CN117836605A - 具有减少的串扰的流通池图像传感器布置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种装置，该装置包括流通池主体，该流通池主体具有沿着通道的底板定位的反应位点阵列。光学滤光器层定位在该通道的该底板下方并且包括沿着对应于该反应位点阵列的长度的长度不间断地跨越的至少一部分。成像区域定位在该光学滤光器层下方。每个成像区域定位在对应反应位点正下方。该光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到该成像区域，从而与该反应位点形成感测对。该光学滤光器层被配置为减少被导向这些反应位点的激发光的透射；以及减少从每个反应位点发射的光到不与该反应位点形成感测对的成像区域的透射。
Description
优先权
本申请要求2021年8月27日提交的名称为″Flow Cell Image SensorArrangement with Reduced Crosstalk″的美国临时专利申请号63/237,640的优先权，该美国临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
背景技术
本公开的各方面整体涉及生物或化学分析，并且更具体地涉及使用图像传感器进行生物或化学分析的系统和方法。
生物或化学研究中的各种方案涉及在局部支撑表面上或预定义的反应室内进行大量受控反应。然后可观察或检测指定的反应，并且随后的分析可有助于识别或揭示反应中所涉及的化学品的特性。例如，在一些多重测定中，具有可识别标签(例如，荧光标签)的未知分析物可以在受控条件下暴露于数千种已知探针。可以将每种已知探针放入流通池通道的对应孔中。观察孔内的已知探针与未知分析物之间发生的任何化学反应可以有助于鉴定或揭示分析物的特性。此类方案的其他示例包括已知的DNA测序过程，诸如边合成边测序(SBS)或循环阵列测序。
在一些常规荧光检测方案中，光学系统用于将激发光引导到荧光标记的分析物上，并且还用于检测可从分析物发射的荧光信号。此类光学系统可包括透镜、滤光器和光源的布置。在其他检测系统中，受控反应立即发生在固态成像器(例如，电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器)上，不需要大的光学组件来检测荧光发射。
在提供来自若干孔或反应位点的荧光检测的一些设备中，可能存在串扰的风险，其中对应于一个孔或反应位点的传感器不期望地接收来自另一个孔或反应位点或一些其他来源的光。因此，包括消除或以其他方式降低此类串扰的风险的特征可能是期望的。在不会不利地增加设备的制造成本或复杂性的情况下提供此类串扰降低特征也可能是期望的。
发明内容
本文描述了用于减少或消除流通池内的串扰的设备、系统和方法，所述串扰可能在执行光学分析的系统(诸如生物测定系统)中遇到。
一种具体实施涉及一种装置，该装置包括限定通道以接收流体的流通池主体。该通道具有沿着流通池主体的长度延伸的底板。该装置还包括沿着通道的底板定位的多个反应位点。该多个反应位点沿着通道的底板的长度形成阵列。该装置还包括定位在通道的底板下方的光学滤光器层。光学滤光器包括沿着对应于反应位点阵列长度的长度不间断地跨越的至少一部分。该装置还包括定位在光学滤光器层下方的多个成像区域。该多个成像区域中的每个成像区域定位在对应反应位点正下方，使得每个反应位点和对应成像区域配合以形成感测对。光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到成像区域，从而与反应位点形成感测对。光学滤光器层被配置为减少被导向多个反应位点的激发光的透射。光学滤光器层被进一步配置为减少从每个反应位点发射的光到不与反应位点形成感测对的成像区域的透射。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中描述的具体实施，通道的底板限定多个孔，该多个孔提供多个反应位点。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，该多个孔包括纳米孔。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体限定多个通道，这些通道彼此平行地取向，该多个通道中的每个通道具有带有多个反应位点的底板。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个通道沿着流通池主体的宽度形成阵列，光学层包括沿着对应于通道阵列的宽度的宽度不间断地跨越的至少一部分。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个成像传感器，每个成像传感器形成多个成像区域中的对应成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，每个成像传感器包括光电二极管。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括成像芯片，该成像芯片沿着对应于反应位点阵列的长度的长度跨越，该成像芯片限定多个成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像传感器限定多个光电二极管，多个成像区域中的每个成像区域由多个光电二极管中的一个或多个光电二极管限定。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像芯片包括CMOS芯片。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括光源，该光源被配置为以激发波长发射光，该激发波长被配置为致使反应位点中的一个或多个荧光团以发射波长发荧光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层基本上防止激发波长的光透射到多个成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器吸收激发波长的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层吸收至少一些发射波长的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层通过引起从反应位点透射的光的损失来减少光从每个反应位点到不与反应位点形成感测对的成像区域的透射。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个屏蔽物，该多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与多个成像区域中不与对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层沿着通道的底板与多个成像区域之间的第一高度延伸，多个屏蔽物沿着通道的底板与多个成像区域之间的第二高度延伸，第一高度大于第二高度，使得该多个屏蔽物仅沿着第一高度的一部分延伸。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从底板的下侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的下端。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从多个成像区域的上侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的上端。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层允许透射波长大于约600nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层防止透射波长小于约500nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层允许透射波长大于约600nm的光并且防止透射波长小于约500nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体包括定位在通道上方的罩。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，罩包括玻璃。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板包括玻璃。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域与流通池主体成一体。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，该高度尺寸对应于底板的顶部与光学滤光器层的底部之间的距离。多个反应位点限定节距尺寸，该节距尺寸对应于多个反应位点中的一个反应位点的中心与多个反应位点中的相邻反应位点的中心之间的距离。高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，高度尺寸和节距尺寸提供约4的高度与节距比。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置在多个反应位点与多个成像区域之间没有任何屏蔽物。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有约1μm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层与每个反应位点隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括插置在光学滤光器层与多个成像区域之间的钝化层。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层包括二氧化硅。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约1μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约2μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一滤光材料子层和第二滤光材料子层具有相同的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个环，该多个环被定位成与第一滤光材料子层或第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环与由每个反应位点和对应成像区域形成的感测对中的对应感测对相关联。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环以穿过与环对应的感测对的反应位点和成像区域的中心的轴线为中心。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环包含金属。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，金属包括钨或铝。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环具有范围从约25nm至约100nm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环包括第一环阵列和第二环阵列。第一环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第一垂直位置处。第二环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第二垂直位置处。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列位于第一滤光材料子层与第二滤光材料子层之间的交界部处。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二环阵列位于第二滤光材料子层与多个成像区域之间。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列中的环限定开口。
第一环阵列中的环的开口各自具有第一直径。第二环阵列中的环限定开口。
第二环阵列中的环的开口各自具有第二直径。第一直径与第二直径不同。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径小于第二直径。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径为约700nm。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二直径为约900nm。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括氧化铁。
另一具体实施涉及一种制造流通池的方法。该方法包括在成像层上方形成光学滤光器层，该成像层沿着第一长度延伸，该成像层可操作以在多个成像区域处捕获图像。光学滤光器层沿着第一长度连续地延伸。该方法还包括将底板定位在光学滤光器层上方，该底板沿着流通池的第一长度延伸，该底板在光学滤光器层上方限定多个反应位点，该多个反应位点沿着第一长度形成阵列，使得光学滤光器层沿着多个反应位点中的所有反应位点下方的区域连续地延伸，该多个反应位点中的每个反应位点定位在多个成像区域中的对应成像区域正上方，使得每个反应位点与对应成像区域配合以形成感测对。该方法还包括将罩定位在底板上方，底板和罩配合以限定流体通道，该流体通道沿着第一长度延伸。罩、底板、光学滤光器层和成像层配合以形成流通池主体的至少一部分。光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到成像区域，从而与反应位点形成感测对。光学滤光器层被配置为减少被导向多个反应位点的激发光的透射。光学滤光器层被进一步配置为减少从每个反应位点发射的光到不与反应位点形成感测对的成像区域的透射。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中描述的具体实施，成像层包括CMOS芯片。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域包括CMOS芯片的CMOS光电二极管。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板包括玻璃。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板包括多个纳米孔，该多个纳米孔的位点限定多个反应位点。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，罩包括玻璃。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体具有第二长度，该第二长度大于第一长度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流体通道延伸限定宽度，多个反应位点进一步跨流体通道的宽度形成阵列。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层跨流体通道的宽度连续地延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板和罩配合以限定多个流体通道，这些流体通道彼此平行地取向，该多个流体通道跨流通池主体的宽度形成阵列。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个流体通道中的每个流体通道包含多个反应位点中的对应的一组反应位点。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层跨流通池主体的宽度连续地延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为通过引起从反应位点透射的光的损失来减少光从每个反应位点到不与反应位点形成感测对的成像区域的透射。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括在光学滤光器层内形成多个屏蔽物，该多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与多个成像区域中不与对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层沿着底板与成像层之间的第一高度延伸，多个屏蔽物沿着底板与成像层之间的第二高度延伸，第一高度大于第二高度，使得该多个屏蔽物仅沿着第一高度的一部分延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从底板的下侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的下端，使得光学层的区域在下端与成像层之间延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从成像层的上侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的上端，使得光学层的区域在上端与底板之间延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光并且防止透射波长小于约500nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，该高度尺寸对应于底板的顶部与光学滤光器层的底部之间的距离。多个反应位点限定节距尺寸，该节距尺寸对应于多个反应位点中的一个反应位点的中心与多个反应位点中的相邻反应位点的中心之间的距离。高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，高度尺寸和节距尺寸提供约4的高度与节距比。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有约1μm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层与每个反应位点隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括提供插置在光学滤光器层与多个成像区域之间的钝化层。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层包括二氧化硅。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约1μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约2μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一滤光材料子层和第二滤光材料子层具有相同的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括提供多个环，该多个环被定位成与第一滤光材料子层或第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环与由每个反应位点和对应成像区域形成的感测对中的对应感测对相关联。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环以穿过与环对应的感测对的反应位点和成像区域的中心的轴线为中心。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环包含金属。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，金属包括钨或铝。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环具有范围从约25nm至约100nm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环包括第一环阵列和第二环阵列。第一环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第一垂直位置处。第二环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第二垂直位置处。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列位于第一滤光材料子层与第二滤光材料子层之间的交界部处。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二环阵列位于第二滤光材料子层与多个成像区域之间。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列中的环限定开口。
