用于检验包含生物材料的水性样品的微流体装置的制作方法

用于检验包含生物材料的水性样品的微流体装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月15日提交的、序列号为63/125,538的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过参引并入本文中。
技术领域
3.本发明总体上涉及实验室中所使用的装置，并且更具体地涉及能够用于检验包含生物材料和/或生物有机体的水性样品的微流体装置。


背景技术：

4.各种检验装置和相关方法可以用于对包含各种生物材料(生物有机材料)的样品进行实验室检验或测定，所述生物材料包含在或支撑在水性溶液中。作为非限制性示例，这种生物材料可以包括硬组织或软组织、以及从人和动物以及诸如微生物或细菌之类的活有机体中提取的其他材料。这种检验装置可以进一步用于培养或生长生物材料、比如生物膜。生物材料可以经受使用各种试剂、化学品或药物的治疗方案，以评估它们在生物材料上的功效。可以使用这种检验装置的一个领域为口腔护理，在该领域中，各种口腔护理剂在与口腔相关联的生物材料上的有效性是特别受关注的。
5.生物材料检验装置一般包括多个单独的基质和部件，这些基质和部件单独形成，并且然后通常经由永久不可移除的固定技术进行包装并保持在一起，以形成样品检验隔室或样品检验室。因此，这种永久性结构可能难以清洁，并且一般不能重复用于进行其他检验。另外，这种检验装置也可能具有难以有效且方便地进行组装的复杂结构。
6.需要对生物材料检验及生长装置进行改进。


技术实现要素：

7.本技术公开了用于生物材料的微流体检验装置和系统，其具有最小数目的部件，并且可以是易于组装和拆卸的，以进入检验室进行清洁和重复使用。这有利地避免了在单次检验运行后丢弃该装置的必要性。在一个实施方式中，本检验装置的一些或所有部件可以通过3d打印技术、注射模制及其组合来制造。
8.用于检验水性实验室样品的微流体装置在一个实施方式中可以包括长形的基部构件，该基部构件包括凹入到基部构件的第一外表面中的多个样品室。这些室构造成用于保持包含生物材料的水性溶液。可弹性变形的第一垫片设置在基部构件上并且包括开口，所述开口中的每个开口互补地构造成与室中的相应一个室相对应。在第一垫片上设置有至少一个第一覆盖玻璃以封围开口。在第一覆盖玻璃上设置有周向地延伸的外周夹持框架，该夹持框架包括可弹性挠曲的悬臂式锁定突出部。锁定突出部构造成与基部构件形成卡扣互锁，以将第一覆盖玻璃压在夹持框架与第一垫片之间，从而将所述室流体地密封。一些实施方式可以包括可弹性变形的第二垫片，第二垫片被压缩在夹持框架与第一覆盖玻璃之间，以用于增加密封有效性。某些实施方式包括一对覆盖玻璃，所述一对覆盖玻璃被密封在
一对垫片之间。
9.与每个室相关联的流体联接允许流体比如治疗流体或药物进入和离开室，以与水性样品中的生物材料相互作用。在一些实施方式中，第一垫片可以通过3d打印直接形成到基部构件上，从而形成基部构件的不可移除的一体部分。第二垫片可以通过3d打印直接形成到夹持框架上，从而形成夹持框架的不可移除的一体部分。这种一体的垫片结构避免处理零散的垫片材料，并且加快了检验装置的组装/拆卸。一体的垫片结构有利地延长了检验装置的使用寿命，以用于进行多次检验运行。垫片可以由能够形成液密密封的可弹性变形且可压缩的类硅材料形成。
10.在一个非限制性实施方式中，本生物材料检验装置可以用于对包含生物材料的水性样品进行测定，以评估与口腔相关联的各种口腔护理剂的有效性。也可以使用与其他类型的生物材料相关联的其他检验应用。作为一些非限制性示例，检验装置可以用于抗附着测定、抗菌/抗微生物功效研究、生物膜群落组成研究、抗生物膜剂、元转录组研究、代谢组研究、咬合研究、响应于生物膜生长的釉质硬度研究、染色和增白研究、哺乳动物细胞研究、组织共培养研究以及组织-生物膜共培养研究，仅举这几个例子。本发明可以具有口腔护理、个人护理、家庭护理和宠物护理应用、以及其他应用。
11.根据一个方面，一种用于检验水性实验室样品的微流体装置包括：纵向轴线；长形的基部构件，该基部构件沿着纵向轴线延伸并且限定第一外表面、相反的第二外表面以及多个样品室；可弹性变形的第一垫片，该第一垫片设置在第一外表面上，该第一垫片包括多个开口，所述开口各自与样品室中的相应一个样品室相对应；至少第一覆盖玻璃，第一覆盖玻璃设置在第一垫片上并且封围开口；以及外周夹持框架，该夹持框架设置在第一覆盖玻璃上并且包括多个可弹性挠曲的锁定突出部；其中，锁定突出部构造成与基部构件形成机械联接，并且将第一覆盖玻璃压在夹持框架与第一垫片之间，以密封样品室。在一个实施方式中，在锁定突出部与基部构件之间形成有卡扣配合或互锁。
