CN110716036B - 生化反应芯片及其夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化反应芯片，其包括上芯片、下芯片以及夹持于上芯片和下芯片之间的弹性垫圈；其中，通过对芯片施加沿其厚度方向的压合力，可使弹性垫圈产生弹性变形，以实现对芯片的可逆封合。本发明提供的芯片，其封合过程是可逆的，不仅有利于对芯片进行彻底清洁，也可以方便地对反应后样品进行后续利用。本发明还公开了一种用于封合该芯片的夹具。

Description

生化反应芯片及其夹具

技术领域

本发明涉及生化反应技术领域，尤其涉及一种生化反应芯片以及用于封合该生化反应芯片的夹具。

背景技术

生化反应芯片能在一个几平方厘米的微小芯片上集成传统的生化反应实验室的基本功能，包括样品分离、制备、化学反应、检测等操作，具有液体流动可控、样品消耗少、分析速度快等优点，具有非常良好的发展前景。

现有技术中，芯片的封合方法有多种，PMMA芯片封合通常采用热压或胶黏的方式；玻璃芯片封合采用高温封合的方式。芯片的封合通常耗时耗力，成本较高，而且封合手段都是不可逆的。芯片在封合之后，后期清洁比较困难，并且也难以对反应后样品进行检测(例如，荧光成像、拉曼检测、红外检测)或其他后续应用(例如，疾病早筛、污染物检测、环境检测)。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可逆的生化反应芯片，本发明的另一个目的在于提供一种用于封合该芯片的夹具。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种生化反应芯片，所述芯片包括上芯片、下芯片以及夹持于所述上芯片和所述下芯片之间的弹性垫圈；其中，通过对所述芯片施加沿其厚度方向的压合力，可使所述弹性垫圈产生弹性变形，以实现对所述芯片的可逆封合。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种生化反应芯片，所述弹性垫圈的材质为固态硅胶；或，所述弹性垫圈为由液态胶体固化而形成的固态胶体，其中，所述液态胶体为下述任意一种：液体硅橡胶；光敏胶；凝胶。

本发明的实施方式还公开了一种夹具，所述夹具能够用于封合本发明实施方式公开的芯片，所述夹具包括：上部夹持组件，包括上夹板以及设置于所述上夹板上的芯片定位板，所述上芯片可设于所述芯片定位板的底面；下部夹持组件，包括下夹板以及设置于所述下夹板上的芯片载具，所述芯片载具内设有向上开口的芯片容纳腔，所述芯片容纳腔内具有承载表面，所述下芯片可贴合设置于所述承载表面上；其中，所述上部夹持组件与所述下部夹持组件可相互压紧，以使得所述夹具处于压紧状态；其中，当所述夹具处于压紧状态时，所述上芯片与所述下芯片之间能够形成一用于夹持所述弹性垫圈的夹持空间，其中，所述夹持空间的高度小于所述弹性垫圈的厚度以使得所述弹性垫圈能够产生所述弹性变形。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述芯片定位板的底部设有定位凸块，所述上芯片设于所述定位凸块的底面；其中，当所述上部夹持组件与所述下部夹持组件相互压紧时，至少部分所述定位凸块嵌入到所述芯片容纳腔中，以使得所述定位凸块的所述底面位于所述芯片容纳腔内。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述上芯片与所述芯片定位板一体成型。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述芯片定位板为透明材质；所述上夹板上开设有观察窗口，当所述夹具处于压紧状态时，所述观察窗口与所述芯片沿所述夹具的高度方向对齐。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述芯片定位板上设有沿其高度方向延伸的安装通孔，所述安装通孔用于安装流体管道接头。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述夹具包括第一铰轴，所述上夹板通过所述第一铰轴铰接于所述下夹板上；其中，所述第一铰轴的轴线平行于所述承载表面。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述夹具还包括锁紧装置，所述锁紧装置与所述第一铰轴沿所述夹具的长度方向间隔设置；所述锁紧装置包括相配合的锁舌和锁槽，所述锁舌和所述锁槽的其中之一位于所述上夹板上，另一位于所述下夹板上。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述锁紧装置还包括压紧弹簧，所述压紧弹簧用于将所述锁舌压紧在所述锁槽中。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述夹具包括限位柱，所述限位柱设置在所述上夹板的下表面或所述下夹板的上表面。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述芯片定位板可拆卸地设置于所述上夹板上，所述芯片载具可拆卸地设置于所述下夹板上。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述夹具还包括温度调节模块。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述温度调节模块包括底座，所述底座连接于所述下夹板的下方；所述温度调节模块还包括设于所述底座上方的工作单元，所述工作单元通过其上表面加热和/或冷却所述芯片；其中，所述工作单元的上表面位于所述芯片容纳腔中，以形成所述承载表面。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述工作单元包括半导体制冷片以及位于所述半导体制冷片上方的导热均温板，其中，所述导热均温板的上表面为所述承载表面。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述半导体制冷片中设置有温度传感器。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述工作单元包括温度控制电路，所述温度控制电路用于调节所述半导体制冷片的温度，其中，所述温度控制电路为包括所述温度传感器的闭环反馈电路。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述温度调节模块还包括隔热板，所述隔热板沿所述半导体制冷片的周向环绕所述半导体制冷片设置。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述底座的材质为散热材料，和/或，所述底座的与所述工作单元连接的表面上设有散热孔。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种夹具，所述底座与所述下夹板通过螺纹紧固件连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：可通过压力和垫圈可逆封合芯片，操作简单，便于后续处理过程。