第一环阵列中的环的开口各自具有第一直径。第二环阵列中的环限定开口。
第二环阵列中的环的开口各自具有第二直径。第一直径与第二直径不同。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径小于第二直径。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径为约700nm。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二直径为约900nm。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括氧化铁。
另一具体实施涉及一种装置，该装置包括限定用以接收流体的通道的流通池主体，该通道具有沿着流通池主体的长度延伸的底板。该装置还包括沿着通道的底板定位的多个孔，该多个孔沿着通道的底板的长度形成阵列。该装置还包括定位在通道的底板下方的光学滤光器层，光学滤光器包括沿着对应于孔阵列长度的长度不间断地跨越的至少一部分。该装置还包括定位在光学滤光器层下方的多个成像区域，该多个成像区域中的每个成像区域定位在多个孔中的至少一个对应孔正下方，使得每个孔和对应成像区域配合以形成感测关系。光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个孔传递到成像区域，从而与孔形成感测关系。光学滤光器层被配置为减少被导向多个孔的激发光的透射，光学滤光器层被进一步配置为减少从每个孔发射的光到不与孔形成感测关系的成像区域的透射。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中描述的具体实施，通道的底板限定多个孔。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，孔包括纳米孔。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体限定多个通道，这些通道彼此平行地取向，该多个通道中的每个通道具有带有多个孔的底板。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个通道沿着流通池主体的宽度形成阵列，光学层包括沿着对应于通道阵列的宽度的宽度不间断地跨越的至少一部分。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个成像传感器，每个成像传感器形成多个成像区域中的对应成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，每个成像传感器包括光电二极管。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括成像芯片，该成像芯片沿着对应于孔阵列的长度的长度跨越，该成像芯片限定多个成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像传感器限定多个光电二极管，多个成像区域中的每个成像区域由多个光电二极管中的一个或多个光电二极管限定。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像芯片包括CMOS芯片。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括光源，该光源被配置为以激发波长发射光，该激发波长被配置为致使孔中的一个或多个荧光团以发射波长发荧光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为基本上防止激发波长的光透射到多个成像区域。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器被配置为吸收激发波长的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为吸收至少一些发射波长的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为通过引起从孔透射的光的损失来减少光从每个孔到不与孔形成感测关系的成像区域的透射。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个屏蔽物，该多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与多个成像区域中不与对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层沿着通道的底板与多个成像区域之间的第一高度延伸，多个屏蔽物沿着通道的底板与多个成像区域之间的第二高度延伸，第一高度大于第二高度，使得该多个屏蔽物仅沿着第一高度的一部分延伸。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从底板的下侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的下端。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从多个成像区域的上侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的上端。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光并且防止透射波长小于约500nm的光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体包括定位在通道上方的罩。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，罩包括玻璃。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板包括玻璃。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域与流通池主体成一体。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，该高度尺寸对应于底板的顶部与光学滤光器层的底部之间的距离。多个孔限定节距尺寸，该节距尺寸对应于多个孔中的一个孔的中心与多个孔中的相邻孔的中心之间的距离。高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，高度尺寸和节距尺寸提供约4的高度与节距比。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置在多个孔与多个成像区域之间没有任何屏蔽物。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有约1μm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层与每个孔隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括插置在光学滤光器层与多个成像区域之间的钝化层。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层包括二氧化硅。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约1μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约2μm的节距距离。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一滤光材料子层和第二滤光材料子层具有相同的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，装置还包括多个环，该多个环被定位成与第一滤光材料子层或第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环与由每个孔和对应成像区域形成的感测对中的对应感测对相关联。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环以穿过与环对应的感测对的孔和成像区域的中心的轴线为中心。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环包含金属。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，金属包括钨或铝。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环具有范围从约25nm至约100nm的厚度。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环包括第一环阵列和第二环阵列。第一环阵列位于孔与多个成像区域之间的第一垂直位置处。第二环阵列位于孔与多个成像区域之间的第二垂直位置处。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列位于第一滤光材料子层与第二滤光材料子层之间的交界部处。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二环阵列位于第二滤光材料子层与多个成像区域之间。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列中的环限定开口。
第一环阵列中的环的开口各自具有第一直径。第二环阵列中的环限定开口。
第二环阵列中的环的开口各自具有第二直径。第一直径与第二直径不同。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径小于第二直径。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径为约700nm。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二直径为约900nm。
在装置的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括氧化铁。
另一具体实施涉及一种制造流通池的方法。该方法包括在成像层上方形成光学滤光器层，该成像层限定多个成像区域，该成像层沿着第一长度延伸，该成像层可操作以在多个成像区域处捕获图像。光学滤光器层沿着第一长度连续地延伸。该方法还包括将底板定位在光学滤光器层上方，该底板沿着流通池的第一长度延伸，该底板在光学滤光器层上方限定多个反应位点，该多个反应位点沿着第一长度形成阵列，使得光学滤光器层沿着多个反应位点中的所有反应位点下方的区域连续地延伸，该多个反应位点中的每个反应位点定位在多个成像区域中的对应成像区域正上方，使得每个反应位点与对应成像区域配合以形成感测关系。该方法还包括将罩定位在底板上方，底板和罩配合以限定流体通道，该流体通道沿着第一长度延伸。罩、底板、光学滤光器层和成像层配合以形成流通池主体的至少一部分。光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到成像区域，从而与反应位点形成感测关系。光学滤光器层被配置为减少被导向多个反应位点的激发光的透射，光学滤光器层被进一步配置为减少从每个反应位点发射的光到不与反应位点形成感测关系的成像区域的透射。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中描述的具体实施，成像层包括CMOS芯片。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域包括CMOS芯片的CMOS光电二极管。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板包括玻璃。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板限定多个纳米孔。该多个纳米孔限定多个反应位点。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，罩包括玻璃。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流通池主体具有第二长度，该第二长度大于第一长度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，流体通道限定宽度，多个反应位点进一步跨流体通道的宽度形成阵列。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层跨流体通道的宽度连续地延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，底板和罩配合以限定多个流体通道，这些流体通道彼此平行地取向，该多个流体通道跨流通池主体的宽度形成阵列。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个流体通道中的每个流体通道包含多个反应位点中的对应的一组反应位点。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层跨流通池主体的宽度连续地延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为通过引起从反应位点透射的光的损失来减少光从每个反应位点到不与反应位点形成感测关系的成像区域的透射。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括在光学滤光器层内形成多个屏蔽物，该多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与多个成像区域中不与对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层沿着底板与成像层之间的第一高度延伸，多个屏蔽物沿着底板与成像层之间的第二高度延伸，第一高度大于第二高度，使得该多个屏蔽物仅沿着第一高度的一部分延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从底板的下侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的下端，使得光学层的区域在下端与成像层之间延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个屏蔽物从成像层的上侧延伸，该多个屏蔽物具有垂直终止于光学滤光器层内的上端，使得光学层的区域在上端与底板之间延伸。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光并且防止透射波长小于约500nm的光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，该高度尺寸对应于底板的顶部与光学滤光器层的底部之间的距离。多个反应位点限定节距尺寸。节距尺寸对应于多个反应位点中的一个反应位点的中心与多个反应位点中的相邻反应位点的中心之间的距离。高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，高度尺寸和节距尺寸提供约4的高度与节距比。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层具有约1μm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层与每个反应位点隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括提供插置在光学滤光器层与多个成像区域之间的钝化层。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层包括二氧化硅。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约1μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，成像区域彼此隔开约2μm的节距距离。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一滤光材料子层和第二滤光材料子层具有相同的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，方法还包括提供多个环，该多个环被定位成与第一滤光材料子层或第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环与由每个反应位点和对应成像区域形成的感测对中的对应感测对相关联。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环以穿过与环对应的感测对的反应位点和成像区域的中心的轴线为中心。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环包含金属。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，金属包括钨或铝。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环中的每个环具有范围从约25nm至约100nm的厚度。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，多个环包括第一环阵列和第二环阵列。第一环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第一垂直位置处。第二环阵列位于反应位点与多个成像区域之间的第二垂直位置处。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列位于第一滤光材料子层与第二滤光材料子层之间的交界部处。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二环阵列位于第二滤光材料子层与多个成像区域之间。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一环阵列中的环限定开口。
第一环阵列中的环的开口各自具有第一直径。第二环阵列中的环限定开口。
第二环阵列中的环的开口各自具有第二直径。第一直径与第二直径不同。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径小于第二直径。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第一直径为约700nm。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，第二直径为约900nm。
在方法的一些具体实施中，诸如在本发明内容的前述段落中的任一段落中描述的那些具体实施中的任一具体实施，光学滤光器层包括氧化铁。
虽然描述了多个示例，但根据示出和描述所公开的主题的例示性示例的以下详细描述和附图，所述主题的另一些其他示例对于本领域技术人员而言将变得显而易见。如将认识到的，能够在各个方面对所公开的主题进行修改，所有修改都不脱离所述主题的精神和范围。因此，附图和具体实施方式在实质上将被视为是例示性的而不是限制性的。