12.根据另一方面，一种用于检验水性实验室样品的微流体系统包括：基部构件，其包括纵向轴线、凹入到基部构件的第一外表面中的多个样品室、以及形成在第一外表面上的一体的可弹性变形的第一垫片；样品室中的每个样品室包括入口端口和出口端口，入口端口和出口端口限定穿过样品室中的每个样品室的流动路径，以用于引入和提取流体；第一垫片包括多个开口，所述开口各自与样品室中的相应一个样品室相对应；第一覆盖玻璃和第二覆盖玻璃，第一覆盖玻璃和第二覆盖玻璃均设置在第一垫片上并且封围开口；外周夹持框架，其包括形成在其下侧部上的一体的第二垫片，第二垫片接合第一覆盖玻璃和第二覆盖玻璃，夹持框架还包括多个可弹性挠曲的锁定突出部；其中，锁定突出部构造成与基部构件形成机械联接，并且将第一覆盖玻璃压在夹持框架与第一垫片之间，以密封样品室。在一个实施方式中，在锁定突出部与基部构件之间形成有卡扣配合或互锁。
13.根据另一方面，一种组装用于检验水性实验室样品的微流体装置的方法包括：提供长形的基部构件，该基部构件包括纵向轴线、凹入到基部构件的第一外表面中的多个样品室、以及设置在第一外表面上的可弹性变形的第一垫片；至少将第一覆盖玻璃定位在第一垫片上；将夹持框架定位在第一覆盖玻璃上方；将夹持框架的多个可弹性挠曲的锁定突出部与基部构件以可滑动的方式接合，从而使锁定突出部处于偏转的向外位置；以及将锁定突出部与基部构件锁定接合，从而使锁定突出部移动至未偏转的向内位置；其中，夹持框
架将第一覆盖玻璃压到第一垫片上，以密封样品室。在一个实施方式中，以可滑动的方式接合的步骤包括使每个锁定突出部的钩状端部沿着基部构件的侧部接合和滑动，这使锁定突出部移动至偏转的向外位置。在相同或其他实施方式中，锁定接合步骤还包括将锁定突出部的钩状端部与基部构件的与第一表面相反的第二表面接合。
14.根据下文提供的具体实施方式，本发明的其他应用领域将变得明显。应当理解的是，具体实施方式和具体示例虽然指示了本发明的优选实施方式，但仅意在说明目的，而不意在限制本发明的范围。
附图说明
15.本发明的特征和优点将从本发明的某些实施方式的以下更详细的描述中变得明显，并且在附图中得到说明，在附图中：
16.图1是根据本发明的一个实施方式的实验室样品检验装置的俯视立体图，该装置包括下述组件：该组件包括包含样品室的基部构件、下密封垫片、覆盖玻璃、上密封垫片以及夹持框架；
17.图2是该装置的仰视立体图；
18.图3是该装置的分解图；
19.图4是该装置的第一纵向侧部的侧视图；
20.图5是该装置的第二纵向侧部的侧视图；
21.图6是该装置的第一侧向端部或侧部的端视图；
22.图7是该装置的第二侧向端部或侧部的端视图；
23.图8是该装置的俯视图；
24.图9是该装置的仰视图；
25.图10是该装置的纵向截面图；
26.图11是该装置的横向截面图；
27.图12是图1的装置的具有一体的上垫片的夹持框架的侧视图；
28.图13是夹持框架的俯视图，其以虚线示出了夹持框架的外周本体，从而更好地示出垫片；
29.图14是该夹持框架的纵向横截面立体图；
30.图15a是包括一对垫片区段的上垫片的第一实施方式的俯视图；
31.图15b是上垫片的第一实施方式的侧视图；
32.图16a是具有一件式本体的上垫片的第二实施方式的俯视图；
33.图16b是上垫片的第二实施方式的侧视图；
34.图17是在上垫片未就位的情况下的夹持框架的侧视图；
35.图18是该夹持框架的俯视图；
36.图19是该夹持框架的仰视立体图；
37.图20是图1的检验装置的侧向端部或侧部的视图，其示出了用于提供与样品室的流体联接的软管杆的替代构型；以及
38.图21a、图21b和图21c分别示出了结合有可选样品保持器的样品室的横向截面图、纵向截面图和俯视图。
39.所有图均是示意性的，并非一定按比例绘制。除非在本文中另外明确指出，否则在一些视图中编号但在其它视图中不编号的特征是相同的特征。
具体实施方式
40.以下对说明性实施方式的描述本质上仅是示例性的(示例)，并且绝非意在对本发明、其应用或用途进行限制。
41.根据本发明的原理对说明性实施方式的描述意在结合附图进行阅读，附图被视为整个书面描述的一部分。在本文中公开的对本发明的实施方式的描述中，对方向或取向的任何提及仅意在为了描述方便，而不意在以任何方式限制本发明的范围。相对性术语诸如“下”、“上”、“水平”、“竖向”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应理解成参考如稍后描述的或在论述中的附图中所示的取向。这些相对性术语仅是为了描述方便，并且除非明确指出如此，否则不要求装置以特定的取向构造或操作。除非另有明确描述并非如此，否则术语诸如“附接”、“附连”、“连接”、“联接”、“互连”以及类似词语是指其中结构直接或通过中间结构间接地彼此固定或附接的关系，以及两者是可移动或刚性的附接或关系。此外，通过参照示例性实施方式来说明本发明的特征和益处。因此，本发明明显不应限于示出了可以单独存在或以特征的其他组合存在的特征的一些可能的非限制性组合的这样的示例性实施方式；本发明的范围由随附权利要求书限定。
42.如通篇所使用的，范围用作描述范围内的各个值和每个值的简略表达方式。范围内的任何值都可以被选择作为范围的端点。另外，本文中引用的所有参考文献在此通过参引以其整体并入。在本公开内容中的定义与所引用的参考文献的定义相冲突的情况下，以本公开内容为准。