综上，本发明实施方式提供的芯片，包括上芯片和下芯片，其是通过压合力以及弹性垫圈的弹性变形进行可逆封合的。当压合力撤除之后，可方便地将上芯片从弹性垫圈上取下，这样，不仅有利于对芯片进行彻底清洁，也可以方便地对反应后样品进行后续利用。另外，通过本发明实施方式提供的夹具，可方便地对芯片进行可逆封合。

附图说明

图1为本发明实施例提供的生化反应芯片的爆炸视图；

图2a为本发明实施例提供的夹具的结构示意图(打开状态)；

图2b为本发明实施例提供的夹具的结构示意图(压紧状态)；

图3a为本发明实施例提供的夹具的局部结构爆炸视图；

图3b为本发明实施例提供的上芯片的一种安装方式；

图3c为本发明实施例提供的上芯片的另一种安装方式；

图3d为图3c的俯视图；

图4为本发明实施例提供的芯片载具的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的拨杆的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的温度调节模块的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的夹具的局部剖视图；

图8为本发明实施例提供的夹具的流体控制模块结构图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本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其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1，本实施例提供了一种芯片200，用于进行生化反应(例如，PCR扩增、DNA测序、细胞培养、抗原检测等)。具体地，芯片200包括上芯片201(又名：盖玻片)、下芯片202(又名：载玻片)以及夹持于上芯片201和下芯片202之间的弹性垫圈203，其中，通过对芯片200施加沿其厚度方向(图1所示T向)的压合力，可使弹性垫圈203产生弹性变形，以实现对芯片200的可逆封合。

换言之，本实施例提供的芯片200，是通过压合力以及弹性垫圈203的弹性变形进行封合的。即，当芯片200受到外部施加的压合力时，弹性垫圈203产生沿厚度方向的压缩变形，以与上芯片201、下芯片202贴紧，从而，上芯片201、下芯片202与弹性垫圈203共同围成用于生化反应的反应腔。与现有技术相比，本实施例提供的芯片200，其可以被可逆封合；即，当撤除压合力之后，可方便地将上芯片201从弹性垫圈203上取下，这样，不仅有利于对芯片200进行彻底清洁，也可以方便地对反应后样品进行后续利用。

本实施例中，参考图1，上芯片201上可设置进液孔201a和出液孔201b，进液孔201a和出液孔201b可与流体控制模块(下文进行详细说明)相连，以对反应腔中的流体进行控制。