附图说明
图1描绘了用于生物或化学分析的系统的示例的框图。
图2描绘了可在图1的系统中使用的系统控制器的示例的框图。
图3描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的示例的剖视图。
图4描绘了图3的生物传感器的放大部分的剖视图。
图5描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图6描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图7描绘了绘制与图6的生物传感器相关联的光学特性的曲线图。
图8描绘了绘制与图6的生物传感器的不同版本相关联的点扩散函数数据的曲线图。
图9描绘了使用图6的生物传感器的一个版本捕获的图像的示例。
图10描绘了使用图6的生物传感器的另一版本捕获的图像的示例。
图11描绘了使用图6的生物传感器的另一版本捕获的图像的示例。
图12描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图13描绘了绘制与图12的生物传感器相关联的光学特性的曲线图。
图14描绘了绘制与图12的生物传感器的不同版本相关联的点扩散函数数据的曲线图。
图15描绘了使用图12的生物传感器的一个版本捕获的图像的示例。
图16描绘了使用图12的生物传感器的另一版本捕获的图像的示例。
图17描绘了使用图12的生物传感器的一个版本捕获的图像的示例，其中在图像上示出了参考框。
图18描绘了绘制在图12的生物传感器的不同版本的像素上的功率分布的示例的曲线图。
图19描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图20描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图21描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
图22描绘了可在图1的系统中使用的生物传感器的另一示例的剖视图。
具体实施方式
I.用于生物或化学分析的系统的概述
本文所述的示例可用于学术或商业分析的各种生物或化学过程和系统。更具体地，本文所述的示例可用于期望检测指示指定反应的事件、属性、质量或特征的各种过程和系统中。例如，本文所述的示例包括盒、生物传感器和它们的部件，以及与盒和生物传感器一起操作的生物测定系统。在特定示例中，盒和生物传感器包括流通池和在基本上单一结构中耦接在一起的一个或多个图像传感器。
生物测定系统可被配置为执行可单独或共同检测的多个指定反应。这些生物传感器和生物测定系统可被配置为执行多个循环，其中该多个指定反应同步发生。例如，生物测定系统可用于通过酶操纵和图像采集的迭代循环对DNA特征的密集阵列进行测序。盒和生物传感器可包括一个或多个微流体通道，其将试剂或其他反应组分递送至孔或反应位点。在一些示例中，孔或反应位点随机分布在基本上平坦的表面上。例如，孔或反应位点可具有不均匀的分布，其中一些孔或反应位点比其他孔或反应位点彼此更靠近。在其他示例中，孔或反应位点以预定方式在基本上平坦的表面上形成图案。孔或反应位点中的每一者可与检测来自相关联反应位点的光的一个或多个图像传感器相关联。在其他示例中，孔或反应位点位于分隔其中的指定反应的反应室中。
在一些示例中，图像传感器可检测从孔或反应位点发射的光，并且指示从孔或反应位点发射且由单独的图像传感器检测的光子的信号可被称为那些传感器的照度值。这些照度值可以组合成指示从孔或反应位点检测到的光子的图像。此类图像可被称为原始图像。类似地，当图像由已被处理(诸如以计算方式校正串扰)的值组成，而不是由各个图像传感器直接检测到的值组成时，该图像可被称为锐化图像。
当结合以下附图阅读时，将更好地理解某些示例的以下详细描述。就附图示出各种示例的功能块的图而言，功能块不一定指示硬件部件之间的划分。因此，例如，功能块中的一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)可在单片硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)中实施。类似地，程序可以是独立程序，可作为子例程并入操作系统中，可以是已安装软件包中的功能等。应当理解，各种示例不限于附图中所示的布置和工具。
如本文所用，以单数形式叙述且前面带有词语″一个″或″一种″的元件或步骤应当理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地指明此类排除。此外，对″一个示例″的引用并非旨在被解释为排除同样并入所叙述特征的附加示例的存在。此外，除非有相反的明确说明，否则″包括″或″具有″具有特定属性的一个或多个元件的示例可包括附加元件，无论它们是否具有该属性。
如本文所用，″指定反应″包括感兴趣的分析物的化学属性、电属性、物理属性或光学属性(或质量)中的至少一者的变化。在一些示例中，指定反应是阳性结合事件(例如，荧光标记的生物分子与感兴趣的分析物的结合)。更一般地，指定反应可以是化学转化、化学变化或化学相互作用。在一些示例中，指定反应包括将荧光标记的分子与分析物结合。分析物可为寡核苷酸，并且荧光标记的分子可为核苷酸。当激发光被导向具有标记核苷酸的寡核苷酸，并且荧光团发出可检测的荧光信号时，可检测到指定反应。在另选的示例中，检测到的荧光是化学发光或生物发光的结果。指定反应还可例如通过使供体荧光团接近受体荧光团来增加荧光(或)共振能量转移(FRET)，通过分离供体荧光团和受体荧光团来减少FRET，通过分离淬灭基团与荧光团来增加荧光，或通过共定位淬灭基团和荧光团来减少荧光。
如本文所用，″反应组分″或″反应物″包括可用于获得指定反应的任何物质。例如，反应组分包括试剂、酶、样品、其他生物分子和缓冲液。可将反应组分递送至溶液中的反应位点和/或固定在反应位点处。反应组分可直接或间接地与另一种物质相互作用，诸如感兴趣的分析物。
如本文所用，术语″反应位点″是可发生指定反应的局部区域。反应位点可包括其上可固定物质的基板的支撑表面。例如，反应位点可包括流通池的通道中的基本上平面的表面，该表面上具有核酸群体。群体中的核酸可具有相同的序列，例如为单链或双链模板的克隆拷贝。然而，在一些示例中，反应位点可仅包含单个核酸分子，例如单链或双链形式。此外，多个孔或反应位点可沿着支撑表面随机分布或以预先确定的方式布置(例如，在矩阵中并排布置，诸如在微阵列中)。反应位点还可包括反应室，该反应室至少部分地限定被配置为分隔指定反应的空间区域或体积。如本文所用，术语″反应室″包括与流动通道流体连通的空间区域。反应室可至少部分地与周围环境或其他空间区域隔开。例如，多个反应室可通过共用壁彼此隔开。作为更具体的示例，反应室可包括由孔的内表面限定的腔，并且可具有开口或孔隙，使得该腔可与流动通道流体连通。在2015年8月4日公布的名称为″Microdevices and Biosensor Cartridges for Biological or Chemical Analysis andSystems and Methods for the Same″的美国专利号9,9096,899中更详细地描述了包括此类反应室的生物传感器的示例，该美国专利的公开内容以引用方式全文并入本文。
在一些示例中，反应室的尺寸和形状相对于固体(包括半固体)被设定成使得固体可完全或部分地插入其中。例如，反应室的尺寸和形状可被设定成仅容纳一个捕获小珠。该捕获小珠可在其上具有克隆扩增的DNA或其他物质。另选地，反应室的尺寸和形状可被设定成接纳大约数量的小珠或固体基板。又如，反应室还可填充有多孔凝胶或物质，该多孔凝胶或物质被配置为控制扩散或过滤可流入反应室的流体。
在一些示例中，图像传感器(例如，光电二极管)与对应的孔或反应位点相关联。与反应位点相关联的图像传感器被配置为当在相关联的反应位点处已发生指定反应时，检测来自相关联的反应位点的光发射。在一些情况下，多个图像传感器(例如，相机设备的若干像素)可与单个反应位点相关联。在其他情况下，单个图像传感器(例如，单个像素)可与单个反应位点或与一组孔或反应位点相关联。图像传感器、反应位点和生物传感器的其他特征可被配置为使得光中的至少一些被图像传感器直接检测到而不被反射。
如本文所用，术语″相邻″在关于两个孔或反应位点使用时，意味着在这两个孔或反应位点之间没有其他的反应位点。术语″相邻″在关于相邻检测路径和相邻图像检测器使用时可具有类似的含义(例如，相邻图像检测器之间没有其他图像检测器)。在一些情况下，反应位点可以不与另一个反应位点相邻；但仍可在该另一反应位点的紧邻区域内。当来自第一反应位点的荧光发射信号被与第二反应位点相关联的图像传感器检测到时，第一反应位点可以紧邻第二反应位点。更具体地，当与第二反应位点相关联的图像传感器检测到例如来自第一反应位点的串扰时，第一反应位点可以紧邻第二反应位点。相邻的孔或反应位点可以是相接的，使得它们彼此邻接；或者相邻位点可以是非相接的，在它们之间具有间距空间。
如本文所用，″物质″包括物品或固体诸如捕获珠粒，以及生物或化学物质。如本文所用，″生物或化学物质″包括生物分子、感兴趣的样品、感兴趣的分析物和其他化合物。生物或化学物质可用于检测、识别或分析其他化合物，或者用作研究或分析其他化合物的中间物。在特定示例中，生物或化学物质包括生物分子。如本文所用，″生物分子″包括生物聚合物、核苷、核酸、多核苷酸、寡核苷酸、蛋白质、酶、多肽、抗体、抗原、配体、受体、多糖、碳水化合物、多磷酸盐、细胞、组织、生物体或它们的片段中的至少一种，或任何其他生物活性化合物诸如前述物质的类似物或模拟物。
生物分子、样品以及生物或化学物质可为天然存在的或合成的，并且可悬浮在空间区域内的溶液或混合物中。生物分子、样品以及生物或化学物质也可结合至固相或凝胶材料。生物分子、样品以及生物或化学物质也可包括药物组合物。在一些情况下，感兴趣的生物分子、样品以及生物或化学物质可称为靶标、探针或分析物。
如本文所用，″生物传感器″包括具有多个孔或反应位点的结构，该结构被配置为检测在孔或反应位点处或附近发生的指定反应。生物传感器可包括固态成像设备(例如，CCD或CMOS成像器件)以及任选地安装到其上的流通池。流通池可包括与孔或反应位点流体连通的至少一个流动通道。作为一个具体示例，生物传感器被配置为流体耦接和电耦接到生物测定系统。生物测定系统可根据预定方案(例如，边合成边测序)将反应物递送到孔或反应位点，并且执行多个成像事件。例如，生物测定系统可引导溶液沿着孔或反应位点流动。溶液中的至少一种溶液可包括四种类型的具有相同或不同荧光标记的核苷酸。核苷酸可与位于孔或反应位点的对应寡核苷酸结合。然后，生物测定系统可使用激发光源(例如固态光源，诸如发光二极管或LED)照亮孔或反应位点。激发光可具有预定的一个或多个波长，包括一个波长范围。所激发的荧光标签提供可被图像传感器检测到的发射信号。
如本文所用，″盒″包括被配置为保持生物传感器的结构。在一些示例中，盒可包括附加特征，诸如光源(例如，LED)，其被配置为向生物传感器的孔或反应位点提供激发光。盒还可包括流体储存系统(例如，用于试剂、样品和缓冲液的储存器)和流体控制系统(例如，泵、阀等)，用于将反应组分、样品等流体输送到孔或反应位点。例如，在制备或制造生物传感器之后，可将生物传感器耦接到盒的外壳或容器。在一些示例中，生物传感器和盒可以是独立成套的一次性单元。然而，其他示例可包括具有可移除部件的组件，该组件允许用户触及生物传感器或盒的内部以用于部件或样品的维护或更换。生物传感器和盒能够可移除地耦接或接合到在其中进行受控反应的较大生物测定系统，诸如测序系统。
如本文所用，当术语″可移除地″和″耦接″(或″接合″)一起用于描述生物传感器(或盒)与生物测定系统的系统插座或接口之间的关系时，该术语旨在表示生物传感器(或盒)与系统插座之间的连接可容易地分离而不破坏或损坏系统插座和/或生物传感器(或盒)。当部件可彼此分离而无需过度努力或无需花费大量时间来分离部件时，则部件可容易地分离。例如，生物传感器(或盒)可以电气方式可移除地耦接或接合到系统插座，使得生物测定系统的配合触点不被破坏或损坏。生物传感器(或盒)还可以机械方式可移除地耦接或接合到系统插座，使得保持生物传感器(或盒)的特征不被破坏或损坏。生物传感器(或盒)还可以流体方式可移除地耦接或接合到系统插座，使得系统插座的端口不被破坏或损坏。如果例如仅需要对部件进行简单的调整(例如，重新对齐)或简单的更换(例如，更换喷嘴)，则不认为系统插座或部件被破坏或损坏。
如本文所用，术语″流体连通″和″流体联接″是指连接在一起的两个空间区域，使得液体或气体可以在两个空间区域之间流动。例如，微流体通道可以与反应室流体连通，使得流体可以从微流体通道自由地流入反应室。术语″流体连通″或″流体联接″允许两个空间区域通过一个或多个阀、限流器或其他流体部件流体连通，以控制或调节通过系统的流体流动。
术语″基本上″、″大约″、″约″、″相对″或可在整个本公开(包括权利要求书)中使用的其他此类类似术语用于描述和说明例如由于处理中的变化而来自参考或参数的小波动。此类小波动也包括来自参考或参数的零波动。例如，波动可以指小于或等于±10％，诸如小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％，诸如小于或等于±1％，诸如小于或等于±0.5％，诸如小于或等于±0.2％，诸如小于或等于±0.1％，诸如小于或等于±0.05％。
如本文所用，当关于生物分子或生物或化学物质使用时，术语″固定的″包括在分子水平上基本上将生物分子或生物或化学物质附着到表面。例如，可使用吸附技术将生物分子或生物或化学物质固定到基板材料的表面，这些吸附技术包括非共价相互作用(例如，静电力、范德华力以及疏水界面的脱水)和共价结合技术，其中官能团或接头有利于将生物分子附着到表面。将生物分子或生物或化学物质固定到基板材料的表面可基于基板表面的属性、携带生物分子或生物或化学物质的液体介质以及生物分子或生物或化学物质本身的属性。在一些情况下，基板表面可被官能化(例如，化学或物理改性)，以有利于将生物分子(或生物或化学物质)固定到基板表面。可首先对基板表面进行改性，使官能团结合到表面。然后，官能团可结合到生物分子或生物或化学物质，以将其固定在其上。
在一些示例中，核酸可附着到表面并扩增。此类扩增的示例在以下专利申请中有所描述：2010年6月22日公布的名称为″Method of Preparing Libraries of TemplatePolynucleotides″的美国专利号7,741,463，该美国专利的公开内容以引用方式全文并入本文。在一些情况下，使用固定的引物和溶液中的引物的重复轮次的循环(例如，扩增)可提供核酸的多个拷贝。
在特定示例中，由本文所述的系统和方法执行的测定协议包括使用天然核苷酸以及被配置为与天然核苷酸相互作用的酶。天然核苷酸包括例如核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸。天然核苷酸可为单磷酸盐、二磷酸盐或三磷酸盐形式，并且可具有选自腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)或胞嘧啶(C)的碱基。然而，应当理解，可使用非天然核苷酸、经修饰的核苷酸或前述核苷酸的类似物。
在包括反应室的示例中，物品或固体物质(包括半固体物质)可设置在反应室内。当被设置时，物品或固体可通过过盈配合、粘附或截留被物理地保持或固定在反应室内。可设置在反应室内的物品或固体的示例包括聚合物小珠、微丸、琼脂糖凝胶、粉末、量子点或可被压缩和/或保持在反应室内的其他固体。在一些示例中，核酸超结构(诸如DNA球)可例如通过附着至反应室的内表面或通过停留在反应室内的液体中而设置在反应室中或反应室处。保持或设置在反应室中的物质可以是固态、液态或气态。
图1是根据一个示例形成的用于生物或化学分析的生物测定系统100的框图。术语″生物测定″并不旨在进行限制，因为生物测定系统100可操作以获得与生物物质或化学物质中的至少一者相关的任何信息或数据。在一些示例中，生物测定系统100是可类似于台式设备或台式计算机的工作站。例如，用于进行指定反应的大部分(或全部)系统和部件可位于共同的外壳116内。
在特定示例中，生物测定系统100是被配置用于各种应用的核酸测序系统(或测序仪)，各种应用包括但不限于从头测序、全基因组或靶基因组区域的重测序以及宏基因组学。测序仪也可用于DNA或RNA分析。在一些版本中，生物测定系统100还可被配置为在生物传感器中产生反应位点。例如，生物测定系统100可被配置为接收样品并生成来源于样品的克隆扩增核酸的表面附着簇。每个簇可构成生物传感器中的反应位点或作为其一部分。
生物测定系统100可包括被配置为与生物传感器102相互作用以在生物传感器102内执行指定反应的系统插座或接口112。在以下相对于图1的描述中，将生物传感器102加载到系统插座112中。然而，应当理解，可将包括生物传感器102的盒插入到系统插座112中，并且在一些状态下，可暂时或永久地移除盒。如上所述，除了别的以外，盒还可包括流体控制部件和流体储存部件。
在特定示例中，生物测定系统100将在生物传感器102内执行大量平行反应。生物传感器102包括可发生指定反应的一个或多个孔或反应位点。反应位点可例如固定至生物传感器的固体表面或固定至位于生物传感器的对应反应室或孔内的小珠(或其他可移动基板)。反应位点可包括例如克隆扩增核酸的簇。生物传感器102可包括固态成像设备(例如，CCD或CMOS成像器件)和安装到其上的流通池。流通池可包括一个或多个流动通道，该一个或多个流动通道从生物测定系统100接收溶液并将溶液引向孔或反应位点。任选地，生物传感器102可接合热元件，以用于将热能传递到流动通道中或从流动通道传递出去。
生物测定系统100可包括彼此相互作用以执行用于生物或化学分析的预定方法或测定协议的各种部件、组件和系统(或子系统)。例如，生物测定系统100包括系统控制器104，该系统控制器可与生物测定系统100的各种部件、组件和子系统以及生物传感器102通信。除了系统插座112之外，生物测定系统100还可包括流体控制系统106，以控制流体在生物测定系统100的整个流体网络和生物传感器102中的流动；流体储存系统108，该流体储存系统容纳可由生物测定系统使用的流体(例如，气体或液体)；温度控制系统110，该温度控制系统可调节流体网络、流体储存系统108和/或生物传感器102中的流体的温度；以及照明系统111，该照明系统照亮生物传感器102。如上所述，如果将具有生物传感器102的盒装载到系统插座112中，则该盒还可包括流体控制部件和流体储存部件。
还如图所示，生物测定系统100可包括与用户交互的用户界面114。例如，用户界面114可包括用于显示或请求来自用户的信息的显示器113和用于接收用户输入的用户输入设备115。生物测定系统100可与包括生物传感器102(例如，呈盒的形式)的各种部件通信，以执行指定反应。生物测定系统100还可分析从生物传感器获得的数据以向用户提供所需信息。系统控制器104可包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。上述示例不旨在以任何方式限制术语系统控制器的定义和/或含义。在示例中，系统控制器104执行存储在一个或多个存储元件、存储器或模块中的指令集，以便进行获得检测数据和分析检测数据中的至少一者。存储元件可为生物测定系统100内的信息源或物理存储器元件的形式。
指令集可包括指生物测定系统100或生物传感器102执行具体操作(诸如本文所述的各种示例的方法和过程)的各种命令。指令集可为软件程序的形式，该软件程序可形成有形的一个或多个非暂态计算机可读介质的一部分。如本文所用，术语″软件″和″固件″是可互换的；并且包括存储在存储器中以供计算机执行的任何计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅是示例，并且因此不限制可用于存储计算机程序的存储器类型。
软件可为各种形式，诸如系统软件或应用软件。此外，软件可以是独立程序的集合的形式，或者是较大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可包括面向对象编程形式的模块化编程。在获得检测数据之后，检测数据可由生物测定系统100自动处理，响应于用户输入而处理，或者响应于另一处理机提出的请求(例如，通过通信链路的远程请求)而处理。