43.参照图1至图19，示出了根据本发明的微流体检验装置100及其各个部件。仅为了便于描述和参考，该装置在水平位置或取向上示出，因为这可能是易于组装的。尽管该装置可以在该位置中用于检验，但是该装置也可以用于在任何其他合适的取向上、比如竖向地或者在竖向与水平之间成一角度用于检验。因此，微流体检验装置不限于仅在水平位置中使用。
44.微流体检验装置100(按包装顺序)一般包括基部构件101、基部构件上的下垫片120、至少一个透明的覆盖玻片或玻璃102、上垫片150、以及构造成与基部构件接合且互锁的夹持框架130。在一些实施方式中，可以使用如图所示的一对覆盖玻璃。
45.基部构件101具有轴向长形的本体，其限定装置的纵向轴线la、上部外表面103、相反的下部外表面104、横向于轴线la定向的侧向端部或侧部106、以及在侧向侧部之间沿着轴线la轴向延伸的纵向侧部105。纵向侧部105具有比侧向侧部大的长度。如所示出的，纵向侧部中的每个纵向侧部和侧向侧部中的每个侧向侧部可以分别彼此平行，从而使基部构件和检验装置100具有整体矩形的构型。然而，也可以使用其他多边形和非多边形构型。外表面103、104可以彼此平行，并且可以是大致平坦的。外表面103、104代表主表面，每个主表面具有比纵向侧部或侧向侧部大的表面面积。
46.基部构件101还包括凹入到上部外表面103中的多个向外敞开的样品隔室或样品室107。室107纵向间隔开，并且可以在横向于(例如，垂直于)基部构件的纵向轴线la和纵向
侧部105的方向上呈长形形状。在一个实施方式中，室107可以呈具有圆化端部的椭圆形形状。所述室可以仅部分地延伸穿过基部构件的厚度，并且因此不会穿透第二外表面104(例如，参见图2和图11)。因此，在一个非限制性实施方式中，室107具有敞开的顶部107a和封闭的底板或底部107b。
47.为了避免生物膜或其他沉积物的积聚，并且有效地移除牙膏浆料，以及减少生物膜积聚，并且便于在使用之间对样品室107进行清洁，样品室具有弧形轮廓，以消除停滞流动区域和尖角区域。因此，在一个实施方式中，长的侧壁107e和短的端壁107d与底壁107b之间的过渡部107c可以为圆弧或倒圆角，而不是由尖锐的90度过渡或相交形成。类似地，侧壁107e与端壁107d之间的四个角107f处的竖向相交可以类似地为圆弧或倒圆角。这些措施消除了尖角，在尖角处，流动可能停滞，并且同时可能会发生积聚。
48.基部构件101还包括与每个样品室107相关联的一对流体交换端口108、109。每个室均流体地联接有端口108、109，并且端口108、109在相对于纵向轴线la的横向方向上(例如，相对于纵向轴线la垂直地)延伸。所述端口可以穿透基部构件的纵向侧部105。在一个非限制性实施方式中，如所示出的，端口108、109位于每个样品室107的相反两个侧向侧部上并且穿透每个样品室107以限定穿过其的流体路径。根据所使用的检验过程，端口108、109可以各自被视为并用作入口端口或出口端口(例如，参见图11的定向流体流动箭头)。
49.基部构件101还包括多个软管倒钩110。软管倒钩110是限定具有圆形横截面的内部流动导管的长形流体连接结构。软管倒钩110可以设置在基部构件的邻近样品室107的纵向侧部105中的每个纵向侧部上，并且在横向于检验装置的纵向轴线la的大致方向上从侧部侧向地向外突出。每个软管倒钩110流体地联接至流体交换端口108或109。软管倒钩110构造成将流动导管、比如(由虚线示意性地表示的)柔性管111以可拆卸的方式联接至软管倒钩110，以用于将流体和水性溶液经由流体交换端口引入和/或提取到每个样品室107。软管倒钩110可以具有各种取向，包括如图11所示的成角度的取向(即、与基部构件101的外表面103、104成一倾斜角的取向)，或者如图20所示的直的取向(即、平行于外表面103、104的取向)。不管取向如何，软管倒钩可以定向成至少在基部构件101的相同纵向侧部上彼此平行。在一些实施方式中，根据管111的布置，软管倒钩110可以在一个纵向侧部105上是直的，并且在相反的纵向侧部上是成角度的。在一些实施方式中，软管倒钩110可以通过3d打印或注射模制一体地形成为基部构件101的整体式单一结构部分。这消除了在软管倒钩式流体联接件和基部构件的主体分开形成并且然后比如经由粘合剂进行连接的情况下软管倒钩式流体联接件与基部构件的主体之间的潜在泄漏。
50.下垫片120是纵向长形的，并且可以具有能够与基部构件101共同延伸的长度和宽度。因此，在某些实施方式中，垫片120覆盖基部构件的整个上部外表面103。因此，在一些实施方式中，垫片120可以具有矩形本体，该矩形本体包括由围绕垫片周向地延伸的外周凸起唇缘126所围绕的凹入的上表面123、相反的下表面124以及穿过上表面和下表面形成的多个长形开口122。开口122在构型和位置上各自对应于与开口122同心对准的样品室107中的相应一个样品室。因此，在非限制性描述的实施方式中，开口122与具有椭圆形形状的室107互补地构造。开口122使得视线直接进入样品室101中。
51.在如图所示的提供了一对覆盖玻璃102的一个实施方式中，垫片120可以包括凸起的分隔壁125，该分隔壁125在垫片的长度的中点处横向于且垂直于纵向轴线la延伸。这导
