CN105051522B - 具有单件式光学元件的检测系统 - Google Patents

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Abstract

检测系统包括：检查区；单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的聚焦部分和使从聚焦部分接收的经聚集的光变得均匀的引导部分；以及配置成检测从引导部分接收的均匀光的检测器。可互换地被称为聚光器的光学元件可收集来自相对大的区域的入射光并使其朝着具有比较小的有源区域的光传感器直射。

Description

具有单件式光学元件的检测系统
优先权申请的交叉引用
本申请基于下列专利申请并根据美国法典第35篇第119条e款要求下列专利申请的权益：为了所有的目的通过引用被全部并入本文的2013年2月1日提交的序列号为61/759,928的美国临时专利申请。
其它材料的交叉引用
本申请为了所有的目的通过引用全部合并下面的专利文件：2006年5月9日公开，美国专利号为7,041,481；2010年7月8日公布，美国专利申请公布号为2010/0173394 A1；2011年9月8日公布，美国专利申请公布号为2011/0217712 A1；2012年6月21日公布，美国专利申请公布号为2012/0152369 A1；2012年7月26日公布，美国专利申请公布号为2012/0190032 A1；以及2012年8月2日公布，美国专利申请公布号为2012/0194805 A1。
介绍
很多生物医学应用依赖于样本的高吞吐量试验。例如，在研究和临床应用中，使用目标特定试剂的高吞吐量遗传测试可提供关于样本的高质量信息用于药物发现、生物标志发现和临床诊断等。作为另一例子，传染病检测常常需要筛选用于多个遗传目标的样本以产生高置信度结果。
乳状液使彻底改革高吞吐量试验抱有相当大的希望。乳化技术可产生起生物化学反应的独立反应室的作用的数十亿含水液滴。例如，含水样本(例如200微升)可分成液滴(例如四百万个液滴，每个50皮升)以允许单独的子成分(例如细胞、核酸、蛋白质)以大规模地高吞吐量的方式分离地被操纵、处理和研究。
含水液滴可悬浮在油中以产生油包水乳状液(W/O)。乳状液可使用表面活性剂被稳定化以在加热、冷却和运输期间减少液滴的凝聚，从而使热循环能够被执行。相应地，乳状液已经用于使用聚合酶链反应(PCR)执行液滴中的核酸目标分子的单拷贝扩增。可使用泊松统计分析对目标为负(或正)的液滴的馏分以估计样本中的目标的浓度。
基于液滴的试验常常使用一个或多个荧光团作为在液滴中的标记以报告诸如扩增的反应的出现和因而在单独液滴中的目标的至少一个拷贝的存在或缺乏。液滴可被产生并起反应(例如热循环)，且然后从每个液滴中测量光发射以确定目标是否存在于液滴中。然而，制造用于敏感的、可靠的、鲁棒的和负担得起的液滴的光检测系统存在很多技术障碍。这些障碍中的一些与检测光学器件有关。例如，最近开发的硅光电倍增管将雪崩光电二极管的光灵敏度与接近光电倍增管的尺寸的感测区域尺寸相结合，同时是非常紧凑的固态设备并在相对低的成本下被制造。然而，为了最好地利用这些检测器并实现最高可能的检测器动态范围，特别是对高速荧光检测应用，使硅光电倍增管感测区域暴露于均匀地分布在所有感测元件中的所收集的荧光信号变得很重要。对于弱荧光信号，避免光损失和提供最佳检测器灵敏度同样重要。
需要用于液滴的改进的光检测系统。
概述
本公开提供了检测系统，其包括：检查区；单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的聚焦部分和使从聚焦部分接收的经聚集的光变得均匀的引导部分；以及配置成检测从引导部分接收的均匀光的检测器。
附图简述
图1是根据本公开的方面的用于样本分析的示例性光学检测系统的选定方面的示意性表示，该系统包括会聚光学器件，会聚光学器件包括聚光器。
图2是图1的聚光器的示意图。