系统控制器104可经由通信链路连接到生物传感器102和生物测定系统100的其他部件。系统控制器104还可通信地连接到非现场系统或服务器。通信链路可以是硬连线的或无线的。系统控制器104可从用户界面114和用户输入设备115接收用户输入或命令。
流体控制系统106包括流体网络，并且引导和调节一种或多种流体通过流体网络的流动。流体网络可与生物传感器102和流体储存系统108流体连通。例如，可从流体储存系统108抽取所选流体，并且以受控方式将其引导至生物传感器102；或者可从生物传感器102抽取流体并且将其导向例如流体储存系统108中的废物贮存器。
温度控制系统110用于调节流体网络、流体储存系统108和/或生物传感器102的不同区域处的流体的温度。例如，温度控制系统110可包括热循环仪，该热循环仪与生物传感器102对接并且控制沿着生物传感器102中的孔或反应位点流动的流体的温度。温度控制系统110还可调节生物测定系统100或生物传感器102的固体元件或部件的温度。
流体储存系统108与生物传感器102流体连通，并且可储存用于在其中进行指定反应的各种反应组分或反应物。流体储存系统108还可储存用于洗涤或清洁流体网络和生物传感器102以及用于稀释反应物的流体。例如，流体储存系统108可包括各种贮存器，以储存样品、试剂、酶、其他生物分子、缓冲溶液、水性溶液和非极性溶液等。此外，流体储存系统108还可包括废物贮存器，用于接收来自生物传感器102的废物。
照明系统111可包括光源(例如，一个或多个LED)和用于照亮生物传感器的多个光学部件。光源的示例可包括激光器、弧光灯、LED或激光二极管。光学部件可包括例如反射器、二向色镜、分束器、准直器、透镜、滤光器、楔镜、棱镜、反射镜、检测器等。在使用照明系统的版本中，照明系统111可被配置为将激发光引导至孔或反应位点。
系统插座或接口112用于以机械、电气或流体方式中的至少一种方式接合生物传感器102。系统插座112可将生物传感器102保持在所需取向，以有利于流体流过生物传感器102。系统插座112还可包括电触点，该电触点用于接合生物传感器102，使得生物测定系统100可与生物传感器102通信和/或向生物传感器102提供功率。此外，系统插座112可包括用于接合生物传感器102的流体端口(例如，喷嘴)。在一些示例中，生物传感器102以机械方式、电气方式以及流体方式可移除地耦接到系统插座112。
图2是示例中的系统控制器104的框图。在一个示例中，系统控制器104包括可彼此通信的一个或多个处理器或模块。处理器或模块中的每一者可包括用于执行特定过程的算法(例如，存储在有形和/或非暂态计算机可读存储介质上的指令)或子算法。系统控制器104在概念上被例示为模块的集合，但可利用专用硬件板、DSP、处理器等的任何组合来实现。另选地，系统控制器104可利用具有单个处理器或多个处理器的现成PC来实现，其中功能操作分布在处理器之间。作为进一步的选择，下文所述的模块可利用混合配置来实现，其中某些模块化功能利用专用硬件来执行，而其余模块化功能利用现成PC等来执行。模块还可被实现为处理单元内的软件模块。
在操作期间，通信链路120可向生物传感器102(图1)和/或子系统106、108、110(图1)传输信息(例如，命令)或从其接收信息(例如，数据)。通信链路122可从用户界面114(图1)接收用户输入并且将数据或信息传输到用户界面114。来自生物传感器102或子系统106、108、110的数据可在生物测定会话期间由系统控制器104实时处理。除此之外或另选地，数据可在生物测定会话期间临时储存在系统存储器中，并且以比实时或脱机操作更慢的速度进行处理。
如图2所示，系统控制器104可包括与主控制模块130通信的多个模块131-139。主控制模块130可与用户界面114(图1)通信。尽管模块131-139被示出为与主控制模块130直接通信，但模块131-139也可彼此直接通信，与用户界面114和生物传感器102直接通信。另外，模块131-139可通过其他模块与主控制模块130通信。
多个模块131-139包括分别与子系统106、108、110和111通信的系统模块131-133、139。流体控制模块131可与流体控制系统106通信，以控制流体网络的阀和流量传感器，从而控制一种或多种流体通过流体网络的流动。流体储存模块132可在流体量低时或在废物贮存器处于或接近容量时通知用户。流体储存模块132还可与温度控制模块133通信，使得流体可储存在所需温度下。照明模块139可与照明系统109通信，以在协议期间的指定时间照亮孔或反应位点，诸如在已发生指定反应(例如，结合事件)之后。
多个模块131-139还可包括与生物传感器102通信的设备模块134和确定与生物传感器102相关的标识信息的标识模块135。设备模块134可例如与系统插座112通信以确认生物传感器已与生物测定系统100建立电气连接和流体连接。标识模块135可接收标识生物传感器102的信号。标识模块135可使用生物传感器102的身份来向用户提供其他信息。例如，标识模块135可确定并随后显示批号、制造日期或建议与生物传感器102一起运行的协议。
多个模块131-139还可包括检测数据分析模块138，该检测数据分析模块接收和分析来自生物传感器102的信号数据(例如，图像数据)。信号数据可被存储用于后续分析，或者可被传输到用户界面114以向用户显示所需信息。在一些版本中，信号数据可在检测数据分析模块138接收到信号数据之前由固态成像器件(例如，CMOS图像传感器)处理。
协议模块136和137与主控制模块130通信，以在进行预先确定的测定协议时控制子系统106、108和110的操作。协议模块136和137可包括用于指示生物测定系统100根据预先确定的协议执行具体操作的指令集。如图所示，协议模块可以是边合成边测序(SBS)模块136，该模块被配置为发出用于执行SBS过程的各种命令。照明系统111可在SBS过程和/或其他过程期间向孔或反应位点提供激发光。
多个协议模块还可包括样品制备(或生成)模块137，该模块用于向流体控制系统106和温度控制系统110发出命令，以扩增生物传感器102内的产物。例如，生物传感器102可接合到生物测定系统100。扩增模块137可向流体控制系统106发出指令，以将必要的扩增组分递送到生物传感器102内的反应室。在其他版本中，孔或反应位点可能已包含一些用于扩增的组分，诸如模板DNA和/或引物。在将扩增组分递送至反应室之后，扩增模块137可指示温度控制系统110根据已知的扩增协议循环通过不同的温度阶段。在一些示例中，扩增和/或核苷酸掺入等温进行。
SBS模块136可发出命令以执行桥式PCR，其中克隆扩增子的簇形成于流通池的通道内的局部区域上。通过桥式PCR产生扩增子后，可将扩增子″线性化″以制备单链模板DNA或sstDNA，并且可将测序引物杂交至侧接感兴趣的区域的通用序列。例如，可如上所述或如下使用基于可逆终止子的SBS方法。在一些示例中，扩增模块和SB S模块可在单个测定协议中操作，其中例如扩增模板核酸并随后将其在同一盒内测序。
II.在光源与图像传感器之间插置有流通池的生物传感器的示例
图3示出了根据一个示例形成的示例性生物传感器400的一部分的横截面。生物传感器400可包括与上述生物传感器102(图1)类似的特征，并且可用于例如本文所述的盒中。如图所示，生物传感器400可包括直接或间接地耦接到检测设备404的流通池402。流通池402可安装到检测设备404。在本示例中，流通池402通过一个或多个固定机构(例如，粘合剂、粘结剂、紧固件等)直接附接到检测设备404。在一些示例中，流通池402能够可移除地耦接到检测设备404。
在例示的示例中，检测设备404包括设备基部425。在一些版本中，设备基部425包括多个堆叠层(例如，硅层、介电层、金属-介电层等)。设备基部425可包括图像传感器440的传感器阵列424、光导462的导向阵列426以及限定具有对应反应位点414的反应室的孔408的反应阵列428。由于在一些版本中反应位点414被限定在孔408中，因此术语″孔″和″反应位点″在本文中可互换使用。然而，如图3所示，一些变型可在升高的平台或不一定构成孔408的其他结构的顶上提供反应位点。因此，术语″孔″和″反应位点″应被解读为包括此类另选结构。
在某些示例中，部件被布置成使得每个图像传感器440与单个光导462和单个反应位点414对齐。在此类版本中，给定图像传感器440可以说与反应位点414形成″感测对″，该反应位点与图像传感器440直接对齐(例如，位于其正上方)。在每个图像传感器440代表单个像素的版本中，与反应位点414形成感测对的图像传感器440可被称为与该反应位点414相关联的″中心像素″；而与中心像素相邻的图像传感器440可被称为″邻域像素″。类似地，不与给定反应位点414形成感测对的图像传感器440可被称为相对于该反应位点414的″邻域传感器″。
虽然在本示例中仅一个反应位点414或孔408限定了具有给定图像传感器440或像素的感测对，但可存在其他变型，其中单个图像传感器440或像素被定位在两个或更多个反应位点414或孔408正下方。下面更详细地描述此类变型的示例。应当理解，术语″感测对″还可指此类反应位点414或孔408与对应的图像传感器440或像素之间的关系。换句话讲，术语″感测对″不应被解读为仅限于其中像素与反应位点比、像素与孔比、传感器与反应位点比或传感器与孔比仅为1∶1的结构布置。术语″感测对″还可适用于每个像素或传感器440提供两个或更多个孔408或反应位点414的结构布置。这种感测对可被限定在定位在对应传感器440或像素正上方的任何孔408或反应位点414之间。
在一些其他示例中，单个图像传感器440可通过一个以上光导462和/或从一个以上反应位点414接收光子。在此类版本中，单个图像传感器440的与反应位点414直接对齐(例如，位于其正下方)的特定区域可说与该反应位点414形成″感测对″。如本文所用，单个图像传感器440可包括一个像素或一个以上的像素。仅以举例的方式，图像传感器440可包括CCD传感器、CMOS传感器和/或其他类型的部件。
术语″阵列″或″子阵列″不一定包括检测设备可能具有的特定类型的每个和所有项目。例如，传感器阵列424可不包括检测设备404中的每个和所有图像传感器。代替地，检测设备404可包括其他图像传感器(例如，图像传感器的其他阵列)。又如，导向阵列426可不包括检测设备的每个和所有光导。代替地，可存在与光导462不同地配置或者与检测设备404的其他元件具有不同关系的其他光导。因此，除非另有明确说明，否则术语″阵列″可包括或可不包括检测设备的所有此类项目。
在例示的示例中，流通池402包括侧壁406以及由侧壁406和其他侧壁(未示出)支撑的流罩410。侧壁耦接到检测器表面412并且在流罩410与检测器表面412之间延伸。在一些示例中，侧壁由可固化粘合剂层形成，该可固化粘合剂层将流罩410粘结到检测设备404。
流通池402的尺寸和形状被设定成使得流动通道418存在于流罩410与检测设备404之间。如图所示，流动通道418可包括高度H1。仅以举例的方式，高度H1可在约50μm至400μm(微米)或更具体地约80μm至200μm之间。在例示的示例中，高度H1为约100μm。流罩410可包括对从生物传感器400的外部传播到流动通道418中的激发光401透明的材料。如图3所示，激发光401以非正交角度接近流罩410。然而，这仅用于说明性目的，因为激发光401可从不同角度接近流量罩410。激发光401可由照明系统109内的一个或多个光源生成。
另外如图所示，流罩410可包括入口端口420和出口端口422，该入口端口和出口端口用于流体地接合其他端口(未示出)。例如，其他端口可来自盒或工作站。流动通道418的尺寸和形状被设定成沿检测器表面412引导流体。流动通道418的高度H1和其他尺寸可用于维持流体沿检测器表面412的基本上均匀的流动。流动通道418的尺寸也可用于控制气泡形成。
侧壁406和流罩410可以是彼此耦接的单独部件。在其他示例中，侧壁406和流量罩410可一体地形成，使得侧壁406和流量罩410由连续的材料件形成。以举例的方式，流罩410(或流通池402)可包括透明材料，诸如玻璃或塑料。流罩410可构成具有平面外表面和限定流动通道418的平面内表面的基本上矩形的块。该块可安装到侧壁406。另选地，可蚀刻流通池402以限定流罩410和侧壁406。例如，可以将凹槽蚀刻到透明材料中。当蚀刻材料安装到检测设备404时，凹槽可变成流动通道418。
检测设备404具有可被官能化的检测器表面412(例如，以适合进行指定反应的方式进行化学或物理改性)。例如，检测器表面412可被官能化并且可包括多个反应位点414，这些反应位点具有固定到其上的一个或多个生物分子。检测器表面412具有限定反应室的反应凹槽或侧面开口的孔408的阵列，使得每个孔408可包括一个或多个反应位点414。孔408可由例如沿着检测器表面412的凹陷或深度变化来限定。在其他示例中，检测器表面412可以是基本上平面的。
如图3所示，反应位点414可沿着检测器表面412以一定图案分布。例如，反应位点414可以类似于微阵列的方式沿着检测器表面412以行和列定位。然而，应当理解，可使用各种图案的反应位点。反应位点414可包括发射光信号的生物或化学物质。例如，反应位点414的生物或化学物质可响应于激发光401来生成光发射。在特定示例中，反应位点414包括固定在检测器表面412上的生物分子(例如，寡核苷酸)的簇或群体，并且反应位点414处的荧光团可响应于激发光401来发射光，其中这种发射光指示反应位点414处的生物分子的组成。
图4是更详细地示出各种特征的检测设备404的放大横截面。更具体地，图4示出了单个图像传感器440、用于将光发射引向图像传感器440的单个光导462、以及用于基于由图像传感器440检测到的光发射(例如，光子)来传输信号的相关联的电路446。应当理解，传感器阵列424(图3)的其他图像传感器440和相关联的部件可以相同或类似的方式配置。然而，还应当理解，不要求完全相同或一致地制造检测设备404。代替地，一个或多个图像传感器440和/或相关联的部件可被不同地制造或者相对于彼此具有不同的关系。
电路446可包括能够传导电流的互连导电元件(例如，导体、迹线、通孔、互连件等)，诸如基于检测到的光子的数据信号的传输。检测设备404和/或设备基部425可包括具有图像传感器440的平面阵列的集成电路。在检测设备404内形成的电路446可被配置用于信号放大、数字化、存储和处理中的至少一者。电路可收集和分析检测到的光发射并且生成用于将检测数据传送到生物测定系统的数据信号。电路446还可在检测设备404中执行附加的模拟和/或数字信号处理。
可使用集成电路制造过程(诸如用于制造CMOS的过程)来制造设备基部425。例如，设备基部425可包括多个堆叠层431-437，其包括传感器层或基部431，在例示的实施方案中，该传感器层或基部是硅层或晶片。传感器层431可包括图像传感器440和与传感器层431一起形成的栅极441-443。栅极441-443电耦接到图像传感器440。当如图3至图4所示完全形成检测设备404时，图像传感器440可通过栅极441-443电耦接到电路446。
如本文所用，除非另外指明，否则术语″层″不限于单个连续的材料主体。例如，传感器层431可包括具有不同材料的多个子层并且/或者可包括涂层、粘合剂等。此外，可修整(例如，蚀刻、用材料沉积等)一个或多个层(或子层)以提供本文所述的特征。
在一些版本中，每个图像传感器440具有小于约50μm2的检测面积。在具体版本中，检测面积小于约10μm2。在更具体的版本中，检测面积为约2μm2。在此类情况下，图像传感器440可构成单个像素。图像传感器440中的每个像素的平均读取噪声可例如小于约150个电子。在更具体的版本中，读取噪声可小于约5个电子。图像传感器440的阵列的分辨率可大于约0.5兆像素(MP)。在更具体的版本中，分辨率可大于约5MP。并且更具体地，大于约10MP。
设备层还包括多个金属-介电层432-437，其在下文中称为基板层。在例示的示例中，基板层432-437中的每一者包括金属元件(例如，W(钨)、Cu(铜)或Al(铝))和介电材料(例如，SiO2)。可使用各种金属元件和介电材料，诸如适用于集成电路制造的那些。然而，在其他版本中，基板层432-437中的一者或多者可仅包括介电材料，诸如一个或多个SiO2层。
关于图4所示的具体版本，第一基板层432可包括被称为M1的金属元件，其被嵌入介电材料(例如，SiO2)内。金属元件M1包含例如W(钨)。在例示的版本中，金属元件M1完全延伸穿过基板层432。第二基板层433包括金属元件M2和介电材料以及金属互连件(M2/M3)。第三基板层434包括金属元件M3和金属互连件(M3/M4)。第四基板层435也包括金属元件M4。设备基部425还包括第五基板层436和第六基板层437。
如图所示，金属元件和互连件彼此连接以形成电路446的至少一部分。在例示的版本中，金属元件M1、M2、M3、M4包含W(钨)、Cu(铜)和/或铝(Al)并且金属互连件M2/M3和M3/M4包含W(钨)，但应当理解，可使用其他材料和配置。还需注意，图3至图4所示的设备基部425和检测设备404仅用于说明性目的。例如，其他版本可包括比图3至图4所示的层更少或更多的层和/或金属元件的不同配置。
在一些版本中，检测设备404包括沿着设备基部425的外表面464延伸的屏蔽层450。在例示的版本中，屏蔽层450直接沿着基部层437的外表面464沉积。然而，在其他版本中，中间层可设置在基板层437与屏蔽层450之间。屏蔽层450可包括被配置为阻挡、反射和/或显著衰减从流动通道418传播的光信号的材料。光信号可以是激发光401和/或由反应位点414处的生物或化学物质响应于激发光401而生成的光发射。仅以举例的方式，屏蔽层450可包含钨(W)。
如图4所示，本示例的屏蔽层450包括穿过其中的孔隙或开口452。屏蔽层450可包括这种孔隙452的阵列。在一些版本中，屏蔽层450可在相邻孔隙452之间连续地延伸。在此类版本中，来自流动通道418的光信号可被阻挡、反射和/或显著衰减以防止此类光信号被图像传感器440检测到。然而，在其他版本中，屏蔽层450不在相邻孔隙452之间连续地延伸，使得除了孔隙452之外的一个或多个开口存在于屏蔽层450中。
检测设备404还可包括钝化层454，该钝化层沿着屏蔽层450延伸并且跨过孔隙452。屏蔽层450可在孔隙452上方延伸，从而直接或间接地覆盖孔隙452。屏蔽层450可位于钝化层454与设备基部425之间。粘合剂或促进剂层458可位于其间以促进钝化层454与屏蔽层450的联接。钝化层454可被配置为保护设备基部425和屏蔽层450不受流动通道418的流体环境的影响。
在一些情况下，钝化层454还可被配置为提供允许生物分子或其他感兴趣分析物固定在其上的固体表面(例如，检测器表面412)。例如，反应位点414中的每个反应位点可包括固定到钝化层454的检测器表面412的生物分子的簇。因此，钝化层454可由允许反应位点414固定到其上的材料形成。钝化层454还可包括至少对期望荧光透明的材料。以举例的方式，钝化层454可包含氮化硅(Si3N4)和/或二氧化硅(SiO2)。然而，可使用其他合适的材料。另外，钝化层454可被物理地或化学地改性以促进固定生物分子并且/或者促进光发射的检测。
在例示的版本中，钝化层454的一部分沿着屏蔽层450延伸并且钝化层454的一部分直接沿着光导462的滤光材料460延伸。反应凹槽408可形成在光导462正上方。在一些情况下，在沿着屏蔽层450或粘附层458沉积钝化层454之前，可在设备基部425内形成基部孔或腔456。例如，可蚀刻设备基部425以形成基部孔456的阵列。在具体版本中，基部孔456是从孔隙452附近朝向图像传感器440延伸的细长空间。基部孔可沿着中心纵向轴线468纵向延伸。在一些实施方案中，基部孔456的三维形状可以是大致圆柱形或截头圆锥形，使得沿着延伸到图4的页面中的平面截取的横截面是大致圆形的。纵向轴线468可延伸穿过横截面的几何中心。然而，在另选版本中可使用其他几何形状。例如，横截面可以是大致正方形或八边形。
滤光材料460可在形成基部孔456之后沉积在基部孔456内。滤光材料460可形成(例如，在固化之后)光导462。光导462被配置为过滤激发光401并且允许光发射466穿过其朝向对应图像传感器440传播。光导462可包括例如有机吸收滤光器。仅以具体举例的方式，激发光可为约532nm并且光发射可为约570nm或更大。