致两个凹入区域127；两个凹入区域127中的每个凹入区域接纳覆盖玻璃102。当覆盖玻璃被定位在它们各自的凹入区域中时，覆盖玻璃可以不向上突出超过外周凸起唇缘126，或者在某些实施方式中稍微突出超过外周凸起唇缘126。在可能使用单个覆盖玻璃的实施方式中，可以省去分隔壁125，从而形成从垫片的一端到另一端的连续的单个凹入区域127。
52.在一个实施方式中，下垫片120可以由可弹性变形的类似橡胶的材料形成，所述材料具有类似于硅的机械性能并且具有弹性记忆。可以使用的合适的弹性体垫片材料可以例如(不限于)具有约2.4mpa至5.5mpa且包括端值的拉伸强度、约10mpa至30mpa且包括端值的压缩强度、约9kn/m至55kn/m且包括端值的撕裂强度、以及约90％至1120％且包括端值的断裂伸长率。可以使用的代表性的市售材料包括来自加利福尼亚州洛杉矶的stratasys的polyjet光敏聚合物agilus 30、来自马萨诸塞州萨默维尔的formlabs的flexible 80a树脂等。在一个实施方式中，下垫片120可以经由3d打印(增材制造)直接形成在基部构件101的上表面103上。因此，垫片120可以经由这种制造方法一体地形成在基部构件的第一外表面上，从而成为基部构件的不可移除的永久部分。这种制造方法提供了一种高效且成本有效的方式来在对厚度和特征件(例如，孔122、凸起唇缘126等)进行精确控制的情况下形成垫片。在一个非限制性实施方式中，垫片120可以具有约0.25cm的代表性厚度。可以使用其他合适的厚度。在其他可能的实施方式中，下垫片120可以是单独形成的分立部件，其可以至少半永久性地附连至基部构件101、比如经由粘合剂附连至基部构件101。
53.覆盖玻璃102可以为由透明玻璃、塑料或其他材料形成的任何合适的实验室类型覆盖玻璃/覆盖玻片。因此，此处使用的术语“玻璃”仅仅是包括这些材料中的任何一种材料的技术术语的简略表达方式，并明显不仅仅局限于玻璃。每个覆盖玻璃102构造成装配在本文先前描述的下垫片120的凹入区域127中的一个凹入区域内。覆盖玻璃优选地具有不大于下垫片的凸起唇缘126的高度的厚度，使得玻璃的向外面向的表面或上表面不会突出超过凸起唇缘。覆盖玻璃的下表面抵靠下垫片120密封。
54.现在特别参照图3和图12至图19，外周夹持框架130可以是纵向长形的，从而具有可以至少与基部构件101及其上的下垫片120共同延伸的长度和宽度。因此，在某些实施方式中，夹持框架围绕下垫片120的最外周部分(例如，凸起唇缘126)周向地延伸并且抵靠该最外周部分密封，如在图11中最佳示出的。夹持框架130构造成将基部构件101以可拆卸的方式接合并互锁，以将覆盖玻璃102、下垫片120和基部构件101夹在一起。
55.夹持框架130包括：周向地延伸且为矩形的外周本体，该外周本体限定轴向长形的中央窗口137；以及上垫片150。在夹持框架安装于检验装置100上时，窗口137沿着纵向轴线la和检验装置100的长度延伸。窗口137使得视线直接穿过覆盖玻璃102并进入基部构件101的样品室107中，以用于聚焦在室中的水性样品或材料上的共焦显微镜或其他检验/检查技术。
56.夹持框架130的外周本体由相对的一对纵向壁131、在纵向壁131之间横向延伸的侧向端壁132、以及由纵向壁和端壁限定的上表面133和相反的下表面132形成。框架的下表面132可以包括台阶特征部136，该台阶特征部136在夹持框架的面向基部构件101的下侧部上限定有周向地延伸的垫片坐置表面135。垫片坐置表面135向下面向并且向内朝向基部构件102，并且在结构上可以是连续的，从而沿着纵向壁131和侧向端壁132周向地延伸，以根据夹持框架130要容纳一个还是两个覆盖玻璃102来包围整个中央窗口137的大部分或全
部，如本文中进一步解释的。垫片坐置表面135并且因此上垫片150可以至少部分地凹入到夹持框架的下侧部或底部表面中，使得垫片的一部分在框架的纵向壁131和端壁132下方向外且向下突出(例如，参见图12至图14)。在其他某些实施方式中，垫片150可以完全凹入到框架130的下侧部中，而在框架下方没有任何突出。
57.在设置有两个覆盖玻璃102的一个实施方式中，上垫片150可以包括第一区段150a和第二区段150b。每个区段可以具有u形形状的本体并且为平坦结构(图15a至图15b)；每个区段限定纵向长形的中央窗口151的一部分，该中央窗口151沿着检验装置100的长度延伸。窗口151与由夹持框架130的外周本体限定的相应窗口137竖向地对准，从而使得视线直接穿过覆盖玻璃102进入样品室107中。
58.上垫片区段150a、150b在集成到夹持框架130中时(继续参照图12至图19)可以由纵向间隙g隔开，纵向间隙g由形成在夹持框架130的底部表面134或下侧部(即、纵向壁131)上的一对间隔件138产生。间隔件138可以位于框架130的中间长度处。当如图3和图11所示的那样组装检验装置100时，垫片150(即、在这种情况下为区段150a、150b)的底部表面沿着覆盖玻璃的纵向上部外周表面部分和侧向上端外周表面部分两者密封每个覆盖玻璃102。间隔件138抵靠弹性体分隔壁125的由可弹性变形的下垫片120形成的侧向端部部分进行接合和密封(也参见图1)。