在一个实施例中，弹性垫圈203的材质为固态硅胶。优选地，在芯片200封合之前，可将弹性垫圈203粘接在下芯片202上(例如，通过双面胶、胶水等进行粘接)。

在另一个实施例中，弹性垫圈203的材质为由液态胶体固化后形成的固态胶体，这里，液态胶体可以是液体硅橡胶或光固化胶(又称UV胶，通过紫外线照射可固化)等。优选地，弹性垫圈203采用具有良好抗酸碱性能、良好耐压、耐高温性能、表面平整度好且力学性能优良的材料，例如，液体硅橡胶可以选择为改性硅烷胶黏剂(例如，成都拓利科技股份有限公司生产的TLD-8301B室温固化硅橡胶)，光固化胶可以选择为环氧树脂胶。该实施例中，芯片200封合的步骤可以为：(1)将液态胶体涂覆在下芯片202上；(2)固化液态胶体，液态胶体固化后形成弹性垫圈203，此时，弹性垫圈203粘接在下芯片202上；(3)将上芯片201置于弹性垫圈203上，对芯片200施加压合力，封合芯片200。

在其他实施例中，弹性垫圈203还可以是其他任意具有弹性的固体材料，只要能与样品、上芯片201、下芯片202兼容(即弹性垫圈203的材料与样品、上芯片201、下芯片202的材料不产生化学反应)即可。优选地，弹性垫圈203的材料可根据生化试剂的酸碱度、温度进行选择。

本发明对芯片200的反应腔的数量和形状不作限定，其数量可以为1个或多个，其形状可以为圆形、方形、不规则形状等。可以理解，反应腔的数量和形状可由弹性垫圈203的形状确定。优选地，弹性垫圈203的轮廓为流线型，其具体形状可结合数值仿真分析等手段进行设计，以更好地引导液体的流动。

优选地，上芯片201和/或下芯片202采用具有良好抗酸碱性能、良好耐压、耐高温性能的材料，例如，玻璃、硅片、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等硬质芯片，或PDMS等软质芯片。本实施例中，下芯片202、上芯片201均为透明材质，以便于对反应腔内的样品进行观察。但本发明不限于此，在其他实施例中，上芯片201和/或下芯片202也可以是非透明材质。

本发明对上芯片201、下芯片202的表面结构不作限定，可以是空白芯片，也可以在表面加工微流道，以形成微流控芯片。另外，生化反应可以在反应腔的腔体内部进行，也可以在反应腔的腔壁(即上芯片201、下芯片202的内表面)进行。

参考图2a和图2b，本实施例还提供了一种夹具100，能够用于封合本发明实施例提供的芯片200，夹具100包括可相互压紧的上部夹持组件1和下部夹持组件2。本实施例中，夹具100的长度方向为图2b所示X向，夹具100的宽度方向为图2b所示Y向，夹具100的高度方向为图2b所示Z向。

上部夹持组件1包括上夹板11以及设置于上夹板11上的芯片定位板12，上芯片201可设置于芯片定位板12的底面；

下部夹持组件2包括下夹板21以及设置于下夹板21上的芯片载具22，芯片载具22内设有向上开口的芯片容纳腔22a，芯片容纳腔22a内具有承载表面100b，下芯片202可设置于承载表面100b上。

其中，当上部夹持组件1与下部夹持组件2相互压紧时，夹具100处于压紧状态。当夹具100处于压紧状态时，上芯片201与下芯片202之间形成夹持空间，夹持空间用于夹持弹性垫圈203，其中，夹持空间的高度小于弹性垫圈203的厚度，以使得弹性垫圈203产生弹性压缩变形，从而使得芯片200被封合。换言之，当芯片200被置于夹具100的内部，且夹具100的上部夹持组件1与下部夹持组件2相互压紧时，上芯片201与下芯片202之间的距离小于芯片200的厚度，从而可以压缩弹性垫圈203，以使得弹性垫圈203贴紧在上芯片201和下芯片202上，以实现芯片200的可逆封合。这里，“弹性垫圈203的厚度”指弹性垫圈203的初始厚度，即弹性垫圈203未被压缩时的厚度。“夹持空间”的高度指：上芯片201与弹性垫圈203连接的下表面与下芯片202与弹性垫圈203连接的上表面之间的距离。