在一些情况下，光导462的有机滤光材料可能与生物传感器400的其他材料不相容。例如，有机滤光材料可具有致使滤光材料显著膨胀的热膨胀系数。除此之外或另选地，滤光材料可能无法充分地粘附到某些层，诸如屏蔽层450(或其他金属层)。滤光材料的膨胀可在与滤光材料相邻或在结构上连接到滤光材料的层上引起机械应力。在一些情况下，膨胀可能导致生物传感器结构中的裂纹或其他不想要的特征。因此，本文所阐述的版本可限制滤光材料膨胀的程度和/或滤光材料与其他层接触的程度。例如，不同光导462的滤光材料可通过钝化层454彼此隔离。在此类版本中，滤光材料可不接触金属层。此外，钝化层454可抵抗膨胀和/或允许一定程度的膨胀，同时减少不想要的结构特征(例如，裂纹)的生成。
可相对于设备基部425的周围材料(例如，介电材料)配置光导462以形成导光结构。例如，光导462可具有约2.0的折射率，使得光发射基本上在光导462与设备基部425的材料之间的交界部处被反射。在某些版本中，光导462被配置为使得激发光的光密度(OD)或吸收率为至少约4OD。更具体地，可选择滤光材料并且可将光导462的尺寸设定成达到至少4OD。在更具体的版本中，光导462可被配置为达到至少约5OD或至少约6OD。
III.具有全幕帘的流通池的示例
在生物传感器400的一些版本中，每个光导462可衬有不透明材料，诸如一种或多种金属。这种布置的示例在图5中示出。具体地，图5示出了生物传感器500，其包括限定多个孔512的流动通道底板510，每个孔512提供反应位点514。底板510下面的基部520限定多个光导530，每个光导530定位在对应反应位点514下方。每个光导530包含滤光材料532。在此示例中，每个光导530还具有锥形轮廓，使得光导530的上部区域比光导530的下部区域宽，其中宽度从上部区域到下部区域线性地变窄。
当生物传感器500暴露于激发光501(例如，由照明系统109内的一个或多个光源产生)时，激发光501使反应位点514处的荧光团发射光511。滤光材料532滤除激发光501，而不滤除发射光511。在核酸位于反应位点514的情况下，发射光511可指示此类核酸的组成。图像传感器550被定位在每个光导530下方并被配置为经由对应的光导530接收从对应反应位点514发射的光511。因此，每个图像传感器550与反应位点514形成″感测对″，该反应位点与图像传感器550直接对齐(例如，位于其正上方)。在每个图像传感器550代表单个像素的版本中，与反应位点514形成感测对的图像传感器550可被称为与该反应位点514相关联的″中心像素″；而与中心像素相邻的图像传感器550可被称为″邻域像素″。类似地，不与给定反应位点514形成感测对的图像传感器550可被称为相对于该反应位点514的″邻域传感器″。
在一些其他示例中，单个图像传感器550可通过一个以上光导530和/或从一个以上反应位点514接收光子。在此类版本中，单个图像传感器550的与反应位点514直接对齐(例如，位于其正下方)的特定区域可说与该反应位点514形成″感测对″。
如图5所示，生物传感器500在每个图像传感器550与反应位点514下面的区域中的底板510的下侧之间提供高度距离(H)，从而与该图像传感器550形成感测对。在该示例中，该高度距离(H)代表基部520的厚度。仅举例来说，此高度距离(H)可在约2微米至约4微米的范围内；或者可以是约3.5微米。另选地，生物传感器500可提供任何其他合适的高度距离(H)。还如图5所示，生物传感器500提供节距距离(P)，该节距距离被限定在图像传感器550的中心轴与每个相邻的图像传感器500之间。该节距距离(P)也代表孔512的中心轴与每个相邻的孔512之间的距离。仅举例来说，此节距距离(P)可在约0.7微米至约2.0微米的范围内；或者可以是约1微米。另选地，生物传感器500可提供任何其他合适的节距距离(P)。
上述生物传感器500的部件可像上文相对于生物传感器400描述的类似部件那样配置和操作。此外，生物传感器500可包括附加部件，诸如上文在生物传感器400的上下文中描述的那些附加部件中的任一者，即使未在图5中描绘此类附加部件也是如此。
与图3至图4中描绘的生物传感器400不同，图5中描绘的生物传感器500包括多个屏蔽物或幕帘540。每个幕帘540围绕对应的光导530并延伸基部520的整个垂直高度，使得每个幕帘540从对应的图像传感器550延伸至底板510。幕帘540因此限定沿着基部520的宽度的间断部。幕帘540还完全容纳相应体积的滤光材料532，使得滤光材料532没有任何部分跨越基部520的整个宽度。此示例的幕帘540由不透明材料诸如金属形成不透明材料，但幕帘540可替代地由其他材料或材料的组合形成其他材料或材料的组合。幕帘540被配置为防止在一个反应位点514处发射的光511到达位于另一个反应位点514正下方的图像传感器550。换句话讲，幕帘540防止在反应位点514处发射的光511到达不与该反应位点514形成感测对的图像传感器550。幕帘540因此确保在给定反应位点514处发射的光511仅被与该反应位点514形成感测对的图像传感器550接收。这样做时，幕帘540防止生物传感器500内的光学串扰的发生。
如本文所用，术语″串扰″可被解读为包括从给定反应位点514到达不与该反应位点形成感测对图像传感器550的光信号的比例。在每个图像传感器550代表单个像素的版本中，串扰可被理解为意指到达除中心像素以外的所有像素的光学信号的比例。
IV.生物传感器中损失引起的串扰减少的示例
如上所述，将幕帘540集成到生物传感器500中可通过防止在反应位点514处发射的光511到达不与反应位点514形成感测对的图像传感器550而有效地防止生物传感器500内的光学串扰。然而，在生物传感器500中包括幕帘540往往会增加生物传感器500的制造过程的复杂性和费用，尤其是在幕帘540延伸穿过生物传感器500的整个高度距离(H)的情况下。此类复杂性和费用可至少部分地归因于具有亚微米特征尺寸(在x-y平面中)和几微米厚度(在z方向上)的幕帘540。此类复杂性和费用还可至少部分地归因于在每个单独的光导462内单独施加滤光材料460。
此外，可能期望最小化生物传感器500中的节距距离(P)，以便最大化生物传感器500中的反应位点514的总数(即，最大化生物传感器500中的反应位点514的密度)；并且由于幕帘540占据生物传感器中的物理空间，因此生物传感器500中幕帘540的存在可限制生物传感器500中节距距离(P)的减小。换句话讲，如果消除幕帘540，则可减小生物传感器500中的节距距离(P)。
因此，可能期望提供这样的生物传感器版本，其适当地防止或减少光学串扰的发生，而不呈现与幕帘540相关联的制造复杂性和费用；并且不以幕帘540限制节距距离(P)的减小的方式来限制生物传感器中的节距距离(P)的减小。以下示例提供这样的生物传感器版本，其可适当地防止或减少光学串扰的发生，而不呈现与幕帘540相关联的制造复杂性和费用；并且不限制生物传感器中的节距距离(P)的减小(如当幕帘540存在时原本可能发生的那样)。具体地，代替如幕帘540所进行的通过物理地阻挡光来物理地限制光的透射，下述示例提供原本可能导致串扰的光的定制吸收。这种光的定制吸收可被称为损失引起的串扰减少或″LICR″。就下述LICR特征没有完全消除串扰而言，下述LICR特征可将串扰至少减少到可通过常规图像处理技术对任何剩余串扰进行计算校正的程度(其中在没有下述LICR特征的情况下，单独使用此类图像处理技术可能是不够的)。
A.无幕帘并且有串扰的生物传感器的示例
图6示出了缺少像生物传感器500的幕帘540那样的幕帘的生物传感器600的示例。该示例的生物传感器600包括限定多个孔612的流动通道底板610，每个孔612提供反应位点614。滤光材料层632定位在流动通道底板610下方。多个图像传感器650定位在滤光材料层632下方。每个图像传感器650在对应的孔612和反应位点614下方垂直居中，使得每个传感器650与对应反应位点614形成感测对。在此示例中，生物传感器600中的滤光材料层632有效地形成生物传感器500中的基部520的结构等同物。滤光材料层632跨越生物传感器600的整个高度距离(H)和宽度距离(W)。
当生物传感器600暴露于激发光601(例如，由照明系统109内的一个或多个光源产生)时，激发光601使反应位点614处的荧光团发射光611。在核酸位于反应位点614的情况下，发射光611可指示此类核酸的组成。图像传感器650经由滤光材料层632接收从反应位点614发射的光611。滤光材料层632滤除激发光601，而不滤除发射光611。图7中描绘的曲线图700示出了这种过滤的示例。具体地，图7描绘了激发光601在功率对波长方面的曲线702、滤光材料层632的滤光分布在透射对波长方面的曲线704以及发射光611在功率对波长方面的曲线706。如图所示，滤光材料层632防止大量透射所有波长的激发光601，同时允许透射所有波长的发射光611。
由于图6中所示示例的生物传感器600缺少像幕帘540那样的光阻挡特征，并且由于滤光材料层632未被配置为过滤发射光611，所以来自任何给定反应位点614的发射光611可到达不与反应位点614形成感测对的一个或多个图像传感器650。换句话讲，来自任何给定反应位点614的发射光611可到达不在反应位点614正下方的一个或多个图像传感器650。因此，当来自给定反应位点614的发射光611以非垂直角度穿过滤光材料层632传播，到达不与反应位点614形成感测对的各个图像传感器650时，生物传感器600产生串扰。换句话讲，当来自给定反应位点614的发射光611以非垂直角度穿过滤光材料层632传播，到达不在反应位点614正下方的图像传感器650时，生物传感器600产生串扰。图6示出了沿着光学路径发生的此类串扰，该光学路径具有长度(r)并限定与垂直于接收光611的图像传感器650的轴615的角度(θ)。
来自从单个反应位点614发射的光611的光学信号在生物传感器600的图像传感器650上的分布可被定义为点扩散函数(PSF)。因此PSF可代表在生物传感器600内发生的串扰的程度。PSF可取决于高度与节距比(H/P)，如以下等式(I)所示：
(I)其中″PSF″是点扩散函数；/>
″r″是从其发射光611的反应位点614之间的光学路径的长度；
″θ″是″r″的光学路径与垂直于接收发射光611的图像传感器650的轴615之间限定的角度；以及
″H″是滤光材料层632的高度。
应当理解，″r″和″θ″的值可基于如上文所定义的节距距离(P)而变化，使得PSF将最终取决于生物传感器600的高度与节距比(H/P)。图8描绘了示出基于不同H/P值的PSF的不同示例的曲线752、754、756、758、760的曲线图750。例如，曲线752示出了H/P值为5的生物传感器600的版本的PSF。曲线754示出了H/P值为3的生物传感器600的版本的PSF。曲线756示出了H/P值为2的生物传感器600的版本的PSF。曲线758示出了H/P值为1的生物传感器600的版本的PSF。曲线760示出了H/P值为0.5的生物传感器600的版本的PSF。
图9至图11还示出了由生物传感器600的图像传感器650捕获的图像800、802、804的示例，其表示与从具有不同H/P比值的生物传感器600的变型中的中心反应位点614发射的光611相关联的PSF。具体地，图9示出了由H/P为1的版本生物传感器600的图像传感器650捕获的图像800的示例，其中该图像示出了与从给定反应位点614发射的光611相关联的PSF。图10示出了由H/P为3的版本生物传感器600的图像传感器650捕获的图像802的示例，其中该图像示出了与从给定反应位点614发射的光611相关联的PSF。图10示出了由H/P为5的版本生物传感器600的图像传感器650捕获的图像800的示例，其中该图像示出了与从给定反应位点614发射的光611相关联的PSF。
B.无幕帘并且有LICR的生物传感器的示例
从图8至图11中提供的示例可以看出，H/P比越大，PSF就越大或越宽。更大或更宽的PSF可被视为表示更大程度的更多串扰。因此，可能期望最小化PSF。如上所述，可能期望最小化节距距离(P)，以便最大化生物传感器中反应位点的数量或密度。有鉴于此，为了最小化H/P比从而最小化PSF，同时也最小化节距距离(P)，似乎明确的解决方案是也最小化高度距离(H)。然而，其他考虑因素可能阻止对生物传感器的配置的此类改变。仅以举例的方式，系统插座112和/或系统100的其他部件的结构配置可能要求生物传感器具有特定厚度或至少最小厚度；并且此类要求可能限制减小生物传感器的高度距离(H)的能力。还有其他实际考虑因素可能阻止生物传感器的高度距离(H)的减小。因此，可能期望找到另一种方式来减少串扰(即，最小化PSF)而不改变高度距离(H)；并且不引入关于沿整个高度距离(H)延伸的幕帘540的上述缺点。
图12示出了生物传感器900的示例，其被配置为提供LICR从而减少串扰(即，最小化PSF)而不改变高度距离(H)；并且不引入关于沿整个高度距离(H)延伸的幕帘540的上述缺点。生物传感器900可作为生物传感器102的某个版本在生物测定系统100中使用。该示例的生物传感器900包括限定多个孔912的流动通道底板910，每个孔912提供反应位点914。滤光材料层932定位在流动通道底板910下方。多个图像传感器950定位在滤光材料层932下方。在一些版本中，图像传感器950和层932一起形成为单个一体式部件。每个图像传感器950在对应的孔912和反应位点914下方垂直居中，使得每个传感器950与对应反应位点914形成感测对。在此示例中，生物传感器900中的滤光材料层932有效地形成生物传感器500中的基部520的结构等同物。滤光材料层932跨越生物传感器900的整个高度距离(H)和宽度距离(W)。
当生物传感器900暴露于激发光901(例如，由照明系统109内的一个或多个光源产生)时，激发光901使反应位点914处的荧光团发射光911。在核酸位于反应位点914的情况下，发射光911可指示此类核酸的组成。图像传感器950经由滤光材料层932接收从反应位点914发射的光911。
与上述滤光材料层632不同，生物传感器900中的滤光材料层932除了滤除激发光901之外还滤除一些发射光911。在图像传感器950的目的是检测发射光911的意义上，有意过滤发射光911可被认为是违反直觉的，因为这似乎会降低生物传感器900的灵敏度。图13中描绘的曲线图1000示出了发射光911的这种有意过滤的示例。具体地，图13描绘了激发光901在功率对波长方面的曲线1002、滤光材料层932的滤光分布在透射对波长方面的曲线1004以及发射光911在功率对波长方面的曲线1006。如图所示，滤光材料层932防止大量透射所有波长的激发光901，防止透射一些波长的发射光911，并且允许透射一些其他波长的发射光911。
在滤除一些波长的发射光911时，滤光材料层932可降低从给定反应位点914发射的光911到达不与该反应位点914形成感测对的图像传感器950的能力。透射率(T)可通过在具有与材料相关的特征长度(α)的光学路径长度(r)上的吸收而呈指数下降。因为到相邻传感器950的光学路径长度(r)始终大于到中心传感器950的路径长度(r)，所以任何相邻传感器950处的潜在信号(即，串扰)始终通过层932中的发射光911的吸收而减少。荧光PSF因此通过层932中的发射光911的吸收而在宽度上减少或″被挤压″。该效应在以下等式(II)中示出：
(II)其中″PSF″是点扩散函数；
″r″是从其发射光911的反应位点914之间的光学路径的长度；
″θ″是″r″的光学路径与垂直于接收发射光911的图像传感器950的轴915之间限定的角度；
″H″是滤光材料层932的高度；并且
″T″是在高度距离(H)上的透射率。
″T″的值可使用以下公式(III)计算：
(III)T＝e-αH
其中″T″是在高度距离(H)上的透射率；
″e″是欧拉数；
″α″是发射光911波长的吸收系数；并且
″H″是滤光材料层932的高度。
应当理解，减小透射率值(T)可提供PSF宽度的对应减小。其示例在图14中示出，该图描绘了示出基于不同透射率值(T)的PSF的不同示例的曲线1102、1104、1106、1108、1110的曲线图1100。在图14中描绘的这些示例的每个示例中，H/P值为4。曲线1102示出了具有1.00(或100％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的PSF。曲线1104示出了具有0.80(或80％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的PSF。曲线1106示出了具有0.50(或50％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的PSF。曲线1108示出了具有0.20(或20％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的PSF。曲线1110示出了具有0.05(或5％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的PSF。
如通过图14中的曲线1102、1104、1106、1108、1110可以看出，减小透射率值(T)将减小PSF宽度。如上所述，减小PSF宽度可表示串扰的对应减少。其示例在图15至图16中描绘，其中图15示出了由具有1.00(或100％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的图像传感器950捕获的图像1200的示例；而图16示出了由具有0.05(或5％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本的图像传感器950捕获的图像1202的示例。每个图像1200、1202表示由生物传感器900的所有图像传感器950捕获的发射光911，其中光911仅由生物传感器900中心处的一个反应位点914发射。图15的图像1200可表示大约1/99或1.0％的信号与背景比。图15的图像1202可表示大约6/94或6.4％的信号与背景比。
图17至图18提供了透射率值(T)可如何影响生物传感器900中的串扰的另一图示。图17示出了图像1210的示例，其表示由生物传感器900的所有图像传感器950捕获的发射光911，其中光911仅由生物传感器900中心处的一个反应位点914发射。图像1210中间的框1212表示图像1210的对应于如由图像传感器950捕获的发射光911的扩散的参考区域。框1212具有可在图18的上下文中考虑的框大小(BS)。具体地，图18示出了曲线图1300，其具有作为框1212的框尺寸(BS)的函数的由图像传感器950接收的光信号的功率的不同示例的若干曲线1302、1304、1306、1308、1310。在图18中描绘的这些示例的每个示例中，H/P值为4。曲线1310示出了在具有1.00(或100％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本中信号功率相对于框尺寸(BS)的百分比。曲线1308示出了在具有0.80(或80％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本中信号功率相对于框尺寸(BS)的百分比。曲线1306示出了在具有0.50(或50％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本中信号功率相对于框尺寸(BS)的百分比。曲线1304示出了在具有0.20(或20％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本中信号功率相对于框尺寸(BS)的百分比。曲线1302示出了在具有0.05(或5％)的透射率值(T)的生物传感器900的版本中信号功率相对于框尺寸(BS)的百分比。
由于层932使用的滤光材料将滤除一些发射光911，该发射光旨在由位于从其发射光911的反应位点正下方的图像传感器950捕获，所以当确定合适的透射率值(T)时，可能期望实现某种折衷。这种折衷可以是提供发射光911的足够过滤以有意义地减少串扰，同时仍然允许足够的发射光911到达位于从其发射光911的反应位点正下方的图像传感器950。在该上下文中，″足够″的发射光911将是足以在图像传感器950处生成信号的发射光911的量，该信号允许分析模块138可靠地确定与该图像传感器950形成感测对的反应位点914上的物质(或其他组合物的其他方面)的核苷酸序列。在一些场景中，可通过增加积分时间来增强图像传感器950处的信号，该积分时间可包括反应位点914被照射并且发射光911在图像传感器950处被收集的时间段。除此之外或另选地，可通过增加簇的亮度来增强图像传感器950处的信号。
