JP2022538700A - 線形導波路を用いたフローセル - Google Patents
線形導波路を用いたフローセル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022538700A JP2022538700A JP2020573000A JP2020573000A JP2022538700A JP 2022538700 A JP2022538700 A JP 2022538700A JP 2020573000 A JP2020573000 A JP 2020573000A JP 2020573000 A JP2020573000 A JP 2020573000A JP 2022538700 A JP2022538700 A JP 2022538700A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nanowells
- linear waveguide
- flow cell
- linear
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 159
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 159
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 159
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 101
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 69
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 13
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 84
- 239000000463 material Substances 0.000 description 83
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 74
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 66
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 64
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 46
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 45
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 34
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 31
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 24
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 20
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 18
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 14
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 12
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 11
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 10
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 9
- -1 modified deoxyribonucleotide triphosphates Chemical class 0.000 description 8
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 8
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 4
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UDJZTGMLYITLIQ-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylpyrrolidine Chemical compound C=CN1CCCC1 UDJZTGMLYITLIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000161 Locust bean gum Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical class C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 125000005376 alkyl siloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003205 genotyping method Methods 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001182 laser chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 235000010420 locust bean gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000711 locust bean gum Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000000038 ultrahigh vacuum chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
- B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6869—Methods for sequencing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/05—Flow-through cuvettes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
- G02B27/4227—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant in image scanning systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
- B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
- B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
- B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0848—Specific forms of parts of containers
- B01L2300/0851—Bottom walls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/0877—Flow chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0896—Nanoscaled
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6482—Sample cells, cuvettes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
例えば、フローセルは、試料を受け取るための第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルを有するナノウェル層；第１の組のナノウェルに関連付けられた第１の線形導波路、および第２の組のナノウェルに関連付けられた第２の線形導波路；および第１の線形導波路のための第１の回折格子、および第２の線形導波路のための第２の回折格子を含み、第１および第２の回折格子は、第１の光および第２の光の差動結合を提供する。【選択図】図１
Description
（関連出願）
本願は、発明の名称「ＦＬＯＷＣＥＬＬＳ ＷＩＴＨ ＬＩＮＥＡＲ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥＳ」の２０１９年６月２８日に出願した米国仮特許出願第６２／５３９，９５６号の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書中に援用される。
本願は、発明の名称「ＦＬＯＷＣＥＬＬＳ ＷＩＴＨ ＬＩＮＥＡＲ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥＳ」の２０１９年６月２８日に出願した米国仮特許出願第６２／５３９，９５６号の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書中に援用される。
異なる材料の試料を、様々な分析プロセスのうちの１つ以上を使用して分析することができる。例えば、ハイスループットＤＮＡシーケンシングのようなシーケンシングは、ゲノム解析および他の遺伝学的研究の基礎となり得る。例えば、合成によるシーケンシング（ＳＢＳ）技術は、ターミネーターと発光スペクトルを有する蛍光色素を含む修飾デオキシリボヌクレオチド三リン酸塩（ＤＮＴＰ）を使用する。この種のシーケンシングおよび他のタイプのシーケンシングでは、遺伝物質の試料の特性は、試料に照明を当て、照明に応答して発生する発光光（例えば、蛍光光）を検出することによって決定される。
試料の分析の良好な品質を確保するとともに、分析が比較的高速で行われることを容易にすることが望ましい場合がある。例えば、各個別の段階で分析される試料材料の量は、分析プロセスの結果としてのスループットを向上させる。より多くの材料が任意の時間に分析されることを可能にするために、試料材料を分析装置内でより密に分配することが試みられてもよい。しかしながら、結像光学系から利用可能な最大分解能などの分析システムの特性は、そのようなアプローチがスループットを増加させることができる範囲を制限することがある。
第１の態様において、フローセルは、試料を受け取るための第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルを有するナノウェル層；第１の組のナノウェルに関連付けられた第１の線形導波路、および第２の組のナノウェルに関連付けられた第２の線形導波路；および第１の線形導波路のための第１の回折格子、および第２の線形導波路のための第２の回折格子を含み、第１の回折格子および第２の回折格子は、第１の光および第２の光の差動結合（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を提供する。
実施形態は、以下の特徴のうちのいずれかまたはすべてを含んでもよい。第１および第２の回折格子は、互いに空間的にオフセットされている。第１の線形導波路および第２の線形導波路は、互いに隣接して配置され、フローセルは更に、第１の線形導波路とは反対側の第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路を含む：第１の線形導波路とは反対側の第３の線形導波路を含む。第３の線形導波路は、第１の線形導波路と第１の回折格子を共有する。フローセルは、更に、第３の線形導波路のための第３の回折格子を構成する。第３の回折格子は、第１の回折格子と同様に、第２の回折格子からの空間的なオフセット（または相殺もしくはずれ；ｏｆｆｓｅｔ）を有する。第３の回折格子は、第１の回折格子および第２の回折格子の各々から空間的にオフセットされている。前記第１の回折格子は、前記第１の線形導波路の第１の端部に向かって配置され、前記第２の回折格子は、前記第２の線形導波路の第２の端部に向かって配置され、前記第１の端部は、前記第２の端部とは反対側に配置されている。前記第１の回折格子は、三角形の基板上に配置されている。前記第１の回折格子と前記第２の回折格子は、互いに異なる格子周期を有する。第１および第２の線形導波路は互いに隣接して配置され、フローセルは更に、第１の線形導波路とは反対側の第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路；および第３の線形導波路のための第３の回折格子を含む。第３の回折格子は、第１の回折格子と同じ格子周期を有する。前記第３の回折格子は、前記第１の回折格子および前記第２の回折格子の各々の格子周期とは異なる格子周期を有する。前記第１および第２の組のナノウェルの少なくとも一方のナノウェルは、前記フローセル用の発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有している。第１および第２の線形導波路は、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている。第１の光の差動結合は、第１の光を第１の線形導波路に結合し、第１の光を第２の線形導波路に結合することを最小化することを含む。第２の光の差動結合は、第２の光を第２の線形導波路に結合することと、第２の光を第１の線形導波路に結合することを最小化することを含む。差動結合は、第１の回折格子または第２の回折格子のうちの１つ以上のカプラ・パラメータに少なくとも部分的に起因する。カプラ・パラメータは、屈折率、ピッチ、溝幅、溝の高さ、溝の間隔、回折格子の不均一性、溝の配向、溝の曲率、カプラ形状、およびそれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも一つから構成されている。差動結合は、第１の線形導波路または第２の線形導波路の１つ以上の導波路パラメータに少なくとも部分的に起因している。導波路パラメータは、断面プロファイル、屈折率差、モード・マッチング、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つを含む。第１および第２の組のナノウェルは、多角形アレイ（または多角形配列）に配置されている。多角形アレイは、矩形アレイまたは六角形アレイを含む。第１および第２の組のナノウェルは、少なくとも１つの六角形を形成する六角形アレイ内に配置されており、該六角形は、以下を含む。第１の組のナノウェルの第１および第２のナノウェルであって、第１および第２のナノウェルは、第１の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第１の行の一部である；第２の組のナノウェルの第３、第４および第５のナノウェルであって、第３、第４および第５のナノウェルは、第２の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第２の行の一部である、ナノウェルの第３、第４および第５のナノウェルを含む。および第３の組の第６および第７のナノウェルであって、前記第６および第７のナノウェルは、前記第３の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第３の行の一部である、第３の組の第６および第７のナノウェル。第１の組のナノウェルは、ナノウェルの第１の行を構成し、第２の組のナノウェルは、ナノウェルの第２の行を構成する。ナノウェルの第１の行および第２の行の各々は、第１および第２の線形導波路の少なくとも１つと整列している。ナノウェルの第１の行は、第１の線形導波路に沿って延び、ナノウェルの第２の行は、第２の線形導波路に沿って延び、第１の線形導波路は、第２の線形導波路と平行であり、かつ隣接しており、ナノウェルの第１の行は、ナノウェルの第２の行と同位相であり、フローセルは、更に以下のものを含む。第２の線形導波路に平行で隣接する第３の線形導波路；および第３の線形導波路に沿って延びるナノウェルの３行目のナノウェルであって、ナノウェルの３行目のナノウェルは、ナノウェルの１行目および２行目のナノウェルと位相がずれている、フローセルを更に含む。前記フローセルは更に、前記第３の線形導波路に平行で隣接する第４の線形導波路；および前記第４の線形導波路に沿って延びる第４の行のナノウェルを含み、前記ナノウェルの第４の行は前記ナノウェルの第３の行と位相が合っている。前記第１および第２の線形導波路は、互いに平行で隣接しており、前記第１の組のナノウェルは、その反対側の面で前記第１の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第１および第２の行を含み、前記第２の組のナノウェルは、その反対側の面で前記第２の線形導波路に沿って延びる第３および第４の行のナノウェルを含む。第１および第２の組のナノウェルの少なくとも１つのナノウェルは、非円形の開口部を有する。非円形の開口部は、楕円形の開口部を含む。フローセルは更に、クロス結合（または交差結合）を低減するために、第１および第２の線形導波路の間に構造体を構成している。構造体は、一連のブロックを含む。構造体は、構造体に沿って交互に変化する屈折率を提供する。第１の線形導波路および第１の回折格子は、フローセルの第１の層に配置され、第２の線形導波路および第２の回折格子は、フローセルの第２の層に配置され、第１および第２の組のナノウェルは、フローセルの第３の層に配置され、第２の層は、第１の層よりも第３の層から離れて配置されている。
第２の態様において、方法は、フローセルにおいて、試料を第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルに適用する工程、第１の回折格子を使用して、第１の光を第１の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第１の線形導波路に差動的に結合する工程、および第２の回折格子を使用して、第２の光を第２の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第２の線形導波路に差動的に結合する工程、を含む。
実施形態は、以下の特徴のうちのいずれかまたはすべてを含んでもよい。第１の回折格子および第２の回折格子は、互いに空間的にオフセットされており、方法は、第１の光または第２の光の少なくとも一方に関する照明要素を制御する工程を更に含む。照明要素を制御する工程は、第１の光または第２の光の少なくとも一方を発生する光ビームのビーム・パラメータを制御する工程を含む。ビーム・パラメータを制御する工程は、光ビームの位置を制御すること、光ビームの入射角を制御すること、光ビームの発散を制御すること、光ビームのモード・プロファイルを制御すること、光ビームの偏光を制御すること、光ビームのアスペクト比を制御すること、光ビームの直径を制御すること、光ビームの波長を制御すること、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つを含む。前記第１の光は、前記フローセルを横切って第１のスキャン方向に実行される第１のスキャンの間に差動的に結合されており、前記第２の光は、前記フローセルを横切って第１のスキャン方向とは反対の第２のスキャン方向に実行される第２のスキャンの間に差動的に結合されている。前記第１の回折格子と前記第２の回折格子は、互いに異なる格子周期を有し、前記方法は、前記第１の光が差動的に結合されるように前記照明要素を配置する工程と、前記第２の光が差動的に結合されるように前記照明要素を配置する工程とを更に含む。前記第１および第２の線形導波路は、互いに隣接して配置され、前記フローセルは更に、前記第１の線形導波路とは反対側の前記第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路を含む。前記フローセルは、更に、前記第３の線形導波路のための第３の回折格子を含む。方法は更に、第３の回折格子を使用して第１の光を第３の線形導波路にも差動的に結合する工程を含む。方法は更に、第３の光を、第３の回折格子を用いて少なくとも第３の線形導波路に差動的に結合する工程を含む。第３の線形導波路は、第１の線形導波路と第１の回折格子を共有する。第１および第２の組の少なくとも１つのナノウェルは、フローセルのための発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有している。第１および第２の線形導波路は、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている。第１の光を差動的に結合する工程は、第１の光を第１の線形導波路に結合し、第１の光を第２の線形導波路に結合することを最小化することを含む。第２の光を差動的に結合する工程は、第２の光を第２の線形導波路に結合し、第２の光を第１の線形導波路に結合することを最小化することを含む。
前述の概念および以下でより詳細に論じられる追加の概念のすべての組み合わせ（そのような概念が相互に矛盾しないことを条件として）が、本明細書中に開示される発明の要件の一部として企図されていることが理解されるべきである。特に、本開示の最後にある請求項のすべての組み合わせは、本明細書中に開示された本発明の要件の一部であると意図される。
本開示は、試料の改善された分析を促進するシステム、技術、製造物品、および／または物質の組成物を記載する。いくつかの実施形態では、２つ以上の線形導波路に差動結合を提供することができる。例えば、線形導波路に光を差動的に結合することができることは、基板（例えば、試料材料を保持するためのナノウェルの層）が試料材料の密度を増加させることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、分析システムおよび／またはプロセスに関する１つ以上のパラメータを、差動結合を得るように選択または調整することができる。例えば、そのようなパラメータは、１つ以上のビーム・パラメータ、１つ以上のカプラ・パラメータ、１つ以上の導波路パラメータ、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、分析画像形成は、基板上の増大した分布密度を有する試料材料上で実施することができ、これは、分析プロセスのスループットを増大させることができる。例えば、試料材料は、試料の個々の部分が、顕微鏡装置などの利用可能な画像形成技術を使用して分解することができるよりも、互いにより近い距離に配置される密度で分布することができる。分析プロセスは、一度に試料の第１の部分のみを選択的に画像形成し、第１の部分の近くの第２の部分を画像形成せず、その後、第１の部分を（再び）画像形成せずに第２の部分を画像形成してもよい。このようなアプローチは、単一の試料ホルダ（例えば、基板）上の比較的大量の試料材料を、一回のセッションで画像化して分析することを可能にする。これは、新しい基板上の追加の試料材料を分析するために、その全体の試料材料を分析した後に基板を交換するアプローチと比較して、分析プロセスのスループットを増加させることができ、このアプローチは、基板の除去および挿入、試料の準備、および装置の初期化の中間ステップを含む可能性がある。
いくつかの実施形態では、例えば第１および第２の線形導波路間の差動結合は、光を第１の線形導波路に結合する一方で、光のいずれかを第２の線形導波路に結合しないこと、またはその逆を含んでもよい。そのような差動結合は、常に実用的であるとは限らないか、または可能であるとは限らない。いくつかの実施形態では、差動結合は、スキャンの一部の間に光を第１の線形導波路に結合しながら、例えば第２の線形導波路への結合を最小化することを含んでもよい。最小化の量または分数は、実施形態によって異なることができる。いくつかの実施形態では、最小化された結合（例えば、クロストーク）は、線形導波路への結合の多くとも約１％、約５％、約１５％、約２５％、または約４５％に相当する。このような差動結合は、常に実用的であるとは限らず、可能であるとは限らない。いくつかの実施形態では、差動結合は、スキャンの一部の間、第１の線形導波路と比較して、例えば第２の線形導波路への結合を減少させることを含んでもよい。削減の量または割合は、実施形態によって異なることができる。いくつかの実施形態では、低減された結合（例えば、クロストーク）は、線形導波路への結合のせいぜい約５％、約１５％、約３５％、約６５％、または約９５％に相当する。
クロストークの量（例えば、その大きさ）は、既知であってもよいし、較正されていてもよい。いくつかの実施形態では、試料の複数のスキャンを実行することができ、例えば、第１の線形導波路への結合を伴う第１のスキャンでは、第２の線形導波路への結合が低減され、第２の線形導波路への結合を伴う第２のスキャンでは、第１の線形導波路への結合が低減され、第２の線形導波路への結合が低減される。これらのスキャンは、第１の線形導波路および第２の線形導波路からそれぞれ得られる情報の変調を引き起こしてもよい。そのような変調は、クロストークの大きさが与えられた予測可能な方法で発生してもよい。例えば、線形代数は、有用な解析情報を抽出するために、それぞれの第１および第２の線形導波路から得られる情報に適用することができる。
画像形成装置の利用可能な最大解像度によって課せられる限界は、回折限界と呼ぶことができる。このようにして利用可能な最大分解能で動作する画像形成システムは、回折限界であると言えます。顕微鏡装置の場合、回折限界が与えられた時に得られる空間分解能は、光の波長と対物レンズや照明光源の開口数に依存する。最小分解可能距離ｄは、以下の式：
ｄ＝λ／(２ｎｓｉｎθ)
（式中、λは光の波長、ｎは屈折率、θは半角（即ち、顕微鏡の光軸と対物レンズによって捕捉された最も斜めの光線の方向との間の角度の１／２）である。）
で表すことができる。この因子ｎｓｉｎθは通常、開口数（ＮＡ）と呼ばれ、従って、最小分解可能距離は、以下の式：
ｄ＝λ／(２ＮＡ)
で表すことができる。即ち、既存の分析システムでは、試料材料は、一般に、試料の個々の部分が少なくとも距離ｄ離れているような密度で分布している。本明細書中に記載されているシステムおよび技術は、分解可能距離ｄよりも高密度に分布している試料材料に対して分析を実行することを可能にすることができる。
ｄ＝λ／(２ｎｓｉｎθ)
（式中、λは光の波長、ｎは屈折率、θは半角（即ち、顕微鏡の光軸と対物レンズによって捕捉された最も斜めの光線の方向との間の角度の１／２）である。）
で表すことができる。この因子ｎｓｉｎθは通常、開口数（ＮＡ）と呼ばれ、従って、最小分解可能距離は、以下の式：
ｄ＝λ／(２ＮＡ)
で表すことができる。即ち、既存の分析システムでは、試料材料は、一般に、試料の個々の部分が少なくとも距離ｄ離れているような密度で分布している。本明細書中に記載されているシステムおよび技術は、分解可能距離ｄよりも高密度に分布している試料材料に対して分析を実行することを可能にすることができる。
試料分析は、これらに限定されないが、遺伝子配列決定（例えば、遺伝物質の構造を決定する）、ジェノタイピング（例えば、個人の遺伝的構成の違いを決定する）、遺伝子発現（例えば、遺伝子情報を用いて遺伝子産物を合成する）、プロテオミクス（例えば、タンパク質の大規模研究）、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
本明細書中に記載されるいくつかの例は、遺伝物質の配列決定に関する。配列決定は、ヌクレオチドと呼ばれるどの構成要素が試料中にある特定の遺伝物質を構成しているかを決定するために、試料に対して実施することができる。配列決定は、遺伝物質が最初に精製された後、好適なサイズの試料を調製するために何回も複製された後に行うことができる。遺伝物質の配列決定の過程の一部として画像形成を行うことができる。これは、遺伝物質の試料が光（例えば、レーザービーム）にさらされて、遺伝物質上の１つ以上のマーカーによる蛍光応答を誘発する蛍光画像形成を含んでもよい。遺伝物質のいくつかのヌクレオチドは、それらに適用された蛍光タグを有することができ、これにより、試料に光を当て、試料から特徴的な応答を探すことによって、ヌクレオチドの存在を決定することができる。蛍光反応は、配列決定プロセスの過程で検出され、試料中のヌクレオチドの記録を構築するために使用される。
本明細書中に記載される例は、フローセルを指す。フローセルは、分析プロセスの少なくとも１つの段階において、１つ以上の試料を準備し、収容し、または運搬するために使用することができる基板とみなすことができる。フローセルは、試料材料（例えば、遺伝子材料）、照明、およびそれが曝露される化学反応の両方に適合する材料で形成される。基板は、試料材料が付着されてもよい１つ以上のチャネルを有することができる。物質（例えば、液体）は、１つ以上の化学反応を誘発するために、および／または不要な物質を除去するために、試料遺伝物質が存在するチャネルを通って流れることができる。フローセルは、フローセルチャネル内の試料が照明光を受けることができ、試料からの任意の蛍光応答が検出されることを容易にすることにより、画像形成を可能にしてもよい。システムのいくつかの実施形態では、少なくとも１つ記載のフローセルと共に使用されるように設計されていてもよいが、出荷中または顧客に引き渡されたときなどの１つ以上の段階ではフローセルを含まないようにしてもよい。例えば、フローセルは、分析を実行するために、顧客の施設で実施形態に組み込むことができる。
本明細書中に記載される例は、１つ以上の回折格子による導波路への光（例えば、レーザービーム）の結合および／または導波路からの結合を指す。回折格子は、光の少なくとも一部を回折する方法で回折格子に衝突する光を結合することができ、それにより、光の一部が１つ以上の他の方向に伝搬することができる。いくつかの実施形態では、結合は、これらに限定されないが、光の一部分の反射、屈折、回折、干渉、および／または透過を含む、１つ以上の相互作用を含んでもよい。実施形態は、これらに限定されないが、大量生産、コスト管理、および／または高い光結合効率に関するものを含む、１つ以上の要件を満たすように設計されてもよい。２つ以上の回折格子は、互いに同一または類似のものであってもよく、または異なるタイプの回折格子を使用してもよい。回折格子は、周期的構造体の１つ以上の形態を含んでもよい。いくつかの実施形態では、回折格子は、基板（例えば、フローセルに含まれる導波路材料）または他の材料から材料を除去または省略することによって形成することができる。例えば、フローセルは、格子を形成するために、そこに１組のスリットおよび／または溝を提供することができる。いくつかの実施形態では、回折格子は、フローセル（例えば、フローセルに含まれる導波路材料）または他の材料に物質を添加することによって形成することができる。例えば、フローセルは、回折格子を形成するために、一連のリッジ、バンド、または他の突出した長手方向構造体を備えることができる。これらのアプローチの組み合わせを使用することができる。
基板（フローセルなど）に導波路を提供することは、１つ以上の利点を提供することができる。全内部反射（ＴＩＲ）に基づくエバネッセント光（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）を用いた励起は、より高い効率の照明を提供することができる。いくつかの従来のアプローチでは、スキャン処理においてのように、試料を保持する基板に照明を当てるために、レーザービームの全体が使用されていた。このようなアプローチでは、光波の大部分が、試料に効果的に照明を当てることなく、単に基板を伝搬してしまう可能性がある。その結果、そのようなシステムによって当てられた光のごく一部だけが、実際に試料中の蛍光体を励起するために使用される可能性がある。対照的に、エバネッセント光は、材料（例えば、コア層に隣接するクラッディング）を特定の深さ（例えば、１つの例では約１５０～２００ｎｍ）までしか透過しないかもしれない。例えば、フローセルは、エバネッセントフィールドが主にウェル領域に限定されるように構成された１つ以上のナノウェルを有するように設計することができる。その結果、エバネッセント光は、蛍光色素を励起するための非常に効率的な方法であってもよい。例えば、従来の照明アプローチに従って動作するシステムは、特定のパワーを有するレーザーを必要とするかもしれないが、エバネッセント光を使用すると、対照的に、かなり低いレーザーパワーで十分であるかもしれない。
本明細書中に記載される例は、化学蒸着を指す。化学蒸着（ＣＶＤ）は、揮発性材料（前駆体と呼ばれることもある）を基板の表面上で反応および／または分解を受けさせ、その上に付着物を形成するすべての技術を含んでもよい。ＣＶＤは、１つ以上の態様で特徴付けられてもよい。例えば、ＣＶＤは、蒸気の物理的特性（例えば、ＣＶＤがエアロゾルアシストされているか、または液体の直接注入を含むか）によって特徴付けられてもよい。例えば、ＣＶＤは、基板の加熱の種類（例えば、基板が直接加熱されているか、加熱されたチャンバなどの間接的な加熱されているか）によって特徴付けられてもよい。使用されてもよいＣＶＤのタイプの例としては、これらに限定されないが、大気圧ＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、超低圧ＣＶＤ、超高真空ＣＶＤ、金属有機ＣＶＤ、レーザーアシストＣＶＤ、およびプラズマ強化ＣＶＤが挙げられる。
本明細書中に記載される例は、原子層堆積を指す。原子層堆積は、ＣＶＤの一形態と考えられ、ガスへの曝露によって基板上に膜を成長させるすべての技術を含む。例えば、ガス状の前駆体をチャンバ内に交互に導入してもよい。前駆体の１つの分子は、層が形成され、反応が終了するまで表面と反応してもよく、次のガス状前駆体を導入して新しい層の形成を開始してもよく、そのように１つ以上のサイクルで繰り返される。
本明細書中に記載される例は、スプレーコーティングを指す。スプレーコーティングは、特定化された材料が基板上に付着されるように引き起こされる、任意のまたはすべての技術を含んでもよい。これは、これらに限定されないが、熱溶射、プラズマ溶射、コールドスプレー、ウォームスプレー、および／または噴霧化された材料（ａｔｏｍｉｚｅｄ ｏｒ ｎｅｂｕｌｉｚｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む。
本明細書中に記載される例は、スピンコーティングを指す。スピンコーティングは、基板にコーティング材料の一定量を塗布することと、基板の回転またはスピンに起因する遠心力によってコーティング材料を基板上に分散または拡散させることを含んでもよい。
本明細書中に記載される例は、ナノインプリントを指す。ナノインプリントリソグラフィーでは、予め形成されたナノスケールテンプレートは、所望のナノ構造体を成形するために流動性樹脂を機械的に変位させてもよい。次いで、樹脂は、ナノスケールテンプレートを所定の位置に配置した状態で硬化されてもよい。ナノスケールテンプレートの除去に続いて、所望の基板に取り付けられた成形された固体樹脂が製造されてもよい。いくつかの実施形態では、ナノインプリント法は、基板またはウエハをインプリント樹脂（例えば、以下に例示する樹脂）で完全にまたは部分的に覆うことから開始されてもよい。ナノスケールテンプレートを用いた成形法において、１つ以上のナノ構造体がインプリンティング樹脂中に形成されてもよい。また、インプリント樹脂を基板またはウエハに接触して硬化させ、ウエハまたは基板に残留する樹脂を除去する樹脂除去工程を行ってもよい。例えば、樹脂除去により、ナノ構造体に隣接するチャンバレーンを形成してもよい。そうして形成された基板またはウエハは、チャンバレーンを囲むことによって形成されたフローセルチャンバと同様に、記載されたナノ構造体を有するフローセルを形成するように、別の基板またはその上に適用されたガスケットを有することができる。いくつかの実施形態では、インプリント樹脂を塗布する工程は、樹脂残留物がほとんどまたは全く生じないように構成されていてもよく、そのような実施形態では、樹脂除去工程を省略することができる。また、いくつかの応用例では、最終用途に応じて、硬化した樹脂に化学処理を施したり、生体分子を付着させたりして機能化してもよい。ナノインプリントリソグラフィーにおいて、インプリントされたフォトレジストは、犠牲材料であってもよく、同様に、パターン化されたレジストを基板に転写するための中間ツールとして使用されてもよいし、インプリントされたレジストが後続のコーティング工程への入力として機能するようなレジストのバリエーションが使用されてもよい。パターニング後に残るレジストの例としては、モノマーを粒子および／またはポリマーのゲルへの前駆体としてコロイド溶液への変換を含む方法によって形成された材料が挙げられ、ゾルゲル系材料と呼ばれることもある。
本明細書中に記載される例は、基板を指す。基板は、少なくとも実質的に剛性のある構造体を提供する任意の材料、またはそれが接触して配置される容器の形状をとるのではなく、その形状を保持する構造体を指してもよい。材料は、例えば、滑らかな支持体（例えば、金属、ガラス、プラスチック、シリコン、およびセラミック表面）、ならびにテクスチャ付きおよび／または多孔質材料を含む、別の材料が付着することができる表面を有することができる。可能な基板としては、これらに限定されないが、ガラスおよび変性または機能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポリスチレンおよびスチレンと他の材料のコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリウレタン、テフロン（登録商標）などを含む）、多糖類、ナイロンまたはニトロセルロース、樹脂、シリコンおよび変性シリコンを含むシリカまたはシリカ系材料、炭素、金属、無機ガラス、プラスチック、光ファイバー束、および他の様々なポリマーなどが挙げられる。一般に、基板は、光学的検出を可能にし、それ自体は実質的に蛍光を発することはない。
本明細書中に記載される例は、ポリマーを指す。ポリマー層は、ポリマー材料のフィルムを含んでもよい。例示的なフィルム形成ポリマーには、これらに限定されないが、アクリルアミドまたはＣ１-Ｃ１２とのコポリマー；芳香族およびヒドロキシル誘導体；アクリレートコポリマー；ビニルピロリジンおよびビニルピロリドンコポリマー；デンプンまたはポリデキストリンなどの糖系ポリマー またはポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、シリコーン、シロキサン、ポリエチレンアミン、グアーガム、カラギーナン、アルギン酸塩、ローカストビーンガム、メタクリル酸コポリマー、ポリイミド、環状オレフィンコポリマー、またはそれらの組み合わせなどの他のポリマー。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、少なくとも１つの光硬化性ポリマーを含む。例えば、光硬化性ポリマーは、ウレタン、アクリレート、シリコーン、エポキシ、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、エポキシシリコーン、エポキシ樹脂、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シルセスキオキサン、アシルオキシシラン、マレイン酸ポリエステル、ビニルエーテル、ビニル基またはエチニル基を有するモノマー、またはコポリマー、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、層は、共有結合したポリマーコーティングを含んでもよい。例えば、これは、他の方法、例えば接着または静電相互作用による表面への付着と比較して、基板の官能基化された表面と化学結合を形成するポリマーコーティングを含んでもよい。いくつかの実施形態では、官能基化可能な層に含まれるポリマーは、ポリ（Ｎ-（５-アジドアセタミジルペンチル）アクリルアミド‐コ‐アクリルアミド）であり、ＰＡＺＡＭと呼ばれることもある。
本明細書中に記載された例には、１つ以上の樹脂を使用してもよいことが記載されている。任意の好適な樹脂が、本明細書中に記載された方法においてナノインプリントに使用されてもよい。いくつかの実施形態では、これらに限定されないが、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂（および／またはナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、またはそれらの組み合わせを含む、有機樹脂を使用してもよい。いくつかの例では、樹脂は、ケイ素、酸素、水素を含む化合物間のＳｉ‐Ｏ‐Ｓｉ結合を含む無機シロキサンポリマーを含み、シリカガラスに代表されるシロキサンポリマー系材料を出発物質として用いて形成されていてもよい。また、使用される樹脂は、ケイ素に結合した水素がメチルやフェニルなどの有機基で置換された有機シロキサンポリマーであってもよく、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、シルセスキオキサン水素化物ポリマー、またはアルキルシルセスキオキサン水素化物ポリマーに代表される有機シロキサンポリマーであってもよい。シロキサンポリマーの非限定的な例としては、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、ポリ（オルガノ）シロキサン（シリコーン）、およびパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）が挙げられる。樹脂は、金属酸化物でドープされてもよい。いくつかの実施形態では、樹脂は、これらに限定されないが、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化亜鉛、または酸化ゲルマニウムを含むゾルゲル材料であってもよく、それは好適な溶媒を使用する。用途に応じて、多数の他の樹脂のうちの任意の１つを採用してもよい。
図１は、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃを有する例示的なフローセル１００の一部の断面図である。フローセル１００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。説明のために、フローセル１００の一部のみが示されている。例えば、１つ以上の追加の層および／またはより多くまたはより少ない導波路１０２Ａ～１０２Ｃを使用することができる。
フローセル１００は、基板１０４を含む。基板１０４は、フローセル１００のためのベースを形成することができる。いくつかの実施形態では、フローセル１００の製造において、１つ以上の他の層が、基板１０４に（例えば、基板１０４と接触しているか、または基板１０４の近くに）形成されてもよい。基板１０４は、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃを形成するための基礎として機能してもよい。線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、最初は基板１０４とは別個に存在し、その後基板１０４上に適用されてもよいか、または線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、基板への適用、および／または基板からの１つ以上の材料の除去によって形成されてもよい。線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、基板１０４上に直接、または基板１０４における１つ以上の中間層上に形成することができる。
線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、電磁放射線（レーザー光などの可視光を含むが、これに限定されない）を伝導する役割を果たす。いくつかの実施形態では、電磁放射線は、画像化プロセス中に１つ以上の機能を実行する。例えば、電磁放射線は、画像形成のために試料材料中の蛍光色素を励起する役割を果たすことができる。線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、１種類以上の電磁放射線の伝播を促進する任意の好適な材料で作られてもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃの材料は、ポリマー材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃの材料は、Ｔａ２Ｏ５および／またはＳｉＮｘを含んでもよい。例えば、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、スパッタリング、化学蒸着、原子層蒸着、スピンコーティング、および／またはスプレーコーティングによって形成することができる。
線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃの各々は、その線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃ内へおよび／またはその線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃ外への電磁放射線を結合するための１つ以上の回折格子（明確化のためにここでは省略する）を採用することができる。線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃ内の電磁放射線のための１つ以上の進行方向を採用することができる。例えば、進行方向は、本図示の平面内および／または平面外にあってもよい。回折格子の例は、本明細書中の他の箇所に記載されている。
線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃの各々を、１種以上のクラッディング（ｃｌａｄｄｉｎｇ）に接触して配置してもよい。クラッディングは、電磁放射線をそれぞれの線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃに拘束し、他の線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃまたは他の基板への放射の伝播を防止するか、またはその程度を減少させる役割を果たすことができる。ここでは、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄが一例として示されている。例えば、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｂは、その異なる（例えば、対向する）側で線形導波路１０２Ａに対してまたはその近傍に配置されてもよい。例えば、クラッディング１０６Ｂ～１０６Ｃは、その異なる（例えば、対向する）側面において、線形導波路１０２Ｂに対して、またはその近傍に配置されてもよい。例えば、クラッディング１０６Ｃ～１０６Ｄは、その異なる（例えば、対向する）側面において、線形導波路１０２Ｃに対して、またはその近傍に配置されてもよい。クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄは、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃを互いに分離するのに役立つ１つ以上の好適な材料から作られてもよい。いくつかの実施形態では、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄは、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃの屈折率／インデックスよりも低い屈折率を有する材料から作られてもよい。例えば、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃは、約１．４～１．６の屈折率を有することができ、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄは、約１．２～１．４の屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄのうちの１つ以上は、ポリマー材料を含む。いくつかの実施形態では、クラッディング１０６Ａ～１０６Ｄの１つ以上は、これらに限定されないが、真空または別の材料（例えば、空気または液体）の領域によって散在する１つの材料（例えば、ポリマー）の構造体を含む、複数の構造体を含む。
フローセル１００は、少なくとも１つのナノウェル層１０８を含む。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１０８は、基板１０４からの線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃに対向して配置される。例えば、ナノウェル層は、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃおよびクラッディング１０６Ａ～１０６Ｄに隣接して（例えば、隣接して、または近接して）配置されてもよい。ナノウェル層１０８は、１つ以上のナノウェルを含む。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１０８は、ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃを含む。ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃは、分析プロセスの少なくとも一部（例えば、画像形成のため）の間、１つ以上の試料材料を保持するために使用することができる。例えば、１つ以上の遺伝物質（例えば、クラスターの形態で）をナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃ内に配置することができる。
ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃのうちの１つ以上のナノウェルは、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃのうちの１つ以上のナノウェルと少なくとも実質的に整列していてもよい。これにより、画像形成目的のために（エバネッセント光の透過を含むが、これに限定されない）、それぞれのナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃと対応する線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃとの間の相互作用を可能にすることができる。例えば、ナノウェル１０８Ａは、線形導波路１０２Ａと少なくとも実質的に整列することができ；ナノウェル１０８Ｂは、線形導波路１０２Ｂと少なくとも実質的に整列することができ；および／またはナノウェル１０８Ｃは、線形導波路１０２Ｃと少なくとも実質的に整列することができ、ナノウェル１０８Ｃは、線形導波路１０２Ｃと少なくとも実質的に整列することができる。
ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃは、ナノウェル層１０８へのナノインプリント、またはナノウェル層１０８からのリフトオフ法によって形成することができる。例えば、ナノウェル層１０８は樹脂を含むことができ、ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃは、ナノスケールテンプレートを用いたインプリントによって形成することができる。いくつかの実施形態では、ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃは、その１つ以上の寸法がナノメートルのオーダーで範囲となるような寸法を有することができる。ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃの端部（例えば、底部）は、エバネッセント光の伝播を収容する厚さを有することができる。例えば、厚さは、約０～５００ｎｍであってもよい。ナノウェル層は、線形導波路１０２Ａ～１０２Ｃおよびクラッディング１０６Ａ～１０６Ｄを含む層の少なくとも実質的に対向面全体を覆うことができる。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１０８は、少なくとも１０ｎｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、１００μｍ以上のナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃ間の平均ピッチを有することができ、および／または、少なくとも１００μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、０．５μｍ、０．１μｍ以下の平均ピッチを有することができる。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１０８は、約１５０ｎｍ以上のナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃ間のピッチを有することができる。例えば、ナノウェル層１０８は、約１６０ｎｍ、約２２０ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４５０ｎｍ、またはそれ以上のナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃ間のピッチを有することができる。各ナノウェル１０８Ａ～１０８Ｃの深さは、少なくとも約０．１μｍ、約１μｍ、約１０μｍ、約１００μｍ、またはそれ以上であってもよい。代替的または追加的に、深さは、最大で１×１０３μｍ、１００μｍ、１０μｍ、１μｍ、０．１μｍ以下であってもよい。
図２Ａ～２Ｂは、千鳥状回折格子２０２を有するフローセル２００を有する例を示す。フローセル２００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と組み合わせて使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。説明のために、フローセル２００の一部のみが示されている。
フローセル２００は、ここでは円形の形状を用いて説明されるナノウェル２０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルの一部のみが具体的に言及され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法の方法で）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的には示されていない。ナノウェル２０４Ａは、ここでは線形導波路２０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル２００を参照して記載された線形導波路は、本明細書中に記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路２０６Ａは、ナノウェル２０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル２０４Ａと接触して）配置される。いくつかの実施形態では、線形導波路２０６Ａは、線形導波路コア２０８および１つ以上の回折格子２０２を含んでもよい。
別のナノウェル２０４Ｂもまた、線形導波路２０６Ａに関連している。例えば、ナノウェル２０４Ｂは、ナノウェル２０４Ａに隣接して配置され、ナノウェル２０４Ａ～２０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路２０６Ａからの電磁放射線を受ける方法によって）線形導波路２０６Ａと相互作用してもよい。別のナノウェル２０４Ｃは、対照的に、代わりに線形導波路２０６Ｂと関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路２０６Ｂは、線形導波路２０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂの間に配置することができる。
本明細書中に記載された、いくつかの例は、ナノウェルの組について言及しているか、またはそうでなければ関連している。ナノウェルの組は、少なくとも１つの特性を有する１つ以上のナノウェルの論理的または物理的なグループである。１つの組のナノウェルは、１つの線形導波路に関連してもよく、別の組のナノウェルは、別の線形導波路に関連してもよい。いくつかの実施形態では、１つの組のナノウェルは、一行に配置されてもよい。そのようなナノウェルの行は、いくつかの例を挙げると、例えば、線形導波路と同軸である（例えば、線形導波路の上または下に完全に重なっている）ことによって、または線形導波路と平行であり、線形導波路に隣接して配置される（例えば、線形導波路の片側または両側に）ことによって、線形導波路に沿って延びてもよい。従って、１つの組のナノウェルは、いくつかの実施形態では、ナノウェルの１つ以上の行を含んでもよい。ナノウェルのそのような行の各々は、少なくとも１つの線形導波路と整列させてもよい。
ナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例において完全にランダムな方法で、または１つ以上のパターンに従って、基板上に（例えば、ナノウェル層内に）配置することができる。いくつかの実施形態では、ナノウェルは、これらに限定されないが、多角形アレイを含む、１つ以上の配列の形態で配置される。例えば、多角形アレイは、矩形、三角形、または六角形アレイ、または少なくともいくつかのナノウェルが多角形に配置されている他の任意の形態の配列であってもよい。この例のフローセル２００は、ナノウェルの矩形アレイを有する。
フローセル２００は、画像形成プロセスの１つ以上の形態で使用することができる。例えば、ナノウェル（ナノウェル２０４Ａ～２０４Ｃを含む）内の試料材料は、それぞれの線形導波路（それぞれの線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂを含む）からの電磁放射線を受けることができる。電磁放射線へのそのような曝露から生じる発光（発光の例は、蛍光色素からの蛍光である）は、装置（例えば、１つ以上のカメラおよび／または他の画像形成装置）を使用して捕捉することができる。そのような装置は、発光装置または類似の用語という表現を用いて言及されることがある。例えば、発光装置は、１つ以上のカメラまたは他の画像形成装置、および少なくとも１つのレンズまたは他の発光光学系を含んでもよい。いくつかの実施形態では、回折限界は、少なくとも部分的に発光光学系の１つ以上の特性に起因することができる。例えば、使用される発光光学系に基づいて、分解能距離を定義することができ、その分解能距離は、発光光学系を使用して分解可能な最短距離をマークする。即ち、分解能距離によって間隔を置いている特徴を解決するとき、画像化システムは、その利用可能な最高レベルの解像度で動作していると言うことができる。
ここで、距離２１０は、発光光学系の分解能距離よりも小さく、距離２１２は、発光光学系の分解能距離よりも大きいか、またはほぼ等しい。ここでの距離２１０は、一方向のナノウェル間の間隔を表す。いくつかの実施形態では、これは、線形導波路を横切る方向であってもよい。例えば、線形導波路は、ここでは一方向（例えば、図示のような垂直方向）にナノウェルの行と整列しているので、距離２１０はまた、隣接する線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂ）の間の距離を表すことができる。例えば、ナノウェル２０４Ａと２０４Ｃは、距離２１０で隔てられている。即ち、線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂは、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている。
ここでの距離２１２は、距離２１０とは別の方向のナノウェル間の間隔を表している。例えば、距離２１０および２１２は、実質的に、そして少なくとも１つの例では、互いに完全に垂直であってもよい。いくつかの実施形態では、これは、線形導波路の任意の個々の１つに沿った方向であってもよい。例えば、線形導波路は、ここでは、一方向（例えば、図示のように垂直方向）にナノウェルの行と整列しているので、距離２１２は、線形導波路の任意の１つ（例えば、線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂ）上の隣接するナノウェル間の距離を表すことができる。例えば、ナノウェル２０４Ａおよび２０４Ｂは、距離２１２によって分離されている。即ち、線形導波路２０６Ａに関連付けられたナノウェルは、フローセル２００のための発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有する。
回折格子２０２は、フローセル２００の線形導波路へのおよび／または線形導波路からの電磁放射線を結合するために機能する。ここでは、線形導波路２０６Ａは回折格子２０２Ａを有し、線形導波路２０６Ｂは回折格子２０２Ｂを有する。回折格子２０２Ａ～２０２Ｂは、同じ周期構造体を有していてもよいし、異なる周期構造体を有していてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子２０２Ａ～２０２Ｂのいずれかまたは両方は、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子２０２Ａ～２０２Ｂのリッジは、一例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。
回折格子２０２Ａ～２０２Ｂは、対応する線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂへの電磁放射線の選択的結合を容易にする１つ以上の特性を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子２０２のうちの１つ以上は、回折格子２０２のうちの他の１つ以上から空間的にオフセットされている。相殺は、線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂに平行な方向であってもよい。例えば、回折格子２０２Ｂと線形導波路２０６Ｂに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子２０２Ａと線形導波路２０６Ａに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。回折格子２０２Ａ～２０２Ｂが互いに空間的にオフセットされているという特徴は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ａ）の一方に結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ｂ）の他方に結合することを容易にする。
フローセル２００は、例えば図示されているように、複数の線形導波路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路２０６Ｃは、線形導波路２０６Ａとは反対側の線形導波路２０６Ｂに隣接して配置される。例えば、線形導波路２０６Ｃは、回折格子２０２Ｃを有してもよい。いくつかの実施形態では、回折格子２０２Ｃは、回折格子２０２Ｂから空間的にオフセットされてもよい。例えば、回折格子２０２Ｃは、回折格子２０２Ａが線形導波路２０６Ａに平行な方向に有するのと同じ空間的なオフセットを、線形導波路２０６Ｃに平行な方向に、回折格子２０２Ｂから有してもよい。
回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃが回折格子２０２Ｂから空間的にオフセットされているという特性は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ａまたは２０６Ｃ）のうちの１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ｂ）のうちの別の１つに結合することを容易にする。別の例として、特性は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ｂ）のうちの少なくとも１つの他の１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ａまたは２０６Ｃ）のうちの１つに結合することを容易にする。
光領域２１４は、ここでは、破線の輪郭を有する矩形として模式的に図示されている。光領域２１４は、画像化プロセスの一部として光または他の電磁放射線が衝突するように引き起こされる１つ以上の位置を表す。いくつかの実施形態では、レーザーによって発生した照明光は、最終的に線形導波路のいくつかに結合されるために、光領域２１４に向けられてもよい。例えば、レーザー光は、試料材料中の１つ以上の蛍光色素の蛍光特性に対応するように選択されてもよい。
画像取り込み領域２１６は、ここでは、破線の輪郭を有する矩形として模式的に図示されている。画像取り込み領域２１６は、発光光学系の視野を表す。例えば、カメラまたは他の画像センサは、画像取り込み領域２１６から発生される１種類以上の発光（例えば、蛍光灯）を捕捉することができる。
上述した実施例は、フローセル２００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路２０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路２０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組を有するナノウェル層を含むことを例示している。フローセル２００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路２０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子２０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子２０２Ｂ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子２０２Ｂから空間的にオフセットされている）を有する。
画像取り込みプロセスは、１つ以上のスキャン操作を含んでもよい。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域２１６は、画像取り込み領域２１６内の１つ以上のナノウェルに関する画像取り込みを容易にするために、フローセル２００の１つ以上の領域を重ね合わせるように引き起こされてもよい。位置決めは、画像取り込み領域２１６の移動、またはフローセル２００の移動、またはその両方を含んでもよい。例えば、発光光学系は、様々なスキャン操作の間に画像取り込み領域２１６が移動しないように、分析装置内で比較的静止していてもよい。例えば、フローセル２００は、画像取り込み領域２１６に対して相対的に（例えば、少なくとも１つの方向への正確な移動を容易にする電動ステージ上に配置されることによって）１つ以上のスキャン位置に移動させることができる。ここで、矢印２１８は、画像取り込み領域２１６が線形導波路およびそれに関連するナノウェルの少なくとも一部をオーバーレイするように、フローセル２００を移動させることができることを模式的に示している。
光領域２１４は、画像取り込み領域２１６と共に静止したままであってもよいし、画像取り込み領域２１６に対応して移動してもよいし、画像取り込み領域２１６とは独立して移動してもよい。この例では、光領域２１４は、回折格子２０２のいくつかのもの（例えば、回折格子２０２Ａ、２０２Ｃ）と整列しているが、回折格子のいくつかの他のもの（例えば、回折格子２０２Ｂ）とは整列していない。例えば、スキャンが、光領域２１４の現在の位置で矢印２１８の方向に行われる場合、回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃ（および同様の空間的なオフセットを有する他のもの）は、光領域２１４に衝突する光によって照明され、一方、回折格子のいくつかの他のもの（例えば、回折格子２０２Ｂ）は、光領域２１４に衝突する光によって照明されない。従って、照明光は、線形導波路２０６Ａおよび２０６Ｃ（およびその回折格子が類似の空間的なオフセットを有する他のもの）に結合され、一方、照明光は、線形導波路２０６Ｂ（およびその回折格子が類似の空間的なオフセットを有する他のもの）に結合されない。これは、フローセル２００のナノウェルの選択的な照明を容易にすることができる。例えば、線形導波路２０６Ａおよび２０６Ｃは、それらに結合された光を有するので、励起光は、線形導波路２０６Ａに結合されたナノウェル２０４Ａおよび２０４Ｃ、および線形導波路２０６Ｃに結合されたナノウェル２０４Ｄに到達することができる。一方、励起光は、現在光が結合されていない線形導波路２０６Ｂに関連付けられているため、ナノウェル２０４Ｃには到達しないはずである。このように、試料材料の一部（例えば、ナノウェル２０４Ａおよび２０４Ｃ内）は、互いに距離２１０で配置されているが、画像形成は正常に進行することができる；即ち、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い。矢印２１８によって表される動きに対応するスキャン（これは、ラインスキャンとして特徴付けられてもよい）の間、線形導波路の特定の部分集合のみが、それらに結合された光を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、すべての第２の線形導波路のみに結合される。例えば、光は、第１、第３、第５、第７、およびその上の線形導波路のみに結合されてもよく、一方、光は、第２、第４、第６、第８、およびその上の線形導波路には結合されない。
いくつかの実施形態では、距離２１０は、回折限界（例えば、発光光学系の分解能距離）よりも短い。例えば、０．７５の数値開口で波長が約７００ｎｍである場合、回折限界は約４６６ｎｍであり、その後、距離２１０はこの限界よりも短くすることができる。いくつかの実施形態では、フローセル２００は、ナノウェル２０４Ａ、２０４Ｄが回折限界（例えば、約４６６ｎｍ）について互いに離間するように設計することができる。例えば、その後、距離２１０は、回折限界の約半分（例えば、約２３３ｎｍ）であってもよい。別の例として、波長が０．７５の数値開口で約５２５ｎｍである場合、回折限界は約３５０ｎｍであり、距離２１０はその後約１７５ｎｍであってもよい。上記の例では、他のすべての線形導波路を一度に活性化することを含む。いくつかの実施形態では、他のすべての線形導波路よりも少ない数の他の線形導波路を一度に作動させることができる。例えば、全ての第３の線形導波路が一度に作動される場合、距離２１０は、回折限界の約１／３であってもよい。別の例として、すべての第４の線形導波路が一度に作動される場合、距離２１０は、回折限界の約４分の１であってもよい。
図２Ａに図示されているスキャンは、フローセル２００が画像内で左に移動され、画像取り込み領域２１６が線形導波路をオーバーレイするように線形導波路に対応する１つ以上の選択された位置で停止し、フローセル２００が画像取り込み領域２１６の左に位置するまで停止するように記載することができる。図２Ａに図示されたスキャンの間にそれらに結合された光を有さず、その関連するナノウェルがそれに応じて励起光を受けない１つ以上の線形導波路は、別のスキャン操作で画像化されてもよい。
そのような他のスキャン操作は、前述したのと同じ方向（例えば、矢印２１８の方向に沿って）に、または別の方向に実行することができる。図２Ｂは、スキャンが矢印２２０に対応する方向に沿って行われる例を示しており、この方向は、実質的に、そして少なくとも１つの例では、矢印２１８に関連する方向とは完全に反対である。図２Ｂに図示されているスキャンは、フローセル２００が画像内で右に移動され、画像取り込み領域２１６がそれらをオーバーレイするように線形導波路に対応する１つ以上の選択された位置で停止し、フローセル２００が画像取り込み領域２１６の右に位置するまで行われる例として説明することができる。位置決めは、画像取り込み領域２１６の移動、またはフローセル２００の移動、またはその両方を含んでもよい。
この例では、光領域２１４は、回折格子２０２のいくつか（例えば、回折格子２０２Ｂ）と整列しているが、回折格子のいくつかの他のもの（例えば、回折格子２０２Ａ、２０２Ｃ）とは整列していない。例えば、スキャンが、光領域２１４の現在の位置で矢印２２０の方向に行われる場合、回折格子２０２Ｂ（および同様の空間的なオフセットを有する他のもの）は、光領域２１４に入射する光によって照明を当てられ、一方、回折格子のいくつかの他のもの（例えば、回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃ）は、光領域２１４に入射する光によって照明を当てられない。従って、照明光は、線形導波路２０６Ｂ（およびその回折格子が類似の空間的なオフセットを有する他のもの）に結合され、一方、照明光は、線形導波路２０６Ａおよび２０６Ｃ（およびその回折格子が類似の空間的なオフセットを有する他のもの）に結合されない。これは、フローセル２００のナノウェルの選択的な照明を容易にすることができる。例えば、線形導波路２０６Ｃは、それに結合された光を有するので、励起光は、線形導波路２０６Ｂに関連付けられたナノウェル２０４Ｃおよび他のものに到達することができる。一方、励起光は、線形導波路２０６Ａに結合されたナノウェル２０４Ａ～２０４Ｂや、線形導波路２０６Ｃに結合されたナノウェル２０４Ｄには到達しないはずであり、これは、現在、線形導波路が光をそれらに結合していないからである。このように、試料材料の一部（例えば、ナノウェル２０４Ａおよび２０４Ｃ内）は、互いに距離２１０で配置されているが、画像形成は正常に進行することができる；即ち、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い。矢印２２０によって表される動きに対応するスキャン（これは、ラインスキャンとして特徴付けられてもよい）の間、線形導波路の特定の部分集合のみが、それらに結合された光を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、すべての第２の線形導波路のみに結合される。例えば、光は、第２、第４、第６、第８、およびその上の線形導波路のみに結合されてもよく、一方、光は、第１、第３、第５、第７、およびその上の線形導波路には結合されない。
図２Ａ～２Ｂに関連する例は、回折格子２０２が互いに空間的にオフセットされている差動結合に関する。いくつかの実施形態では、１つ以上の他のアプローチが、代わりに、または更に、差動結合に使用されてもよい。そのようなアプローチは、これらに限定されないが、差別化されたビーム・パラメータ、差別化されたカプラ・パラメータ、および／または差別化された導波路パラメータを含んでもよい。例は、以下に提供される。
図３Ａ～３Ｂは、回折格子３０２を有するフローセル３００を有する例を示す。いくつかの実施形態では、フローセル３００のための差動結合は、回折格子３０２に適用される光ビームの１つ以上のパラメータを差別化することに基づいて提供される。いくつかの実施形態では、フローセル３００のための差動結合は、回折格子３０２の１つ以上のパラメータを差別化することに基づいて提供される。いくつかの実施形態では、フローセル３００のための差動結合は、フローセル３００の線形導波路の１つ以上のパラメータを差別化することに基づいて提供される。これらのアプローチのうちの２つ以上の組み合わせを使用することができる。フローセル３００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と組み合わせて使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。説明のために、フローセル３００の一部のみが示されている。
フローセル３００は、ここでは円形の形状を用いて図示されているナノウェル３０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルのいくつかのみが具体的に記載され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法によって）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的に示されていない。ナノウェル３０４Ａは、ここでは線形導波路３０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル３００を参照して記載された線形導波路は、本明細書中に記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路３０６Ａは、ナノウェル３０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル３０４Ａと接触して）配置される。いくつかの実施形態では、線形導波路３０６Ａは、線形導波路コア３０８および１つ以上の回折格子３０２を含んでもよい。
別のナノウェル３０４Ｂもまた、線形導波路３０６Ａに関連付けられている。例えば、ナノウェル３０４Ｂは、ナノウェル３０４Ａに隣接して配置され、ナノウェル３０４Ａ～３０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路３０６Ａからの電磁放射線を受ける方法によって）線形導波路３０６Ａと相互作用することができる。別のナノウェル３０４Ｃは、対照的に、代わりに線形導波路３０６Ｂと関連付けられている。いくつかの実施形態では、線形導波路３０６Ｂは、線形導波路３０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂの間に配置することができる。
フローセル３００は、１つ以上の実施形態の画像形成プロセスで使用することができる。例えば、ナノウェル（ナノウェル３０４Ａ～３０４Ｃを含む）内の試料材料は、それぞれの線形導波路（それぞれの線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂを含む）からの電磁放射線を受けることができる。電磁放射線へのそのような曝露から生じる発光（発光の例は、蛍光色素からの蛍光である）は、装置（例えば、１つ以上のカメラおよび／または他の画像形成装置）を使用して捕捉することができる。そのような装置は、放出装置または類似の用語と呼ばれることがある。例えば、発光装置は、１つ以上のカメラまたは他の画像形成装置、および少なくとも１つのレンズまたは他の発光光学系を含んでもよい。いくつかの実施形態では、回折限界は、少なくとも部分的に発光光学系の１つ以上の特性に起因することができる。例えば、使用される発光光学系に基づいて、分解能距離を定義することができ、その分解能距離は、発光光学系を使用して分解可能な最短距離をマークする。即ち、分解能距離によって間隔を置いている特徴を解決するとき、画像化システムは、その解像度の最も高い利用可能なレベルで動作していると言うことができる。
ここで、距離３１０は、発光光学系の分解能距離よりも小さく、距離３１２は、発光光学系の分解能距離よりも大きいか、またはほぼ等しい。ここでの距離３１０は、一方向のナノウェル間の間隔を表す。いくつかの実施形態では、これは、線形導波路を横切る方向であってもよい。例えば、線形導波路は、ここでは一方向（例えば、図示のような垂直方向）にナノウェルの行と整列しているので、距離３１０はまた、隣接する線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂ）間の距離を表すことができる。例えば、ナノウェル３０４Ａと３０４Ｃは、距離３１０で区切られている。即ち、線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂは、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている。
ここでの距離３１２は、距離３１０とは別の方向のナノウェル間の間隔を表している。例えば、距離３１０および３１２は、実質的に、そして少なくとも１つの例では、互いに完全に垂直であってもよい。いくつかの実施形態では、これは、線形導波路の任意の個々の１つに沿った方向であってもよい。例えば、線形導波路は、ここでは、一方向（例えば、図示のように垂直方向）にナノウェルの行と整列しているので、距離３１２は、線形導波路の任意の１つ（例えば、線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂ）上の隣接するナノウェル間の距離を表すことができる。例えば、ナノウェル３０４Ａおよび３０４Ｂは、距離３１２によって分離されている。即ち、線形導波路３０６Ａに関連付けられたナノウェルは、フローセル３００のための発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有する。
回折格子３０２は、フローセル３００の線形導波路へのおよび／または線形導波路からの電磁放射線を結合するために機能する。ここでは、線形導波路３０６Ａは回折格子３０２Ａを有し、線形導波路３０６Ｂは回折格子３０２Ｂを有する。ここでの回折格子３０２Ａ～３０２Ｂは、異なる周期構造体を有する。いくつかの実施形態では、回折格子３０２Ａ～３０２Ｂのいずれかまたは両方は、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子３０２Ａ～３０２Ｂのリッジは、一例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。
回折格子３０２Ａ～３０２Ｂは、対応する線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂへの電磁放射線の選択的結合を容易にする１つ以上の特性を有していてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子３０２のうちの１つ以上は、回折格子３０２のうちの１つ以上の他の回折格子とは異なる格子周期を有する。例えば、回折格子３０２Ａは、回折格子３０２Ｂよりも高い格子周期を有してもよい。別の例として、回折格子３０２Ｂは、回折格子３０２Ａよりも高い格子周期を有してもよい。回折格子３０２Ａ～３０２Ｂが互いに異なる格子周期を有するという特性は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ａ）の１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ｂ）の別の１つに結合することを容易にする。
いくつかの実施形態では、回折格子３０２Ａ～３０２Ｃへの結合は、格子周期以外のカプラ・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子の不均一性、溝の配向、溝の曲率、カプラの全体形状、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によっても、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子３０２Ａ～３０２Ｃへの結合はまた、フローセル３００の１つ以上の線形導波路に関する導波路パラメータ（例えば、これらに限定されないが、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせ）によって、またはその代わりに差別化されてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子３０２Ａ～３０２Ｃへの結合はまた、フローセル３００に適用される光ビームのビーム・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、光ビームの位置、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によって差別化されてもよい。
フローセル３００は、例えば図示されているように、複数の線形導波路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路３０６Ｃは、線形導波路３０６Ａとは反対側の線形導波路３０６Ｂに隣接して配置される。換言すれば、この実施形態では、線形導波路３０６Ｂは、線形導波路３０６Ａと線形導波路３０６Ｃとの間にある。例えば、線形導波路３０６Ｃは、回折格子３０２Ｃを有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子３０２Ｃは、回折格子３０２Ｂとは異なる格子周期を有することができる。例えば、回折格子３０２Ｃは、回折格子３０２Ａと同じ格子周期を有することができる。別の例として、回折格子３０２Ｃは、回折格子３０２Ａとは異なる格子周期を有し、回折格子３０２Ｂとは異なる格子周期を有することができる。異なる格子周期を有する回折格子３０２Ａ～３０２Ｃの少なくとも一部の特性は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ａまたは３０６Ｃ）のうちの１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ｂ）のうちの別の１つに結合することを容易にする。別の例として、特性は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ａまたは３０６Ｃ）の少なくとも１つの他の部分に結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ｂ）の１つに結合することを容易にする。
光領域３１４は、ここでは、破線の輪郭を有する矩形として模式的に図示されている。光領域３１４は、画像化プロセスの一部として光または他の電磁放射線が衝突するように引き起こされる１つ以上の位置を表す。いくつかの実施形態では、レーザーによって生成された照明光は、最終的に線形導波路のいくつかに結合されるために、光領域３１４に向けられることができる。例えば、レーザー光は、試料材料中の１つ以上の蛍光色素の蛍光特性に対応するように選択することができる。
画像取り込み領域２１６は、ここでは、破線の輪郭を有する矩形として模式的に図示されている。画像取り込み領域２１６は、発光光学系の視野を表す。例えば、カメラまたは他の画像センサは、画像取り込み領域３１６から発せられる１種類以上の発光（例えば、蛍光灯）を捕捉することができる。
上述の実施例は、フローセル３００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路３０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路３０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組を有するナノウェル層を含むことを例示している。フローセル３００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路３０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子３０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子３０２Ｂ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子３０２Ｂとは異なる格子周期を有する）を有する。
画像取り込みプロセスは、１つ以上のスキャン操作を含んでもよい。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域３１６は、画像取り込み領域３１６内の１つ以上のナノウェルに関する画像取り込みを容易にするために、フローセル３００の１つ以上の領域をオーバーレイさせるように引き起こすことができる。位置決めは、画像取り込み領域３１６の移動、またはフローセル３００の移動、またはその両方を含んでもよい。例えば、発光光学系は、様々なスキャン操作の間に画像取り込み領域３１６が移動しないように、分析装置内で比較的静止していてもよい。例えば、フローセル３００は、画像取り込み領域３１６に対して相対的に（例えば、少なくとも１つの方向への正確な移動を容易にする電動ステージ上に配置されることによって）１つ以上のスキャン位置に移動させることができる。ここで、矢印３１８は、画像取り込み領域３１６が線形導波路およびそれに関連するナノウェルの少なくとも一部をオーバーレイするように、フローセル３００を移動させることができることを模式的に示している。
光領域３１４は、画像取り込み領域３１６と共に静止したままであってもよいし、画像取り込み領域３１６に対応して移動させてもよいし、画像取り込み領域３１６とは独立して移動させてもよい。この例では、光領域３１４は、フローセル３００の回折格子３０２のすべてと整列している。フローセル３００の線形導波路のうちの少なくとも１つの、しかし他の少なくとも１つの線形導波路に光を選択的に結合させるために、光領域３１４に衝突する照明光に異なる入射角を与えることができる。例えば、スキャンが矢印３１８の方向に行われる場合、入射角は、回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃ（および同様の格子周期を有する他のもの）が光領域３１４に衝突する光を結合するのに対し、回折格子の他のいくつかのもの（例えば、回折格子３０２Ｂ）が光領域３１４に衝突する光を結合しないように選択することができる。従って、照明光は、線形導波路３０６Ａおよび３０６Ｃ（およびその回折格子が類似の格子周期を有する他のもの）に結合され、一方、照明光は、線形導波路３０６Ｂ（およびその回折格子が類似の格子周期を有する他のもの）に結合されない。これにより、フローセル３００のナノウェルの選択的な照明を容易にすることができる。例えば、線形導波路３０６Ａおよび３０６Ｃは、それらに結合された光を有するので、励起光は、線形導波路３０６Ａに関連付けられたナノウェル３０４Ａおよび３０４Ｃ、および線形導波路３０６Ｃに関連付けられたナノウェル３０４Ｄに到達することができる。一方、励起光は、現在光がそれに結合されていない線形導波路３０６Ｂに関連付けられているので、ナノウェル３０４Ｃには到達しないはずである。このように、試料材料の一部（例えば、ナノウェル３０４Ａおよび３０４Ｃ内）は、互いに距離３１０に配置されているが、画像形成は、正常に進行することができる；即ち、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い。矢印３１８によって表される動きに対応するスキャン（これは、ラインスキャンとして特徴付けられてもよい）の間、線形導波路の特定の部分集合のみが、それらに結合された光を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、すべての第２の線形導波路のみに結合される。例えば、光は、第１、第３、第５、第７などの線形導波路のみに結合されてもよく、一方、光は、第２、第４、第６、第８などの線形導波路には結合されない。
図３Ａで例示されるスキャンは、フローセル３００が画像中で左に移動され、画像取り込み領域３１６がそれらをオーバーレイするように線形導波路に対応する１つ以上の選択された位置で停止し、フローセル３００が画像取り込み領域３１６の左に位置するまでであると記述することができる。図３Ａに図示されたスキャンの間にそれらに結合された光を有さず、その関連するナノウェルがそれに応じて励起光を受けない１つ以上の線形導波路は、別のスキャン操作で画像化されてもよい。
そのような他のスキャン操作は、上述したのと同じ方向（例えば、矢印３１８の方向に沿って）に、または別の方向に実行することができる。図３Ｂは、スキャンが矢印３２０に対応する方向に沿って行われる例を示しており、この方向は、実質的に、そして少なくとも１つの例では、矢印３１８に関連付けられた方向とは完全に反対である。図３Ｂに図示されているスキャンは、フローセル３００が画像内で右に移動され、画像取り込み領域３１６が線形導波路をオーバーレイする際に線形導波路に対応する１つ以上の選択された位置で停止し、フローセル３００が画像取り込み領域３１６の右に位置するまで行われる例として説明することができる。位置決めは、画像取り込み領域３１６、またはフローセル３００、またはその両方の移動を含んでもよい。
この例では、光領域３１４は、フローセル３００の回折格子３０２のすべてと整列している。フローセル３００の線形導波路のうちの少なくとも１つに光を選択的に結合させるために、光領域３１４に衝突する照明光に異なる入射角を与えることができる。例えば、スキャンが矢印３２０の方向に行われる場合、入射角は、回折格子３０２Ｂ（および同様の格子周期を有する他のもの）が光領域３１４に衝突する光を結合するのに対し、回折格子の他のいくつかのもの（例えば、回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃ）が光領域３１４に衝突する光を結合しないように選択することができる。従って、照明光は、線形導波路３０６Ｂ（およびその回折格子が類似の格子周期を有する他のもの）に結合され、一方、照明光は、線形導波路３０６Ａおよび３０６Ｃ（およびその回折格子が類似の格子周期を有する他のもの）に結合されない。これにより、フローセル３００のナノウェルの選択的な照明を容易にすることができる。例えば、線形導波路３０６Ｂには光が結合されているので、励起光は、線形導波路３０６Ｂに関連付けられたナノウェル３０４Ｃおよび他のものに到達することができる。一方、励起光は、線形導波路３０６Ａに結合されたナノウェル３０４Ａ～３０４Ｂ、または線形導波路３０６Ｃに結合されたナノウェル３０４Ｄには到達しないはずであり、これは、現在、線形導波路が光をそれらに結合させていないため、線形導波路３０６Ｂに結合されたナノウェル３０４Ａ～３０４Ｂには到達しない。このように、試料材料の一部（例えば、ナノウェル３０４Ａおよび３０４Ｃ内）は、互いに距離３１０に配置されているが、画像形成は、正常に進行することができる；即ち、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い。矢印３２０によって表される動きに対応するスキャン（これは、ラインスキャンとして特徴付けられてもよい）の間、線形導波路の特定の部分集合のみが、それらに結合された光を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、すべての第２の線形導波路のみに結合される。例えば、光は、第２、第４、第６、第８、およびその上の線形導波路のみに結合されてもよく、一方、光は、第１、第３、第５、第７、およびその上の線形導波路に結合されていない。
いくつかの実施形態では、回折格子３０２の２つ以上は、代わりに、またはまた、異なる屈折率を有することができる。例えば、これは、線形導波路３０６Ａ～３０６Ｃの少なくとも一部に関する差動結合を可能にすることができる。
図４は、千鳥状回折格子４０２を有するフローセル４００の別の例を示す。フローセル４００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と共に使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。説明のために、フローセル４００の一部のみが示されている。
フローセル４００は、ここでは円形の形状を用いて図示されているナノウェル４０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルの一部のみが具体的に言及され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法の方法で）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的に示されていない。ナノウェル４０４Ａは、ここでは線形導波路４０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル４２００を参照して記載された線形導波路は、本明細書中に記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路４０６Ａは、ナノウェル４０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル４０４Ａと接触して）配置される。
別のナノウェル４０４Ｂもまた、線形導波路４０６Ａに関連している。例えば、ナノウェル４０４Ｂは、ナノウェル４０４Ａに隣接して配置され、ナノウェル４０４Ａ～４０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路４０６Ａからの電磁放射線を受ける方法によって）線形導波路４０６Ａと相互作用することができる。別のナノウェル４０４Ｃは、対照的に、代わりに線形導波路４０６Ｂと関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路４０６Ｂは、線形導波路４０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路４０６Ａ～４０６Ｂの間に配置することができる。
フローセル４００は、１つ以上の実施形態の画像形成プロセスで使用することができる。例えば、ナノウェル（ナノウェル４０４Ａ～４０４Ｃを含む）内の試料材料は、それぞれの線形導波路（それぞれの線形導波路４０６Ａ～４０６Ｂを含む）からの電磁放射線にさらされてもよい。電磁放射線へのそのような曝露から生じる発光（発光の例は、蛍光色素からの蛍光である）は、装置（例えば、１つ以上のカメラおよび／または他の画像形成装置）を使用して捕捉することができる。そのような装置は、発光装置または類似の用語という表現を用いて言及されることがある。例えば、発光装置は、１つ以上のカメラまたは他の画像形成装置、および少なくとも１つのレンズまたは他の発光光学系を含んでもよい。いくつかの実施形態では、回折限界は、少なくとも部分的に発光光学系の１つ以上の特性に起因することができる。例えば、使用される発光光学系に基づいて、分解能距離を定義することができ、その分解能距離は、発光光学系を使用して分解可能な最短距離をマークする。即ち、分解能距離によって間隔を置いている特徴を解決する場合、画像化システムは、利用可能な最高レベルの解像度で動作していると言うことができる。
回折格子４０２は、電磁放射線をフローセル４００の線形導波路へおよび／または線形導波路の外へ結合するために機能する。ここでは、線形導波路４０６Ａは回折格子４０２Ａを有し、線形導波路４０６Ｂは回折格子４０２Ｂを有し、線形導波路４０６Ｃは回折格子４０２Ｃを有する。回折格子４０２Ａ～４０２Ｃは、同じまたは異なる周期構造体を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃのいずれかまたはすべては、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃのリッジは、一例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。
回折格子４０２Ａ～４０２Ｃは、対応する線形導波路４０６Ａ～４０６Ｃへの電磁放射線の選択的結合を容易にする１つ以上の特性を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子４０２のうちの１つ以上は、回折格子４０２のうちの１つ以上の他の１つ以上の回折格子から空間的にオフセットされている。相殺は、線形導波路４０６Ａ～４０６Ｃに平行な方向であってもよい。例えば、回折格子４０２Ｂと線形導波路４０６Ｂに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子４０２Ａと線形導波路４０６Ａに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。別の例として、回折格子４０２Ｃと線形導波路４０６Ｃに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子４０２Ａと線形導波路４０６Ａに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きく、また、回折格子４０２Ｂと線形導波路４０６Ｂに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きくなっている。回折格子４０２Ａ～４０２Ｃが互いに空間的にオフセットされているという特徴は、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路４０６Ａ）の一方に結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路４０６Ｂまたは４０６Ｃ）の他方に結合することを容易にする。即ち、回折格子４０２Ｃは、各回折格子４０２Ａ～４０２Ｂから線形導波路４０６Ａ～４０６Ｃに平行な方向に空間的にオフセットされている。
いくつかの実施形態では、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃへの結合はまた、光ビームの位置以外のビーム・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によって差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃへの結合はまた、カプラ・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、格子周期、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子不均一性、溝配向、溝曲率、カプラの全体形状、およびそれらの組み合わせ）によって差別化することができるか、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃへの結合は、フローセル４００の１つ以上の線形導波路に関する導波路パラメータ（例えば、これらに限定されないが、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によっても、またはその代わりに差別化することができる。
光領域４０８Ａ～４０８Ｃは、ここでは、破線の輪郭を有する矩形として模式的に図示されている。光領域４０８Ａ～４０８Ｃは、画像化プロセスの一部として光または他の電磁放射線が衝突するように引き起こされる位置を表している。いくつかの実施形態では、レーザーによって生成された照明光は、最終的に対応する線形導波路に結合されるために、光領域４０８Ａ～４０８Ｃのうちの１つ以上に向けられることができる。例えば、レーザー光は、試料材料中の１つ以上の蛍光色素の蛍光特性に対応するように選択することができる。光は、光を線形導波路４０６Ｂ～４０６Ｃに結合することなく、光を線形導波路４０６Ａに結合するために、光領域４０８Ａに向けられてもよい。光は、光を線形導波路４０６Ａまたは４０８～４０８Ｃに結合することなく、光を線形導波路４０６Ｂに結合するために、光領域４０８Ｂに向けられることができる。光は、光を線形導波路４０６Ａ～４０６Ｂに結合することなく線形導波路４０６Ｃに結合するために光領域４０８Ｃに向けられてもよい。
フローセル４００は、線形導波路４０６Ａ～４０６Ｃに加えて、対応する回折格子を有する他の線形導波路を有することができる。そのような他の線形導波路の個々の回折格子は、回折格子４０２Ａ～４０２Ｃのうちの１つの回折格子の空間的相殺と同様の空間的なオフセットを有することができ、または異なる空間オフセットを有することができる。例えば、光は、第１、第４、第７、第１０、およびその上の線形導波路のみに結合されてもよく、一方、光は、第２、第３、第５、第６、第８、第９、第１１、第１２、およびその上の線形導波路に結合されていない。より一般的には、任意の個々のスキャン操作（特定の光領域の使用に対応し、例えば、光領域４０８Ａ～４０８Ｃのうちの１つの光領域など）において、光が結合される線形導波路の序数は、ｎ番目の序数ａｎ（ｎ＝１，２，３，．．．）が式：
ａｎ＝ａ１＋ｄ（ｎ‐１）
として表される等差級数を形成することができ、ここで、ａ１は第１の序数であり、ｄは正の整数である。例えば、ａ１＝１、ｄ＝３の場合、光が結合されている線形導波路は、上述の例に対応して、１、４、７、１０などの序数を有することがわかる。別の例として、ａ１＝１、ｄ＝４の場合、光が結合されている線形導波路は、１、５、９、１３などの序数を有することがわかる。
ａｎ＝ａ１＋ｄ（ｎ‐１）
として表される等差級数を形成することができ、ここで、ａ１は第１の序数であり、ｄは正の整数である。例えば、ａ１＝１、ｄ＝３の場合、光が結合されている線形導波路は、上述の例に対応して、１、４、７、１０などの序数を有することがわかる。別の例として、ａ１＝１、ｄ＝４の場合、光が結合されている線形導波路は、１、５、９、１３などの序数を有することがわかる。
上述の実施例は、フローセル４００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路４０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路４０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組のナノウェルを有するナノウェル層を含むことを例示している。フローセル４００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路４０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路４０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子４０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子４０２Ｂ～４０２Ｃ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子４０２Ｂ～４０２Ｃから空間的にオフセットされている）を有する。
図５は、例示的なフローセル５００の一部の断面図である。フローセル５００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法とともに使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。フローセル５００は、説明のために、フローセル５００の一部のみが断面で示されている。
フローセル５００は、ナノウェル５０２Ａ～５０２Ｂを含むナノウェル層５０２を含む。ナノウェル層５０２は、ナノインプリントまたはリフトオフ法によって形成することができる。例えば、ナノウェル５０２Ａ～５０２Ｂは、ナノスケールテンプレートを樹脂に適用することによって形成することができる。
フローセル５００は、線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂを含む。線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂのうちの１つ以上は、ナノウェル５０２Ａ～５０２Ｂのうちの１つ以上と整列させることができる。例えば、線形導波路５０４Ａは、ここではナノウェル５０２Ａと整列しており、線形導波路５０４Ｂは、ここではナノウェル５０２Ｂと整列している。
線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂの各々は、その線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂへの電磁放射線をおよび／またはその線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂからの電磁放射線をカップルさせるための１つ以上の回折格子（明確化のためにここでは省略する）を有することができる。線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂ内の電磁放射線のための１つ以上の進行方向を採用することができる。例えば、進行方向は、本図示の平面内および／または平面外であってもよい。
線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂの各々は、１種類以上のクラッディングに対して位置決めされてもよい。クラッディングは、電磁放射線をそれぞれの線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂに拘束し、他の線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂまたは他の基板への放射の伝播を防止するか、またはその程度を減少させる（例えば、クロス結合を減少させる）のに役立つことができる。ここでは、クラッディング５０６が例示されている。いくつかの実施形態では、クラッディング５０６は、一連のブロックを含む。いくつかの実施形態では、クラッディング５０６は、クラッディング５０６の構造体に沿って交互に変化する屈折率を提供する。例えば、クラッディング５０６のうちの第１のものは第１の屈折率を有することができ、第１のものに隣接するクラッディング５０６のうちの第２のものは第２の屈折率を有することができ、第２のものに隣接するクラッディング５０６のうちの第３のものは第１の屈折率を有することができる、などである。クラッディング５０６は、その異なる（例えば、対向する）側で線形導波路１０２Ａに対してまたはその近傍に配置されてもよい。例えば、クラッディング５０６Ａは、線形導波路５０４Ｂに対して、またはその近傍に配置することができる。ここで、クラッディング５０６は、クラッディング５０６Ａを含む複数の構造体を含む。クラッディング５０６は、線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂを互いに分離するのに役立つ１つ以上の好適な材料から作られてもよい。いくつかの実施形態では、クラッディング５０６は、線形導波路５０４Ａ～５０４Ｂの屈折率／インデックスよりも低い屈折率を有する材料から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、クラッディング５０６の１つ以上は、ポリマー材料を含む。いくつかの実施形態では、クラッディング５０６の複数の構造体は、真空または別の材料（例えば、空気または液体）の領域を介在させることができる。
図６は、複数の線形導波路が共通の回折格子を共有するフローセル６００の例を示す。フローセル６００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法とともに使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。フローセル５００は上面図で示されており、説明のために、フローセル６００の一部のみが示されている。
フローセル６００は、基板６０２を含む。いくつかの実施形態では、基板６０２は、フローセル６００のためのベース層として機能し、１つ以上の層および／または他の構造体を支持することができる。例えば、基板６０２は、１つ以上の線形導波路要素６０４Ａおよびナノウェル層（図示せず）を支持することができる。
線形導波路要素６０４Ａは、回折格子６０８Ａを有する結合要素６０６Ａを含む。線形導波路コネクタ６１０は、結合要素６０６Ａと線形導波路配列６１２Ａとを互いに接続する。線形導波路配列６１２Ａは、線形導波路コネクタ６１０に結合された線形導波路分配器６１４と、互いに平行に配置され、線形導波路分配器６１４に結合された複数の線形導波路６１６Ａとを含む。動作において、回折格子６０８Ａに入射した光は、結合要素６０６Ａおよび線形導波路コネクタ６１０によって線形導波路配列６１２Ａに結合されてもよい。線形導波路配列６１２Ａにおいて、線形導波路分配器６１４は、光を線形導波路６１６Ａに分配することができる。いくつかの実施形態では、線形導波路６１６Ａは、試料分析の一部として画像形成を容易にするために、隣接するナノウェル（図示せず）に配置される。例えば、ナノウェルの行は、線形導波路６１６Ａの各々に沿って配置されてもよい。線形導波路要素６０４Ａは、電磁放射線の伝播を容易にする１つ以上の好適な材料から作られてもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路要素６０４Ａの材料は、ポリマー材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路要素６０４Ａの材料は、Ｔａ２Ｏ５および／またはＳｉＮｘを含んでもよい。
線形導波路配列６１２Ａは、フローセル６００の１つ以上の他の構成要素の配置を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、フローセル６００は、線形導波路配列６１２Ａから基板６０２の反対側に配置される線形導波路要素６０４Ｂを含む。線形導波路要素６０４Ｂは、線形導波路配列６１２Ｂに結合された結合要素６０６Ｂを含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路配列６１２Ｂの個々の線形導波路６１６Ｂは、線形導波路配列６１２Ａの各々の線形導波路６１６Ａの間に分散されてもよい。例えば、２つの線形導波路６１６Ａは、一方の線形導波路６１６Ｂの各々の対向する側に配置することができる。そして、２つの線形導波路６１６Ａは、同じ回折格子、この例では線形導波路要素６０４Ａの回折格子６０８Ａを共有する。
いくつかの実施形態では、線形導波路６１６Ａおよび線形導波路６１６Ｂは、発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されてもよい。例えば、第１のスキャンステージの間、光は、線形導波路要素６０４Ａの線形導波路６１６Ａに結合され、線形導波路要素６０４Ｂの線形導波路６１６Ｂに結合されないことができる。第２のスキャン段階の間、更に、光は、代わりに、線形導波路要素６０４Ｂの線形導波路６１６Ｂに結合され、線形導波路要素６０４Ａの線形導波路６１６Ａに結合されなくてもよい。
結合要素６０６Ａ～６０４Ｂの少なくとも１つは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に三角形の形状を有する基板を含んでもよい。これは、複数記載のフローセルを効率的に配置するという点で利点を提供することができる。線形導波路要素６０４Ｃは、フローセル６００の一部ではなく、別記載のフローセル（図示せず）の一部であると考えられてもよい。いくつかの実施形態では、結合要素６０６Ａの三角基板、および線形導波路要素６０４Ｃの結合要素６０６Ｃの対応する三角基板は、互いに隣接して配置されてもよい。例えば、結合要素６０６Ａおよび６０６Ｃは、線形導波路要素６０４Ａおよび６０４Ｃの効率的なパッキングを互いに隣接して提供するように、対向する方向に配置してもよい。
回折格子６０８Ａは、線形導波路要素６０４Ａの第１の端部に向かって（この図示では、例えば、その左端部に向かって）配置することができる。更に、回折格子６０８Ｂは、線形導波路要素６０４Ｂの第２の端部に向かって（この図示では、例えば、その右端部に向かって）配置されてもよい。第１の端部は、ナノウェルの行に平行な方向（例えば、方向が線形導波路６１６Ａ～６１６Ｂに平行である方向）に、第２の端部とは反対側に配置することができる。
図示されているよりも多くまたはより少ない線形導波路要素を使用することができる。いくつかの実施形態では、それぞれの線形導波路要素６０４Ｄ～６０４Ｆが実施される。例えば、線形導波路要素６０４Ｅ～６０４Ｆは、フローセル６００の一部とみなすことができ、一方、線形導波路要素６０４Ｄは、線形導波路要素６０４Ｃ記載のフローセルとは別の別記載のフローセル（図示せず）の一部とみなすことができる。
いくつかの実施形態では、回折格子６０８Ａおよび／またはその他への結合は、ビーム・パラメータ（例えば、光ビームの位置、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない）によって差別化されてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子６０８Ａおよび／または他のものへの結合は、カプラ・パラメータ（例えば、格子周期、屈折率、ピッチ、溝幅、溝の高さ、溝の間隔、回折格子の不均一性、溝の配向性、溝の曲率、カプラの全体的な形状、およびそれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない）によっても、またはその代わりに差別化されてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子６０８Ａおよび／またはその他への結合は、フローセル６００の１つ以上の線形導波路に関する導波路パラメータ（例えば、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない）によっても、またはその代わりに差別化されてもよい。
図７は、例示的な照明システム７００の図である。照明システム７００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法とともに使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。
照明システム７００は、光源アセンブリ７１０、ミラー７２８、対物レンズ７３４、フローセル７３６、発光ダイクロイックフィルタ７３８、第１の光学検出サブシステム７５６、および第２の光学検出サブシステム７５８を含む。照明システム７００は、２つのカラーチャネルの同時画像形成を可能にする。いくつかの実施形態では、別の照明システムは、２つ以上の色チャネル、例えば、３つの色チャネル、４つの色チャネル、またはそれ以上の色チャネルの同時画像形成を可能にするように構成されてもよい。複数のカラーチャネルの同様の、同時画像形成を生成することができる他の光学構成が存在してもよいことに留意されたい。
光源アセンブリ７１０は、フローセル７３６に入射する励起照明を発生する。この励起照明は、順番に、レンズ７４２および７４８を使用して収集される１つ以上の蛍光色素からの発光照明、即ち蛍光照明を生成する。光源アセンブリ７１０は、第１の励起照明光源７１２および対応する収束レンズ７１４、第２の励起照明光源７１６および対応する収束レンズ７１８、およびダイクロイックフィルタ７２０を含む。
第１の励起照明光源７１２および第２の励起照明光源７１６は、試料（例えば、それぞれのカラーチャネルに対応する）にそれぞれの励起照明光を同時に提供することができる照明システムを例示している。いくつかの実施形態では、第１の励起照明光源７１２および第２の励起照明光源７１６の各々は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。いくつかの実施形態では、第１の励起照明光源７１２および第２の励起照明光源７１６の少なくとも１つは、レーザーを含む。収束レンズ７１４、７１８は、それぞれ、収束レンズ７１４／７１８の各々から出てくる照明光がフィールド開口部７２２に集光されるように、それぞれの励起照明源７１２、７１６から距離を置いて設定されている。ダイクロイックフィルタ７２０は、第１の励起照明光源７１２からの照明光を反射し、第２の励起照明光源７１６からの照明光を透過する。
いくつかの実施形態では、ダイクロイックフィルタ７２０から出力された混合励起照明は、対物レンズ１３４に向かって直接伝搬することができる。他の実施形態では、混合励起照明は、対物レンズ７３４からの放出に先立って、追加の介在する光学部品によって更に変更および／または制御されてもよい。混合励起照明は、フィールド開口部７２２内の焦点を通過してフィルタ７２４を通過し、次いで、色補正コリメートレンズ７２６を通過することができる。レンズ７２６からのコリメートされた励起照明は、ミラー７２８に入射して反射し、励起／発光ダイクロイックフィルタ７３０に入射する。励起／発光ダイクロイックフィルタ７３０は、光源アセンブリ７１０から発光される励起照明を反射する一方で、後述する放出照明が励起／発光ダイクロイックフィルタ７３０を通過して１つ以上の光学サブシステム７５６、７５８によって受信されることを許容する。光学サブシステム７５６、７５８は、多重化された蛍光光を同時に収集することができる光収集システムを例示する。励起／発光ダイクロイックフィルタ７３０から反射された励起照明は、次にミラー７３２に入射し、そこからフローセル７３６に向かって対物レンズ１３４に入射する。
対物レンズ７３４は、ミラー７３２からのコリメートされた励起照明をフローセル１３６に焦点を合わせる。いくつかの実施形態では、対物レンズ７３４は、例えば１倍、２倍、４倍、５倍、６倍、８倍、１０倍、またはそれ以上の所定の倍率を有する顕微鏡対物である。対物レンズ７３４は、ミラー７３２からフローセル７３６に入射した励起照明を、拡大率によって決定された角度の円錐形、即ち数値絞りで集光する。いくつかの実施形態では、対物レンズ７３４は、フローセルに対して垂直である軸（「ｚ軸」）上で移動可能である。いくつかの実施形態では、照明システム７００は、チューブレンズ７４８およびチューブレンズ７４２のｚ位置を独立して調整する。
フローセル７３６は、分析されるべきヌクレオチド配列または任意の他の材料などの試料を含む。フローセル７３６は、試料材料を保持するように構成された１つ以上のチャネル７６０（ここでは、拡大断面図の方法で模式的に図示されている）を含むことができ、これらに限定されないが、化学反応を誘発すること、または材料を追加または除去することを含む、試料材料に関して取られる行為を容易にするように構成されている。対物レンズ７３４の物体面７６２は、ここでは破線を用いて模式的に図示されているが、フローセル７３６を通って延びている。例えば、対物面７６２は、チャネル７６０に隣接するように定義することができる。
対物レンズ７３４は、視野を定義することができる。視野は、画像検出器が対物レンズ７３４を使用して発光光を捕捉するフローセル７３６上の領域を定義することができる。１つ以上の画像検出器、例えば検出器７４６および７５４を使用することができる。照明システム７００は、発光光の各々の波長（または波長範囲）のための別個の画像検出器７４６、７５４を含んでもよい。画像検出器７４６、７５４のうちの少なくとも１つは、時間遅延積分型（ｔｉｍｅ-ｄｅｌａｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ＣＣＤカメラなどの電荷結合素子（ＣＣＤ）、または相補型金属酸化膜半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ-ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＣＭＯＳ）技術に基づいて作製されたセンサ、例えば化学的感応電界効果トランジスタ（ｃｈｅｍＦＥＴ）、イオン感応電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）、および／または金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、照明システム７００は、構造体化照明顕微鏡（ＳＩＭ）を含んでもよい。ＳＩＭ画像形成は、空間的に構造体化された照明光および再構成に基づいて、対物レンズ７３４からの倍率のみを使用して形成された画像よりも高い解像度の画像をもたらす。例えば、構造体は、照明励起光を遮断するパターンまたは回折格子から構成されるか、またはそれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、構造体は、フリンジのパターンを含んでもよい。光のフリンジは、反射的または透過的な回折が起こるような回折格子に光ビームを衝突させることによって生成することができる。構造体化された光は、いくつかの周期性に従って発生してもよいそれぞれのフリンジに従って試料を照らすように、試料に投影することができる。ＳＩＭを用いて画像を再構成するために、励起照明のパターンが互いに異なる位相角である２つ以上のパターン化された画像が使用される。例えば、試料の画像は、構造体化光のフリンジの異なる位相で取得することができ、画像の各々のパターン位相と呼ばれることもある。これにより、試料上の様々な場所を多数の照明強度に曝露することができる。結果として得られる発光光画像の組を組み合わせて、より高解像度の画像を再結果として得られる発光画像の組は、より高い解像度の画像を再構成するために結合されてもよい。
フローセル７３６内の試料材料は、対応するヌクレオチドに結合する蛍光色素と接触する。蛍光色素は、対物レンズ７３４からフローセル７３６に入射する対応する励起照明で照射されると、蛍光照明を発する。発光した照明光は波長帯で識別され、それぞれの波長帯はそれぞれの色チャネルに分類される。蛍光色素は、それぞれのヌクレオチド、例えば、それぞれの核酸塩基を含むヌクレオチドと化学的に共役している。このようにして、蛍光色素で標識されたｄＮＴＰは、画像検出器７４６、７５４によって検出された時に、発光波長が対応する波長帯内にあることに基づいて識別されてもよい。
対物レンズ７３４は、フローセル７３６内の蛍光色素分子によって発光される蛍光光を捕捉する。この発光光を捕捉すると、対物レンズ７３４は、コリメートされた光を収集して伝達する。この発光光は、その後、元の励起照明が光源アセンブリ７１０から到達した経路に沿って伝搬する。発光光と励起照明との間にコヒーレンスがないため、この経路に沿って発光光と励起照明との間にはほとんど干渉がないことに留意されたい。即ち、発光光は、別個の光源、即ちフローセル７３６内の試料材料と接触している蛍光色素の結果である。
発光光は、ミラー７３２で反射した後、励起／発光ダイクロイックフィルタ７３０に入射する。フィルタ７３０は、発光光をダイクロイックフィルタ７３８に透過させる。
いくつかの実施形態では、ダイクロイックフィルタ７３８は、青色カラーチャネルに関連付けられた照明を透過し、緑色カラーチャネルに関連付けられた照明を反射する。いくつかの実施形態では、ダイクロイックフィルタ７３８は、上述したように、ダイクロイックフィルタ７３８が、定義された緑色波長帯域内にある光学サブシステム７５６に発光照明を反射し、定義された青色波長帯域内にある光学サブシステム７５８に発光照明を送信するように選択される。光学サブシステム７５６は、チューブレンズ７４２、フィルタ７４４、および画像検出器７４６を含む。光学サブシステム７５８は、チューブレンズ７４８、フィルタ７５０、および画像検出器７５４を含む。
いくつかの実施形態では、ダイクロイックフィルタ７３８およびダイクロイックフィルタ７１２０は、互いに同様に動作する（例えば、両方とも、ある色の光を反射し、別の色の光を透過してもよい）。他の実施形態では、ダイクロイックフィルタ７３８およびダイクロイックフィルタ７２０は、互いに異なるように動作する（例えば、ダイクロイックフィルタ７３８は、ダイクロイックフィルタ７２０が反射する色の光を透過してもよく、その逆もあってもよい）。
いくつかの実施形態では、発光照明は、画像検出器７５４に先立ってミラー７５２に直面する。示された例では、光学サブシステム７５８の光路は、照明システム７００が全体として空間または体積の要件を満たすように角度が付けられている。いくつかの実施形態では、そのようなサブシステム７５６および７５８の両方は、角度が付けられた光路を有する。いくつかの実施形態では、そのようなサブシステム７５６、７５８の光路のいずれも角度が付けられていない。このように、複数の光学サブシステムのうちの１つ以上の光学サブシステムは、少なくとも１つの角度のついた光路を有することができる。
各チューブレンズ７４２、７４８は、それに入射した発光照明を、それぞれの画像検出器７４６、７５４に焦点を合わせる。各画像検出器７４６、７５４は、いくつかの実施形態では、ＣＣＤ配列を含む。いくつかの実施形態では、各画像検出器７４６、７５４は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む。
照明システム７００は、図７に示されるようなものである必要はない。例えば、ミラー７２８、７３２、７４０の各々は、プリズムまたは照明の方向を変える他の光学デバイスに置き換えられてもよい。各レンズは、回折格子、回折光学素子、フレネルレンズ、または入射照明からコリメートされた照明または集束された照明を生成する他のいくつかの光学デバイスに置き換えられてもよい。
図８～図９は、例示的な方法８００および９００のフローチャートである。方法８００または９００、またはその両方は、本明細書中に記載された１つ以上の他の例を使用して、および／またはそれらと組み合わせて実行することができる。より多くまたはより少ない操作を実行することができ、および／または２つ以上の操作を、別段の指示がない限り、異なる順序で実行することができる。
８１０において、試料は、フローセルのナノウェルの第１および第２の行に適用されてもよい。いくつかの実施形態では、試料は、図２Ａの線形導波路２０６Ａ～２０６Ｂに関連付けられたナノウェルの行に適用することができる。いくつかの実施形態では、試料は、図４の線形導波路４０６Ａ～４０６Ｂに関連付けられたナノウェルの行に適用されてもよい。例えば、試料は、遺伝物質を含んでもよい。
８２０において、照明要素の位置は、回折格子の部分集合を対応するように変更されてもよい。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、光領域２１４が回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃおよびいくつかの他の部分と整列しているが、回折格子２０２Ｂおよびいくつかの他の部分と整列していない時に、照明光が図２Ａの光領域２１４に衝突するように、または衝突しないように変更される。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、照明光が、回折格子４０２Ａと整列しているが、回折格子４０２Ｂ～４０２Ｃと整列していない図４の光領域４０８Ａに衝突するように、または衝突しないように変更される。例えば、図７のミラー７３２は、光が入射する位置を変更するように調整することができる。いくつかの実施形態では、フローセルは、照明装置を移動させることに加えて、またはその代わりに、移動または調整することができる。
８３０において、スキャンは、第１の方向に開始することができる。いくつかの実施形態では、スキャンは、図２Ａの矢印２１８に対応する方向に実行される。位置決めは、画像取り込み領域の移動（例えば、画像取り込み装置の移動）、またはフローセルの移動、またはその両方を含んでもよい。
８４０において、第１の光は、ナノウェルの第１の行に整列した第１の線形導波路の第１の回折格子に向けられ、ナノウェルの第２の行に整列した第２の線形導波路に第１の光を結合することなく、ナノウェルの第１の行に整列した第１の線形導波路の第１の回折格子に向けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の光は、光領域２１４が少なくとも部分的に回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃに重なっている時に、図２Ａの光領域２１４に向けられる。回折格子２０２Ｂは、回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃから空間的にオフセットされているので、第１の光は、線形導波路２０６Ｂに結合されない。いくつかの実施形態では、第１の光は、少なくとも部分的に回折格子４０２Ａに重なる図４の光領域４０８Ａに向けられる。回折格子４０２Ｂ～４０２Ｃは、回折格子４０２Ａから空間的にオフセットされているので、第１の光は、線形導波路４０６Ｂ～４０６Ｃに結合されない。
８５０では、１つ以上の画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域２１６がフローセル２００の一部の側面を少なくとも部分的にオーバーレイしている場合、画像は、図２Ａの画像取り込み領域２１６を捕捉することができる。同様の方法で、１つ以上の画像が、図４記載のフローセル４００の画像を取り込むことができる。例えば、画像取り込みには、ラインスキャンを含んでもよい。
８６０において、照明要素の位置は、回折格子の別の部分集合を対応するように変更することができる。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、光領域２１４が回折格子２０２Ｂおよび他のいくつかの部分集合と整列しているが、回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃおよび他のいくつかの部分集合と整列していない時に、照明光が図２Ｂの光領域２１４に衝突するように、または衝突しないように変更される。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、照明光が、回折格子４０２Ｂと整列しているが、回折格子４０２Ａおよび４０２Ｃと整列していない図４の光領域４０８Ｂに衝突するように、または衝突しないように変更される。例えば、図７のミラー７３２は、光が入射する位置を変更するように調整することができる。いくつかの実施形態では、フローセルは、照明装置を移動させることに加えて、またはその代わりに、移動または調整することができる。
８７０において、スキャンは、第２の方向に開始することができる。第２の方向は、第１の方向と同じであってもよいし、異なる方向であってもよい。いくつかの実施形態では、スキャンは、図２Ｂの矢印２２０に対応する方向に実行される。位置決めは、画像取り込み領域の移動（例えば、画像取り込み装置の移動）、またはフローセルの移動、またはその両方を含んでもよい。
８８０において、第２の光は、第２の光を第１の線形導波路に結合することなく、ナノウェルの第２の行に整列した第２の線形導波路の第２の回折格子に向けることができる。いくつかの実施形態では、第２の光は、光領域２１４が少なくとも部分的に回折格子２０２Ｂに重なっている場合に、図２Ｂの光領域２１４に向けられる。回折格子２０２Ａおよび２０２Ｃは、回折格子２０２Ｂから空間的にオフセットされているので、第２の光は、線形導波路２０６Ａまたは２０６Ｃに結合されていない。いくつかの実施形態では、第２の光は、光領域４０８Ｂが少なくとも部分的に回折格子４０２Ｂに重なっている時に、図４の光領域４０８Ｂに向けられる。回折格子４０２Ａおよび４０２Ｃは、回折格子４０２Ｂから空間的にオフセットされているので、第２の光は、線形導波路４０６Ａおよび４０６Ｃに結合されない。
８９０において、１つ以上の画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域２１６がフローセル２００の一部の側面を少なくとも部分的にオーバーレイしている場合、画像は、図２Ｂの画像取り込み領域２１６から取り込まれてもよい。同様の方法で、１つ以上の画像が、図４のフローセル４００から取り込まれてもよい。例えば、画像取り込みには、ラインスキャンを含んでもよい。
次に、図９の方法９００に目を向けると、９１０において、試料をフローセルのナノウェルの第１および第２の行に適用することができる。いくつかの実施形態では、試料は、図３Ａの線形導波路３０６Ａ～３０６Ｂに関連付けられたナノウェルの行に適用することができる。例えば、試料は、遺伝物質を含んでもよい。
９２０において、照明要素の位置は、回折格子の部分集合の格子周期に関連付けられた角度に変更することができる。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、照明光が、回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃおよび他のいくつかの回折格子が光を結合するが、回折格子３０２Ｂおよび他のいくつかの回折格子が光を結合しない入射角を有するように、または有するように変更される。例えば、図７のミラー７３２は、入射角を変更するように調整することができる。いくつかの実施形態では、フローセルは、照明装置を調整することに加えて、またはその代わりに、移動または調整することができる。
９３０で、スキャンは、第１の方向に開始することができる。いくつかの実施形態では、スキャンは、図３Ａの矢印３１８に対応する方向に実行される。位置決めは、画像取り込み領域の移動（例えば、画像取り込み装置の移動）、またはフローセルの移動、またはその両方を含んでもよい。
９４０において、第１の光は、ナノウェルの第１の行に整列した第１の線形導波路の第１の回折格子に向けられ、ナノウェルの第２の行に整列した第２の線形導波路に第１の光を結合することなく、ナノウェルの第１の行に整列した第１の線形導波路の第１の回折格子に向けられることができる。いくつかの実施形態では、第１の光は、光領域３１４が回折格子３０２に少なくとも部分的に重なっている時に、図３Ａの光領域３１４に向けられる。回折格子３０２Ｂは、回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃとは異なる格子周期を有するので、第１の光は、線形導波路３０６Ｂに結合されない。
９５０では、１つ以上の画像が取り込まれてもよい。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域３１６がフローセル３００のいくつかの態様を少なくとも部分的にオーバーレイしている場合、画像は、図３Ａの画像取り込み領域３１６から取り込まれてもよい。
９６０において、照明要素の位置は、回折格子の別の部分集合の格子周期に関連付けられた角度に変更されてもよい。いくつかの実施形態では、照明要素の位置は、回折格子３０２Ｂおよび他のいくつかの部分集合が光を結合するが、回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃおよび他のいくつかの部分集合が光を結合しない入射角を照明光が有するように、または有するように変更される。例えば、図７のミラー７３２は、光が入射する位置を変更するように調整することができる。いくつかの実施形態では、フローセルは、照明装置を移動させることに加えて、またはその代わりに、移動または調整することができる。
９７０において、スキャンは、第２の方向に開始することができる。第２の方向は、第１の方向と同じであってもよいし、異なる方向であってもよい。いくつかの実施形態では、スキャンは、図３Ｂの矢印３２０に対応する方向に実行される。位置決めは、画像取り込み領域の移動（例えば、画像取り込み装置の移動）、またはフローセルの移動、またはその両方を含んでもよい。
９８０において、第２の光は、第２の光を第１の線形導波路に結合することなく、ナノウェルの第２の行に整列した第２の線形導波路の第２の回折格子に向けることができる。いくつかの実施形態では、第２の光は、光領域３１４が回折格子３０２に少なくとも部分的に重なっている場合に、図３Ｂの光領域３１４に向けられる。回折格子３０２Ａおよび３０２Ｃは、回折格子３０２Ｂとは異なる格子周期を有するので、第２の光は、線形導波路３０６Ａまたは３０６Ｃに結合されない。
９９０において、１つ以上の画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、画像取り込み領域３１６がフローセル３００のいくつかの態様を少なくとも部分的にオーバーレイしている場合、画像は、図３Ｂの画像取り込み領域３１６から取り込んでもよい。例えば、画像取り込みには、ラインスキャンを含んでもよい。
本明細書中のいくつかの例では、図示の目的のために、円形の開口部を有するナノウェルが示されている。いくつかの実施形態では、非円形のナノウェルを使用することができる。図１０Ａは、非円形ナノウェル１００２の六角形アレイ１０００の例を示す。六角形アレイ１０００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と組み合わせて使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、六角形アレイ１０００は、円形ナノウェルまたは非円形ナノウェル、またはその両方と共に使用することができる。非円形ナノウェル１００２の１つ以上は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用してもよい。例えば、ナノウェル１００２は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列、またはその両方に配置することができる。
非円形ナノウェル１００２のサイズおよび／または形状は、分析プロセスの一部である画像形成に影響を与える。いくつかの実施形態では、蛍光信号は、非円形ナノウェル１００２の一部または全部から収集される。蛍光信号は、非円形ナノウェル１００２のサイズおよび／または形状によって影響を受ける。例えば、発生した蛍光信号の変化は、分析システム（例えば、シーケンシングシステム）のスループットに影響を与える。
いくつかの実施形態では、非円形ナノウェル１００２のうちの１つ以上は、楕円形の開口部を有する。楕円は、長軸および短軸の各々の長さによって特徴付けることができる。小軸の長さは、いくつかの例を挙げると、これらに限定されないが、長軸の長さの５％、１５％、３５％、６５％、または９５％を有することを含む、長軸の長さのパーセンテージとして表すことができる。非円形ナノウェルの楕円形以外の他の形状も可能である。
図１０Ｂは、円形ナノウェル１００６の三角形配列１００４の例を示す。三角配列１００４は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、三角配列１００４は、円形ナノウェルまたは非円形ナノウェル、またはその両方と共に使用することができる。円形ナノウェル１００６の１つ以上は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、円形ナノウェル１００６は、六角形の配列、または非六角形（例えば、そうでなければ、例えば、円形ナノウェル１００６は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列、またはその両方に配置することができる。
図１１は、千鳥状回折格子１１０２を有するフローセル１１００の別の例を示す。フローセル１１００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法とともに使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、フローセル１１００は、千鳥状回折格子または非千鳥状回折格子、またはその両方と共に使用することができる。千鳥状回折格子１１０２の１つ以上は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、千鳥状回折格子１１０２は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列に配置されたナノウェルと一緒に、またはその両方と一緒に使用することができる。
フローセル１１００は、ここでは円形の形状を用いて図示されているナノウェル１１０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルの一部のみが具体的に言及され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法の方法で）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的に示されていない。ナノウェル１１０４Ａは、ここでは線形導波路１１０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル１１０００を参照して記載された線形導波路は、本明細書で記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路１１０６Ａは、ナノウェル１１０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル１１０４Ａと接触して）配置される。
別のナノウェル１１０４Ｂもまた、線形導波路１１０６Ａに関連している。例えば、ナノウェル１１０４Ｂは、ナノウェル１１０４Ａに隣接して配置され、ナノウェル１１０４Ａ～１１０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路１１０６Ａからの電磁放射線を受ける方法によって）線形導波路１１０６Ａと相互作用することができる。別のナノウェル１１０４Ｃは、対照的に、代わりに線形導波路１１０６Ｂと関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１１０６Ｂは、線形導波路１１０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１１０６Ａ～１１０６Ｂの間に配置することができる。
ナノウェル１１０４Ｄは、ここでは線形導波路１１０６Ｃに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１１０６Ｃは、線形導波路１１０６Ｂに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１１０６Ｂ～１１０６Ｃの間に配置することができる。
ナノウェル１１０４Ｅは、ここでは線形導波路１１０６Ｄに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１１０６Ｄは、線形導波路１１０６Ｃに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１１０６Ｃ～１１０６Ｄの間に配置することができる。
ここでのナノウェル１１０４Ａ～１１０４Ｂおよび他の材料は、線形導波路１１０６Ａに沿って延びる第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１１０４Ｃおよび他のものは、線形導波路１１０６Ｂに沿って延びる第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１１０４Ｄおよび他のものは、線形導波路１１０６Ｃに沿って延びるナノウェルの第３の組（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１１０４Ｅおよび他のものは、線形導波路１１０６Ｄに沿って延びる第４の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。いくつかの実施形態では、第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１１０４Ａ～１１０４Ｂおよびその他）は、第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１１０４Ｃおよびその他）と位相が合うように配置される。第１の組のナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に、線形導波路１１０６Ａに沿って規則的な間隔で配置されてもよい。例えば、線形導波路１１０６Ａにおける第１の組のナノウェルの各々は、線形導波路１１０６Ｂにおける第２の組のナノウェルの対応するナノウェルを有する。対応するナノウェルは、ナノウェルから線形導波路１１０６Ａ～１１０６Ｂの間のクラッディングまたは別の材料を直接横切って配置されてもよい。
ここで、第３の組のナノウェル１１０４Ｄおよび他のナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に、線形導波路１１０６Ｃに沿って一定の間隔で配置される。第３の組のナノウェルは、少なくとも第２の組のナノウェルと位相がずれているように配置される。いくつかの実施形態では、第２の組のナノウェルのいずれも、クラッディングまたは他の材料を直接横切って、第３の組のナノウェルの対応するナノウェルを有していない。例えば、第２の組のナノウェルの各ナノウェルは、第３の組のナノウェルの２つの隣接するナノウェルの間に等距離に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、第４の組のナノウェル（例えば、線形導波路１１０６Ｄに沿ったナノウェル１１０４Ｅおよびその他）は、第３の組のナノウェル（例えば、線形導波路１１０６Ｃに沿ったナノウェル１１０４Ｄおよびその他）と位相が合うように配置される。第４の組のナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に、線形導波路１１０６Ｄに沿って規則的な間隔で配置されてもよい。例えば、線形導波路１１０６Ｄにおける第４の組のナノウェルの各々は、線形導波路１１０６Ｃにおける第３の組のナノウェルの対応するナノウェルを有する。対応するナノウェルは、ナノウェルから線形導波路１１０６Ｃ～１１０６Ｄの間のクラッディングまたは別の材料を横切って直接配置されてもよい。
回折格子１１０２は、フローセル１１００の線形導波路へのおよび／または線形導波路からの電磁放射線を結合するために機能する。ここでは、線形導波路１１０６Ａは回折格子１１０２Ａを有し、線形導波路１１０６Ｂは回折格子１１０２Ｂを有し、線形導波路１１０６Ｃは回折格子１１０２Ｃを有し、線形導波路１１０６Ｄは回折格子１１０２Ｄを有する。回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄの各々は、同じまたは異なる周期構造体を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄの一部または全部は、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄのリッジは、１つの例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。
回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄは、対応する線形導波路１１０６Ａ～１１０６Ｄへの電磁放射線の選択的結合を少なくとも部分的に容易にする１つ以上の特性を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２のうちの１つ以上は、回折格子１１０２のうちの１つ以上の他の回折格子１１０２から空間的にオフセットされている。相殺は、線形導波路１１０６Ａ～１１０６Ｄに平行な方向であってもよい。例えば、回折格子１１０２Ｂと線形導波路１１０６Ｂに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子１１０２Ａと線形導波路１１０６Ａに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。別の例として、回折格子１１０２Ｄと線形導波路１１０６Ｄに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子１１０２Ｃと線形導波路１１０６Ｃに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ａおよび１１０２Ｃは、同じまたは同様の空間オフセットを有する。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ｂおよび１１０２Ｄは、同じまたは類似の空間的なオフセットを有する。回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄが互いに空間的にオフセットされているという特徴は、少なくとも部分的に、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１１０６Ａおよび／または１１０６Ｃ）のうちの１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１１０６Ｂおよび／または１１０６Ｄ）のうちの別の１つに結合することを容易にし、また、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１１０６Ｂおよび／または１１０６Ｄ）のうちの１つに結合することを容易にする。
いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄへの結合は、光ビームの位置以外のビーム・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によっても、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄへの結合は、カプラ・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、格子周期、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子の不均一性、溝の配向性、溝の曲率、カプラの全体的な形状、およびそれらの組み合わせ）によっても、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１１０２Ａ～１１０２Ｄへの結合はまた、線形導波路１１０６Ａ～１１０６Ｄの１つまたは複数に関する導波路パラメータ（例えば、これらに限定されないが、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせ）によって差別化されてもよい。
上述の実施例は、フローセル１１００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路１１０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路１１０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組のナノウェルを有するナノウェル層を含むことを例示している。フローセル１１００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路１１０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路１１０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子１１０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子１１０２Ｂ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子１１０２Ｂから空間的にオフセットされている）を有する。
図１２は、千鳥状回折格子１２０２を有するフローセル１２００の別の例を示す。フローセル１２００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と組み合わせて使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、フローセル１２００は、千鳥状回折格子または非千鳥状回折格子、またはその両方と共に使用することができる。千鳥状回折格子１２０２の１つ以上は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、千鳥状回折格子１２０２は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列に配置されたナノウェルと一緒に、またはその両方と一緒に使用することができる。
フローセル１２００は、ここでは円形の形状を用いて図示されているナノウェル１２０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルの一部のみが具体的に言及され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法の方法で）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的に示されていない。ナノウェル１２０４Ａは、ここでは線形導波路１２０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル１２００を参照して記載された線形導波路は、本明細書中に記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路１２０６Ａは、ナノウェル１２０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル１２０４Ａと接触して）配置される。
別のナノウェル１２０４Ｂもまた、線形導波路１２０６Ａに関連している。例えば、ナノウェル１２０４Ｂは、ナノウェル１２０４Ａに隣接して配置され、ナノウェル１２０４Ａ～１２０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路１２０６Ａからの電磁放射線を受ける方法によって）線形導波路１２０６Ａと相互作用することができる。別のナノウェル１２０４Ｃは、対照的に、代わりに線形導波路１２０６Ｂと関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１２０６Ｂは、線形導波路１２０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１２０６Ａ～１２０６Ｂの間に配置することができる。
ナノウェル１２０４Ｄは、ここでは線形導波路１２０６Ｃに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１２０６Ｃは、線形導波路１２０６Ｂに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１２０６Ｂ～１２０６Ｃの間に配置することができる。
ナノウェル１２０４Ｅは、ここでは線形導波路１２０６Ｄに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１２０６Ｄは、線形導波路１２０６Ｃに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１２０６Ｃ～１２０６Ｄの間に配置することができる。
ここでは、ナノウェル１２０４Ａ～１２０４Ｂ等は、線形導波路１２０６Ａに沿って延びる第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１２０４Ｃおよび他のものは、線形導波路１２０６Ｂに沿って延びる第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１２０４Ｄおよび他のものは、線形導波路１２０６Ｃに沿って延びる第３の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。ここでのナノウェル１２０４Ｅおよび他のものは、線形導波路１２０６Ｄに沿って延びる第４の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの行）を形成する。いくつかの実施形態では、第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１２０４Ａ～１２０４Ｂおよびその他）は、第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１２０４Ｃおよびその他）と位相がずれているように配置される。いくつかの実施形態では、第１の組のナノウェルのいずれも、クラッディングまたは他の材料を直接横切って、第２の組のナノウェルの対応するナノウェルを有していない。例えば、第１の組のナノウェルの各々は、第２の組のナノウェルの２つの隣接するナノウェルの間に等距離に配置されてもよい。
ここで、第３の組のナノウェル１２０４Ｄおよび他のナノウェルは、実質的に、少なくとも１つの例において、線形導波路１２０６Ｃに沿って一定の間隔で、完全に配置される。第３の組のナノウェルは、少なくとも第２の組のナノウェルと位相がずれているように配置される。いくつかの実施形態では、第３の組のナノウェルのいずれも、クラッディングまたは他の材料を直接横切って、第２の組のナノウェルの対応するナノウェルを有していない。例えば、第３の組のナノウェルの各ナノウェルは、第２の組のナノウェルの２つの隣接するナノウェルの間に等距離に配置されていてもよい。第３の組のナノウェルは、少なくとも第１の組のナノウェルと位相が合うように配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、第４の組のナノウェル（例えば、線形導波路１２０６Ｄに沿ったナノウェル１２０４Ｅおよびその他）は、第３の組のナノウェル（例えば、線形導波路１２０６Ｃに沿ったナノウェル１２０４Ｄおよびその他）と位相がずれているように配置される。いくつかの実施形態では、第４の組のナノウェルのいずれも、クラッディングまたは他の材料を直接横切って第３の組のナノウェルに対応するナノウェルを有していない。例えば、第４の組のナノウェルの各ナノウェルは、第３の組のナノウェルの２つの隣接するナノウェルの間に等距離に配置されていてもよい。
回折格子１２０２は、電磁放射線をフローセル１２００の線形導波路内および／または導波路外に結合するために機能する。ここでは、線形導波路１２０６Ａは回折格子１２０２Ａを有し、線形導波路１２０６Ｂは回折格子１２０２Ｂを有し、線形導波路１２０６Ｃは回折格子１２０２Ｃを有し、線形導波路１２０６Ｄは回折格子１２０２Ｄを有する。回折格子１２０２Ａ１２０２Ｄの各々は、同じまたは異なる周期構造体を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄの一部または全部は、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄのリッジは、一例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄは、複数の好適な形状のうちの１つ以上を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄは、切り捨てられた三角形の形状を有する。
回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄは、対応する線形導波路１２０６Ａ～１２０６Ｄへの電磁放射線の選択的結合を少なくとも部分的に容易にする１つ以上の特性を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２のうちの１つ以上の回折格子１２０２は、回折格子１２０２のうちの１つ以上の他の回折格子１２０２から空間的にオフセットされている。相殺は、線形導波路１２０６Ａ～１２０６Ｄに平行な方向であってもよい。例えば、ここでは、回折格子１２０２Ｂと線形導波路１２０６Ｂの他端との間の距離は、回折格子１２０２Ａと線形導波路１２０６Ａの他端との間の距離よりも短い。別の例として、回折格子１２０２Ｄと線形導波路１２０６Ｄの他端との間の距離は、ここでは、回折格子１２０２Ｃと線形導波路１２０６Ｃの他端との間の距離よりも短い。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａおよび１２０２Ｃは、同じまたは同様の空間的なオフセットを有する。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ｂおよび１２０２Ｄは、同じまたは類似の空間的なオフセットを有する。回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄが互いに空間的にオフセットされているという特徴は、少なくとも部分的に、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１２０６Ａおよび／または１２０６Ｃ）のうちの１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１２０６Ｂおよび／または１２０６Ｄ）のうちの別の１つに結合することを容易にする。
いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄへの結合は、光ビームの位置以外のビーム・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によっても、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄへの結合はまた、カプラ・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、格子周期、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子の不均一性、溝の配向性、溝の曲率、カプラの全体形状、およびそれらの組み合わせ）によって差別化されてもよいか、またはその代わりに差別化されてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子１２０２Ａ～１２０２Ｄへの結合はまた、１つ以上の線形導波路１２０６Ａ～１２０６Ｄに関する導波路パラメータ（例えば、これらに限定されないが、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によって差別化されることができる。
フローセル１２００は、複数のパターンのいずれかに配列されたナノウェルを有することができる。本実施例では、ナノウェルは、六角形アレイに配置されている。六角形アレイは、１つ以上の六角形を形成する。ここで、線形導波路１２０６Ｂは、ナノウェル１２０４Ｆ～１２０４Ｇを更に含み、線形導波路１２０６Ｃは、ナノウェル１２０４Ｈを更に含む。ナノウェル１２０４Ａ～１２０４Ｈは、ここでは六角形の形態で配置されている。ナノウェル１２０４Ａ～１２０４Ｂは、ここでは第１の組のナノウェルの一部であり、線形導波路１２０６Ａに関連しており、ナノウェル１２０４Ｃおよび１２０４Ｆ～１２０４Ｇは、第２の組のナノウェルの一部であり、線形導波路１２０６Ｂに関連しており、ナノウェル１２０４Ｄおよび１２０４Ｈは、第３の組のナノウェルの一部であり、線形導波路１２０６Ｃに関連している。
上述の実施例は、フローセル１２００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路１２０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路１２０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組のナノウェル層を含むことを例示している。フローセル１２００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路１２０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路１２０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子１２０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子１２０２Ｂ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子１２０２Ｂから空間的にオフセットされている）を有する。
図１３は、千鳥状回折格子１３０２を有するフローセル１３００の別の例を示す。フローセル１３００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法とともに使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、フローセル１３００は、千鳥状回折格子または非千鳥状回折格子、またはその両方と共に使用することができる。千鳥状回折格子１３０２の１つ以上は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、千鳥状回折格子１３０２は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列に配置されたナノウェルと一緒に、またはその両方と一緒に使用することができる。
フローセル１３００は、ここでは円形の形状を用いて図示されているナノウェル１３０４Ａを含むナノウェルを含む。ナノウェルの一部のみが具体的に言及され、他のナノウェルは、議論されたものと類似または同一であってもよい。ナノウェルは、ナノウェル層に形成されてもよい（例えば、ナノインプリントまたはリフトオフ法の方法で）。例えば、ナノウェルは、ナノスケールテンプレートを用いて樹脂中に形成することができる。ナノウェル層は、明確にするために、この例では明示的に示されていない。ナノウェル１３０４Ａは、ここでは線形導波路１３０６Ａと関連している。いくつかの実施形態では、フローセル１３００を参照して記載された線形導波路は、本明細書中に記載された１つ以上の他の線形導波路と類似または同一であってもよい。例えば、線形導波路１３０６Ａは、ナノウェル１３０４Ａを含むナノウェル層に隣接して（例えば、ナノウェル１３０４Ａと接触して）配置される。ナノウェル１３０４Ａは、線形導波路１３０６Ａのための第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの１つ以上の行）の一部である。ここで、ナノウェル１３０４Ａが一部であるナノウェルの行は、その一方の側で線形導波路１３０６Ａに沿って延びている。例えば、フローセル１３００の示された観点では、ナノウェルの行は、線形導波路１３０６Ａに重ならない。
別のナノウェル１３０４Ｂもまた、線形導波路１３０６Ａに関連している。ナノウェル１３０４Ａと同様に、ナノウェル１３０４Ｂもまた、線形導波路１３０６Ａのための第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの１つ以上の行）の一部である。ここで、ナノウェル１３０４Ｂが一部であるナノウェルの行は、その別の側で線形導波路１３０６Ａに沿って延びている。例えば、ナノウェルの行は、フローセル１３００の図示された観点では線形導波路１３０６Ａに重ならず、ナノウェル１３０４Ａの行とは反対側の線形導波路１３０６Ａ上に配置される。ナノウェル１３０４Ａ～１３０４Ｂの両方は、画像化プロセスにおいて（例えば、線形導波路１３０６Ａからの電磁放射線を受信する方法によって）線形導波路１３０６Ａと相互作用することができる。
別のナノウェル１３０４Ｃは、線形導波路１３０６Ｂに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１３０６Ｂは、線形導波路１３０６Ａに平行であり、線形導波路１３０６Ａに隣接して配置される。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１３０６Ａ～１３０６Ｂの間に配置することができる。ナノウェル１３０４Ｃは、線形導波路１３０６Ｂのための第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの１つ以上の行）の一部である。ここで、ナノウェル１３０４Ｃが一部であるナノウェルの行は、その一方の側で線形導波路１３０６Ｂに沿って延びている。例えば、フローセル１３００の示された観点では、ナノウェルの行は、線形導波路１３０６Ｂに重ならない。第２の組のナノウェルの一部でもある別のナノウェルの行は、ナノウェルの行１３０４Ｃから線形導波路１３０６Ｂの反対側に配置することができる。
別のナノウェル１３０４Ｄは、線形導波路１３０６Ｃに関連している。いくつかの実施形態では、線形導波路１３０６Ｃは、線形導波路１３０６Ｂと平行であり、線形導波路１３０６Ｂに隣接して配置されている。例えば、クラッディング（図示せず）および／または別の材料を、線形導波路１３０６Ｂ～１３０６Ｃの間に配置することができる。ナノウェル１３０４Ｄは、線形導波路１３０６Ｃのため第３の組のナノウェル（例えば、ナノウェルの１つ以上の行）の一部である。ここで、ナノウェル１３０４Ｄが一部であるナノウェルの行は、その一方の側で線形導波路１３０６Ｃに沿って延びている。例えば、フローセル１３００の示された観点では、ナノウェルの行は、線形導波路１３０６Ｃに重ならない。第３の組のナノウェルの一部でもある別のナノウェルの行は、ナノウェルの行１３０４Ｄから線形導波路１３０６Ｃの反対側に配置することができる。
関連する線形導波路から相殺して配置されたナノウェルを有することは、（例えば、フローセル１３００のように）１つ以上の利点を提供することができる。いくつかの実施形態では、導波路間のクロストークを減少させるか、または最小化することができる。例えば、この利点は、ナノウェルのやや低い充填密度を上回ることができる。
いくつかの実施形態では、第１の組のナノウェルの行（例えば、ナノウェル１３０４Ａ～１３０４Ｂ等）のナノウェルは、互いに位相が合うように配置される。線形導波路１３０６Ａのいずれかの側のナノウェル行のナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に、線形導波路１３０６Ａに沿って一定の間隔で配置されてもよい。例えば、これらの行の一方のナノウェルの各々は、他方の行の対応するナノウェルを有する。第１の組のナノウェルの対応するナノウェルは、第１の組のナノウェルの他のナノウェルから線形導波路１３０６Ａを横切って直接配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、第１の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１３０４Ａ～１３０４Ｂおよび他のナノウェル）は、第２の組のナノウェル（例えば、ナノウェル１３０４Ｃおよび他のナノウェル）のナノウェルと位相が合うように配置される。線形導波路１３０６Ｂのいずれかの側のナノウェル行のナノウェルは、実質的に、そして少なくとも１つの例では完全に、線形導波路１３０６Ｂに沿って一定の間隔で配置されてもよい。例えば、これらの行の少なくとも１つのナノウェルの各々は、第１の組のナノウェルの行の少なくとも１つのナノウェルに対応するナノウェルを有する。第１の組のナノウェルの対応するナノウェルは、第２の組のナノウェルのナノウェルからクラッディングまたは他の材料を直接横切って配置されてもよい。
回折格子１３０２は、電磁放射線をフローセル１３００の線形導波路内および／または導波路外に結合するために機能する。ここでは、線形導波路１３０６Ａは回折格子１３０２Ａを有し、線形導波路１３０６Ｂは回折格子１３０２Ｂを有し、線形導波路１３０６Ｃは回折格子１３０２Ｃを有し、線形導波路１３０６Ｄは回折格子１３０２Ｄを有する。回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄの各々は、同じまたは異なる周期構造体を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄの一部または全部は、別の材料によって分散されたリッジの周期構造体を含んでもよい。例えば、回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄのリッジは、一例を挙げると、約２００～３００ｎｍのピッチを有することができる。
回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄは、対応する線形導波路１３０６Ａ～１３０６Ｄへの電磁放射線の選択的結合を少なくとも部分的に容易にする１つ以上の特性を有することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２のうちの１つまたは複数は、回折格子１３０２のうちの１つ以上の他の回折格子１３０２から空間的にオフセットされている。相殺は、線形導波路１３０６Ａ～１３０６Ｄに平行な方向であってもよい。例えば、回折格子１３０２Ｂと線形導波路１３０６Ｂに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子１３０２Ａと線形導波路１３０６Ａに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。別の例として、回折格子１３０２Ｄと線形導波路１３０６Ｄに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離は、ここでは、回折格子１３０２Ｃと線形導波路１３０６Ｃに関連付けられたナノウェルのうち最も近いナノウェルとの間の距離よりも大きい。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ａおよび１３０２Ｃは、同様のまたは類似の空間的なオフセットを有する。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ｂおよび１３０２Ｄは、同一または類似の空間的なオフセットを有する。回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄが互いに空間的にオフセットされているという特徴は、少なくとも部分的に、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１３０６Ａおよび／または１３０６Ｃ）のうちの１つに結合することなく、電磁放射線（例えば、光）を線形導波路（例えば、線形導波路１３０６Ｂおよび／または１３０６Ｄ）のうちの別の１つに結合することを容易にする。
ここで、距離１３０８は、発光光学系の分解能距離よりも小さく、距離１３１０は、発光光学系の分解能距離よりも大きいか、またはほぼ等しい。ここでの距離１３０８は、隣接する線形導波路に関連付けられた最も近いナノウェル間の間隔を表す。ここでの距離１３１０は、同じ線形導波路に関連付けられたナノウェル間の距離を表す。
いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄへの結合は、光ビームの位置以外のビーム・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、入射角、発散、モード・プロファイル、偏光、アスペクト比、直径、波長、およびそれらの組み合わせなどが挙げられる）によっても、またはその代わりに差別化することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄへの結合はまた、カプラ・パラメータ（例えば、これらに限定されないが、格子周期、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子の不均一性、溝の配向性、溝の曲率、カプラの全体形状、およびそれらの組み合わせ）によって差別化されてもよいか、またはその代わりに差別化されてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子１３０２Ａ～１３０２Ｄへの結合はまた、線形導波路１３０６Ａ～１３０６Ｄの１つまたは複数に関する導波路パラメータ（例えば、これらに限定されないが、断面プロファイル、屈折率差、カプラおよび／またはビームとのモード・マッチング、およびそれらの組み合わせ）によって差別化されることができる。
本明細書中に記載される例は、２つ以上の線形導波路への光の差動結合を例示する。差動結合は、解析システムを特徴付ける１つ以上のパラメータに基づくことができ、パラメータは、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、そのような１つ以上のパラメータは、解析のための照明（例えば、励起照明）の光源である光ビームに関連することができる。例えば、結合器（例えば、回折格子）は、１つ以上のパラメータに対して比較的敏感であってもよいので、パラメータの比較的小さな変化は、差動結合を容易にすることができる。
上述の実施例は、フローセル１３００が、試料を受け取るための第１の（例えば、線形導波路１３０６Ａに関連付けられたナノウェル）および第２の（例えば、線形導波路１３０６Ｂに関連付けられたナノウェル）組を有するナノウェル層を含むことを例示している。フローセル１３００は、第１の組のナノウェルに整列した第１の線形導波路（例えば、線形導波路１３０６Ａ）と、第２の組のナノウェルに整列した第２の線形導波路（例えば、線形導波路１３０６Ｂ）とを含み；第１の線形導波路のための第１の回折格子（例えば、回折格子１３０２Ａ）と、第２の線形導波路のための第２の回折格子（例えば、回折格子１３０２Ｂ）とを含む。第１の回折格子は、第１の光を第２の線形導波路に結合することなく、第１の線形導波路への第１の光の結合を容易にするために、第１の特性（例えば、回折格子１３０２Ｂから空間的にオフセットされている）を有する。
図１４は、表面１４０２に衝突する光ビーム１４００を模式的に示す。光ビーム１４００に関連して記載された例および／または概念は、本明細書中に記載された１つ以上の方法に関連して考慮され、および／または採用され、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用されてもよい。
光ビーム１４００は、ここでは、表面１４０２の位置１４０４に入射する。いくつかの実施形態では、位置１４０４は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。例えば、光ビーム１４００が入射する位置１４０４は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）範囲に影響を与えることができる。
１つ以上の角度は、光ビーム１４００の入射を特徴付けることができる。ここでは、光ビーム１４００は、表面１４０２の法線に対する入射角１４０６を有する。いくつかの実施形態では、入射角１４０６は、差動結合を容易にするために選択および／または調整することができるビーム・パラメータである。例えば、光ビーム１４００の入射角１４０６は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
光ビーム１４００の１つ以上の特性を考慮することができる。ここで、光ビーム１４００は、互いに平行ではなく、むしろ非ゼロ角度である角度１４０８を形成する個々の光線１４００Ａ～１４００Ｂを含む。光線１４００の発散は、角度１４０８のような特性に基づいて定義することができる。いくつかの実施形態では、光ビーム１４００の発散は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。例えば、発散は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
光ビーム１４００は、１つ以上のモードの形態で伝搬するコヒーレント光（例えば、レーザービーム）を含んでもよい。ここで、光ビーム１４００は、光ビーム１４００の少なくとも１つのモードのプロファイルを模式的に（例えば、強度および／または空間分布の観点から）示すモード・プロファイル１４１０を有する。いくつかの実施形態では、モード・プロファイル１４１０は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。例えば、モード・プロファイル１４１０は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
光ビーム１４００は、１つ以上の偏光を有することができる。いくつかの実施形態では、偏光は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。例えば、偏光は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
光ビーム１４００は、任意の好適な断面プロファイルを有することができる。いくつかの実施形態では、光ビーム１４００は、矩形の断面プロファイル１４１２Ａを有する。例えば、矩形断面プロファイル１４１２Ａの１つ以上の寸法（例えば、そのアスペクト比）は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。いくつかの実施形態では、光ビーム１４００は、円形断面プロファイル１４１２Ｂを有する。例えば、円形断面プロファイル１４１２Ｂの１つ以上の寸法（例えば、その直径）は、差動結合を容易にするように選択および／または調整することができるビーム・パラメータである。矩形断面プロファイル１４１２Ａおよび／または円形断面プロファイル１４１２Ｂの寸法は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
光ビーム１４００は、１つ以上の波長の電磁放射線を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光ビーム１４００の波長は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいビーム・パラメータである。波長は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。例えば、異なる波長は、異なる角度で回折格子に結合する。光ビーム１４００の波長および角度の変化は、差動結合を可能にすることができる。
いくつかの実施形態では、差動結合に影響を与える１つ以上のパラメータは、解析のために光を線形導波路に結合する回折格子に関連することができる。例えば、カプラ（例えば、回折格子）は、１つ以上のパラメータに対して比較的敏感であってもよいので、パラメータの比較的小さな変更は、差動結合を容易にすることができる。
図１５Ａ～１５Ｂは、回折格子１５００および１５０２の例を示す。回折格子１５００および／または１５０２は、本明細書中に記載された１つ以上の方法で使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。
回折格子１５００および１５０２は、互いに同じまたは異なる屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、屈折率は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。例えば、屈折率は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
ここでの回折格子１５００は、溝１５０４を含み、回折格子１５０２は、溝１５０６および１５０８を含む。少なくとも１つの溝ピッチ１５１０は、回折格子１５００および１５０２の各々について定義することができる。溝ピッチ１５１０は、溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの１つの溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの隣接する１つの溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの対応するエッジからの距離を表すことができる。いくつかの実施形態では、溝ピッチ１５１０は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。例えば、溝ピッチ１５１０は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
少なくとも１つの溝幅１５１２は、溝１５０４、１５０６または１５０８の各々について定義することができる。溝幅１５１２は、溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの１つの溝１５０４、１５０６、または１５０８の端から端までの幅を表すことができる。いくつかの実施形態では、溝幅１５１２は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。例えば、溝幅１５１２は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
少なくとも１つの溝の高さ１５１４は、溝１５０４、１５０６または１５０８の各々について定義することができる。溝の高さ１５１４は、溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの１つの溝の底部から開口部までの高さを表すことができる。いくつかの実施形態では、溝の高さ１５１４は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。例えば、溝の高さ１５１４は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
少なくとも１つの溝間隔１５１６は、溝１５０４、１５０６または１５０８の各々について定義することができる。溝間隔１５１６は、溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの１つの溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの隣接する１つの溝１５０４、１５０６、または１５０８のうちの最も近いエッジまでの距離を表すことができる。いくつかの実施形態では、溝間隔１５１６は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。例えば、溝間隔１５１６は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態では、不均一な回折格子を使用することができる。いくつかの実施形態では、回折格子１５０２の溝１５０６および１５０８は、不均一な回折格子を提供する。例えば、溝１５０６および１５０８は、異なる溝幅１５１２を有してもよい。別の例として、溝１５０６および１５０８は、代わりに、または追加的に、異なる溝ピッチ１５１０、異なる溝高さ１５１４、および／または異なる溝間隔１５１６を有してもよい。このように、回折格子１５０２は、回折格子不均一性の一例である。
いくつかの実施形態では、溝の配向は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。いくつかの実施形態では、回折格子は、一般に、電界が回折格子溝に平行である横方向の電気分極で結合する。回折格子１５００および／または１５０２は、溝１５０４、１５０６および／または１５０８の特定の配向を得るように配置されてもよい。例えば、溝構造体は、回転した分極に基づく結合を提供するために、別の向きに回転させることができる。即ち、溝の向きは、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態では、溝の曲率は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。図１５Ｃは、異なる曲率を有する溝１５２０を有する回折格子１５１８の上面図を示す。例えば、溝の曲率は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態では、カプラの形状は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよいカプラ・パラメータである。図１６は、カプラ１６００、１６０２、１６０４、および１６０６の形状の例を示す。これらの例は、カプラの例示的な形状を示しており、それぞれの回折格子の溝を模式的に示している。カプラ１６００は、矩形（例えば、正方形）の回折格子を含んでもよい。例えば、回折格子の溝は、矩形の長辺、または短辺に沿って配向することができる。カプラ１６０２は、楕円形（例えば、円形）の回折格子を含んでもよい。例えば、格子の溝は、格子の長軸に沿って、または格子の小軸に沿って配向することができる。カプラ１６０４は、切り詰められた三角形の回折格子を含んでもよい。例えば、格子の溝は、三角形の基部に対して垂直に、または高さに対して垂直に配向することができる。別の例として、側縁の異なる角度を使用することができる。カプラ１６０６は、三角形の格子を含んでもよい。例えば、格子の溝は、三角形の底面に対して垂直な方向、または高さに対して垂直な方向に配向させることができる。別の例として、側縁の異なる角度を使用することができる。いくつかの実施形態では、カプラの形状は、いくつかの例を挙げると、照明ビームの直径、または照明ビームのアスペクト比、またはそれらの組み合わせに基づいて（例えば、最適化された）選択されてもよい。カプラの形状および／または溝の配向は、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
カプラ（これらに限定されないが、カプラ１６００、１６０２、１６０４、および１６０６を含む）の形状は、光ビームの直径、アスペクト比、または他の特性を考慮して選択することができる。例えば、これは、結果として得られる構造体を、特定の差動結合のために調整することを可能にすることができる。
カプラ・パラメータは、照明ビームのモード・プロファイルに基づいて選択および／または調整することができる。これは、溝構造を選択する（例えば、最適化する）方法によって行うことができる。いくつかの実施形態では、不均一な回折格子を使用することができる。例えば、チャープ型（ｃｈｉｒｐｅｄ）回折格子（例えば、溝のピッチが変化する回折格子）、アポダイズ型（ａｐｏｄｉｓｅｄ）回折格子（例えば、回折格子の端部に向かって０に近づく屈折率を有する）、湾曲した回折格子、およびそれらの組み合わせを使用することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のカプラ・パラメータ（例えば、回折格子構造）に関するコンピュータベースの最適化を実行することができる。例えば、これは、入射光ビームのモード・プロファイルに基づく差動結合を容易にすることができる。
いくつかの実施形態では、差動結合に影響を与える１つ以上のパラメータは、解析のために光が結合される線形導波路に関連することができる。例えば、結合は、導波路に関連する１つ以上のパラメータに比較的敏感であってもよく、従って、パラメータの比較的小さな変更は、差動結合を容易にすることができる。
いくつかの実施形態では、線形導波路の断面プロファイルは、差動結合を容易にするために選択および／または調整することができる導波路パラメータである。図１７は、線形導波路の断面プロファイルの例を示す。導波路１７００は、矩形（例えば、正方形）のプロファイルを含んでもよい。例えば、ナノウェル層は、矩形の長辺、または短辺に隣接して配置することができる。導波路１７０２は、楕円形（例えば、円形）のプロファイルを含んでもよい。例えば、ナノウェル層は、導波路１７０２の長軸に平行に、または短軸に平行に配置することができる。導波路１７０４は、切頭三角形断面を含んでもよい。例えば、ナノウェル層は、三角形の基部、側縁、および／または切頭面に隣接して配置することができる。側縁の異なる角度を使用することができる。導波路１７０６は、三角形のプロファイルを含んでもよい。例えば、ナノウェル層は、三角形の１つ以上の側面に隣接して配置することができる。側縁の異なる角度を使用することができる。断面プロファイルは、光が１つ以上の線形導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態では、線形導波路の屈折率は、差動結合を容易にするために選択および／または調整されてもよい導波路パラメータである。例えば、２つ以上の線形導波路の間の屈折率差は、光が導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態では、線形導波路とカプラとの間、または線形導波路と光ビームとの間、またはその両方の間の１つ以上のモードのマッチングは、差動結合を容易にするように選択および／または調整することができる導波路パラメータである。例えば、線形導波路の寸法および／または比率は、入射光の特定のモードの伝播を容易にする（または伝播を容易にしない）ように選択することができる。即ち、カプラおよび／または光ビームとのモード・マッチングは、光が導波路に結合される（または結合されない）程度に影響を与えることができる。
本明細書中に記載される例は、ビーム・パラメータ、カプラ・パラメータ、および／または導波路パラメータを、差動結合を容易にするために選択および／または調整することができることに言及している。いくつかの実施形態では、２つ以上のそのようなパラメータの組み合わせを選択および／または調整することができる。例えば、選択／調整は、少なくとも２つのビーム・パラメータ；または少なくとも１つのビーム・パラメータと少なくとも１つのカプラ・パラメータ；または少なくとも１つのビーム・パラメータ、少なくとも１つのカプラ・パラメータ、および少なくとも１つの導波路パラメータを考慮に入れることができる。いくつかの実施形態では、導波路の断面プロファイルは、特定の回折格子（例えば、特定の結合または非結合のために最適化された回折格子）とともに使用することができる。例えば、これは、いくつかの例を挙げると、結果として得られる構造体を、異なるモード・プロファイル、ビーム直径、アスペクト比のために調整することを可能にすることができる。
図１８は、線形導波路１８０２、１８０４および１８０６を有する別の例示的なフローセル１８００の一部の断面図である。フローセル１８００は、本明細書中に記載された１つ以上の方法と共に使用することができ、および／または本明細書中に記載された１つ以上のシステムまたは装置と組み合わせて使用することができる。例えば、フローセル１８００は、千鳥状回折格子または非千鳥状回折格子、またはその両方と共に使用することができる。別の例として、フローセル１８００は、六角形アレイまたは非六角形（例えば、そうでなければ多角形）配列に配置されたナノウェル、またはその両方と共に使用することができる。説明のために、フローセル１８００の一部のみが示されている。例えば、１つ以上の追加の層および／またはより多くまたはより少ない導波路１８０２、１８０４および／または１８０６を使用することができる。
フローセル１８００は、基板１８０８を含む。基板１８０８は、フローセル１８００のためのベースを形成することができる。いくつかの実施形態では、フローセル１８００の製造において、１つ以上の他の層が、基板１８０８に（例えば、基板１８０８と接触しているか、またはその近くに）形成されてもよい。基板１８０８は、線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６を形成するための基礎として機能してもよい。線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、最初は基板１８０８とは別個に存在し、その後基板１８０８上に適用されてもよいか、または線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、基板への適用、および／または基板からの１つ以上の材料の除去によって形成されてもよい。線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、基板１８０８上に直接、または基板１８０８における１つ以上の中間層上に形成することができる。
線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、電磁放射線（これらに限定されないが、レーザー光などの可視光を含む）を伝導するのに役立つ。いくつかの実施形態では、電磁放射線は、画像化プロセス中に１つ以上の機能を実行する。例えば、電磁放射線は、画像形成のために試料材料中の蛍光色素を励起するのに役立つ。線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、１種以上の電磁放射線の伝搬を容易にする任意の好適な材料で作られてもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６の材料は、ポリマー材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６の材料は、Ｔａ２Ｏ５および／またはＳｉＮｘを含んでもよい。例えば、線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、スパッタリング、化学蒸着、原子層蒸着、スピンコーティング、および／またはスプレーコーティングによって形成することができる。
線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６の各々は、その線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６へのおよび／またはその線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６からの電磁放射線を結合するための１つ以上の回折格子（明確化のためにここでは省略する）を有することができる。回折格子は、対応する線形導波路と同じ層内に配置することができる。線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６内の電磁放射線のための１つ以上の進行方向を採用することができる。例えば、進行方向は、本図示の平面内および／または平面外であってもよい。回折格子の例は、本明細書の他の箇所に記載されている。
線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６の各々は、１種以上のクラッディングに対して位置決めされてもよい。クラッディングは、電磁放射線をそれぞれの線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６に拘束し、他の線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６または他の基板への放射の伝播を防止するか、またはその程度を減少させるのに役立つことができる。ここでは、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および１８１８が例示されている。いくつかの実施形態では、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４は、線形導波路１８０２、１８０４と共に、フローセル１８００内に第１の層を形成することができる。例えば、クラッディング１８１０、１８１２は、その異なる（例えば、対向する）側面で線形導波路１８０２に対して、またはその近くに配置されてもよい。例えば、クラッディング１８１２および１８１４は、その異なる（例えば、対向する）側面において線形導波路１８０４に対してまたはその近傍に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、クラッディング１８１６および１８１８は、線形導波路１８０６とともに、フローセル１８００内に第２の層を形成することができる。例えば、クラッディング１８１６および１８１８は、その異なる（例えば、対向する）側面で線形導波路１８０６に対してまたはその近傍に配置されてもよい。複数の層の形成は、差動結合に関する利点を提供することができる。いくつかの実施形態では、２つ以上の異なる材料をそれぞれの導波路に使用することができる。例えば、これは、それぞれの導波路および／またはカプラに異なる屈折率が与えられることを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、導波路間のクロストークを低減または最小化することができる。
クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および／または１８１８は、線形導波路１８０２、１８０４、および／または１８０６を互いに分離するのに役立つ１つ以上の好適な材料から作られてもよい。いくつかの実施形態では、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および／または１８１８は、線形導波路１８０２、１８０４、および／または１８０６の屈折率／インデックスよりも低い屈折率を有する材料から作られてもよい。例えば、線形導波路１８０２、１８０４および／または１８０６は、約１．４～１．６の屈折率を有することができ、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および／または１８１８は、約１．２～１．４の屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および／または１８１８のうちの１つ以上は、ポリマー材料を含む。いくつかの実施形態では、クラッディング１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、および／または１８１８の１つ以上は、真空または別の材料（例えば、空気または液体）の領域によって散在する１つの材料（例えば、ポリマー）の構造体を含むが、これらに限定されない、複数の構造体を含む。
フローセル１８００は、少なくとも１つのナノウェル層１８２０を含む。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１８２０は、第２の層から第１の層に対向して配置される。例えば、ナノウェル層１８２０は、線形導波路１８０２および１８０４、ならびにクラッディング１８１０、１８１２および１８１４に隣接して（例えば、隣接してまたは近くに）配置されてもよい。ナノウェル層１８２０は、１つ以上のナノウェルを含む。いくつかの実施形態では、ナノウェル層１８２０は、ナノウェル１８２２、１８２４、および１８２６を含む。ナノウェル１８２２、１８２４、および／または１８２６は、分析プロセスの少なくとも一部（例えば、画像形成のため）の間、１つ以上の試料材料を保持するために使用されてもよい。例えば、１つ以上の遺伝物質（例えば、クラスターの形態で）をナノウェル１８２２、１８２４、および／または１８２６内に配置することができる。
ナノウェル１８２２、１８２４、および／または１８２６は、ナノウェル層１８２０において、任意のパターンで、または特定のパターンなしで配置することができる。ナノウェル１８２２、１８２４、および／または１８２６のうちの１つ以上のナノウェルは、線形導波路１８０２、１８０４、および／または１８０６のうちの１つ以上のナノウェルと少なくとも実質的に整列することができる。これは、画像形成目的のために（エバネッセント光の透過を含むが、これに限定されない）、それぞれのナノウェル１８２２、１８２４、および／または１８２６と対応する線形導波路１８０２、１８０４、および／または１８０６との間の相互作用を可能にすることができる。例えば、ナノウェル１８２２は、線形導波路１８０２に少なくとも実質的に整列されてもよい；ナノウェル１８２４は、線形導波路１８０４に少なくとも実質的に整列されてもよい；および／またはナノウェル１８２６は、線形導波路１８０６に少なくとも実質的に整列されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の層（例えば、線形導波路１８０２および１８０４とともに、クラッディング１８１０、１８１２および１８１４）は、第２の層（例えば、線形導波路１８０６とともに、クラッディング１８１６および１８１８）よりもナノウェル層１８２０に近い位置に配置されてもよい。別の例として、第２の層は、第１の層よりも第３の層から離れた位置に配置されてもよい。
図１９は、例示的な方法１９００のフローチャートである。方法１９００は、本明細書中に記載された１つ以上の他の例を使用して、および／または組み合わせて実行することができる。より多くまたはより少ない操作を実行することができ、および／または、別段の指示がない限り、２つ以上の操作を異なる順序で実行することができる。
１９１０において、試料は、フローセルの少なくとも一部のナノウェルに適用される。いくつかの実施形態では、試料は、第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルに適用される。
１９２０において、第１の光は、第１の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第１の線形導波路に差動的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の光は、第１の回折格子を用いて差動的に結合されてもよい。
１９３０では、第２の光は、第２の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第２の線形導波路に差動的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の光は、第２の回折格子を用いて差動的に結合されてもよい。
本明細書全体で使用される用語「実質的に」および「約」は、処理の変動に起因するような小さな変動を説明し、考慮するために使用される。例えば、±５％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．２％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下などを指してもよい。また、本明細書で使用される場合、「ａ（１つの）」または「ａｎ（１つの）」のような不定冠詞は、「少なくとも１つ」を意味する。
前述の概念および以下でより詳細に論じられる追加の概念のすべての組み合わせが、（そのような概念が相互に矛盾しないことを条件として）本明細書中に開示された本発明の主題の一部として企図されることが理解されるべきである。特に、本開示の最後に現れる請求される主題のすべての組み合わせは、本明細書中に開示される本発明の主題の一部として企図される。
多数の実施形態が記載されている。それにもかかわらず、本明細書の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされてもよいことが理解されるであろう。
更に、図に描かれた論理フローは、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序、または逐次的な順序を必要としない。更に、他のプロセスが、記載されたフローから提供されてもよく、またはプロセスが除去されてもよく、他の構成要素が、記載されたシステムに追加されてもよく、または記載されたシステムから除去されてもよい。従って、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。
記載された実施形態の特定の特徴が、本明細書中に記載されているように例示されているが、多くの修正、置換、変更および等価物が、当技術分野に熟練した当業者には、現在、発生するであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、実施形態の範囲内に収まるようなすべてのそのような修正および変更をカバーすることを意図していることが理解されるべきである。それらは、限定ではなく例示のためだけに提示されたものであり、形態および詳細についての様々な変更がなされてもよいことを理解すべきである。本明細書中に記載された装置および／または方法の任意の部分は、相互に排他的な組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本明細書中に記載された実施形態は、記載された異なる実施形態の機能、構成要素および／または特徴の様々な組み合わせおよび／または部分的な組み合わせを含んでもよい。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７３６、１１００、１２００、１３００、１８００ … フローセル
１０２、２０６、３０６、４０６、５０４、６１６、１１０６、１２０６、１３０６、１８０２、１８０４、１８０６ … 線形導波路
１０４、１８０８ … 基板
１０６、５０６、１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、１８１８ … クラッディング
１０８、５０２、１８２０ … ナノウェル層
２０２、３０２、４０２、６０８、１１０２、１２０２、１３０２、１５００、１５０２ … 回折格子
２０４、３０４、４０４、１００２、１１０４、１２０４、１３０４、１８２２、１８２４、１８２６ … ナノウェル
２１４、３１４、４０８ … 光領域
２１６、３１６ … 画像取り込み領域
７００ … 照明システム
７１０ … 光源アセンブリ
７１４、７１８ … 収束レンズ
７２０、７３８ … ダイクロイックフィルタ
７２８、７３２、７４０ … ミラー
７３０、７４４ … フィルタ
７３４ … 対物レンズ
７４２、７４８ … レンズ
７４６、７５４ … 画像検出器
７５６、７５８ … サブシステム
７６０ … チャネル
１４００ … 光ビーム
１４１０ … モード・プロファイル
１６００、１６０２、１６０４、１６０６ … カプラ
１０２、２０６、３０６、４０６、５０４、６１６、１１０６、１２０６、１３０６、１８０２、１８０４、１８０６ … 線形導波路
１０４、１８０８ … 基板
１０６、５０６、１８１０、１８１２、１８１４、１８１６、１８１８ … クラッディング
１０８、５０２、１８２０ … ナノウェル層
２０２、３０２、４０２、６０８、１１０２、１２０２、１３０２、１５００、１５０２ … 回折格子
２０４、３０４、４０４、１００２、１１０４、１２０４、１３０４、１８２２、１８２４、１８２６ … ナノウェル
２１４、３１４、４０８ … 光領域
２１６、３１６ … 画像取り込み領域
７００ … 照明システム
７１０ … 光源アセンブリ
７１４、７１８ … 収束レンズ
７２０、７３８ … ダイクロイックフィルタ
７２８、７３２、７４０ … ミラー
７３０、７４４ … フィルタ
７３４ … 対物レンズ
７４２、７４８ … レンズ
７４６、７５４ … 画像検出器
７５６、７５８ … サブシステム
７６０ … チャネル
１４００ … 光ビーム
１４１０ … モード・プロファイル
１６００、１６０２、１６０４、１６０６ … カプラ
Claims (50)
- 試料を受け取るための第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルを有するナノウェル層、
第１の組のナノウェルに関連する第１の線形導波路、および第２の組のナノウェルに関連する第２の線形導波路、並びに
第１の線形導波路のための第１の回折格子、および第２の線形導波路のための第２の回折格子
を含んで成り、
第１および第２の回折格子は、第１の光および第２の光の差動結合を提供する、フローセル。 - 前記第１および第２の回折格子が、互いに空間的にオフセットされている、請求項１記載のフローセル。
- 前記第１および第２の線形導波路が互いに隣接して配置されており、
前記フローセルは、前記第１の線形導波路とは反対側の前記第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路を更に含んで成る、請求項２に記載のフローセル。 - 前記第３の線形導波路が、第１の線形導波路と第１の回折格子を共有する、請求項３記載のフローセル。
- 第３の線形導波路のための第３の回折格子を更に含んで成る、請求項３記載のフローセル。
- 前記第３の回折格子が、第１の回折格子が有するのと同じ第２の回折格子からの空間的なオフセットを有する、請求項５記載のフローセル。
- 前記第３の回折格子が、第１の回折格子および第２の回折格子の各々から空間的にオフセットされている、請求項５記載のフローセル。
- 前記第１の回折格子が、前記第１の線形導波路の第１の端部に向かって配置され、前記第２の回折格子が、前記第２の線形導波路の第２の端部に向かって配置され、前記第１の端部が前記第２の端部から反対側に配置されている、請求項１～７のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記第１の回折格子が三角形の基板上に配置されている、請求項１～８のいずれか１項記載のフローセル。
- 第１の回折格子と第２の回折格子が、互いに異なる格子周期を有する、請求項１～２および８～９のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記第１および第２の線形導波路が互いに隣接して配置されており、
フローセルは、
第１の線形導波路とは反対側の第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路；および
第３の線形導波路のための第３の回折格子
を更に含んで成る、請求項１０記載のフローセル。 - 前記第３の回折格子が、前記第１の回折格子と同じ格子周期を有する、請求項１１記載のフローセル。
- 前記第３の回折格子が、前記第１の回折格子および前記第２の回折格子の各々の格子周期とは異なる格子周期を有する、請求項１１記載のフローセル。
- 前記第１の組および第２の組のナノウェルのうちの少なくとも１つにおけるナノウェルが、前記フローセルのための発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有する、請求項１～１３のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記第１および第２の線形導波路が、前記フローセルのための発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている、請求項１４記載のフローセル。
- 前記第１の光の差動結合が、第１の光を第１の線形導波路に結合すること、および第１の光の第２の線形導波路への結合を最小化することを含む、請求項１～１５のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記第２の光の差動結合が、第２の光を第２の線形導波路に結合すること、および第２の光の第１の線形導波路への結合を最小化することを含む、請求項１６記載のフローセル。
- 前記差動結合が、第１の回折格子または第２の回折格子のうちの１つ以上のカプラ・パラメータに少なくとも部分的に起因する、請求項１～１７のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記カプラ・パラメータが、屈折率、ピッチ、溝幅、溝高さ、溝間隔、回折格子の不均一性、溝の向き、溝の曲率、カプラ形状、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１８記載のフローセル。
- 前記差動結合が、前記第１の線形導波路または前記第２の線形導波路のうちの１つ以上の導波路パラメータに少なくとも部分的に起因する、請求項１～１９のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記導波路パラメータが、断面プロファイル、屈折率差、モード・マッチング、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つを含む、請求項２０記載のフローセル。
- 前記第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルが、多角形アレイに配置されている、請求項１～２１のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記多角形アレイが、矩形アレイまたは六角形アレイを含む、請求項２２記載のフローセル。
- 前記第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルが、少なくとも１つの六角形を形成する六角形アレイに配置されており、
前記六角形が、
前記第１の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第１の行の一部である、前記第１の組のナノウェルの第１および第２のナノウェル、
前記第２の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第２の行の一部である、前記第２の組のナノウェルの第３、第４および第５のナノウェル、並びに
第３の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第３の行の一部である、第３の組のナノウェルの第６および第７のナノウェル
を含む、請求項２３記載のフローセル。 - 前記第１の組のナノウェルがナノウェルの第１の行を含み、前記第２の組のナノウェルがナノウェルの第２の行を含む、請求項１～２３のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記ナノウェルの第１の行および第２の行の各々が、前記第１および第２の線形導波路の少なくとも１つと整列している、請求項２５記載のフローセル。
- 前記ナノウェルの第１の行が前記第１の線形導波路に沿って延び、前記ナノウェルの第２の行が第２の線形導波路に沿って延び、前記第１の線形導波路が前記第２の線形導波路に平行でかつ隣接しており、前記ナノウェルの第１の行が前記ナノウェルの第２の行と同位相であり、
第２の線形導波路に平行でかつ隣接する第３の線形導波路、；および
前記ナノウェルの第１および第２の行と位相がずれている、前記第３の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第３の行
を更に含む、請求項２６記載のフローセル。 - 前記第３の線形導波路に平行でかつ隣接する第４の線形導波路、および
前記ナノウェルの第３の行と同位相である、前記第４の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第４の行
を更に含む、請求項２７記載のフローセル。 - 前記第１および第２の線形導波路が互いに平行でかつ隣接しており、前記第１の組のナノウェルは、その反対側の前記第１の線形導波路に沿って延びる前記ナノウェルの第１および第２の行を含み、前記第２の組のナノウェルは、その反対側の前記第２の線形導波路に沿って延びるナノウェルの第３および第４の行を含む、請求項１～２２のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルのうちの少なくとも１つのナノウェルが、非円形の開口部を有する、請求項１～２９のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記非円形の開口部が楕円形の開口部を含む、請求項３０記載のフローセル。
- クロス結合を低減するために、前記第１および第２の線形導波路の間に構造体を更に含む、請求項１～３１のいずれか１項記載のフローセル。
- 前記構造体が一連のブロックを含む、請求項３２記載のフローセル。
- 前記構造体が、前記構造体に沿って交互に変化する屈折率を提供する、請求項３２記載のフローセル。
- 前記第１の線形導波路および前記第１の回折格子がフローセルの第１の層に配置され、前記第２の線形導波路および前記第２の回折格子がフローセルの第２の層に配置され、前記第１の組および第２の組のナノウェルがフローセルの第３の層に配置され、該第２の層が該第１の層よりも該第３の層から離れて配置されている、請求項１～３４のいずれか１項記載のフローセル。
- フローセルにおいて、試料を第１の組および第２の組のナノウェルに適用する工程、
第１の回折格子を使用して、第１の光を、第１の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第１の線形導波路に差動的に結合する工程、および
第２の回折格子を使用して、第２の光を、第２の組のナノウェルに関連付けられた少なくとも第２の線形導波路に差動的に結合する工程
を含む方法。 - 前記第１の回折格子および前記第２の回折格子が互いに空間的にオフセットされており、前記方法は、前記第１の光または前記第２の光のうちの少なくとも一方に関する照明要素を制御する工程を更に含む、請求項３６記載の方法。
- 前記照明要素を制御する工程が、前記第１の光または第２の光の少なくとも一方を発生する光ビームのビーム・パラメータを制御する工程を含む、請求項３７記載の方法。
- 前記ビーム・パラメータを制御する工程が、光ビームの位置を制御すること、光ビームの入射角を制御すること、光ビームの発散を制御すること、光ビームのモード・プロファイルを制御すること、光ビームの偏光を制御すること、光ビームのアスペクト比を制御すること、光ビームの直径を制御すること、光ビームの波長を制御すること、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つを含む、請求項３８記載の方法。
- 前記第１の光が、前記フローセルを横切って第１のスキャン方向に実行される第１のスキャン中に差動的に結合され、前記第２の光が、前記フローセルを横切って第１のスキャン方向とは反対の第２のスキャン方向に実行される第２のスキャン中に差動的に結合される、請求項３６～３９のいずれか１項記載の方法。
- 前記第１および第２の回折格子が互いに異なる格子周期を有し、前記方法が、前記第１の光が差動的に結合されるように前記照明要素を配置する工程、および前記第２の光が差動的に結合されるように前記照明要素を配置する工程を更に含む、請求項３６記載の方法。
- 前記第１および第２の線形導波路が互いに隣接して配置され、前記フローセルが更に、前記第１の線形導波路とは反対側の前記第２の線形導波路に隣接して配置された第３の線形導波路を含む、請求項４１記載の方法。
- 前記フローセルが、前記第３の線形導波路のための第３の回折格子を更に含む、請求項４２記載の方法。
- 前記第３の回折格子を使用して第３の線形導波路にも第１の光を差動的に結合する工程を更に含む、請求項４３記載の方法。
- 前記第３の回折格子を使用して少なくとも第３の線形導波路に第３の光を差動的に結合する工程を更に含む、請求項４３記載の方法。
- 前記第３の線形導波路が、前記第１の線形導波路と第１の回折格子を共有する、請求項４２記載の方法。
- 前記第１の組のナノウェルおよび第２の組のナノウェルのうちの少なくとも一方のナノウェルが、前記フローセルのための発光光学系の分解能距離に応じて分解可能な互いからの間隔を有する、請求項３６～４６のいずれか１項記載の方法。
- 前記第１および第２の線形導波路が、前記発光光学系の分解能距離よりも互いに近い位置に配置されている、請求項４７記載の方法。
- 前記第１の光を差動的に結合する工程が、前記第１の光を前記第１の線形導波路に結合すること、および前記第１の光の前記第２の線形導波路への結合を最小化することを含む、請求項３６～４８のいずれか１項記載の方法。
- 前記第２の光を差動的に結合する工程が、前記第２の光を第２の線形導波路に結合すること、および前記第２の光の前記第１の線形導波路への結合を最小化することを含む、請求項４９記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962868423P | 2019-06-28 | 2019-06-28 | |
| US62/868,423 | 2019-06-28 | ||
| PCT/US2020/070063 WO2020264546A1 (en) | 2019-06-28 | 2020-05-19 | Flowcells with linear waveguides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022538700A true JP2022538700A (ja) | 2022-09-06 |
Family
ID=74059625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020573000A Pending JP2022538700A (ja) | 2019-06-28 | 2020-05-19 | 線形導波路を用いたフローセル |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11406977B2 (ja) |
| EP (1) | EP3990185A4 (ja) |
| JP (1) | JP2022538700A (ja) |
| KR (1) | KR20220031482A (ja) |
| CN (1) | CN112703442A (ja) |
| AU (1) | AU2020289796A1 (ja) |
| BR (1) | BR112020026643A2 (ja) |
| CA (1) | CA3104755A1 (ja) |
| IL (1) | IL279566A (ja) |
| MX (1) | MX2020014058A (ja) |
| SG (1) | SG11202012996UA (ja) |
| TW (1) | TW202118552A (ja) |
| WO (1) | WO2020264546A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA202007852B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220031482A (ko) * | 2019-06-28 | 2022-03-11 | 일루미나 케임브리지 리미티드 | 선형 도파관들을 갖는 플로우셀들 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527580A (ja) * | 1999-12-17 | 2003-09-16 | ツェプトゼンス アクチエンゲゼルシャフト | フローセル配列及び多重分析対象物測定のためのその利用 |
| JP2005338098A (ja) * | 1995-05-12 | 2005-12-08 | Novartis Ag | 消散的に励起されたルミネセンスを用いた複数の分析対象物質の並列的検出のためのセンサプラットホームおよび方法 |
| US20060008206A1 (en) * | 2000-01-27 | 2006-01-12 | Unaxis-Balzers Aktiengesellschaft | Waveguide plate and process for its production and microtitre plate |
| JP2013524174A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-06-17 | インダストリアル テクノロジー リサーチ インスティテュート | 単一分子検出装置 |
| WO2015111458A1 (ja) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | グレーティングカプラ |
| JP2017512306A (ja) * | 2014-03-07 | 2017-05-18 | ワン ドロップ ダイアグノスティクス エスエーアールエル | マイクロ流体チップ上の蛍光検出アッセイ |
| WO2018013243A1 (en) * | 2016-06-01 | 2018-01-18 | Quantum-Si Incorporated | Integrated device for detecting and analyzing molecules |
| JP2019049530A (ja) * | 2017-07-12 | 2019-03-28 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 回折バイオセンサ |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1085315B1 (en) | 1999-09-15 | 2003-07-09 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA | Integrated-optical sensor |
| EP2189783A1 (de) | 2000-08-09 | 2010-05-26 | Artificial Sensing Instruments ASI AG | Wellenleitergitterstruktur und optische Messanordnung |
| US7070987B2 (en) | 2000-10-30 | 2006-07-04 | Sru Biosystems, Inc. | Guided mode resonant filter biosensor using a linear grating surface structure |
| US7016560B2 (en) * | 2001-02-28 | 2006-03-21 | Lightwave Microsystems Corporation | Microfluidic control for waveguide optical switches, variable attenuators, and other optical devices |
| US7233391B2 (en) | 2003-11-21 | 2007-06-19 | Perkinelmer Las, Inc. | Optical device integrated with well |
| US7315019B2 (en) | 2004-09-17 | 2008-01-01 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Arrays of optical confinements and uses thereof |
| GB0507835D0 (en) | 2005-04-18 | 2005-05-25 | Solexa Ltd | Method and device for nucleic acid sequencing using a planar wave guide |
| US7479404B2 (en) | 2005-07-08 | 2009-01-20 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Photonic crystal biosensor structure and fabrication method |
| US9423397B2 (en) * | 2006-03-10 | 2016-08-23 | Indx Lifecare, Inc. | Waveguide-based detection system with scanning light source |
| EP3936857B1 (en) * | 2006-09-01 | 2023-06-21 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Substrates, systems and methods for analyzing materials |
| CA2957543A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Quantum-Si Incorporated | Optical system and assay chip for probing, detecting and analyzing molecules |
| CN104538841B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-12-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器 |
| US10302972B2 (en) | 2015-01-23 | 2019-05-28 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Waveguide transmission |
| KR102574176B1 (ko) * | 2016-12-16 | 2023-09-06 | 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 | 광 커플러 및 도파로 시스템 |
| KR20220031482A (ko) * | 2019-06-28 | 2022-03-11 | 일루미나 케임브리지 리미티드 | 선형 도파관들을 갖는 플로우셀들 |
-
2020
- 2020-05-19 KR KR1020207037262A patent/KR20220031482A/ko active Search and Examination
- 2020-05-19 US US17/255,765 patent/US11406977B2/en active Active
- 2020-05-19 EP EP20823708.1A patent/EP3990185A4/en active Pending
- 2020-05-19 BR BR112020026643A patent/BR112020026643A2/pt unknown
- 2020-05-19 CA CA3104755A patent/CA3104755A1/en active Pending
- 2020-05-19 SG SG11202012996UA patent/SG11202012996UA/en unknown
- 2020-05-19 MX MX2020014058A patent/MX2020014058A/es unknown
- 2020-05-19 WO PCT/US2020/070063 patent/WO2020264546A1/en active Application Filing
- 2020-05-19 CN CN202080003628.0A patent/CN112703442A/zh active Pending
- 2020-05-19 AU AU2020289796A patent/AU2020289796A1/en active Pending
- 2020-05-19 JP JP2020573000A patent/JP2022538700A/ja active Pending
- 2020-06-03 TW TW109118657A patent/TW202118552A/zh unknown
- 2020-12-15 ZA ZA2020/07852A patent/ZA202007852B/en unknown
- 2020-12-18 IL IL279566A patent/IL279566A/en unknown
-
2022
- 2022-06-30 US US17/854,741 patent/US20220331798A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005338098A (ja) * | 1995-05-12 | 2005-12-08 | Novartis Ag | 消散的に励起されたルミネセンスを用いた複数の分析対象物質の並列的検出のためのセンサプラットホームおよび方法 |
| JP2003527580A (ja) * | 1999-12-17 | 2003-09-16 | ツェプトゼンス アクチエンゲゼルシャフト | フローセル配列及び多重分析対象物測定のためのその利用 |
| US20060008206A1 (en) * | 2000-01-27 | 2006-01-12 | Unaxis-Balzers Aktiengesellschaft | Waveguide plate and process for its production and microtitre plate |
| JP2013524174A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-06-17 | インダストリアル テクノロジー リサーチ インスティテュート | 単一分子検出装置 |
| WO2015111458A1 (ja) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | グレーティングカプラ |
| JP2017512306A (ja) * | 2014-03-07 | 2017-05-18 | ワン ドロップ ダイアグノスティクス エスエーアールエル | マイクロ流体チップ上の蛍光検出アッセイ |
| WO2018013243A1 (en) * | 2016-06-01 | 2018-01-18 | Quantum-Si Incorporated | Integrated device for detecting and analyzing molecules |
| JP2019049530A (ja) * | 2017-07-12 | 2019-03-28 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 回折バイオセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3990185A1 (en) | 2022-05-04 |
| SG11202012996UA (en) | 2021-02-25 |
| US20220331798A1 (en) | 2022-10-20 |
| IL279566A (en) | 2021-03-01 |
| EP3990185A4 (en) | 2023-05-31 |
| US11406977B2 (en) | 2022-08-09 |
| ZA202007852B (en) | 2024-04-24 |
| CN112703442A (zh) | 2021-04-23 |
| MX2020014058A (es) | 2021-05-27 |
| BR112020026643A2 (pt) | 2021-12-14 |
| CA3104755A1 (en) | 2020-12-30 |
| WO2020264546A1 (en) | 2020-12-30 |
| AU2020289796A1 (en) | 2021-01-28 |
| KR20220031482A (ko) | 2022-03-11 |
| TW202118552A (zh) | 2021-05-16 |
| US20220105511A1 (en) | 2022-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9945781B2 (en) | Analytical devices having dichroic prism arrays | |
| TWI692633B (zh) | 整合式分析裝置之陣列 | |
| US9689800B2 (en) | Process for making high multiplex arrays | |
| TWI772850B (zh) | 使用結構照明的主動感測器檢測器的多工 | |
| CA2687062C (en) | Methods and systems for analyzing fluorescent materials with reduced autofluorescence | |
| US20090054263A1 (en) | Grating waveguide structure for multi-analyte determinations and the use thereof | |
| WO2008010182A2 (de) | Analytisches system mit einer anordnung zur zeitlich veränderbaren räumlichen lichtmodulation und damit ausführbares nachweisverfahren | |
| WO2009038668A2 (en) | Highly multiplexed confocal detection systems and methods of using same | |
| US20100167413A1 (en) | Methods and systems for analyzing fluorescent materials with reduced autofluorescence | |
| US20220331798A1 (en) | Flowcells with linear waveguides | |
| EP1420929B1 (de) | Verfahren zur herstellung von abformkörpern, insbesondere optischen strukturen, und deren verwendung | |
| US20220075263A1 (en) | Manufacturing a flowcell with a planar waveguide | |
| RU2809293C2 (ru) | Проточные кюветы с линейными волноводами | |
| TWI525353B (zh) | 超高多工分析系統及方法 | |
| RU2814420C2 (ru) | Изготовление проточной ячейки с планарным волноводом | |
| WO2020240453A1 (en) | Manufacturing a flowcell with a planar waveguide | |
| CN117730396A (zh) | 利用三维衬底的测序系统和方法 | |
| AE et al. | MICROOPTICAL FLUORESCENCE DETECTION FOR CHIP-BASED MULTIPLEXED ANALYSIS SYSTEMS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230515 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240416 |