优选地，承载表面100b为平面，下芯片202可贴合设置于承载表面100b上；优选地，芯片定位板12的底面为平面，上芯片201可贴合设置于芯片定位板12的底面。

通过本实施例提供的夹具100，可方便地对芯片200进行可逆封合。以下示例性的说明封合步骤：(1)将上芯片201贴合设置在芯片定位板12的底面上；(2)将弹性垫圈203设置在下芯片202的上表面上，并将下芯片202贴合设置在承载表面100b上；(3)压紧上部夹持组件1和下部夹持组件2，由于上芯片201与下芯片202形成的夹持空间的高度小于弹性垫圈203的厚度，从而夹具100可对芯片200施加沿其厚度方向的压合力并压缩弹性垫圈203，使得芯片200被封合。当反应结束后，打开夹具100，使芯片定位板12远离芯片载具22，从而，可撤除施加于芯片200上的压合力，此时，可将上芯片201从弹性垫圈203上拆除。

需要说明的是，本发明中，对承载表面100b的形成方式不作限定。在一个实施例中，芯片容纳腔22a为设置在芯片载具22中的凹槽，该凹槽的底壁即为芯片容纳腔22a的底壁，部分或全部所述底壁形成承载表面100b。在另一个实施例中，芯片容纳腔22a沿高度方向贯通芯片载具22，即芯片容纳腔22a具有下开口，芯片载具22之外的其他结构由该下开口嵌入至芯片容纳腔22a中，该其他结构的上表面形成承载表面100b。本实施例中，承载表面100b由温度调节模块的上表面形成，下文将进行具体说明。

本发明对上芯片201与芯片定位板12的连接方式不作限定。本实施例中，芯片定位板12的底部设有卡槽122，卡槽122用于卡合上芯片201，以使得上芯片201贴合设置在芯片定位板12的底面。优选地，卡槽122的厚度与上芯片201的厚度相等。

在另一个实施例中，参考图3b和图3c，上芯片201与芯片定位板12为一体式连接，即，上芯片201和芯片定位板12整合为一个零件。在该实施例中，芯片定位板12的材料可以是与上芯片201相同的材料，例如，PEI(聚醚酰亚胺)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等。该实施例中，一体成型的上芯片201和芯片定位板12可通过机加工或微机加工的方式进行制造。进一步地，该实施例中，上芯片201的下表面可设有与弹性垫圈203的形状相匹配的凹槽，相应地，“夹持空间”的高度为凹槽的底壁与下芯片202上表面之间的距离；在又一个实施例中，上芯片201通过粘接在流体管道接头底部的方式贴合设置在芯片定位板12的底面(下文将进行详细说明)。

本实施例中，可通过调整上芯片201的设置来调整反应腔的大小，以满足生化反应对反应腔体积的不同需求。

参考图3b，在一个示例中，上芯片201为矩形，且上芯片201的长边沿夹具100的宽度(图3b所示Y向)方向设置，换言之，芯片容纳腔的最大尺寸受限于下芯片202的宽度，在此示例中，芯片容纳腔的面积较小；

参考图3c，在另一个示例中(该示例中，上芯片201与芯片定位板12一体成型)，上芯片201也为矩形，但上芯片201的长边沿夹具100的长度方向(图3c所示X向)设置，换言之，芯片容纳腔的最大尺寸只需小于下芯片202的长度即可，在此示例中，芯片容纳腔的面积较大；

在其他示例中，上芯片201可以设置为其他方式，以使得芯片反应腔具有不同的体积。例如，上芯片201的长边与夹具100的长度方向呈一锐角。另外，上芯片201还可设为其他形状，例如，圆形、椭圆形、多边形以及不规则形状等，只要其能与下芯片202封合形成反应腔即可。