59.值得注意的是，在某些实施方式中，可以省去外周框架间隔件138，并且上垫片150可以具有围绕单个连续的中央窗口151的连续的矩形外周本体(例如，参见图16a至16b)。无论为检验装置100提供单个还是两个覆盖玻璃102，均可以使用这种构型。在使用单个覆盖玻璃102的情况下，下垫片120的分隔壁125被省去。
60.在一些实施方式中，上垫片150可以由与先前详细描述的下垫片120相同的材料形成。因此，垫片150可以是可弹性变形的类似橡胶的材料，所述材料具有类似于硅的机械特性并且具有弹性记忆。在一个实施方式中，上垫片150可以经由3d打印(增材制造)直接形成在夹持框架130的向内面向/向下面向的垫片坐置表面135上。因此，垫片150可以经由这种制造方法一体地形成在坐置表面135上，从而成为基部构件的不可移除的永久部分。在一个非限制性实施方式中，垫片150(例如，区段150a、150b)可以具有约0.35cm的代表性厚度。每个区段可以具有约6cm的长度。可以使用其他合适的厚度和长度。在其他可能的实施方式中，上垫片区段150a、150b可以是单独形成的分立部件，每个部件可以至少半永久地附连至基部构件101、比如经由粘合剂附连至基部构件101。
61.总体上参照图1至图19，并且特别地参照图12至图14以及图17至图29，夹持框架130还包括多个长形且可弹性挠曲的锁定突出部140。在所示的一些实施方式中，锁定突出部可以与外周夹持框架的纵向壁131和侧向端壁132一体地形成。每个壁131、132包括至少一个锁定突出部140。如在一个实施方式中所示出的，多个锁定突出部可以以纵向间隔开的关系布置在纵向壁131上，以用于更好地密封覆盖玻璃102，因为这些壁具有比侧向端壁132大的长度。这提供了相对于覆盖玻璃的沿着其外周侧部部分相对均匀的夹持压力。
62.夹持框架130的锁定突出部140可以被认为呈框架的长形臂或腿的形式，其在组装检验装置100时在纵向壁131和侧向端壁132下方沿竖向向内的方向朝向基部构件101向下延伸。从纵向壁131和侧向端壁132沿向外方向测量的锁定突出部140的厚度可以小于突出部的宽度。这使得锁定突出部在垂直于纵向壁和侧向端壁(夹持框架130的主体)的竖向平
面中比在平行于用于组装微流体检验装置单元的壁的竖向平面中更具柔性且可偏转。如图所示，锁定突出部还可以分别从纵向壁131和侧向端壁132侧向地和纵向地向外突出。这提供了检验装置100的如下竖向侧部：在所述竖向侧部中，基部构件101、下垫片120和上垫片150以及夹持框架130的在纵向和侧向上暴露的侧部或外表面相对于彼此齐平(例如，参见图1、图2和图11)。这以积极的方式促进在检验组件中形成覆盖玻璃102的防漏和均匀密封。
63.在一个实施方式中，锁定突出部140可以位于基部构件的纵向侧部105上的软管倒钩110之间。锁定突出部140构造成相对于基部构件101形成可拆卸的机械联接或配合，比如经由卡扣互锁配合、摩擦或过盈配合，或者形成其他类型的机械联接。当夹持框架130联接至基部构件时，锁定突出部140可以具有在基部构件101的底部表面104下方延伸的长度。锁定突出部140的一个端部是固定的并且与夹持框架壁131、132一体地形成，以作为其整体的单一部分。在一个非限制性实施方式中，锁定突出部的相对端部141各自终止于沿向内方向突出的钩。钩状端部141构造成接合基部构件101的下侧部(即、底部表面104)，以与基部构件101的下侧部形成卡扣互锁配合(例如，参见图2、图6至图7、以及图9至图11)。这产生将夹持框架以可拆卸的方式联接至基部构件的机械互锁，从而有利地允许检验装置100是易于拆卸的以进行清洁和重复使用。
64.每个锁定突出部140的钩状端部141可以包括倾斜的或成角度的引导表面142，引导表面142布置成以可滑动的方式接合下垫片120的外周侧部和端部。这有助于锁定突出部沿着基部构件101和下垫片120并在基部构件101和下垫片120上方进行滑动。可弹性挠曲的锁定突出部140是可偏转的，并且因此能够朝向检验装置100和夹持框架130侧向地或纵向地向内移动，或者纵向地/侧向地移动远离检验装置100和夹持框架130。锁定突出部140能够在正常的向内的未偏转位置与在将夹持框架130附接至基部构件101的过程中向外移动远离装置100和夹持框架130的向外的偏转位置之间移动。
65.在组装检验装置时，夹持框架130定位在下垫片120和基部构件101上方，并且然后竖向向下(即、垂直于纵向轴线la，与组装取向无关)移动/被推动到下垫片120和基部构件101上。框架锁定突出部140的钩状端部141上的引导表面142最初接触下垫片120并且以可滑动的方式接合下垫片120，这使锁定突出部140向外偏转以处于偏转位置(参见图12的定向移动箭头)。锁定突出部的引导表面继续前进并且在下垫片120上向下滑动，以接下来接合基部构件101的纵向侧部105和侧向侧部106。一旦钩状端部141经过基部构件的底部表面104下方，则锁定突出部140由于其弹性记忆而向内卡扣返回到正常的未偏转位置，从而使钩状端部141与基部构件101的下侧部(即、底部表面104)接合。这经由在夹持框架130与基部构件101之间所形成的互锁将整个检验装置组件锁定在一起。覆盖玻璃102现在夹在具有其垫片120的基部构件101与具有其垫片150的夹持框架130之间，并且以液密的方式被流体地密封就位。当锁定突出部140保持在该未偏转位置时，夹持框架130不能从基部构件101和下垫片120竖向地撤回或移除，从而防止检验装置100的拆卸。为了拆卸，锁定突出部140可以移动至偏转位置，使得钩状端部141脱离基部构件101，从而允许将夹持框架130以与上述相反的方式移除。