因此，透射率值(T)应足够高以允许每个图像传感器950接收来自位于图像传感器950正上方的反应位点914的足够的发射光，从而生成有意义的信号；同时足够低以导致表示最小程度的串扰的PSF宽度。这种最小程度的串扰不一定是零串扰；但可以是足够低程度的串扰，以允许通过图像处理技术容易地解决这种串扰。在一些版本中，透射率值(T)在约0.20(或约20％)至约0.40(或约40％)的范围内。在一些其他版本中，透射率值(T)低至0.10(或约10％)或甚至0.01(或约1％)。另选地，可使用任何其他合适的透射率值(T)。可用于解决确实发生的任何串扰的图像处理技术的示例在以下专利申请中有所描述：2021年7月13日提交的名称为″Methods and Systems for Real Time Extraction of Crosstalk inIllumination Emitted from Reaction Sites″的美国临时专利申请号63/221，236，该美国临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文；和2021年6月29日提交的名称为″Methods and Systems to Correct Crosstalk in Illumination Emitted fromReaction Sites″的美国临时专利申请号63/216,125，该美国临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
如上所述，滤光材料层932可提供对激发光901的波长的相对高的吸收，同时提供对发射光911的波长的相对中等的吸收。在一些版本中，激发光901穿过层932的透射率可比发射光911穿过层932的透射率小至少约107。另选地，可在激发光901穿过层932的透射率与发射光911穿过层932的透射率之间提供任何其他合适的关系。不管所使用的材料如何，一些制造方法可包括将层932的材料旋涂到包含图像传感器950的基板上。另选地，可使用任何其他合适的方法。
C.具有部分幕帘并且具有LICR的生物传感器的示例
虽然生物传感器900在流动通道底板910与图像传感器950之间没有任何幕帘，但生物传感器900的一些变型可包括部分幕帘。此类变型的示例在图19至图20中示出。具体地，图19示出了生物传感器1400，其包括限定多个孔1412的流动通道底板1410，每个孔1412提供反应位点1414。生物传感器1400可作为生物传感器102的某个版本在生物测定系统100中使用。滤光材料层1432定位在流动通道底板1410下方。多个图像传感器1450定位在滤光材料层1432下方。在一些版本中，图像传感器1450和层1432一起形成为单个一体式部件。每个图像传感器1450在对应的孔1412和反应位点1414下方垂直居中，使得每个传感器1450与对应反应位点1414形成感测对。在此示例中，生物传感器1400中的滤光材料层1432有效地形成生物传感器500中的基部520的结构等同物。滤光材料层1432跨越生物传感器1400的整个高度距离(H)和宽度距离(W)。生物传感器1400中的滤光材料层1432可像如上所述的生物传感器900中的滤光材料层932那样进行配置和操作，使得滤光材料层1432可提供如上所述的LICR效应。
与生物传感器900不同，该示例的生物传感器1400包括多个部分屏蔽物或幕帘1460。除了如下所述之外，部分幕帘1460可像上述幕帘540那样进行构造和操作。部分幕帘1460定位在相邻孔1412之间并且延伸穿过高度距离(H)的第一部分(H2)。因此，高度距离(H)的第二部分(H3)保持没有任何部分幕帘1460延伸穿过其中。换句话讲，滤光材料层1432仍然跨越高度距离(H)的第二部分(H3)内的生物传感器1400的整个宽度距离(W)。在该示例中，部分幕帘1460定位在生物传感器1400的上部区域处，使得每个部分幕帘1460界定对应反应位点1414。每个部分幕帘1460因此防止从对应反应位点1414发射的光到达与反应位点1414形成感测对的与图像传感器1450相邻的图像传感器1450。
一旦发射光离开部分幕帘1460(即，在穿过高度距离(H)的第一部分(H2)之后)，发射光继续沿着高度距离(H)的第二部分(H2)穿过滤光材料层1432并且最终到达图像传感器1450。部分幕帘1460和滤光材料层1432因此配合以使发射光的PSF变窄，从而进一步防止生物传感器1400内的串扰。
应当理解，仅沿着高度距离(H)的一部分(H2)延伸的部分幕帘1460的形成可比沿着整个高度距离(H)延伸的幕帘540的形成更简单并且成本更低。还应当理解，一些变型可从部分幕帘1460延伸穿过的高度距离(H)的部分(H2)省略滤光材料层1432。换句话讲，滤光材料层1432可不存在于由反应位点1414下方的部分幕帘1460限定的空间中。在一些此类变型中，该空间可填充有不同材料，诸如上述滤光材料532(例如，被配置为吸收激发光但不吸收从反应位点1414发射的光的滤光材料)。另选地，可使用任何其他合适的材料来填充由部分幕帘1460限定的空间。仅以进一步举例的方式，部分幕帘1460可沿着约1微米的高度延伸(而幕帘540沿着约3.5微米的高度延伸)。另选地，部分幕帘1460可沿着任何其他合适的高度延伸，前提是部分幕帘1460不沿着整个高度距离(H)延伸。
图20示出了生物传感器1500，其包括限定多个孔1512的流动通道底板1510，每个孔1512提供反应位点1514。生物传感器1500可作为生物传感器102的某个版本在生物测定系统100中使用。滤光材料层1532定位在流动通道底板1510下方。多个图像传感器1550定位在滤光材料层1532下方。在一些版本中，图像传感器1550和层1532一起形成为单个一体式部件。每个图像传感器1550在对应的孔1512和反应位点1514下方垂直居中，使得每个传感器1550与对应反应位点1514形成感测对。在此示例中，生物传感器1500中的滤光材料层1532有效地形成生物传感器500中的基部520的结构等同物。滤光材料层1532跨越生物传感器1500的整个高度距离(H)和宽度距离(W)。生物传感器1500中的滤光材料层1532可像如上所述的生物传感器900中的滤光材料层932那样进行配置和操作，使得滤光材料层1532可提供如上所述的LICR效应。
与生物传感器900不同，并且与生物传感器1400类似，该示例的生物传感器1500包括多个部分屏蔽物或幕帘1560。除了如下所述之外，部分幕帘1560可像上述幕帘540那样进行构造和操作。其部分幕帘1560定位在相邻图像传感器1550之间并且延伸穿过高度距离(H)的第一部分(H2)。因此，高度距离(H)的第二部分(H3)保持没有任何部分幕帘1560延伸穿过其中。换句话讲，滤光材料层1532仍然跨越高度距离(H)的第二部分(H3)内的生物传感器1500的整个宽度距离(W)。在该示例中，部分幕帘1560定位在生物传感器1500的下部区域处，使得每个部分幕帘1560界定对应图像传感器1550。每个部分幕帘1560因此防止从对应反应位点1514发射的光到达与反应位点1514形成感测对的与图像传感器1550相邻的图像传感器1550。
从反应位点1514发射的光首先沿着高度距离(H)的第二部分(H3)穿过滤光材料层1432。该发射光随后进入由位于反应位点1514下方的部分幕帘1460限定的空间，并且继续穿过高度距离(H)的第一部分(H2)，最终到达图像传感器1550。部分幕帘1560和滤光材料层1532因此配合以使发射光的PSF变窄，从而进一步防止生物传感器1500内的串扰。
应当理解，仅沿着高度距离(H)的一部分(H2)延伸的部分幕帘1560的形成可比沿着整个高度距离(H)延伸的幕帘540的形成更简单并且成本更低。还应当理解，一些变型可从部分幕帘1560延伸穿过的高度距离(H)的部分(H2)省略滤光材料层1532。换句话讲，滤光材料层1532可不存在于由图像传感器1550上方的部分幕帘1560限定的空间中。在一些此类变型中，该空间可填充有不同材料，诸如上述滤光材料532(例如，被配置为吸收激发光但不吸收从反应位点1514发射的光的滤光材料)。另选地，可使用任何其他合适的材料来填充由部分幕帘1560限定的空间。仅以进一步举例的方式，部分幕帘1560可沿着约1微米的高度延伸(而幕帘540沿着约3.5微米的高度延伸)。另选地，部分幕帘1560可沿着任何其他合适的高度延伸，前提是部分幕帘1560不沿着整个高度距离(H)延伸。
D.具有部分幕帘并且具有LICR的生物传感器的示例
图21示出了另一生物传感器1600的示例，其可作为生物传感器102的某个版本在生物测定系统100中使用。该示例的生物传感器1600包括限定多个孔1612的流动通道底板1610，每个孔1612提供反应位点1614。第一光学层1660定位在流动通道底板1610下方。仅以举例的方式，第一光学层1660可包含五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)和/或任何其他合适的材料。第一光学层1660可提供附加的化学钝化，从而有效地进一步将生物传感器1600的流动通道中的流体从下面的滤光材料层1632密封。仅以进一步举例的方式，第一光学层1660可具有范围从约25nm至约500nm的厚度。另选地，第一光学层1660可具有任何其他合适的厚度。在一些变型中，省略了第一光学层1660。
滤光材料层1632定位在第一光学层1660下方。滤光材料层1632跨越生物传感器1600的整个高度距离宽度距离。生物传感器1600中的滤光材料层1632可像如上所述的生物传感器900中的滤光材料层932那样进行配置和操作，使得滤光材料层1632可提供如上所述的LICR效应。可用于形成层1632的材料的示例将在下文更详细地描述。仅以举例的方式，滤光材料层1632可具有范围从约200nm至约5μm的厚度。仅以进一步举例的方式，滤光材料层1632可具有约1μm的厚度。另选地，滤光材料层1632可具有任何其他合适的厚度。
在一些版本中，第一光学层1660限定反应位点1614，使得滤光材料层1632与反应位点1614隔开第一光学层1660的厚度。因此，滤光材料层1632可与反应位点1614隔开范围从约25nm至约500nm的距离(或任何其他合适的距离)。虽然在本示例中反应位点1614被提供在孔1612中，但其他变型可在其他合适的结构上提供反应位点1614，包括但不限于柱结构和平坦流动通道底板1610。
钝化层1652定位在滤光材料的滤光器层1632下方。仅以举例的方式，钝化层1652可包含二氧化硅(SiO2)和/或任何其他合适的材料。仅以进一步举例的方式，钝化层1652可具有范围从约10nm至约200nm的厚度。另选地，钝化层1652可具有任何其他合适的厚度。多个图像传感器1650定位在钝化层1652下方。虽然图21示出了在所有图像传感器1650上连续跨越的单个钝化层1652，但一些变型可提供定位在相应图像传感器1650上方的离散钝化层1652，使得钝化层1652不一定需要在所有图像传感器1650上连续跨越。
每个图像传感器1650在对应的孔1612和反应位点1614下方垂直居中，使得每个传感器1650与对应反应位点1614形成感测对。仅以举例的方式，图像传感器1650之间的节距距离可在约0.5μm至约25μm的范围内。仅以进一步示例的方式，图像传感器1650之间的节距距离可为约1μm。另选地，图像传感器1650可具有任何其他合适的节距距离。
E.具有部分幕帘并且具有LICR的生物传感器的示例
图22示出了另一生物传感器1700的示例，其可作为生物传感器102的某个版本在生物测定系统100中使用。该示例的生物传感器1700包括限定多个孔1712的流动通道底板1710，每个孔1712提供反应位点1714。第一光学层1760定位在流动通道底板1710下方。仅以举例的方式，第一光学层1760可包含五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)和/或任何其他合适的材料。第一光学层1760可提供附加的化学钝化，从而有效地进一步将生物传感器1700的流动通道中的流体从下面的滤光材料层1732密封。仅以进一步举例的方式，第一光学层1760可具有范围从约25nm至约500nm的厚度。另选地，第一光学层1760可具有任何其他合适的厚度。在一些变型中，省略了第一光学层1760。
两个滤光材料层1732、1734定位在第一光学层1760下方。虽然在本示例中提供了两个滤光材料层1732、1734，但这两个滤光材料层1732、1734可被视为共同形成滤光材料层的子层。因此，术语″滤光材料层″、″光学滤光器层″等可被解读为包括具有像滤光材料层1732、1734的两个子层的布置。换句话讲，滤光材料层1732、1734可共同构成单个″滤光材料层″或″光学滤光器层″等，如本文所用的此类术语。一些其他变型可包括共同形成单个″滤光材料层″或″光学滤光器层″等的两个以上的滤光材料子层。
在本示例中，滤光材料层1732、1734跨越生物传感器1700的整个高度距离和宽度距离。生物传感器1700中的滤光材料层1732、1734可像如上所述的生物传感器900中的滤光材料层932那样一起进行配置和操作，使得滤光材料层1732、1734可一起提供如上所述的LICR效应。可用于形成层1732、1734的材料的示例将在下文更详细地描述。仅以举例的方式，每个滤光材料层1732、1734可具有范围从约250nm至约250μm的厚度。仅以进一步举例的方式，每个滤光材料层1732、1734可具有约500nm的厚度。另选地，每个滤光材料层1732、1734可具有任何其他合适的厚度。在本示例中，层1732的厚度约等于层1734的厚度。在一些变型中，层1732的厚度不同于层1734的厚度。
在一些版本中，第一光学层1760限定反应位点1714，使得滤光材料层1732、1734与反应位点1714隔开第一光学层1760的厚度。因此，滤光材料层1732、1734可与反应位点1714隔开范围从约25nm至约500nm的距离(或任何其他合适的距离)。虽然在本示例中反应位点1714被提供在孔1712中，但其他变型可在其他合适的结构上提供反应位点1714，包括但不限于柱结构和平坦流动通道底板1710。
钝化层1752定位在滤光材料的滤光器层1734下方。仅以举例的方式，钝化层1752可包含二氧化硅(SiO2)和/或任何其他合适的材料。仅以进一步举例的方式，钝化层1752可具有范围从约10nm至约200nm的厚度。另选地，钝化层1752可具有任何其他合适的厚度。多个图像传感器1750定位在钝化层1752下方。虽然图22示出了在所有图像传感器1750上连续跨越的单个钝化层1752，但一些变型可提供定位在相应图像传感器1750上方的离散钝化层1752，使得钝化层1752不一定需要在所有图像传感器1750上连续跨越。
每个图像传感器1750在对应的孔1712和反应位点1714下方垂直居中，使得每个传感器1750与对应反应位点1714形成感测对。仅以举例的方式，图像传感器1750之间的节距距离可在约0.5μm至约25μm的范围内。仅以进一步示例的方式，图像传感器1750之间的节距距离可为约1μm。另选地，图像传感器1750可具有任何其他合适的节距距离。
生物传感器1700和生物传感器1600之间的一个区别在于生物传感器1700包括两个滤光材料层1732、1734，而生物传感器1600仅包括一个滤光材料层1632。在一些版本中，层1732的厚度与层1734的厚度相同。仅以举例的方式，每个层1732、1734可具有范围从约250nm至约2.5μm的厚度。仅以进一步举例的方式，每个层1732、1734可具有约500nm的厚度。另选地，每个层1732、1734可具有任何其他合适的厚度。在一些变型中，层1732的厚度不同于层1734的厚度。
生物传感器1700和生物传感器1600之间的另一个区别在于生物传感器1700包括多组环1770、1772。每组环1700、1772垂直地插置在每个感测对的反应位点1714和传感器1750之间。在一些版本中，垂直轴穿过每个感测对的每个反应位点1714和传感器1750的中心；并且穿过与感测对相关联的一组环1770、1772的中心。在该示例中，每组环1770、1772包括第一环1770和第二环1772。第一环1770定位在滤光材料层1732、1734之间的交界部1736处。第二环1772定位在滤光材料层1734与钝化层1752之间。在一些情况下，每组环1770、1772可起到类似于部分屏蔽物或幕帘1460、1560的作用，使得每组环1770、1772可有效地阻挡反应位点1714与传感器1750之间的光线，该传感器与对应于一组环1770、1772的感测对的传感器1750相邻。一些变型可包括第一环1770，但不包括第二环1772。一些其他变型可包括第二环1772但不包括第一环1770。生物传感器1600还可被修改为包括环1770、1772中的一者或两者。
在本示例中，每个环1770、1772包含金属。仅以举例的方式，金属可包括钨、铝或任何其他合适的金属(或金属的组合)。仅以进一步举例的方式，每个环1770、1772可具有约100nm的厚度或任何其他合适的厚度。虽然在本示例中每个第一环1770具有与每个第二环1772相同的厚度，但在一些其他变型中每个第一环1770可具有与每个第二环1772不同的厚度。在本示例中，每个第一环1770限定直径(d1)为约700nm的开口；而每个第二环1772限定直径(d2)为约900nm的开口。另选地，每个环1770、1772可限定具有任何其他合适直径的相应开口。在一些变型中，由环1770、1772限定的开口是相同的，使得直径(d1)等于直径(d2)。
应当理解，与每组环1770、1772相关联的直径(d1、d2)可与该组环1770、1772下方的图像传感器1750的像素的周长相关联。此外，环1770、1772与滤光材料层1732、1734的组合可配合以显著减少串扰，如本文所述。仅以举例的方式，生物传感器1600的配置可提供约60％的串扰中心分数(即，在唯一感测对像素处记录的源自反应位点1614的所有像素信号的分数)；而生物传感器1700的配置可提供约70％的串扰中心分数(即，在与每个图像传感器1750相关联的像素的中心处的信号的分数)。另选地，可实现不同的串扰中心分数，尽管可能期望串扰中心分数能够在测序的上下文中实现准确的碱基检出。
F.LICR滤光材料的示例
可使用任何合适的材料或材料组合来形成滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734。仅以举例的方式，形成层932、1432、1532、1632、1732、1734的滤光材料可包括第一材料和第二材料的组合，该第一材料被配置为提供对激发光901的波长的相对高的吸收，该第二材料被配置为提供对发射光911的波长的相对中等的吸收。在该示例的一些版本中，第一材料被配置为基本上吸收波长低于约500nm的光；并且基本上不吸收波长大于约600nm的光。此外，在该示例的一些版本中，第二材料被配置为基本上吸收波长低于约600nm的光；并且基本上不吸收波长大于约600nm的光。仅以进一步举例的方式，该组合可包括与第一材料共混的约0.1ppm至约1％的第二材料。这种组合可为600nm左右的波长提供在约107处的吸收。
在使用材料的组合来形成滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734的一些版本中，为600nm左右的波长提供在约107处的吸收，该组合的第一材料包括橙色有机染料，而该组合的第二材料包括黑色有机染料。仅以举例的方式，用以形成滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734的如上所述的材料的组合可尤其适用于其中图像传感器950、1450、1550具有相对大的像素间距(例如，大于约3μm)的上下文。
又如，滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734可包含氧化铁(Fe2O3)。在一些场景中，氧化铁可尤其适用于其中图像传感器950、1450、1550具有相对小的像素间距(例如，约2μm、在约2μm与约1μm之间，或小于约1μm)的上下文。仅以进一步举例的方式，在滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734中包含氧化铁可尤其适用于在生物传感器900、1400、1500中使用红色荧光团的上下文。在其中滤光材料层932、1432、1532包含氧化铁的一些版本中，层932、1432、1532、1632、1732、1734可基本上吸收波长低于约550nm的光；中等吸收波长在约550nm与约700nm之间的光；以及弱吸收波长在约760nm与约1,500nm之间的光。通过基本上阻挡(例如，提供小于0.1％的透射率)波长低于约550nm的激发光，提供波长范围在约600nm与约700nm之间的光的中等透射，以及提供波长范围在约700nm以上的光的大量透射，包含氧化铁的滤光器层932、1432、1532可有效地提供LICR，对于红色荧光团尤为如此。