参考图2b和图3a，本实施例中，芯片定位板12的底部设有定位凸块121，定位凸块121的底面形成第一压合表面100a。其中，当上部夹持组件1与下部夹持组件2相互压紧时，至少部分定位凸块121嵌入到芯片容纳腔22a中，此时，定位凸块121的底面位于芯片容纳腔22a内，当芯片200被夹具100封合时，芯片200完全处于芯片容纳腔22a中。通过该设置，当定位凸块121在芯片容纳腔22a中具有较大的嵌入深度时(即定位凸块121沿其高度方向具有较大尺寸时)，夹具100可适于封合反应腔高度较高的芯片200；反之，当定位凸块121在芯片容纳腔22a中具有较小的嵌入深度时，夹具100可适于封合反应腔高度较小的芯片200。换言之，通过调节定位凸块121在芯片容纳腔22a中嵌入深度，可使得夹具100适用于不同规格的芯片200。

优选地，芯片容纳腔22a的长度、宽度分别与下芯片202的长度、宽度相同，从而，芯片容纳腔22a可对下芯片202进行限位。优选地，定位凸块121、芯片容纳腔22a均为矩形。

参考图3a，本实施例中，芯片定位板12包括第一安装基板123，定位凸块121设于第一安装基板123的下方；上夹板11的底部中心设有第一台阶孔111，第一安装基板123卡合在第一台阶孔111中。进一步地，第一安装基板123设置有沉孔123a，以与上夹板11通过螺纹紧固件连接。

参考图3a和图4，芯片载具22包括第二安装基板221以及第二安装基板221下方的多块侧板222，第二安装基板221的中心具有矩形开孔，多块侧板222自矩形开孔的孔壁向下延伸，以形成芯片容纳腔22a。下夹板21的中心设有第二台阶孔211，第二安装基板221卡合在第二台阶孔211中。进一步地，第二安装基板221上还设有两个取片孔22b，两个取片孔22b沿夹具100的宽度方向分别设置在芯片容纳腔22a的两侧，且两个取片孔22b均与芯片容纳腔22a连通，以便于操作人员取放下芯片202。优选地，各取片孔22b的与芯片容纳腔22a相对的侧壁均为斜面结构。

本实施例中，芯片定位板12为透明材质。进一步地，上夹板11上开设有观察窗口112。当夹具100处于压紧状态时，观察窗口112与芯片200沿上部夹持组件1的高度方向(图2b所示Z向)对齐，从而，可通过观察窗口112对反应腔中样品的状态进行观察。

参考图3a，芯片定位板12上设有沿其高度方向延伸的安装通孔124，安装通孔124用于安装流体管道接头(未示出)，流体管道接头可以是微流控通用接头(例如，市售的PEEK转接头)。安装通孔124位于观察窗口112的下方，从而，流体管道接头可以穿过观察窗口112安装于安装通孔124中。

进一步地，本实施例中，安装通孔124的数量为至少两个，分别用于安装进液接头、出液接头；当进液接头、出液接头安装在安装通孔124中之后，进液接头与上芯片201的进液孔201a连通，出液接头与上芯片201的出液孔201b连通，从而形成液体的流动通道。可选地，定位凸块121的侧面还开设有紧固通孔125，螺纹紧固件可旋合在紧固通孔125中，并抵紧流体管道接头，从而将流体管道接头固定在安装通孔124中。进一步可选地，如上文所述，上芯片201通过粘接在流体管道接头底部的方式贴合设置在芯片定位板12的底面。具体地，首先，将流体管道接头安装在安装通孔124中，并使流体管道接头的底部端面与芯片定位板12的底面平齐；然后，在上芯片201的上表面涂覆胶水，将上芯片201的上表面与流体管道接头的底部端面粘接，从而将上芯片201贴合设置在芯片定位板12的底面上。

在另一个实施例中，参考图3d，当上芯片201与芯片定位板12一体成型时，安装通孔124中设有内螺纹流体管道接头上具有外螺纹，流体管道接头可通过该外螺旋与芯片定位板12上的安装通孔124旋合，，同时，流体管道接头的底部端面抵接在上芯片201的上表面，进液接头的流道孔与上芯片201的进液孔201a连通，出液接头的流道孔与上芯片201的出液孔201b连通。可以理解，通过旋合安装通孔124的内螺纹与流体管道接头的外螺纹，可将流体管道接头的底部端面压紧在上芯片201的上表面，从而实现两者的密封连接。

如上文所述，参考图8，本实施例中，夹具100还可以与流体控制模块300相连。流体控制模块300包括进液阀301，试剂存放模块302通过进液阀301与进液接头连通，从而与上芯片201的进液孔201a连通；流体控制模块300还包括注射泵303，废液池304通过注射泵303与出液接头连通，从而与上芯片201的出液孔201b连通。进一步地，进液阀301包括多个进液口，每个进液口均设有独立的阀门，且各进液口分别与试剂存放模块302中不同的试剂池连通，通过控制各进液口阀门的导通或关闭，可向芯片200反应腔中通入不同的试剂。例如，当需要通入试剂A时，打开与试剂A相对应的阀门，开启注射泵303，在注射泵303的抽吸作用下，试剂A被抽吸至芯片200反应腔中；当需要通入试剂B时，关闭与试剂A相对应的阀门，并打开与试剂B相对应的阀门，开启注射泵303，在注射泵303的抽吸作用下，试剂A被抽吸至废液池304中，同时试剂B被抽吸至芯片200反应腔中。另外，本实施例中，注射泵303还可以替换为蠕动泵、隔膜泵、活塞泵、齿轮泵、阿基米德螺旋泵等，只要能抽吸液体即可。

本实施例中，夹具100包括第一铰轴31，上夹板11通过第一铰轴31铰接于下夹板21上，从而可将上部夹持组件1与下部夹持组件2连接为一个整体。进一步地，第一铰轴31的轴线平行于第一压合表面100a和第二压合表面100b，通过该设置，在压紧过程中(即在夹具100的压合力作用下，弹性垫圈203产生弹性压缩的过程中)，上芯片201上的各点的运动方向可视为平行于芯片200的厚度方向，相当于，压合力的方向平行于芯片200的厚度方向，从而，在压紧过程中，不会对反应腔内的样品产生侧向力(即垂直于芯片200厚度方向的力)，可避免影响反应腔中细胞等的排布次序。

参考图2b、图3a以及图5，夹具100还包括锁紧装置4，锁紧装置4与第一铰轴31沿夹具100的长度方向间隔设置，锁紧装置4用于保证对芯片200上的可靠压紧。本实施例中，锁紧装置4和第一铰轴31沿夹具100沿长度方向分别设于夹具100的两端。具体地，锁紧装置4包括相配合的锁舌41和锁槽42，锁舌41和锁槽42的其中之一位于上夹板11上，另一位于下夹板21上，当锁舌41扣入所述锁槽42中时，可将夹具100锁定在压紧状态。本实施例中，第一铰轴31、锁舌41和锁槽42的位置设置为：当锁舌41扣入锁槽42中时，上芯片201与承载表面100b(或下芯片202)相互平行，且夹持空间具有设定的高度，以有利于对芯片200的可靠封合。

本实施例中，锁舌41位于上夹板11上，锁槽42位于下夹板21上。具体地，参考图3a和图5，上夹板11沿长度方向的一个侧面上安装有拨杆43，拨杆43的中部通过第二铰轴44铰接于上夹板11的该侧面上，相当于，拨杆43可视为以第二铰轴44为支点的杠杆结构。进一步地，锁舌41设置于拨杆43的下端，拨杆43的上端为手持端431，优选地，手持端431设有防滑纹路。参考图3a，沿逆时针方向拨动手持端431，可将锁舌41扣入锁槽42中；沿顺时针方向拨动手持端431，可将锁舌41拔出锁槽42。本实施例中，锁紧装置4的数量为两个，沿夹具100的宽度方向分别设于夹具100的两端，以提供均衡的锁紧力。

进一步地，锁紧装置4还包括压紧弹簧(未示出)，压紧弹簧用于将锁舌41压紧在锁槽42中。具体地，锁舌41面向上夹板11的侧面上设有第一安装孔432，上夹板11的对应侧面上设有第二安装孔，压紧弹簧处于压缩状态，其一端设于第一安装孔432中，另一端设于第二安装孔中，以将锁舌41压紧在锁槽42中。