图3是根据本公开的方面的包括示例性聚光器的两个拷贝的图1的光学检测系统的示例性实施方式的等距视图，说明性光线由虚线表示。
图4是图3的光学检测系统的平面图。
图5是通常在图4中的“5”处指示的区域处截取的图4的光学检测系统的检查区的剖视图。
图6是通常沿着图4的线6-6穿过聚光器之一并朝着系统的检测器截取的图4的检测系统的截面图。
图7是图3的光学检测系统的聚光器的有所示意性的侧视图。
图8是根据本公开的方面的通常从聚光器的光输入端截取的图3的光检测系统的聚光器的等角视图。
图9是图8的聚光器的侧视图。
图10是通常沿着图9的线10-10截取的图8的聚光器的端视图。
图11是通常沿着图9的线11-11截取的图8的聚光器的另一端视图。
图12是根据本公开的方面的图1的光学检测系的可选的示例性实施方式的平面图，其中选定的激发和发射光学器件被组合。
详细描述
本公开提供了检测系统，其包括：检查区；单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的聚焦部分和使从聚焦部分接收的经聚集的光变得均匀的引导部分；以及配置成检测从引导部分接收的均匀光的检测器。
可互换地被称为聚光器的光学元件可从相对大的区域收集入射光并使它朝着具有比较小的有源区域的光传感器直射。光学元件可包括在一个整体单元中的折射聚焦部分和光引导部分。光学元件可以是将光从相对大的输入口(例如圆形输入口)传送到相对小的输出口(例如矩形输出口)，同时使在整个输出口上的光的强度分布变得均匀的非成像光学设备。
提供了示例性检测系统。检测系统可包括检查区和单件式光学元件，单件式光学元件包括聚集从检查区接收的光的头部和使从头部接收的经聚集的光变得均匀的柄。检测系统还可包括配置成检测从柄接收的均匀光的多像素检测器。
提供了样本检查的方法。在该方法中，样本可布置在检查区中。可使用单件式光学元件聚集从检查区接收的光。可使用光学元件使经聚集的光变得均匀。可使用多像素检测器检测从光学元件接收的均匀光。
当使用具有多像素检测器的光学元件使得没有单独检测器的像素变得饱和同时相邻的像素远远不饱和时，光强度均匀化可以是有利的。这样的多像素检测器的例子是硅光电倍增管，其一般由数十或数百(或更多)个单独的感测像素组成。将光学元件的聚焦部分和光引导部分组合在单个零件中确保光引导部分的入口在聚焦部分的焦点处。单个零件简化了检测系统的组装，并在相对于检测器可操作地安装光学元件时使较大的位置公差变得可能。
光学元件可便于在最近几年来开发并作为光电倍增管(PMT)代替物被提供的硅光电倍增管的使用。硅光电倍增管可在两个重要的方面不同于它们的PMT原有物：光电倍增管可具有小得多的传感器区域并可包括可以紧密地间隔开的多个单独的感测像素。为了用作直接代替物并实现由PMT提供的灵敏度和动态范围，硅光电倍增管可与使光聚集并均匀的光学设备耦合。本文公开的光学元件是用于聚集光并产生硅光电倍增管感测区域的均衡照明的整体设备。单件设计使制造变得简单并确保聚焦部分与光引导部分的永久对齐。
折射聚焦部分可具有至少实质上球形的表面，其曲率被选择成将入射光聚焦到在光引导部分的入口的中心处的点内。至少实质上球形的表面可以是球形的(完全或几乎完全球形的)或非球形的。非球形表面从球形表面细微地改变，这可例如校正球面像差。至少实质上球形的表面可具有抗反射涂层以最小化光反射损失。
光引导部分可具有任何适当的属性。光引导部分可具有光学上平滑的壁以约束由于全内反射而沿着引导部分传播的光。光引导部分的光出口处的尺寸和形状可被选择成匹配光检测器(光学元件为该光检测器设计)的尺寸和形状，以最大化从光学元件接收的光的检测。为了光学元件(和引导部分)的输入口的预定入射光接受角度，光引导部分的光入口处的尺寸和形状可被选择成确保来自聚焦部分的聚焦光拟合到光引导部分中。为了设备制造的简单起见，引导部分的光出口和光入口的相应尺寸和/或相应形状可被选择成匹配彼此。光引导部分可以是直的，或它可以是弯曲的以符合光感测设备的布局。
