿柱(6)上，推力齿柱(6)沿着导轨外壳(2)的凸起导轨(10)轴向移动，克服弹簧(8)作用力，推力齿柱(6)带动旋转齿柱(5)以及顶针环(3)同步移动；

步骤三：当旋转齿柱(5)的齿尖超过凸起导轨(10)时，旋转齿柱(5)在弹簧(8)弹力作用及齿柱顶端斜面引导下，会发生转动直至两个齿柱齿面咬合，此时C型夹具(12)为开放状态，完全不影响离心分离固液相的效果；

步骤四：离心完成时，转速下降，离心力逐渐减小，弹簧(8)弹力逐渐大于离心力，弹簧(8)弹力推动顶针环(3)，使顶针环(3)推动旋转齿柱(5)滑入凸起导轨(10)并沿着凸起导轨(10)反向移动，这样，在弹簧(8)力作用下，顶针环(3)、旋转齿柱(5)和推力齿柱(6)一同反向移动，使顶针环(3)的顶针置于夹具环(4)的顶针凹槽中，同时顶针作用在夹具环(4)的C型夹具(12)上，实现两个C型夹具(12)的闭合，将试管(1)的流液通道封闭，实现自动固液相物理隔离；

步骤五：取出隔离出的上层液相，若下层固相也要取用，可再次离心，或者直接用力压动推杆(7)至旋转齿柱(5)的齿尖超过凸起导轨(10)后再松开，即可使顶针环(3)退出顶针凹槽，试管(1)管道开放，取出下层固相。

7.如权利要求6所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离方法，其特征在于，试管(1)为不同硬度塑料材质的组合体，包括如下方案中的任意一种：

方案1：在C型夹具(12)向上5-15mm至C型夹具(12)向下5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬度A为50-70；试管(1)其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)为一个注塑整体；

方案2：试管(1)底部到C型夹具(12)向上5-15mm的范围为软质塑料，邵氏硬A为50-70；试管(1)其他部分为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)为一个注塑整体；

方案3：试管(1)内芯为软质塑料，邵氏硬度A为50-70，试管(1)开口一端套接的试管连接环(11)为硬质塑料，邵氏硬度D为70-80，试管连接环(11)和试管(1)通过试管(1)开口一端的外壁结构卡紧并胶粘紧固成一体。

8.如权利要求6所述的可实现离心后固液相隔离的生物体液采样分离方法，其特征在于，试管(1)整体长度9-13mm，试管(1)内径7-11mm，试管(1)底部到闭合的C型夹具(12)顶端距离为3-8mm。