参考图2a、图2b和图3a，本实施例中，上夹板11的下表面还设有限位柱32，限位柱32用于限定上夹板11与下夹板21沿高度方向(图2b所示Z向)的间隙，以控制第一压合表面100a与第二压合表面100b之间的间距，从而限定芯片200反应腔的高度。在其他实施例中，限位柱32也可以设置在下夹板21的上表面。

在另一个实施例中，限位柱32为弹性材料，限位柱32的长度可稍大于本实施例中限位柱32的长度。换言之，当夹具100处于压紧状态时，限位柱32为压缩状态。在该实施例中，在压紧过程中，限位柱32可起到缓冲作用。

本实施例中，芯片定位板12可拆卸地连接于上夹板11上，芯片载具22可拆卸地连接于下夹板21上。这样，芯片定位板12和芯片载具22可整体从夹具100上拆卸下来，以更换其他规格的芯片定位板12和芯片200夹具100，进一步增强夹具100的适应性。

参考图2a和图2b，本实施例中，夹具100还包括温度调节模块5，温度调节模块5用于为芯片200提供设定的温度。对于某些类型的生化反应，反应腔需要保持在设定的温度。例如，聚合酶链反应(PCR)，其反应过程由变形、退火、延伸三个基本反应阶段构成，对于不同反应阶段，反应腔需保持在不同的温度。本实施例提供的夹具100，通过集成温度调节模块5，可以方便地控制反应腔中的温度。

参考图6和图7，温度调节模块5包括底座51，底座51连接于下夹板21的下方；温度调节模块5还包括设于底座51上方的工作单元52，工作单元52通过其上表面加热和/或冷却芯片200；其中，工作单元52的上表面位于芯片容纳腔22a中，以形成承载表面100b。

本实施例中，工作单元52的热源为半导体制冷片521。半导体制冷片521为现有技术中可以采购的产品，其具有两个相对的工作表面，其中一个为加热面，另一个为制冷面。参考图6，半导体制冷片521具有正、负极引线521a，当引线521a与电源正接时，半导体制冷片521的上表面为加热面，下表面为制冷面；当引线521a与电源反接时，半导体制冷片521的上表面为制冷面，下表面为加热面。

工作单元52还包括设于半导体制冷片521上方的导热均温板522，导热均温板522的上表面位于芯片容纳腔22a中，以形成承载表面100b。换言之，导热均温板522的上表面为与芯片200直接接触的表面，导热均温板522的材质为导热材料，从而可以均匀半导体制冷片521发出的温度。

另外，在设置了导热均温板522之后，还可在导热均温板522中设置温度传感器523，以测量导热均温板522中的实际温度。本实施例中，工作单元52还包括温度控制电路(未示出)，温度控制电路用于调节半导体制冷片521的温度。优选地，温度控制电路为基于温度传感器523的闭环反馈电路，从而可对反应腔中的温度进行稳定的控制。

参考图6，温度调节模块5还包括隔热板53，隔热板53沿半导体制冷片521的周向环绕半导体制冷片521，以隔断半导体制冷片521的加热面与制冷面之间的热传导。进一步地，底座51的材质为散热材料，和/或，底座51的与工作单元52连接的表面上设有散热孔511。当需要对芯片200降温时，可将半导体制冷片521的引线521a反接，此时半导体制冷片521的上表面为制冷面，下表面为加热面，通过散热底座51和/或散热孔511，半导体制冷片521加热面的热量可以更快的散发出去，从而可加速对芯片200的降温过程。

参考图2a并结合图6，本实施例中，底座51与下夹板21通过螺纹紧固件连接，从而，可以方便地在底板和下夹板21之间设置调整垫片，不仅可以方便地补偿加工误差，还可以用于调节工作单元52上表面(即承载表面100b)的高度，从而调节夹持空间的高度，使得夹具100可适用于具有不同反应腔高度的芯片200，进一步增强夹具100的适应性。

综上所述，本发明提供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。任何熟悉此技术的人士皆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或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种夹具，其特征在于，所述夹具能够用于芯片，所述芯片包括上芯片、下芯片以及夹持于所述上芯片和所述下芯片之间的弹性垫圈；其中，通过对所述芯片施加沿其厚度方向的压合力，可使所述弹性垫圈产生弹性变形，以实现对所述芯片的可逆封合；

所述夹具包括：

上部夹持组件，包括上夹板以及设置于所述上夹板上的芯片定位板，所述上芯片可设于所述芯片定位板的底面；

下部夹持组件，包括下夹板以及设置于所述下夹板上的芯片载具，所述芯片载具内设有向上开口的芯片容纳腔，所述芯片容纳腔内具有承载表面，所述下芯片可设置于所述承载表面上；

其中，所述上部夹持组件与所述下部夹持组件可相互压紧，以使得所述夹具处于压紧状态；其中，当所述夹具处于压紧状态时，所述上芯片与所述下芯片之间能够形成一用于夹持所述弹性垫圈的夹持空间，其中，所述夹持空间的高度小于所述弹性垫圈的厚度以使得所述弹性垫圈能够产生所述弹性变形；

所述夹具包括第一铰轴，所述上夹板通过所述第一铰轴铰接于所述下夹板上；其中，所述第一铰轴的轴线平行于所述承载表面；

所述夹具还包括锁紧装置，所述锁紧装置与所述第一铰轴沿所述夹具的长度方向间隔设置；所述锁紧装置包括相配合的锁舌和锁槽，所述锁舌和所述锁槽的其中之一位于所述上夹板上，另一位于所述下夹板上。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述芯片定位板的底部设有定位凸块，所述上芯片设于所述定位凸块的底面；

其中，当所述上部夹持组件与所述下部夹持组件相互压紧时，至少部分所述定位凸块嵌入到所述芯片容纳腔中，以使得所述定位凸块的所述底面位于所述芯片容纳腔内。

3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述上芯片与所述芯片定位板一体成型。

4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述芯片定位板为透明材质；

所述上夹板上开设有观察窗口，当所述夹具处于压紧状态时，所述观察窗口与所述芯片沿所述夹具的高度方向对齐。

5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述芯片定位板上设有沿其高度方向延伸的安装通孔，所述安装通孔用于安装流体管道接头。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述锁紧装置还包括压紧弹簧，所述压紧弹簧用于将所述锁舌压紧在所述锁槽中。

7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具包括限位柱，所述限位柱设置在所述上夹板的下表面或所述下夹板的上表面。

8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述芯片定位板可拆卸地设置于所述上夹板上，所述芯片载具可拆卸地设置于所述下夹板上。

9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括温度调节模块。

10.根据权利要求9所述的夹具，其特征在于，所述温度调节模块包括底座，所述底座连接于所述下夹板的下方；

所述温度调节模块还包括设于所述底座上方的工作单元，所述工作单元通过其上表面加热和/或冷却所述芯片；其中，所述工作单元的上表面位于所述芯片容纳腔中，以形成所述承载表面。

11.根据权利要求10所述的夹具，其特征在于，所述工作单元包括半导体制冷片以及位于所述半导体制冷片上方的导热均温板，其中，所述导热均温板的上表面为所述承载表面；其中，所述半导体制冷片中设置有温度传感器。

12.根据权利要求11所述的夹具，其特征在于，所述工作单元包括温度控制电路，所述温度控制电路用于调节所述半导体制冷片的温度，其中，所述温度控制电路为包括所述温度传感器的闭环反馈电路。

13.根据权利要求11所述的夹具，其特征在于，所述温度调节模块还包括隔热板，所述隔热板沿所述半导体制冷片的周向环绕所述半导体制冷片设置；

所述底座的材质为散热材料，和/或，所述底座的与所述工作单元连接的表面上设有散热孔。

14.根据权利要求10所述的夹具，所述底座与所述下夹板通过螺纹紧固件连接。

15.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述弹性垫圈的材质为固态硅胶；

或，所述弹性垫圈为由液体硅橡胶或光固化胶固化而形成的固态胶体。

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