本文公开的检测系统相对于光学检测的其它方法可具有很多优点。这些优点可包括下列优点的任意组合：较低的成本、更好的光学产率和用于单点测量的多像素检测器的提高的使用等。
在下面的章节中介绍本公开的另外的方面：(I)具有聚光器的示例性检测系统的概述，(II)具有聚光器和多像素检测器的检测系统，以及(III)所选择的实施方式。
I.具有聚光器的示例性检测系统的概述
本章提供用于样本分析的示例性光学检测系统的概述，系统中的每一个包括至少一个聚光器；见图1和2。
图1示出用于样本分析的示例性光学检测系统50的示意性表示。穿过系统的光的传播由虚线箭头表示。信号和/或数据的传递由实线箭头表示。
检测系统50可包括至少一个光源52以产生照明光54(可互换地被称为激发光)。照明光学器件56(可互换地被称为激发光学器件)可控制激发光到检查区58的传播，样本60可布置在检查区58中。
样本可响应于激发光而光致发光以产生发射光62。发射光可穿过包括至少一个聚光器66的会聚光学器件64(可互换地被称为发射光学器件)传播以到达检测器68。由检测器68响应于检测到的光而产生的信号70可被传递到数据处理器72，其操纵信号以产生表示样本特征的一个或多个值，例如在样本中的分析物水平或活动的一个或多个值。
光源52可包括用于制造光的任何适当的机制。光源可以是单个光源或两个或多个光源(例如，具有不同的光谱输出)。每个光源可以是常量源或脉冲源等。示例性光源包括电致发光源，例如发光二极管(例如有机发光二极管、聚合物发光二极管、固态二极管等)。其它示例性光源包括激光器。另外的示例性光源包括气体/高强度放电灯(例如汞蒸气灯、氙弧灯、氙闪光灯、氖和氩灯、荧光灯)、白炽灯等。在一些情况下，没有单独的光源在系统中可能是必要的，如果样本是没有光激发而发光的(例如化学发光或生物发光等的样本)。
激发光学器件和/或会聚光学器件中的每一个可包括至少一个光学元件。光学元件可配置成聚焦、直射、引导、简化、混合、减去和/或散射光等。相应地，光学元件可透射、折射、反射、衍射、扩散、过滤、均匀化(渲染得更均匀，例如对于强度)和/或散射光等。示例性光学元件可包括反射镜、透镜、棱镜、管、光栅、孔、光纤、滤光器、其组合等。滤光器又可包括光谱滤光器(用于改变光的光谱(颜色内容))、中性密度滤光器(用于改变光的总强度)、偏振滤光器(用于改变光的偏振)、空间滤光器(用于改变(例如清理)照明轮廓)和/或扩散滤光器(用于使光均匀)等。
检查区可包括用于保持样本的任何适当的结构，可选地当样本正被照亮(激发)和/或正发射光时。示例性检查区可包括支持架、用于流体的容器、镜台、平台或其任何组合等。检查区可选地可以耦合到会聚光学器件。
样本可具有任何适当的特征。样本可以是化学和/或生物样本。样本可包含任何适当的分析物，例如一种或多种类型核酸、蛋白质、离子、脂质、碳水化合物、小分子、细胞、病毒等。样本可以是含水的，并可作为凝集相或离散相(例如液滴)存在。在通过引用并入本文的在上面的交叉引用下列出的专利文件中描述了样本、示例性分析物、液滴形成、液滴操纵和运输及液滴检测的另外的方面。
检测器可具有任何适当的特征。检测器可以是具有光敏元件(像素)(例如多于10或100个像素)的二维阵列的多像素检测器。阵列可以是矩形的，或可具有任何其它适当的形状。在一些情况下，光敏元件可以是光电倍增管，例如硅光电倍增管。每个光电倍增管可以是雪崩光电二极管，且因此检测器可由雪崩光电二极管的阵列组成。在一些情况下，检测器可以是电荷耦合设备(CCD检测器)或互补金属氧化物半导体检测器(CMOS检测器)等。在任何情况下，由检测器界定的检测区域都可具有任何适当的尺寸，例如在大约0.0625mm2(例如0.25mm x 0.25mm)和大约36mm2(例如6mm x 6mm)之间等。每个光敏元件又可具有任何适当的尺寸，例如在大约25μm x 25μm和100μm x 100μm之间的横向尺寸(例如宽度)等。
数据处理器可具有任何适当的特征。处理器可被描述为微处理器和/或控制器等。处理器可与检测器进行有线或无线通信，或可能需要人工干预来将检测到的信号传递到处理器(例如经由存储器储存设备手动传输)。
图2示出系统50的聚光器66的示意图。聚光器可包括操作地连接到引导部分82的聚焦部分80。聚焦和引导部分可相对于彼此是固定的。这些部分可以与彼此是连续的并一起由单个零件提供。相应地，聚光器66可被描述为单件或整体的光学元件。
单件式光学元件可以或可以不被形成为单块结构。在一些情况中，单件式光学元件可由彼此接触永久地粘合以产生单个零件的两个或多个零件形成。例如，两个或多个零件可使用粘合剂永久地粘合。粘合剂可具有与每个零件的光学指数大约相同的光学指数，以最小化在一对零件之间产生的每个接口处的不希望有的光学效应。在一些实施方式中，聚焦部分和引导部分可由被粘合以产生用于在检测系统中使用的单件单元的分立的零件形成。
聚光器66可在相对端处具有光入口84(可互换地被称为输入口)和光出口86(可互换地被称为输出口)。可被准直的入射光88可经由光入口84进入聚焦部分80。当光穿过聚焦部分传播(例如减小光束(或光线束)的直径和/或横截面面积)时，聚焦部分可使入射光88折射以通过减小光束(或光线束)的尺寸来聚集光。引导部分接着可将经聚集的光引导到光出口86。引导部分可增加经聚集的光的横向均匀性，使得出射光90比入射光88在强度上更集中和更均匀。
聚光器66由光学透明材料形成。用于聚光器的适当材料可包括玻璃、石英玻璃、塑料(例如光学透明塑料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、环烯共聚物、硅树脂等)或类似物。可通过用机器加工(例如单点金刚石车削)和抛光、模塑(例如注塑塑料)或其组合等来构造聚光器。
II.具有聚光器和多像素检测器的检测系统
本章描述具有一对聚光器的示例性光检测系统，每个聚光器可操作地连接到相应的多像素检测器；见图3-12。
图3和4示出图1的检测系统50的示例性实施方式110的相应的等角视图和平面图。系统110具有聚光器66和检测器68的两个拷贝。图3示出系统用于照明(激发)和检测(发射)的方式；相反，图4省略在照明中涉及的元件以强调在检测中涉及的元件。
样本照明可如下继续进行。光源52可产生激发光54，其由激发光学器件(例如至少一个透镜112和/或其中的其它光学元件)沿着激发轴114直射到检查区58。可操作地放置在光源和检查区之间的一个或多个滤光器可用于改变激发光的属性(例如光谱、强度、偏振、对比度、相位等)。检查区可由通道118或在检查区中保持包含样本的流体和/或穿过检查区传送流体的其它容器分割。
发射光62可沿着光轴120、122行进到不同的检测器68。发射光可由诸如平凸透镜的准直元件124准直。准直光然后可由二向色元件126分裂。第一光部分128在穿过二向色元件之后沿着光轴120继续，第二光部分130由用于沿着光轴122传播的二向色元件126反射。这两个光部分穿过相应的光谱滤光器132、134和聚光灯66的拷贝，且每个光部分最后入射在其中一个检测器68的检测区域上。可操作地放置于检查区和检测器之间的一个或多个滤光器可用于改变发射光的属性，例如上面列出的属性。例如，光谱滤光器132、134可被选择成允许不同波段的光传递到检测器。在一些情况下，可操作地放置于光谱滤光器之前和/或之后的中性密度(强度)滤光器可用于在它入射在检测器上之前调节光的强度。
图5示出检查区58的剖面放大视图。通道118可保持布置在载体相142中的液滴140(例如含水液滴)，载体相142可不与液滴混合。液滴可连续地穿过检查区58行进。
图6示出在其中一个聚光器66和其中一个检测器68之间的接口附近的区域。检测器68可界定检测区域150，其可由光敏元件(例如雪崩光电二极管)的阵列形成。引导部分82的输出口86可在尺寸、形状或尺寸和形状上对应于检测区域150。例如在这里，输出口86和检测区域150都是矩形的。输出口86和检测区域150的宽度可彼此相差小于大约40％、20％或10％等。输出口86和检测区域150的面积可彼此相差小于大约二倍。