不管滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734是否包括橙色有机染料和黑色有机染料、氧化铁和/或其他材料的组合，这些材料都可作为具有任何合适厚度的层施加在图像传感器950、1450、1550上。仅以举例的方式，该厚度可在约100nm至约15μm的范围内；或者可为约1μm。
另选地，可使用任何其他合适的材料和组合来形成滤光材料层932、1432、1532、1632、1732、1734，其中基于包括(但不必限于)激发光901的波长和发射光911的波长的标准来选择材料。
E.其他特征和变型的示例
在上文提供的各种示例中的一些示例中，图像传感器440、550、650、950、1450、1550被配置和布置为使得图像传感器440、550、650、950、1450、1550为每个反应位点414、514、614、914、1414、1514提供单个像素。换句话讲，像素与反应位点比为1∶1。由于在上文提供的各种示例中，每个反应位点414、514、614、914、1414、1514被限定在单个对应孔408、512、612、912、1412、1512中，因此像素与孔比也可为1∶1。然而，在一些其他变型中，图像传感器440、550、650、950、1450、1550被配置和布置为使得像素与孔比或像素与反应位点比大于1∶1。换句话讲，一些另选配置可为每个像素提供两个或更多个孔或反应位点。本文中的任何教导内容都可应用于为每个像素提供两个或更多个孔或反应位点的此类另选配置。
在为每个像素提供两个或更多个孔或反应位点的一些版本中，可应用选择性照明以选择性地照亮共享单个像素的两个或更多个孔或反应位点。选择性照明可包括在一个时刻照亮所共享单个像素的一个孔或反应位点，然后在随后的时刻照亮同一所共享单个像素的另一个孔或反应位点。可通过选择性地应用遮光器、相对于孔或反应位点移动光源、相对于孔移动反应位点或以任何其他合适的方式来提供这种选择性照明。仅以进一步举例的方式，可根据2019年7月11日公布的名称为″Systems and Devices for High-ThroughputSequencing with Semiconductor-Based Detection″的美国公布号2019/0212295的教导内容中的至少一些教导内容来提供这种选择性照明，该美国公布的公开内容以引用方式全文并入本文。本文中的教导内容还可与2019年6月6日公布的名称为″Photonic Structure-Based Devices and Compositions for Use in Luminescent Imaging Of MultipleSites within a Pixel，and Methods of Using the Same″的美国公布号2019/0170904的各种教导内容相结合，该美国公布的公开内容以引用方式全文并入本文。
另选地，强度复用可用于在为每个像素提供两个或更多个孔或反应位点的布置中提供照明和光学感测。仅以举例的方式，可根据2021年3月3日提交的名称为″Sensor withMultiple Reaction Sites per Pixel″的美国临时专利申请号63/200,383的教导内容中的至少一些教导内容来提供这种复用，该美国临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
IV.杂项
应当理解，本文所述的主题在其应用方面不限于本文的描述中所阐述的或本文的附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本文描述的主题能够具有其他具体实施并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文使用的″包括″、″包含″或″具有″及其变型意味着涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。
当在权利要求中使用时，术语″集合″应当被理解为被分组在一起的一个或多个事物。类似地，当在权利要求中使用时，″基于″应当被理解为指示一件事物至少部分地由被指定为″基于″的事物来确定。在一件事物需要由另一件事物排他地确定的情况下，则该件事物将被称为″排他地基于″该件事物由其确定的另一件事物。
除非另外指定或限制，术语″安装″、″连接″、″支撑″和″联接″及其变型被广泛地使用并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和联接两种情况。此外，″连接″和″联接″不限于物理或机械连接或联接。此外，应当理解，本文参考设备或元件取向使用的措辞和术语(诸如像″以上″、″以下″、″前″、″后″、″远侧″、″近侧″等术语)仅用于简化本文所述的一个或多个示例的描述，而不是单独地指示或暗示所提及的设备或元件必须具有特定取向。另外，术语诸如″外部″和″内部″在本文中用于描述的目的，并且不旨在指示或暗示相对重要性或显著性。
应当理解，以上描述旨在为例示性的而非限制性的。例如，上述示例(和/或其各方面)可彼此结合使用。另外，在不背离本发明范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应当前描述的主题的教导内容。虽然本文所述的材料和涂层的尺寸、类型旨在限定所公开的主题的参数，但它们决不是限制性的而是说明性的。在查看上述描述时，许多另外的示例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，本公开主题的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语″包括″和″在其中″用作相应术语″包含″和″其中″的通俗英语等同物。此外，在以下权利要求中，术语″第一″、″第二″和″第三″等仅用作标签，并非旨在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制不是以手段加功能的格式书写的，并且不旨在基于35 U.S.C.§112第六段来解释，除非并且直到这些权利要求限制明确地使用短语″用于......的装置″后面接没有其他结构的功能陈述。
以下权利要求列举了所公开的主题的某些示例的方面并且被认为是以上公开内容的一部分。这些方面可以彼此组合。
Claims (162)
1.一种装置，所述装置包括：
流通池主体，所述流通池主体限定用以接收流体的通道，所述通道具有沿着所述流通池主体的长度延伸的底板；
多个反应位点，所述多个反应位点沿着所述通道的所述底板定位，所述多个反应位点沿着所述通道的所述底板的长度形成阵列；
光学滤光器层，所述光学滤光器层定位在所述通道的所述底板下方，所述光学滤光器包括沿着对应于所述反应位点阵列的长度的长度不间断地跨越的至少一部分；和
多个成像区域，所述多个成像区域定位在所述光学滤光器层下方，所述多个成像区域中的每个成像区域定位在对应反应位点正下方，使得每个反应位点和对应成像区域配合以形成感测对；
所述光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到所述成像区域，从而与所述反应位点形成感测对；
所述光学滤光器层被配置为减少被导向所述多个反应位点的激发光的透射，所述光学滤光器层被进一步配置为减少从每个反应位点发射的光到不与所述反应位点形成感测对的成像区域的透射。
2.根据权利要求1所述的装置，所述通道的所述底板限定多个孔，所述多个孔提供所述多个反应位点。
3.根据权利要求2所述的装置，所述多个孔包括纳米孔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，所述流通池主体限定多个通道，所述通道彼此平行地取向，所述多个通道中的每个通道具有带有多个反应位点的底板。
5.根据权利要求4所述的装置，所述多个通道沿着所述流通池主体的宽度形成阵列，所述光学层包括沿着对应于所述通道阵列的宽度的宽度不间断地跨越的至少一部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，还包括多个成像传感器，每个成像传感器形成所述多个成像区域中的对应成像区域。
7.根据权利要求6所述的装置，每个成像传感器包括光电二极管。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，还包括CMOS芯片，所述CMOS芯片沿着对应于所述反应位点阵列的所述长度的长度跨越，所述成像芯片限定所述多个成像区域。
9.根据权利要求8所述的装置，所述成像传感器限定多个光电二极管，所述多个成像区域中的每个成像区域由所述多个光电二极管中的一个或多个光电二极管限定。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，还包括光源，所述光源被配置为以激发波长发射光，所述激发波长被配置为致使所述反应位点中的一个或多个荧光团以发射波长发荧光。
11.根据权利要求10所述的装置，所述光学滤光器层基本上防止所述激发波长的光透射到所述多个成像区域。
12.根据权利要求11所述的装置，所述光学滤光器吸收所述激发波长的光。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，所述光学滤光器吸收至少一些所述发射波长的光。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，所述光学滤光器层通过引起从所述反应位点透射的光的损失来减少光从每个反应位点到不与所述反应位点形成感测对的成像区域的透射。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，还包括多个屏蔽物，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与所述多个成像区域中不与所述对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
16.根据权利要求15所述的装置，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的装置，所述光学滤光器层沿着所述通道的所述底板与所述多个成像区域之间的第一高度延伸，所述多个屏蔽物沿着所述通道的所述底板与所述多个成像区域之间的第二高度延伸，所述第一高度大于所述第二高度，使得所述多个屏蔽物仅沿着所述第一高度的一部分延伸。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，所述多个屏蔽物从所述底板的下侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的下端。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，所述多个屏蔽物从所述多个成像区域的上侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的上端。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，所述光学滤光器层允许透射波长大于约600nm的光。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，所述光学滤光器层基本上防止透射波长小于约500nm的光。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的装置，所述光学滤光器层吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的装置，所述流通池主体包括定位在所述通道上方的罩。
25.根据权利要求24所述的装置，所述罩包括玻璃。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，所述成像区域与所述流通池主体成一体。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
28.根据权利要求27所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的装置，所述光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，所述高度尺寸对应于所述底板的顶部与所述光学滤光器层的底部之间的距离，
所述多个反应位点限定节距尺寸，所述节距尺寸对应于所述多个反应位点中的一个反应位点的中心与所述多个反应位点中的相邻反应位点的中心之间的距离，
所述高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
30.根据权利要求1至14或20至29中任一项所述的装置，所述装置在所述多个反应位点与所述多个成像区域之间没有任何屏蔽物。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的装置，所述光学滤光器层与每个反应位点隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的装置，还包括插置在所述光学滤光器层与所述多个成像区域之间的钝化层。
34.根据权利要求33所述的装置，所述钝化层包含二氧化硅。
35.根据权利要求33至34中任一项所述的装置，所述钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
36.根据权利要求1至35中任一项所述的装置，所述成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
37.根据权利要求1至36中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
38.根据权利要求37所述的装置，还包括多个环，所述多个环被定位成与所述第一滤光材料子层或所述第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
39.根据权利要求38所述的装置，所述多个环中的每个环与由每个反应位点和对应成像区域形成的所述感测对中的对应感测对相关联。
40.根据权利要求39所述的装置，所述多个环中的每个环以穿过与所述环对应的所述感测对的反应位点和成像区域的中心的轴线为中心。
41.根据权利要求38至40中任一项所述的装置，所述多个环中的每个环包含金属。
42.根据权利要求41所述的装置，所述金属包括钨或铝。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的装置，所述多个环中的每个环具有至少约100nm的厚度。
44.根据权利要求38至43中任一项所述的装置，所述多个环包括第一环阵列和第二环阵列，所述第一环阵列位于所述反应位点与所述多个成像区域之间的第一垂直位置处，所述第二环阵列位于所述反应位点与所述多个成像区域之间的第二垂直位置处。
45.根据权利要求44所述的装置，所述第一环阵列位于所述第一滤光材料子层与所述第二滤光材料子层之间的交界部处。
46.根据权利要求44至45中任一项所述的装置，所述第二环阵列位于所述第二滤光材料子层与所述多个成像区域之间。
47.根据权利要求44至46中任一项所述的装置，所述第一环阵列中的所述环限定开口，所述第一环阵列中的所述环的所述开口各自具有第一直径，所述第二环阵列中的所述环限定开口，所述第二环阵列中的所述环的所述开口各自具有第二直径，所述第一直径不同于所述第二直径。
48.根据权利要求47所述的装置，所述第一直径小于所述第二直径。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包含氧化铁。
50.一种制造流通池的方法，所述方法包括：
在成像层上方形成光学滤光器层，所述成像层限定多个成像区域，所述成像层沿着第一长度延伸，所述成像层可操作以在所述多个成像区域处捕获图像，所述光学滤光器层沿着所述第一长度连续地延伸；
将底板定位在所述光学滤光器层上方，所述底板沿着所述流通池的所述第一长度延伸，所述底板在所述光学滤光器层上方限定多个反应位点，所述多个反应位点沿着所述第一长度形成阵列，使得所述光学滤光器层沿着所述多个反应位点中的所有所述反应位点下方的区域连续地延伸，所述多个反应位点中的每个反应位点定位在所述多个成像区域中的对应成像区域正上方，使得每个反应位点与对应成像区域配合以形成感测对；以及
将罩定位在所述底板上方，所述底板和所述罩配合以限定流体通道，所述流体通道沿着所述第一长度延伸；
所述罩、所述底板、所述光学滤光器层和所述成像层配合以形成流通池主体的至少一部分；
所述光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个反应位点传递到所述成像区域，从而与所述反应位点形成感测对；
所述光学滤光器层被配置为减少被导向所述多个反应位点的激发光的透射，所述光学滤光器层被进一步配置为减少从每个反应位点发射的光到不与所述反应位点形成感测对的成像区域的透射。
51.根据权利要求50所述的方法，所述成像层包括CMOS芯片。
52.根据权利要求51所述的方法，所述成像区域包括所述CMOS芯片的CMOS光电二极管。
53.根据权利要求50至52中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
54.根据权利要求50至53中任一项所述的方法，所述底板包括多个纳米孔，所述多个纳米孔限定所述多个反应位点。
55.根据权利要求50至54中任一项所述的方法，所述罩包括玻璃。
56.根据权利要求50至55中任一项所述的方法，所述流体通道限定宽度，所述多个反应位点还跨所述流体通道的所述宽度形成阵列，所述光学滤光器层跨所述流体通道的所述宽度连续地延伸。
57.根据权利要求50至56中任一项所述的方法，所述底板和所述罩配合以限定多个流体通道，所述流体通道彼此平行地取向，所述多个流体通道跨所述流通池主体的宽度形成阵列，所述多个流体通道中的每个流体通道包含所述多个反应位点中的对应的一组反应位点，所述光学滤光器层跨所述流通池主体的所述宽度连续地延伸。
58.根据权利要求50至57中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为通过引起从所述反应位点透射的光的损失来减少光从每个反应位点到不与所述反应位点形成感测对的成像区域的透射。
59.根据权利要求50至58中任一项所述的方法，还包括在所述光学滤光器层内形成多个屏蔽物，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应反应位点与所述多个成像区域中不与所述对应反应位点形成感测对的成像区域之间的光线。
60.根据权利要求59所述的方法，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
61.根据权利要求59至60中任一项所述的方法，所述光学滤光器层沿着所述底板与所述成像层之间的第一高度延伸，所述多个屏蔽物沿着所述底板与所述成像层之间的第二高度延伸，所述第一高度大于所述第二高度，使得所述多个屏蔽物仅沿着所述第一高度的一部分延伸。
62.根据权利要求59至61中任一项所述的方法，所述多个屏蔽物从所述底板的下侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的下端，使得所述光学层的区域在所述下端与所述成像层之间延伸。
63.根据权利要求59至61中任一项所述的方法，所述多个屏蔽物从所述成像层的上侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的上端，使得所述光学层的区域在所述上端与所述底板之间延伸。