66.一种组装用于检验水性实验室样品的微流体装置的方法可以总结为：首先提供包含多个样品室107的长形的基部构件101，样品室107凹入到基部构件的上部外表面103中。在一个非限制性实施方式中，可弹性变形的下垫片120以诸如经由3d打印与外表面103一体
地形成的方式设置在外表面103上。该方法继续至少将第一覆盖玻璃102或一对覆盖玻璃102定位在垫片120上。该方法接下来继续将夹持框架130定位在第一覆盖玻璃或一对覆盖玻璃102上。下一步骤包括将夹持框架130的多个可弹性挠曲的锁定突出部140与基部构件101以可滑动的方式接合；锁定突出部移动至偏转的向外位置并处于偏转的向外位置中。该方法继续将锁定突出部与基部构件锁定接合；锁定突出部返回并移动至初始未偏转的向内位置。夹持框架将下垫片120抵靠第一覆盖玻璃或所述一对覆盖玻璃压缩，以密封样品室。在夹持框架130包括上垫片150的实施方式中，夹持框架将第一覆盖玻璃或所述一对覆盖玻璃沿着它们的外周压在下垫片120与上垫片之间，以密封样品室107。
67.一种形成用于包含生物材料的水性样品的微流体检验装置的方法可以包括：经由3d打印形成基部构件101；经由3d打印在基部构件101上一体地形成下垫片120，使得下垫片是基部构件的不可移除的一体部分，基部构件限定多个样品室，每个样品室与流体入口端口和出口端口相关联以提供流体交换；将一个或更多个覆盖玻璃定位在基部构件上；经由3d打印在夹持框架130上一体地形成上垫片150，使得上垫片是夹持框架的不可移除的一体部分；以及将夹持框架锁定到基部构件上，使得一个或多个覆盖玻璃被密封在上垫片与下垫片之间。
68.根据检验装置100的另一方面，样品室107中的一些或全部可以选择性地进一步包括一对内部样品保持器160，如图21a至图21c所示。这些保持器允许固体生物材料基质(例如，作为一些非限制性示例的釉质块、牙质和其他牙科材料)容易地滑入，并且限制它们的移动以进行检验，并且限制它们在样品室内的潜在移动。样品保持器可以结合到室的横向长侧壁107e中并且位于横向长侧壁107e的侧面。在一些非限制性实施方式中，样品保持器的长度可以等于或小于样品室的长度的一半。样品保持器160从每个侧壁向内延伸，并且在每个室107的底壁107b上方间隔开。样品保持器160可以布置成相对的一对，如所示出的，所述一对样品保持器彼此不接触，从而相互间隔开。在考虑到固体样品的高度的情况下，样品保持器160可以设置在每个样品室107的下半部中。样品保持器可以是通过任何合适的方法附接至样品室107的内壁的分立部件，并且在一些实施方式中可以被3d打印到所述室中。在没有固体基质需要检验和分析的情况下，当然可以省去样品保持器。
69.在一些实施方式中，基部构件101和夹持框架130可以由合适的聚合材料形成。除了覆盖玻璃102之外，本文中先前描述的微流体检验装置100的所有其他部分可以通过3d打印、注射模制、其组合或其他合适的制造技术来形成。3d打印技术允许对材料的沉积和尺寸公差进行精确控制，并且有利地避免了对注射模具的需要。
70.将理解的是，虽然已结合其具体实施方式描述了本发明，但前述描述和示例意在说明但不限制本发明的范围。其它方面、优点和改型对本发明所属领域的技术人员而言将是明显的，并且这些方面和改型在本发明的范围内并且在本文中描述和要求保护。

技术特征：
1.一种用于检验水性实验室样品的微流体装置，该系统包括：纵向轴线；长形的基部构件，所述基部构件沿着所述纵向轴线延伸并且限定第一外表面、相反的第二外表面以及多个样品室；可弹性变形的第一垫片，所述第一垫片设置在所述第一外表面上，所述第一垫片包括多个开口，所述开口各自与所述样品室中的相应一个样品室相对应；至少第一覆盖玻璃，所述第一覆盖玻璃设置在所述第一垫片上并且封围所述开口；以及外周夹持框架，所述夹持框架设置在所述第一覆盖玻璃上并且包括多个可弹性挠曲的锁定突出部；其中，所述锁定突出部构造成与所述基部构件形成机械联接，并且将所述第一覆盖玻璃压在所述夹持框架与所述第一垫片之间，以密封所述样品室。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锁定突出部中的每个锁定突出部构造成以可拆卸的方式且以锁定的方式接合所述基部构件的所述第二外表面。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述锁定突出部中的每个锁定突出部具有在横向于所述纵向轴线的方向上呈长形的悬臂式结构，并且所述锁定突出部中的每个锁定突出部包括钩状端部，所述钩状端部接合所述基部构件的所述第二外表面。4.根据权利要求3所述的装置，其中，多个所述锁定突出部包括：接合所述基部构件的第一纵向侧部的至少一个锁定突出部；接合所述基部构件的相反的第二纵向侧部的至少一个锁定突出部；接合所述基部构件的第一侧向侧部的至少一个锁定突出部；以及接合所述基部构件的第二侧向侧部的至少一个锁定突出部。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述锁定突出部接合所述基部构件的所述纵向侧部、侧向侧部和所述第二外表面。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中，所述夹持框架包括长形的中央窗口，所述中央窗口使所述第一覆盖玻璃暴露，从而使得视线进入所述样品室中的每个样品室中。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中，所述第一垫片一体地形成在所述基部构件的所述第一外表面上，从而成为所述基部构件的不可移除的永久部分。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置，其中，所述第一垫片包括向外敞开的第一凹入区域，所述第一覆盖玻璃设置在所述第一凹入区域中。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置，还包括第二垫片，所述第二垫片设置在所述第一覆盖玻璃与所述夹持框架之间。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第二垫片一体地形成在所述夹持框架的下侧部上，从而成为所述夹持框架的不可移除的永久部分。11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述第二垫片包括长形的中央窗口，所述中央窗口使所述第一覆盖玻璃暴露，从而使得视线进入所述样品室中的每个样品室中。12.根据权利要求9至11所述的装置，还包括第二覆盖玻璃，所述第二覆盖玻璃设置在所述第一垫片与所述第二垫片之间。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二垫片包括第一区段和分立的第二区段，所述第一区段接合所述第一覆盖玻璃，所述第二区段接合所述第二覆盖玻璃，所述第一区段和所述第二区段由纵向间隙隔开。14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一垫片覆盖整个所述第一外表面。15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一垫片包括分隔壁，所述分隔壁垂直于所述纵向轴线延伸并且设置在所述间隙中。16.根据权利要求1至15中的任一项所述的装置，其中，所述样品室中的每个样品室具有敞开的顶部和封闭的底部，所述顶部延伸穿过所述第一外表面，所述底部邻近于所述第二外表面。17.根据权利要求1至16中的任一项所述的装置，其中，所述基部构件包括与所述样品室中的每个样品室相关联并且流体地联接至所述样品室中的每个样品室的成对的入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口限定穿过所述样品室中的每个样品室的流动路径，以用于引入和提取流体。18.根据权利要求1至17中的任一项所述的装置，其中，所述样品室中的每个样品室与其他每个样品室流体地隔离。19.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一垫片被3d打印到所述基部构件上，并且所述第二垫片被3d打印到所述夹持框架上。20.一种用于检验水性实验室样品的微流体系统，所述系统包括：基部构件，所述基部构件包括纵向轴线、凹入到所述基部构件的第一外表面中的多个样品室、以及形成在所述第一外表面上的一体的可弹性变形的第一垫片；所述样品室中的每个样品室包括入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口限定穿过所述样品室中的每个样品室的流动路径，以用于引入和提取流体；所述第一垫片包括多个开口，所述多个开口各自与所述样品室中的相应一个样品室相对应；第一覆盖玻璃和第二覆盖玻璃，所述第一覆盖玻璃和所述第二覆盖玻璃各自设置在所述第一垫片上并且封围所述开口；外周夹持框架，所述夹持框架包括形成在其下侧部上的一体的第二垫片，所述第二垫片接合所述第一覆盖玻璃和所述第二覆盖玻璃，所述夹持框架还包括多个可弹性挠曲的锁定突出部；其中，所述锁定突出部构造成与所述基部构件形成机械联接，并且将所述第一覆盖玻璃压在所述第一垫片与所述第二垫片之间，以密封所述样品室。21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述锁定突出部中的每个锁定突出部构造成以可拆卸的方式且以锁定的方式接合所述基部构件的与所述第一外表面相反的第二外表面。22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述锁定突出部中的每个锁定突出部具有在横向于所述纵向轴线的方向上呈长形的悬臂式结构，并且所述锁定突出部中的每个锁定突出部包括钩状端部，所述钩状端部接合所述基部构件的所述第二外表面。23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述夹持框架和第二垫片均包括长形的中央窗口，所述中央窗口使所述第一覆盖玻璃和所述第二覆盖玻璃暴露，从而使得视线进入所述样品室中的每个样品室中。
24.根据权利要求20至23中的任一项所述的系统，其中，所述第一覆盖玻璃设置在所述第一垫片的向外敞开的第一凹入区域中，并且所述第二覆盖玻璃设置在所述第一垫片的向外敞开的第二凹入区域中，所述第一垫片包括将所述第一凹入区域和所述第二凹入区域分开的分隔壁。25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述第二垫片包括第一区段和分立的第二区段，所述第一区段接合所述第一覆盖玻璃，所述第二区段接合所述第二覆盖玻璃，所述第一区段和所述第二区段由纵向间隙隔开，所述纵向间隙接纳形成在所述夹持框架的下侧部上的一对间隔件。26.根据权利要求20至25中的任一项所述的系统，其中，所述夹持框架具有至少与所述基部构件的长度共同延伸的长度和宽度，使得所述夹持框架的外部竖向表面与所述基部构件的外部竖向表面齐平。27.根据权利要求20至26中的任一项所述的系统，其中，所述基部构件和夹持框架各自具有矩形形状。28.根据权利要求21至27中的任一项所述的系统，其中，所述样品室中的每个样品室具有敞开的顶部和封闭的底部，所述顶部延伸穿过所述第一外表面，所述底部邻近于所述第二外表面。29.根据权利要求20至28中的任一项所述的系统，其中，所述样品室中的至少一个样品室包括一对样品保持器，所述样品保持器构造成支承固体基质样品。30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述基部构件还包括多个软管倒钩，所述多个软管倒钩从所述基部构件的相反两个纵向侧部向外突出，所述软管倒钩中的每个软管倒钩构造成用于联接至管并且流体联接至所述基部构件的所述入口端口和所述出口端口中的一者。31.根据权利要求20至30中的任一项所述的系统，其中，所述样品室中的每个样品室与其他每个样品室流体地隔离。32.一种组装用于检验水性实验室样品的微流体装置的方法，所述方法包括：提供长形的基部构件，所述基部构件包括纵向轴线、凹入到所述基部构件的第一外表面中的多个样品室、以及设置在所述第一外表面上的可弹性变形的第一垫片；至少将第一覆盖玻璃定位在所述第一垫片上；将夹持框架定位在所述第一覆盖玻璃上方；将所述夹持框架的多个可弹性挠曲的锁定突出部与所述基部构件以可滑动的方式接合，从而使所述锁定突出部处于偏转的向外位置；以及将所述锁定突出部与所述基部构件锁定接合，从而使所述锁定突出部移动至未偏转的向内位置；其中，所述夹持框架将所述第一覆盖玻璃压到所述第一垫片上，以密封所述样品室。33.根据权利要求32所述的方法，其中，以可滑动的方式接合的步骤包括使每个锁定突出部的钩状端部沿着所述基部构件的侧部接合和滑动，从而使所述锁定突出部移动至所述偏转的向外位置。34.根据权利要求33所述的方法，其中，锁定接合的步骤包括将所述锁定突出部的所述钩状端部与所述基部构件的与所述第一表面相反的第二表面接合。
35.根据权利要求32至34中的任一项所述的方法，其中，至少定位所述第一覆盖玻璃的步骤包括将所述第一覆盖玻璃插入到所述第一垫片的凹入区域中。36.根据权利要求32所述的方法，其中，所述夹持框架还包括第二垫片，并且将所述夹持框架定位在所述第一覆盖玻璃上的步骤包括将所述第二垫片与所述第一覆盖玻璃接合。37.根据权利要求32至36中的任一项所述的方法，其中，所述锁定突出部为长形的悬臂式结构。38.根据权利要求32至37中的任一项所述的方法，其中，所述基部构件包括与所述样品室中的每个样品室相关联且流体地联接的成对的入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口限定穿过所述样品室中的每个样品室的流动路径，以用于引入和提取流体。

技术总结
一种用于检验水性实验室样品的装置，该装置在一个实施方式中包括基部构件，基部构件沿着纵向轴线延伸并且限定凹入第一外表面中的多个样品室。可弹性变形的第一垫片设置在第一外表面上并且包括开口，开口各自与室中的相应一个室相对应。在第一垫片上设置有至少第一覆盖玻璃以封围开口。设置在第一覆盖玻璃上的外周夹持框架包括可弹性挠曲的悬臂式锁定突出部，所述锁定突出部构造成与基部构件形成卡扣互锁，并且将第一覆盖玻璃压在夹持框架与第一垫片之间以密封所述室。一些实施方式包括可弹性变形的第二垫片，第二垫片被压缩在夹持框架与第一覆盖玻璃之间。与每个室相关联的流体联接允许流体进入和离开所述室。接允许流体进入和离开所述室。接允许流体进入和离开所述室。


技术研发人员：卡洛
受保护的技术使用者：高露洁-棕榄公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2023/8/13