图7示出聚光器66的有所示意性的侧视图。入射准直光88可由聚焦部分80折射，使得入射光的光线会聚到焦点160。焦点可位于聚焦部分80和引导部分82的接合处。换句话说，聚焦部分80聚集入射光以实质上减小在输入口84和引导部分82的光入口之间的光的横截面面积。
输入口84可由球形或几乎球形(非球形(例如双曲线或椭圆))表面162形成。可根据从输入口到焦点160的期望距离来选择输入口的曲率，输入口84的较大曲率半径将焦点移动得更远离输入口，且较小的曲率半径将焦点移动得更接近输入口84。
聚焦部分可具有任何适当的形状。聚焦部分80可以或可以不是朝着引导部分82逐渐变细。逐渐变细可以是线性的以产生聚焦部分的截头圆锥形区，或可以非线性的。聚焦部分可具有圆形的横截面形状。
引导部分82可构造成激励经聚集的光沿着引导部分到输出口86的传播。可被描述为波导或波导部分的引导部分配置成产生全内反射，在164处指示，以最小化穿过引导部分的侧壁的光的损失。特别是，沿着光轴120测量的聚焦部分80的长度、输入口84的直径和曲率和/或由入射光88形成的光线束的直径可被选择成使得正交于引导部分82的表面测量的进入引导部分82的光的最小光线角大于临界角，最小光线角大于该临界角时，全内反射出现。例如，如果聚光器66由具有1.5的折射率的材料形成，则临界角是大约42度。
引导部分可具有任何适当的结构和特征。引导部分可以是线性的，或可沿着可以是拱形的、有角度的或其组合的非线性路径延伸，以按照需要或期望的允许输出口86接近(例如接触)并面向检测器的检测区域。引导部分可具有相对于聚焦部分80的任何适当的长度，例如比聚焦部分80短、与聚焦部分80大约相同的长度或比聚焦部分80长。引导部分可具有任何适当的横截面形状，例如多边形(例如诸如正方形的矩形、)、圆形、椭圆形等。横截面形状可以是不变的或可以是沿着引导部分的长度可变的。
图8-11示出聚光器66的各种视图。聚光器可包括连接到柄172(可互换地被称为轴)的头部170。头部170可提供聚焦部分80，特别是输入口84和将输入口连接到引导部分82的传播区174。传播区174可以是锥形的，例如截头圆锥形的，或可以是圆柱形的等。头部170也可配备有环形凸缘176。凸缘176可提供用于与将聚光器安装到支持架的托架啮合的方便结构。
柄172可具有形成引导部分82的光入口178和聚光器66的输出口86的相对端。入口178可位于聚焦部分80的焦点160处(见图9)。
聚光器66可配置成聚集任何适当的量的入射光。例如，输入口84的面积可以比输出口86的面积大至少约10、20或40倍。
图12是图1的光检测系统50的可选示例性实施方式190的平面图。在这个“外部照明”实施方式中，系统使用邻近检查区58的公共照明和检测光学器件以及公共激发和发射路径。相反，在图3和4的“侧面照明”实施方式中，系统使用在检查区附近的单独的照明和检测光学器件和路径。换句话说，在图3和4的实施方式中的激发光学元件112和发射(例如准直)光学元件124已经全部或部分地由公共光学元件192替换，公共光学元件192起作用来使来自光源52的激发光54聚焦到检查区58中的样本上并收集由样本发射的发射光62且使其朝着检测器68直射。可使用任何适当的机构例如适当定位的二向色反射镜194直射和分离激发光和发射光。本实施方式的其它部件可实质上或全部如上所述。
III.选定的实施方式
本实例描述与包括聚光器的光检测系统和使用用于样本检测的检测系统的方法有关的本公开的选定的实施方式。选定的实施方式呈现为一系列编号的段落。
1.一种检测系统，包括：(A)检查区；(B)单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的聚焦部分和使从聚焦部分接收的经聚集的光均匀的引导部分；以及(C)配置成检测从引导部分接收的均匀光的检测器。
2.段落1的系统，其中，引导部分具有光入口和光出口，以及其中，聚焦部分在引导部分的光入口处产生焦点。
3.段落1或段落2的系统，还包括配置成承载穿过检查区的流体的通道。
4.段落3的系统，其中，通道包含布置在载体相中的液滴。
5.段落1到4中的任一项的系统，其中，聚焦部分包括表面，光穿过该表面从检查区被接收，以及其中，表面是球形的或非球形的。
6.段落5的系统，其中，表面是非球形的。
7.段落5或6的系统，其中，光学元件定义长轴，以及其中，表面以长轴为中心。
8.段落1到7中的任一项的系统，其中，光学元件定义长轴，以及其中，聚焦部分包括以长轴为中心的锥形区。
9.段落1到8中的任一项的系统，其中，引导部分具有矩形横截面。
10.段落1到9中的任一项的系统，其中，引导部分配置成允许光通过全内反射穿过引导部分传播。
11.段落1到10中的任一项的系统，其中，检测器是多像素检测器。
12.段落11的系统，其中，检测器包括雪崩光电二极管的阵列。
13.段落11或段落12的系统，其中，检测器具有界定检测区域的多个光敏元件，以及其中，检测器被放置在使得大部分检测区域接收穿过光学元件行进的光的位置。
14.段落1到13中的任一项的系统，还包括照亮检查区的光源。
15.段落14的系统，其中，光源包括发光二极管。
16.段落1到15中的任一项的系统，其中，光学元件具有输入口和输出口，以及其中，输入口在面积上比输出口大至少大约十倍。
17.一种检测系统，包括：(A)检查区；(B)单件式光学元件，其包括聚集从检查区接收的光的头部和使从头部接收的经聚集的光均匀的柄；以及(C)配置成检测从柄接收的均匀光的多像素检测器。
18.一种样本检查的方法，包括：(A)将样本的至少一部分布置在检查区中；(B)使用单件式光学元件聚集来自检查区的光；(C)使用光学元件使经聚集的光均匀；以及(D)检测从光学元件接收的均匀光。
19.段落18的方法，其中，样本的至少一部分布置在液滴中，以及其中，液滴布置在载体相中。
20.段落18或段落19的方法，其中，布置样本的至少一部分的步骤包括使流体移动穿过检查区的步骤。
21.段落18到20中的任一项的方法，其中，通过聚焦准直光线来执行聚集光的步骤。
22.段落21的方法，还包括在来自检查区的光线由光学元件接收之前准直这样的光线的步骤。
23.段落18到22中的任一项的方法，其中，检测均匀光的步骤包括使用多像素检测器检测光的步骤。
24.段落18到23中的任一项的方法，还包括照亮检查区以产生发射光的步骤，以及其中，发射光的至少一部分由光学元件聚集。
25.段落18到24中的任一项的方法，还包括基于所检测的光确定样本的分析物的属性的步骤。
26.段落25的方法，其中，分析物是核酸。
27.段落25或段落26的方法，其中，属性是分析物的浓度。
28.段落27的方法，其中，浓度是液滴中的分析物的浓度。
29.段落18到28中的任一项的方法，其中，所检测的均匀光包括由检查区中的光致发光产生的光。
上面阐述的本公开可包括具有独立效用的多个不同的发明。虽然这些发明中的每个以经在其优选形式中被公开，如在本文公开和示出的其特定实施方式不应在限制性的意义上被考虑，因为很多变化是可能的。发明的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。体现在特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合中的发明可在要求从这个或相关申请的优先权的申请中被主张。不管目的是否在于不同的发明或同一发明以及在范围上是否比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同，这样的权利要求也都被视为包括在本公开的发明的主题内。此外，除非另外特别规定，用于识别元件的诸如第一、第二或第三的序数指示符用于区分开元件且并不指示这样的元件的特定位置或顺序。

Claims (20)

1.一种检测系统，包括：
检查区；
准直元件，所述准直元件配置成准直来自所述检查区的光；
单件式光学元件，所述单件式光学元件包括聚集从所述准直元件接收的准直光的聚焦部分和使从所述聚焦部分接收的经聚集的光均匀的引导部分，其中，所述引导部分具有光入口和具有彼此匹配的相应尺寸的光出口，其中，所述光入口形成在所述聚焦部分和所述引导部分的接合处，其中，所述聚焦部分配置成将准直光折射聚焦到所述光入口处的点内，并且其中聚焦光通过全内反射从所述光入口到所述光出口穿过所述引导部分传播；以及
检测器，所述检测器配置成检测从所述引导部分的所述光出口接收的均匀光。
2.如权利要求1所述的系统，还包括配置成承载穿过所述检查区的流体的通道。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述通道包含布置在不混合的载体相中的液滴。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述聚焦部分包括表面，准直光穿过所述表面，所述准直光接收自所述准直元件，以及其中，所述表面是球形的或非球形的。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述表面是非球形的。
6.如权利要求4所述的系统，其中，所述光学元件定义长轴，以及其中，所述表面以所述长轴为中心。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件定义长轴，以及其中，所述聚焦部分包括以所述长轴为中心的锥形区。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述引导部分具有矩形横截面。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述检测器是多像素检测器。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述检测器包括雪崩光电二极管的阵列。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述检测器具有界定检测区域的多个光敏元件，以及其中，所述检测器被放置成使得所述检测区域的大部分接收穿过光学元件行进的光。
12.如权利要求1所述的系统，还包括照亮所述检查区的光源。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述光源包括发光二极管。
14.如权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件具有输入口和输出口，以及其中，所述输入口在面积上比所述输出口大至少十倍。
15.一种使用包括聚焦部分和引导部分的单件式光学元件的样本检查的方法，所述引导部分具有光入口和光出口，所述方法包括：
将液滴在不混合的载体相中通过位于检查区中的通道，所述液滴含有样本；
照亮所述液滴使所述液滴发射光；
准直从所述液滴接收的发射光；
使用所述聚焦部分将准直光折射聚焦到在所述引导部分的所述光入口处的点内；
聚焦光通过全内反射从所述引导部分的所述光入口到所述光出口传播，以使所述聚焦光均匀，其中所述光入口和所述光出口具有彼此匹配的相应尺寸；以及
检测从所述引导部分的所述光出口接收的均匀光。
16.如权利要求15所述的方法，其中，检测均匀光的步骤包括使用多像素检测器检测光的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，还包括基于所检测的光确定所述样本的分析物的属性的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述分析物是核酸。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述属性是所述分析物的浓度。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述浓度是所述液滴中的所述分析物的浓度。
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