64.根据权利要求50至63中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
65.根据权利要求50至64中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
66.根据权利要求50至65中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
67.根据权利要求50至66中任一项所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
68.根据权利要求67所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
69.根据权利要求50至68中任一项所述的方法，所述光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，所述高度尺寸对应于所述底板的顶部与所述光学滤光器层的底部之间的距离，
所述多个反应位点限定节距尺寸，所述节距尺寸对应于所述多个反应位点中的一个反应位点的中心与所述多个反应位点中的相邻反应位点的中心之间的距离，
所述高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
70.根据权利要求50至69中任一项所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
71.根据权利要求50至70中任一项所述的方法，所述光学滤光器层与每个反应位点隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
72.根据权利要求50至71中任一项所述的方法，还包括提供插置在所述光学滤光器层与所述多个成像区域之间的钝化层。
73.根据权利要求72所述的方法，所述钝化层包含二氧化硅。
74.根据权利要求72至73中任一项所述的方法，所述钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
75.根据权利要求50至74中任一项所述的方法，所述成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
76.根据权利要求50至75中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层。
77.根据权利要求76所述的方法，还包括提供多个环，所述多个环被定位成与所述第一滤光材料子层或所述第二滤光材料子层中的一者或两者相邻。
78.根据权利要求77所述的方法，所述多个环中的每个环与由每个反应位点和对应成像区域形成的所述感测对中的对应感测对相关联。
79.根据权利要求78所述的方法，所述多个环中的每个环以穿过与所述环对应的所述感测对的反应位点和成像区域的中心的轴线为中心。
80.根据权利要求77至79中任一项所述的方法，所述多个环中的每个环包含金属。
81.根据权利要求80所述的方法，所述金属包括钨或铝。
82.根据权利要求77至81中任一项所述的方法，所述多个环包括第一环阵列和第二环阵列，所述第一环阵列位于所述反应位点与所述多个成像区域之间的第一垂直位置处，所述第二环阵列位于所述反应位点与所述多个成像区域之间的第二垂直位置处。
83.根据权利要求82所述的方法，所述第一环阵列位于所述第一滤光材料子层与所述第二滤光材料子层之间的交界部处。
84.根据权利要求82至83中任一项所述的方法，所述第二环阵列位于所述第二滤光材料子层与所述多个成像区域之间。
85.根据权利要求82至84中任一项所述的方法，所述第一环阵列中的所述环限定开口，所述第一环阵列中的所述环的所述开口各自具有第一直径，所述第二环阵列中的所述环限定开口，所述第二环阵列中的所述环的所述开口各自具有第二直径，所述第一直径不同于所述第二直径。
86.根据权利要求85所述的方法，所述第一直径小于所述第二直径。
87.根据权利要求50至86中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包含氧化铁。
88.一种装置，所述装置包括：
流通池主体，所述流通池主体限定用以接收流体的通道，所述通道具有沿着所述流通池主体的长度延伸的底板；
多个孔，所述多个孔沿着所述通道的所述底板定位，所述多个孔沿着所述通道的所述底板的长度形成阵列；
光学滤光器层，所述光学滤光器层定位在所述通道的所述底板下方，所述光学滤光器包括沿着对应于所述孔阵列的长度的长度不间断地跨越的至少一部分；和
多个成像区域，所述多个成像区域定位在所述光学滤光器层下方，所述多个成像区域中的每个成像区域定位在所述多个孔中的至少一个对应孔正下方，使得每个孔和对应成像区域配合以形成感测关系；
所述光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个孔传递到所述成像区域，从而与所述孔形成感测关系；
所述光学滤光器层被配置为减少被导向所述多个孔的激发光的透射，所述光学滤光器层被进一步配置为减少从每个孔发射的光到不与所述孔形成感测关系的成像区域的透射。
89.根据权利要求88所述的装置，所述通道的所述底板限定所述多个孔。
90.根据权利要求88至89中任一项所述的装置，所述流通池主体限定多个通道，所述通道彼此平行地取向，所述多个通道中的每个通道具有带有多个孔的底板。
91.根据权利要求90所述的装置，所述多个通道沿着所述流通池主体的宽度形成阵列，所述光学层包括沿着对应于所述通道阵列的宽度的宽度不间断地跨越的至少一部分。
92.根据权利要求88至91中任一项所述的装置，还包括多个成像传感器，每个成像传感器形成所述多个成像区域中的对应成像区域。
93.根据权利要求92所述的装置，每个成像传感器包括光电二极管。
94.根据权利要求88至91中任一项所述的装置，还包括CMOS芯片，所述CMOS芯片沿着对应于所述孔阵列的所述长度的长度跨越，所述CMOS芯片限定所述多个成像区域。
95.根据权利要求94所述的装置，所述成像传感器限定多个光电二极管，所述多个成像区域中的每个成像区域由所述多个光电二极管中的一个或多个光电二极管限定。
96.根据权利要求88至95中任一项所述的装置，还包括光源，所述光源被配置为以激发波长发射光，所述激发波长被配置为致使所述孔中的一个或多个荧光团以发射波长发荧光。
97.根据权利要求96所述的装置，所述光学滤光器层被配置为基本上防止所述激发波长的光透射到所述多个成像区域。
98.根据权利要求97所述的装置，所述光学滤光器被配置为吸收所述激发波长的光。
99.根据权利要求96至98中任一项所述的装置，所述光学滤光器层被配置为吸收至少一些所述发射波长的光。
100.根据权利要求88至99中任一项所述的装置，所述光学滤光器层被配置为通过引起从所述孔透射的光的损失来减少光从每个孔到不与所述孔形成感测关系的成像区域的透射。
101.根据权利要求88至100中任一项所述的装置，还包括多个屏蔽物，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应孔与所述多个成像区域中不与所述对应孔形成感测对的成像区域之间的光线。
102.根据权利要求101所述的装置，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐。
103.根据权利要求101至102中任一项所述的装置，所述光学滤光器层沿着所述通道的所述底板与所述多个成像区域之间的第一高度延伸，所述多个屏蔽物沿着所述通道的所述底板与所述多个成像区域之间的第二高度延伸，所述第一高度大于所述第二高度，使得所述多个屏蔽物仅沿着所述第一高度的一部分延伸。
104.根据权利要求101至103中任一项所述的装置，所述多个屏蔽物从所述底板的下侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的下端。
105.根据权利要求101至103中任一项所述的装置，所述多个屏蔽物从所述多个成像区域的上侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的上端。
106.根据权利要求88至105中任一项所述的装置，所述光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
107.根据权利要求88至106中任一项所述的装置，所述光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
108.根据权利要求88至107中任一项所述的装置，所述光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
109.根据权利要求88至108中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
110.根据权利要求88至109中任一项所述的装置，所述流通池主体包括定位在所述通道上方的罩。
111.根据权利要求110所述的装置，所述罩包括玻璃。
112.根据权利要求88至111中任一项所述的装置，所述成像区域与所述流通池主体成一体。
113.根据权利要求88至112中任一项所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
114.根据权利要求113所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
115.根据权利要求88至114中任一项所述的装置，所述光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，所述高度尺寸对应于所述底板的顶部与所述光学滤光器层的底部之间的距离，
所述多个孔限定节距尺寸，所述节距尺寸对应于所述多个孔中的一个孔的中心与所述多个孔中的相邻孔的中心之间的距离，
所述高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
116.根据权利要求88至100或106至115中任一项所述的装置，所述装置在所述多个孔与所述多个成像区域之间没有任何屏蔽物。
117.根据权利要求88至116中任一项所述的装置，所述光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
118.根据权利要求88至117中任一项所述的装置，所述光学滤光器层与每个孔隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
119.根据权利要求88至118中任一项所述的装置，还包括插置在所述光学滤光器层与所述多个成像区域之间的钝化层。
120.根据权利要求119所述的装置，所述钝化层包含二氧化硅。
121.根据权利要求119至120中任一项所述的装置，所述钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
122.根据权利要求88至121中任一项所述的装置，所述成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
123.根据权利要求88至122中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层，所述第一滤光材料子层和所述第二滤光材料子层具有相同厚度。
124.根据权利要求123所述的装置，还包括多个环，所述多个环被定位成与所述第一滤光材料子层或所述第二滤光材料子层中的一者或两者相邻，所述多个环中的每个环与由每个孔和对应成像区域形成的所述感测对中的对应感测对相关联，所述多个环中的每个环以穿过与所述环对应的所述感测对的孔和成像区域的中心的轴线为中心。
125.根据权利要求124所述的装置，所述多个环中的每个环包含金属，所述金属包括钨或铝。
126.根据权利要求124至125中任一项所述的装置，所述多个环包括第一环阵列和第二环阵列，所述第一环阵列位于所述孔与所述多个成像区域之间的第一垂直位置处，所述第二环阵列位于所述孔与所述多个成像区域之间的第二垂直位置处。
127.根据权利要求126所述的装置，所述第一环阵列位于所述第一滤光材料子层与所述第二滤光材料子层之间的交界部处。
128.根据权利要求126至127中任一项所述的装置，所述第二环阵列位于所述第二滤光材料子层与所述多个成像区域之间。
129.根据权利要求126至128中任一项所述的装置，所述第一环阵列中的所述环限定开口，所述第一环阵列中的所述环的所述开口各自具有第一直径，所述第二环阵列中的所述环限定开口，所述第二环阵列中的所述环的所述开口各自具有第二直径，所述第一直径不同于所述第二直径，所述第一直径小于所述第二直径。
130.根据权利要求88至129中任一项所述的装置，所述光学滤光器层包含氧化铁。
131.一种制造流通池的方法，所述方法包括：
在成像层上方形成光学滤光器层，所述成像层限定多个成像区域，所述成像层沿着第一长度延伸，所述成像层可操作以在所述多个成像区域处捕获图像，所述光学滤光器层沿着所述第一长度连续地延伸；
将底板定位在所述光学滤光器层上方，所述底板沿着所述流通池的所述第一长度延伸，所述底板在所述光学滤光器层上方限定多个孔，所述多个孔沿着所述第一长度形成阵列，使得所述光学滤光器层沿着所述多个孔中的所有所述孔下方的区域连续地延伸，所述多个孔中的每个孔定位在所述多个成像区域中的对应成像区域正上方，使得每个孔与对应成像区域配合以形成感测关系；以及
将罩定位在所述底板上方，所述底板和所述罩配合以限定流体通道，所述流体通道沿着所述第一长度延伸；
所述罩、所述底板、所述光学滤光器层和所述成像层配合以形成流通池主体的至少一部分；
所述光学滤光器层被配置为允许一个或多个所选波长的光从每个孔传递到所述成像区域，从而与所述孔形成感测关系；
所述光学滤光器层被配置为减少被导向所述多个孔的激发光的透射，所述光学滤光器层被进一步配置为减少从每个孔发射的光到不与所述孔形成感测关系的成像区域的透射。
132.根据权利要求131所述的方法，所述成像层包括CMOS芯片。
133.根据权利要求132所述的方法，所述成像区域包括所述CMOS芯片的CMOS光电二极管。
134.根据权利要求131至133中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包括橙色染料和黑色染料的组合。
135.根据权利要求131至134中任一项所述的方法，所述底板包括多个纳米孔，所述多个纳米孔限定所述多个孔。
136.根据权利要求131至135中任一项所述的方法，所述罩包括玻璃。
137.根据权利要求131至136中任一项所述的方法，所述流体通道限定宽度，所述多个孔还跨所述流体通道的所述宽度形成阵列，所述光学滤光器层跨所述流体通道的所述宽度连续地延伸。
138.根据权利要求131至137中任一项所述的方法，所述底板和所述罩配合以限定多个流体通道，所述流体通道彼此平行地取向，所述多个流体通道跨所述流通池主体的宽度形成阵列，所述光学滤光器层跨所述流通池主体的所述宽度连续地延伸。
139.根据权利要求131至138中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为通过引起从所述孔透射的光的损失来减少光从每个孔到不与所述孔形成感测关系的成像区域的透射。
140.根据权利要求131至139中任一项所述的方法，还包括在所述光学滤光器层内形成多个屏蔽物，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物用于阻挡对应孔与所述多个成像区域中不与所述对应孔形成感测对的成像区域之间的光线。
141.根据权利要求140所述的方法，所述多个屏蔽物中的每个屏蔽物与对应感测对对齐，所述光学滤光器层沿着所述底板与所述成像层之间的第一高度延伸，所述多个屏蔽物沿着所述底板与所述成像层之间的第二高度延伸，所述第一高度大于所述第二高度，使得所述多个屏蔽物仅沿着所述第一高度的一部分延伸。
142.根据权利要求140至141中任一项所述的方法，所述多个屏蔽物从所述底板的下侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的下端，使得所述光学层的区域在所述下端与所述成像层之间延伸。
143.根据权利要求140至141中任一项所述的方法，所述多个屏蔽物从所述成像层的上侧延伸，所述多个屏蔽物具有垂直终止于所述光学滤光器层内的上端，使得所述光学层的区域在所述上端与所述底板之间延伸。
144.根据权利要求131至143中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为允许透射波长大于约600nm的光。
145.根据权利要求131至144中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为基本上防止透射波长小于约500nm的光。
146.根据权利要求131至145中任一项所述的方法，所述光学滤光器层被配置为吸收波长在约500nm与约600nm之间的一些光，同时允许透射波长在约500nm与约600nm之间的一些光。
147.根据权利要求131至146中任一项所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约0.01至约0.5的透射系数。
148.根据权利要求147所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约0.2至约0.4的透射系数。
149.根据权利要求131至148中任一项所述的方法，所述光学滤光器层和底板配合以限定高度尺寸，所述高度尺寸对应于所述底板的顶部与所述光学滤光器层的底部之间的距离，
所述多个孔限定节距尺寸，所述节距尺寸对应于所述多个孔中的一个孔的中心与所述多个孔中的相邻孔的中心之间的距离，
所述高度尺寸和节距尺寸提供范围从约3至约5的高度与节距比。
150.根据权利要求131至149中任一项所述的方法，所述光学滤光器层具有范围从约200nm至约5μm的厚度。
151.根据权利要求131至150中任一项所述的方法，所述光学滤光器层与每个孔隔开范围从约25nm至约500nm的距离。
152.根据权利要求131至151中任一项所述的方法，还包括提供插置在所述光学滤光器层与所述多个成像区域之间的钝化层。
153.根据权利要求152所述的方法，所述钝化层包含二氧化硅。
154.根据权利要求152至153中任一项所述的方法，所述钝化层具有范围从约10nm至约200nm的厚度。
155.根据权利要求131至154中任一项所述的方法，所述成像区域彼此隔开范围从约0.5μm至约25μm的节距距离。
156.根据权利要求131至155中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包括第一滤光材料子层和第二滤光材料子层，所述第一滤光材料子层和所述第二滤光材料子层具有相同厚度。
157.根据权利要求156所述的方法，还包括提供多个环，所述多个环被定位成与所述第一滤光材料子层或所述第二滤光材料子层中的一者或两者相邻，所述多个环中的每个环与由每个孔和对应成像区域形成的所述感测对中的对应感测对相关联，所述多个环中的每个环以穿过与所述环对应的所述感测对的孔和成像区域的中心的轴线为中心。
158.根据权利要求157所述的方法，所述多个环中的每个环包含金属，所述金属包括钨或铝，所述多个环中的每个环具有范围从约25nm至约100nm的厚度。
159.根据权利要求157至158中任一项所述的方法，所述多个环包括第一环阵列和第二环阵列，所述第一环阵列位于所述孔与所述多个成像区域之间的第一垂直位置处，所述第二环阵列位于所述孔与所述多个成像区域之间的第二垂直位置处。
160.根据权利要求159所述的方法，所述第一环阵列位于所述第一滤光材料子层与所述第二滤光材料子层之间的交界部处，所述第二环阵列位于所述第二滤光材料子层与所述多个成像区域之间。
161.根据权利要求159至160中任一项所述的方法，所述第一环阵列中的所述环限定开口，所述第一环阵列中的所述环的所述开口各自具有第一直径，所述第二环阵列中的所述环限定开口，所述第二环阵列中的所述环的所述开口各自具有第二直径，所述第一直径不同于所述第二直径，所述第一直径小于所述第二直径。
162.根据权利要求131至161中任一项所述的方法，所述光学滤光器层包含氧化铁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |