KR20220031482A - 선형 도파관들을 갖는 플로우셀들 - Google Patents

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게라인트 에반스
스탠리 에스. 홍
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Abstract

예컨대, 플로우셀은, 샘플을 수용하기 위한 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들을 갖는 나노웰 층; 제1 세트의 나노웰들과 연관된 제1 선형 도파관; 제2 세트의 나노웰들과 연관된 제2 선형 도파관; 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자, 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자를 포함하며, 제1 격자 및 제2 격자는 제1 광 및 제2 광의 차동 커플링(differential coupling)을 제공한다.

Description

선형 도파관들을 갖는 플로우셀들
[0001] 본 출원은“FLOWCELLS WITH LINEAR WAVEGUIDES”란 명칭으로, 2019년 6월 28일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/868,423호를 우선권으로 주장하며, 이 가특허 출원의 개시내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 다양한 분석 프로세스들 중 하나 이상을 사용하여 상이한 물질들의 샘플들이 분석될 수 있다. 예컨대, 서열결정(sequencing), 이를테면 높은-스루풋의 DNA 서열결정은 게놈 분석(genomic analysis) 및 다른 유전학 연구에 대한 기반이 될 수 있다. 예컨대, SBS(sequencing by synthesis) 기술은 방출 스펙트럼을 갖는 형광 염료(fluorescent dye) 및 터미네이터(terminator)를 포함하는 변형된 dNTP(deoxyribonucleotide triphosphate)들을 사용한다. 이러한 그리고 다른 타입들의 서열결정에서, 유전자 물질(genetic material)의 샘플의 특징들은 샘플을 조명함으로써, 그리고 조명에 대한 응답으로 생성되는 방출 광(예컨대, 형광성 광)을 검출함으로써 결정된다.
[0003] 샘플 분석의 우수한 품질을 보장할 뿐만 아니라, 분석이 비교적 빠른 속도로 수행되는 것을 가능하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 각각의 개별 스테이지에서 분석되는 샘플 물질의 양은 분석 프로세스의 결과적인 스루풋을 주도한다(drive). 임의의 정해진 시간에 더 많은 물질이 분석되게 허용하기 위해 분석 장비에 샘플 물질을 더 조밀하게 분배하는 것이 시도될 수 있다. 그러나, 이미징 광학기(imaging optics)로부터 이용가능한 최대 분해능과 같은 분석 시스템의 특징들은 이러한 접근법이 스루풋을 증가시킬 수 있는 정도를 제한할 수 있다.
[0004] 제1 양상에서, 플로우셀(flowcell)은, 샘플을 수용하기 위한 제1 세트의 나노웰(nanowell)들 및 제2 세트의 나노웰들을 갖는 나노웰 층; 제1 세트의 나노웰들과 연관된 제1 선형 도파관, 및 제2 세트의 나노웰들과 연관된 제2 선형 도파관; 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자, 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자를 포함하며, 제1 격자 및 제2 격자는 제1 광 및 제2 광의 차동 커플링(differential coupling)을 제공한다.
[0005] 구현예들은 하기의 특징들 중 임의의 것 또는 전부를 포함할 수 있다. 제1 격자 및 제2 격자는 서로 공간적으로 오프셋된다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며, 플로우셀은, 제1 선형 도파관과는 반대편에, 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관을 더 포함한다. 제3 선형 도파관은 제1 선형 도파관과 제1 격자를 공유한다. 플로우셀은 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자를 더 포함한다. 제3 격자는, 제2 격자로부터, 제1 격자가 갖는 것과 동일한 공간적 오프셋을 갖는다. 제3 격자는 제1 격자 및 제2 격자 각각으로부터 공간적으로 오프셋된다. 제1 격자는 제1 선형 도파관의 제1 단부를 향해 포지셔닝되고, 제2 격자는 제2 선형 도파관의 제2 단부를 향해 포지셔닝되고, 제1 단부는 제2 단부과는 반대편에 포지셔닝된다. 제1 격자는 삼각형 기판 상에 포지셔닝된다. 제1 격자 및 제2 격자는 서로 상이한 격자 주기(grating period)들을 갖는다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며, 플로우셀은, 제1 선형 도파관과는 반대편에, 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관; 및 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자를 더 포함한다. 제3 격자는 제1 격자와 동일한 격자 주기를 갖는다. 제3 격자는 제1 격자 및 제2 격자의 격자 주기들 각각과 상이한 격자 주기를 갖는다. 나노웰들의 제1 세트 및 나노웰들의 제2 세트 중 적어도 하나에서의 나노셀들은 서로 간에, 플로우셀에 대한 방출 광학기(emission optics)의 분해능 거리(resolution distance)에 따라 분해가능한 간격을 갖는다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝된다. 제1 광의 차동 커플링은 제1 광을 제1 선형 도파관으로 커플링하는 것, 및 제2 선형 도파관으로의 제1 광의 커플링을 최소화하는 것을 포함한다. 제2 광의 차동 커플링은 제2 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하는 것, 및 제1 선형 도파관으로의 제2 광의 커플링을 최소화하는 것을 포함한다. 차동 커플링은 적어도 부분적으로, 제1 격자 또는 제2 격자 중 하나 이상의 격자의 커플러 파라미터에 기인한다. 커플러 파라미터(coupler parameter)는, 굴절률, 피치, 홈(groove) 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 불균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러 형상, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 차동 커플링은 적어도 부분적으로, 제1 선형 도파관 또는 제2 선형 도파관 중 하나 이상의 도파관의 도파관 파라미터에 기인한다. 도파관 파라미터는, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 모드 매칭, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들은 다각형 어레이로 배열된다. 다각형 어레이는 직사각형 어레이 또는 육각형 어레이를 포함한다. 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들은 적어도 하나의 육각형을 형성하는 육각형 어레이로 배열되고, 이 육각형은, 제1 세트의 나노웰들 중의 제1 나노웰 및 제2 나노웰 ―제1 나노웰 및 제2 나노웰은 제1 선형 도파관을 따라 연장되는 제1 행(row)의 나노웰들의 일부임―; 제2 세트의 나노웰들 중의 제3 나노웰, 제4 나노웰 및 제5 나노웰 ―제3 나노웰, 제4 나노웰 및 제5 나노웰은 제2 선형 도파관을 따라 연장되는 제2 행의 나노웰들의 일부임―; 및 제3 세트의 나노웰들 중의 제6 나노웰 및 제7 나노웰 ―제6 나노웰 및 제7 나노웰은 제3 선형 도파관을 따라 연장되는 제3 행의 나노웰들의 일부임―을 포함한다. 제1 세트의 나노웰들은 제1 행의 나노웰들을 포함하고, 제2 세트의 나노웰들은 제2 행의 나노웰들을 포함한다. 제1 행의 나노웰들 및 제2 행의 나노웰들 각각은 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관 중 적어도 하나와 정렬된다. 제1 행의 나노웰들은 제1 선형 도파관을 따라 연장되고, 제2 행의 나노웰들은 제2 선형 도파관을 따라 연장되고, 제1 선형 도파관은 제2 선형 도파관에 평행하고 인접하며, 제1 행의 나노웰들은 제2 행의 나노웰들과 동위상(in phase)이고, 플로우셀은, 제2 선형 도파관과 평행하고 인접한 제3 선형 도파관; 및 제3 선형 도파관을 따라 연장되는 제3 행의 나노웰들을 더 포함하며, 제3 행의 나노웰들은 제1 행의 나노웰들 및 제2 행의 나노웰들과 역위상(out of phase)이다. 플로우셀은, 제3 선형 도파관에 평행하고 인접한 제4 선형 도파관; 및 제4 선형 도파관을 따라 연장되는 제4 행의 나노웰들을 더 포함하며, 제4 행의 나노웰들은 제3 행의 나노웰들과 동위상이다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 서로 평행하고 인접하며, 제1 세트의 나노웰들은 제1 선형 도파관의 양측에서 제1 선형 도파관을 따라 연장되는 제1 행의 나노웰들 및 제2 행의 나노웰들을 포함하며, 제2 세트의 나노웰들은 제2 선형 도파관의 양측에서 제2 선형 도파관을 따라 연장되는 제3 행의 나노웰들 및 제4 행의 나노웰들을 포함한다. 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들 중 적어도 하나의 나노웰은 비-원형(non-circular) 개구를 갖는다. 비-원형 개구는 타원형 개구를 포함한다. 플로우셀은, 제1 선형 도파관과 제2 선형 도파관 사이에, 교차-커플링(cross-coupling)을 감소시키기 위한 구조를 더 포함한다. 구조는 일련의 블록들을 포함한다. 구조는 구조를 따라 교번하는 굴절률들을 제공한다. 제1 선형 도파관 및 제1 격자는 플로우셀의 제1 층에 포지셔닝되며, 제2 선형 도파관 및 제2 격자는 플로우셀의 제2 층에 포지셔닝되며, 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들은 플로우셀의 제3 층에 포지셔닝되며, 제2 층은, 제1 층보다 제3 층으로부터 더 멀리 포지셔닝된다.
[0006] 제2 양상에서, 방법은, 플로우셀에서, 제1 세트의 나노셀들 및 제2 세트의 나노셀들에 샘플을 적용하는 단계; 제1 격자를 사용하여, 제1 세트의 나노셀들과 연관된 적어도 제1 선형 도파관으로 제1 광을 차동적으로 커플링하는 단계; 및 제2 격자를 사용하여, 제2 세트의 나노셀들과 연관된 적어도 제2 선형 도파관으로 제2 광을 차동적으로 커플링하는 단계를 포함한다.
[0007] 구현예들은 하기의 특징들 중 임의의 것 또는 전부를 포함할 수 있다. 제1 격자 및 제2 격자는 서로 공간적으로 오프셋되며, 방법은, 제1 광 또는 제2 광 중 적어도 하나의 광에 관한 조명 컴포넌트를 제어하는 단계를 더 포함한다. 조명 컴포넌트를 제어하는 단계는 제1 광 또는 제2 광 중 적어도 하나의 광을 생성하는 광 빔의 빔 파라미터를 제어하는 단계를 포함한다. 빔 파라미터를 제어하는 단계는, 광 빔의 위치를 제어하는 단계, 광 빔의 입사각을 제어하는 단계, 광 빔의 발산을 제어하는 단계, 광 빔의 모드 프로파일을 제어하는 단계, 광 빔의 편광을 제어하는 단계, 광 빔의 종횡비(aspect ratio)를 제어하는 단계, 광 빔의 직경을 제어하는 단계, 광 빔의 파장을 제어하는 단계, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 단계를 포함한다. 제1 광은 제1 스캔 방향으로 플로우셀을 가로질러 수행되는 제1 스캔 동안 차동적으로 커플링되고, 제2 광은, 제1 스캔 방향과 반대인 제2 스캔 방향으로, 플로우셀을 가로질러 수행되는 제2 스캔 동안 차동적으로 커플링된다. 제1 격자 및 제2 격자는 서로 상이한 격자 주기들을 가지며, 방법은, 제1 광이 차동적으로 커플링되도록 조명 컴포넌트를 배열하는 단계, 및 제2 광이 차동적으로 커플링되도록 조명 컴포넌트를 배열하는 단계를 더 포함한다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며, 플로우셀은, 제1 선형 도파관과는 반대편에, 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관을 더 포함한다. 플로우셀은 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자를 더 포함한다. 방법은, 제3 격자를 사용하여 제1 광을 또한 제3 선형 도파관으로 차동적으로 커플링하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 제3 격자를 사용하여 적어도 제3 선형 도파관으로 제3 광을 차동적으로 커플링하는 단계를 더 포함한다. 제3 선형 도파관은 제1 선형 도파관과 제1 격자를 공유한다. 나노웰들의 제1 세트 및 나노웰들의 제2 세트 중 적어도 하나에서의 나노셀들은 서로 간에, 플로우셀에 대한 방출 광학기의 분해능 거리에 따라 분해가능한 간격을 갖는다. 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관은 방출 광학기의 분해능 거리보다 더 가깝게 서로 포지셔닝된다. 제1 광을 차동적으로 커플링하는 단계는 제1 광을 제1 선형 도파관으로 커플링하는 단계, 및 제2 선형 도파관으로의 제1 광의 커플링을 최소화하는 단계를 포함한다. 제2 광을 차동적으로 커플링하는 단계는 제2 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하는 단계, 및 제1 선형 도파관으로의 제2 광의 커플링을 최소화하는 단계를 포함한다.
[0008] 전술한 개념들 및 아래에서 보다 상세히 논의되는 추가적인 개념들의 모든 조합들(이러한 개념들이 모순되지 않는 경우)은 본원에서 개시되는 본 발명의 청구대상의 일부인 것으로 고려된다는 것을 이해해야 한다. 특히, 본 개시내용의 마지막에서 나타나는 청구대상의 모든 조합들은 본원에 개시되는 본 발명의 청구대상의 일부인 것으로 고려된다.
[0009] 도 1은 선형 도파관들을 갖는 예시적인 플로우셀의 일부의 단면을 도시한다.
[0010] 도 2a-2b는 스태거형 격자(staggered grating)들을 갖는 플로우셀에 대한 예들을 예시한다.
[0011] 도 3a-3b는 상이한 격자 주기들을 갖는 격자들을 갖는 플로우셀에 대한 예들을 예시한다.
[0012] 도 4는 스태거형 격자들을 갖는 플로우셀의 다른 예를 도시한다.
[0013] 도 5는 예시적인 플로우셀의 일부의 단면을 도시한다.
[0014] 도 6은 다수의 선형 도파관들이 공통 격자를 공유하는 플로우 셀의 예를 도시한다.
[0015] 도 7은 예시적 조명 시스템의 다이어그램이다.
[0016] 도 8-9는 예시적인 방법들의 흐름도들이다.
[0017] 도 10a는 비-원형 나노웰들의 육각형 어레이의 예를 도시한다.
[0018] 도 10b는 원형 나노웰들의 삼각형 어레이의 예를 도시한다.
[0019] 도 11은 스태거형 격자들을 갖는 플로우셀의 다른 예를 도시한다.
[0020] 도 12는 스태거형 격자들을 갖는 플로우셀의 다른 예를 도시한다.
[0021] 도 13은 스태거형 격자들을 갖는 플로우셀의 다른 예를 도시한다.
[0022] 도 14는 표면에 충돌하는 광 빔을 개략적으로 도시한다.
[0023] 도 15a-15c는 격자들의 예들을 도시한다.
[0024] 도 16은 커플러들의 형상들의 예들을 도시한다.
[0025] 도 17은 선형 도파관들에 대한 단면 프로파일들의 예들을 도시한다.
[0026] 도 18은 선형 도파관들을 갖는 다른 예시적인 플로우셀의 일부의 단면을 도시한다.
[0027] 도 19는 예시적인 방법의 흐름도이다.
[0028] 본 개시내용은 샘플들의 개선된 분석을 가능하게 하는 시스템들, 기법들, 제조 물품들 및/또는 물질의 조성들을 설명한다. 일부 구현들에서, 차동 커플링이 2개 이상의 선형 도파관들에 제공될 수 있다. 예컨대, 광을 선형 도파관들에 차동적으로 커플링할 수 있는 것은, 기판(예컨대, 샘플 물질을 홀딩하기 위한 나노웰들의 층)이 샘플 물질의 증가된 밀도를 갖게 허용한다. 일부 구현들에서, 분석 시스템 및/또는 프로세스에 관한 하나 이상의 파라미터들은 차동 커플링을 획득할 수 있도록 선택되거나 조정될 수 있다. 예컨대, 이러한 파라미터(들)는 하나 이상의 빔 파라미터들, 하나 이상의 커플러 파라미터들, 하나 이상의 도파관 파라미터들, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
[0029] 일부 구현들에서, 분석 이미징은, 분석 프로세스의 스루풋을 증가시킬 수 있는, 기판상에서 증가된 분포 밀도를 갖는 샘플 물질에 대해 수행될 수 있다. 예컨대, 샘플 물질은, 샘플의 개별 부분들이 현미경 장비와 같은 이용가능한 이미징 기술을 사용하여 분해될 수 있는 것보다 서로 더 가까운 거리에 포지셔닝되는 밀도로 분포될 수 있다. 분석 프로세스는 선택적으로, 한 번에 샘플의 제1 부분들만을 이미징하고 제1 부분들 근처의 제2 부분들은 이미지징하지 않고, 후속적으로 제1 부분들의 (재)이미징없이 제2 부분들을 이미징할 수 있다. 이러한 접근법은 단일 샘플 홀더(예컨대, 기판) 상의 비교적 많은 양의 샘플 물질이 단일 세션에서 이미징되고 분석될 수 있게 할 수 있다. 이는, 새로운 기판상에서 추가적 샘플 물질을 분석하기 위해 기판의 전체 샘플 물질을 분석한 후 기판이 교환되는 접근법에 비해, 분석 프로세스의 스루풋을 증가시킬 수 있으며, 이 접근법에는 기판 제거 및 삽입, 샘플 준비(preparation), 및 장비 초기화의 중간 단계들이 수반될 수 있다.
[0030] 일부 구현들에서, 말하자면, 제1 선형 도파관과 제2 선형 도파관 사이의 차동 커플링은, 광을 제1 선형 도파관에 커플링하는 반면 제2 선형 도파관에는 임의의 광을 커플링하지 않는 것 또는 이의 역을 포함할 수 있다. 이러한 차동 커플링이 항상 실용적이거나 가능하지 않을 수 있다. 일부 구현들에서, 차동 커플링은, 말하자면, 스캔의 일부 동안 광을 제1 선형 도파관에 커플링하면서, 제2 선형 도파관으로의 커플링은 최소화하는 것을 수반할 수 있다. 최소화의 양 또는 프랙션(fraction)은 구현에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 최소화된 커플링(예컨대, 크로스-토크(cross-talk))은 선형 도파관으로의 커플링의 최대 약 1%, 약 5%, 약 15%, 약 25% 또는 약 45%에 해당한다. 이러한 차동 커플링이 항상 실용적이거나 가능하지 않을 수 있다. 일부 구현들에서, 차동 커플링은, 말하자면, 스캔의 일부 동안 제1 선형 도파관에 비해, 제2 선형 도파관으로의 커플링을 감소시키는 것을 수반할 수 있다. 감소의 양 또는 프랙션은 구현에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 감소된 커플링(예컨대, 크로스-토크)은 선형 도파관으로의 커플링의 최대 약 5%, 약 15%, 약 35%, 약 65% 또는 약 95%에 해당한다.
[0031] 크로스-토크의 양(예컨대, 크로스-토크의 크기)은 알려져 있거나 교정될 수 있다. 일부 구현들에서, 샘플의 다수의 스캔들이 수행될 수 있는데, 이를테면, 제1 선형 도파관으로의 커플링(여기서, 제2 선형 도파관으로의 커플링은 감소됨)이 이루어지는 제1 스캔, 및 제2 선형 도파관으로의 커플링(여기서, 제1 선형 도파관으로의 커플링은 감소됨)이 이루어지는 제2 스캔이 수행될 수 있다. 스캔들은, 각각, 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관으로부터 획득된 정보의 변조를 유발할 수 있다. 이러한 변조는, 크로스-토크의 크기가 주어지면 예측가능한 방식으로 발생할 수 있다. 예컨대, 유용한 분석 정보를 추출하기 위해, 선형 대수학(linear algebra)이 개개의 제1 선형 도파관 및 제2 선형 도파관으로부터 획득되는 정보에 적용될 수 있다.
[0032] 이미징 장비의 최대 이용가능한 분해능에 의해 부과되는 제한은 회절 제한으로 지칭될 수 있다. 따라서, 이용가능한 최대 분해능에서 동작하는 이미징 시스템은 회절-제한된다고 말할 수 있다. 현미경 기구들의 경우, 회절 제한이 주어지면 획득될 수 있는 공간 분해능은 광 파장, 및 대물렌즈 또는 조명 소스의 개구수(numerical aperture)에 의존한다. 최소 분해가능한 거리(d)는,
Figure pct00001
로 표현될 수 있으며, 여기서, λ는 광 파장이고, n은 굴절률이며, θ는 반각(half-angle)(즉, 대물렌즈에 의해 캡처되는 가장 비스듬한 광선들의 방향과 현미경 광학 축 간의 각도의 절반)이다. 팩터
Figure pct00002
는 보통 개구수(NA)로서 지칭되며, 따라서, 최소 분해가능한 거리는
Figure pct00003
로 표현될 수 있다. 즉, 기존 분석 시스템들에서, 샘플 물질은 일반적으로, 샘플의 개별 부분들이 적어도 거리(d) 만큼 떨어져 있도록 하는 밀도로 분포된다. 본원에서 설명되는 시스템들 및 기법들은, 분해능 거리(d)보다 더 조밀하게 분포된 샘플 물질상에서 분석이 수행되게 허용할 수 있다.
[0033] 샘플 분석은, 유전자 서열결정(예컨대, 유전자 물질의 구조를 결정), 유전형분석(genotyping)(예컨대, 개인의 유전자 구성(genetic make-up)의 차이 결정), 유전자 발현(예컨대, 유전자 정보를 사용한 유전자 산물의 합성), 단백질체학(proteomics)(예컨대, 단백질들의 대규모 연구), 또는 이들의 조합을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)할 수 있다.
[0034] 본원에 설명된 일부 예들은 유전자 물질의 서열결정에 관한 것이다. 어떤 빌딩 블록들(뉴클레오티드라 불림)이 샘플에 있는 특정 유전자 물질을 구성하는지를 결정하기 위해, 서열결정이 샘플에서 수행될 수 있다. 서열결정은, 유전자 물질이 먼저 정제된 다음 여러 번 복제되어 적절한 사이즈의 샘플을 준비한 후, 행해질 수 있다. 이미징은 유전자 물질을 서열결정하는 프로세스의 일부로서 수행될 수 있다. 이는 형광 이미징을 수반할 수 있으며, 여기서 유전자 물질의 샘플은 유전자 물질상의 하나 이상의 마커들에 의해 형광 반응이 유발되도록 광(예컨대, 레이저 빔)으로 처리된다. 유전자 물질 중 일부 뉴클레오티드들은 이들에 적용되는 형광 태그들을 가질 수 있고, 이는 샘플 상에 광을 비춤으로써 그리고 샘플로부터의 특징적 반응을 찾음으로써, 뉴클레오티드의 존재를 결정할 수 있게 한다. 형광 반응들은, 서열결정 프로세스의 과정을 통해 검출될 수 있으며 샘플에서 뉴클레오티드들의 기록을 작성하는데 사용될 수 있다.
[0035] 본원에서 설명되는 예들은 플로우셀들을 참조한다. 플로우셀은, 분석 프로세스의 적어도 하나의 스테이지에서 하나 이상의 샘플을 준비하고 수용하거나 운반하는 데 사용될 수 있는 기판으로 고려될 수 있다. 플로우셀은, 샘플 물질(예컨대, 유전자 물질), 샘플 물질이 노출될 화학 반응들 및 조명 모두와 호환가능한 물질로 만들어진다. 기판은 하나 이상의 채널들을 가질 수 있으며, 이 하나 이상의 채널들에서 샘플 물질이 증착될 수 있다. 물질(예컨대, 액체)이 샘플 유전자 물질이 존재하는 채널을 통해 유동되어, 하나 이상의 화학 반응들이 유발되고 그리고/또는 원치 않는 물질이 제거될 수 있다. 플로우셀은, 플로우셀 채널 내의 샘플이 조명 광으로 처리될 수 있고 샘플로부터의 임의의 형광 반응들이 검출될 수 있는 것을 가능하게 함으로써, 이미징을 가능하게 할 수 있다. 시스템의 일부 구현들은, 적어도 하나의 플로우셀과 함께 사용되도록 설계될 수 있지만, 하나 이상의 스테이지들 동안, 이를테면 고객에게 배달될 때 또는 수송 동안, 플로우셀(들)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 분석을 수행하기 위해 플로우셀(들)이 고객 구내에 있는 구현물(implementation)에 설치될 수 있다.
[0036] 본원에서의 예들은 하나 이상의 격자들에 의한 도파관으로의 광(예컨대, 레이저 빔)의 커플링 그리고/또는 도파관 밖으로의 광(예컨대, 레이저 빔)의 커플링을 참조한다. 격자는, 광의 적어도 일부를 회절시킴으로써 격자에 충돌하는 광을 커플링하여, 광의 일부가 하나 이상의 다른 방향들로 전파되게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 커플링은 광의 일부의 반사, 굴절, 회절, 간섭 및/또는 투과를 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하는 하나 이상의 상호작용들을 수반할 수 있다. 구현들은, 대량 생산, 비용 제어 및/또는 높은 광 커플링 효율성에 관한 요건들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하는 하나 이상의 요건들을 충족시키도록 설계될 수 있다. 2개 이상의 격자들이 서로 동일하거나 유사할 수 있거나, 또는 상이한 타입들의 격자들이 사용될 수 있다. 격자(들)는 하나 이상의 형태들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 격자는, 기판으로부터(예컨대, 플로우셀에 포함된 도파관 물질로부터)의 물질 또는 다른 물질을 제거하거나 생략함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 플로우셀에는, 격자를 형성하기 위해, 내부에 한 세트의 슬릿들 및/또는 홈들이 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자는 물질을 플로우셀에(예컨대, 플로우셀에 포함된 도파관 물질에) 또는 다른 물질에 추가함으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 플로우셀에는, 격자를 형성하기 위해, 한 세트의 리지(ridge)들, 밴드들 또는 다른 세로 돌출 구조(protruding longitudinal structure)들이 제공될 수 있다. 이들 접근법들의 조합들이 사용될 수 있다.
[0037] 기판(이를테면, 플로우셀)에 도파관을 제공하는 것은 하나 이상의 장점들을 제공할 수 있다. TIR(total internal reflection)에 기반한 소실 광(evanescent light)을 사용하는 여기(excitation)는 보다 높은 조명 효율성을 제공할 수 있다. 일부 이전 접근법들에서는, 스캐닝 프로세스에서와같이 샘플을 홀딩하는 기판을 조명하기 위해 레이저 빔 전체가 사용되었다. 이러한 접근법은, 대부분의 광파(light wave)가 샘플을 효과적으로 조명하지 않고 기판을 통해 단순히 전파되게 할 수 있다. 결과적으로, 이러한 시스템들에 의해 적용되는 광의 적은 부분만이 실제로 샘플에서 형광단(fluorophore)들을 여기시키는 데 사용될 수 있다. 대조적으로, 소실 광은, 특정 깊이(예컨대, 일 예에서 약 150-200nm)까지만 물질(예컨대, 코어 층에 인접한 클래딩)을 투과할 수 있다. 예컨대, 플로우셀은 소실 필드가 대체로 웰 영역에 한정되도록 구성된 하나 이상의 나노웰들을 갖게 설계될 수 있다. 결과적으로, 소실 광은 형광단들을 여기시키는 매우 효율적인 방법일 수 있다. 예컨대, 초기의 조명 접근법에 따라 동작하는 시스템은, 특정 파워(power)를 갖는 레이저를 수반할 수 있고; 대조적으로, 소실 광을 사용하면, 상당히 낮은 레이저 파워로도 충분할 수 있다.
[0038] 본원의 예들은 화학 기상 증착을 참조한다. CVD(chemical vapor deposition)는, 휘발성 물질(때때로 전구체로 지칭됨)이 기판의 표면상에서의 반응 및/또는 분해를 거치게 되어, 그 위에 증착물을 형성하는 모든 기법들을 포함할 수 있다. CVD는 하나 이상의 양상들을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, CVD는, 증기의 물리적 특징(들)(예컨대, CVD가 에어로졸-보조식인지 또는 직접적인 액체 주입을 수반하는지 여부)을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, CVD는 기판 가열의 타입(예컨대, 기판이 직접 가열되는지 또는 이를테면 가열된 챔버에 의해 간접적으로 가열되는지 여부)을 특징으로 할 수 있다. 사용될 수 있는 CVD 타입들의 예들은, 대기압 CVD, 저압 CVD, 초 저압 CVD, 초고 진공 CVD, 유기금속 CVD, 레이저 보조 CVD 및 플라즈마-강화 CVD를 포함(그러나 이로 제한되지 않음)한다.
[0039] 본원의 예들은 원자 층 증착을 참조한다. 원자 층 증착은 CVD의 한 형태로 고려될 수 있으며, 가스들에 대한 노출에 의해 기판상에 막이 성장되는 모든 기법들을 포함한다. 예컨대, 가스 전구체들이 챔버에 교대로 도입될 수 있다. 전구체들 중 하나의 전구체의 분자들은, 층이 형성되고 반응이 종료될 때까지 표면과 반응할 수 있으며, 이후 그 다음의 가스 전구체가 도입되어 새로운 층을 형성하기 시작하는 식으로 하나 이상의 사이클들이 계속될 수 있다.
[0040] 본원의 예들은 스프레이 코팅을 참조한다. 스프레이 코팅은, 특정된 물질이 기판상에 증착되도록 하는 임의의 또는 모든 기법들을을 포함할 수 다. 이는, 열 스프레잉, 플라즈마 스프레잉, 저온 스프레잉(cold spraying), 고온 스프레잉(warm spraying) 및/또는 원자화된 또는 분무된(nebulized) 물질을 수반하는 모든 절차들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)할 수 있다.
[0041] 본원의 예들은 스핀 코팅을 참조한다. 스핀 코팅은 기판에 일정량의 코팅 물질의 도포, 및 기판의 회전 또는 스피닝으로 인한 원심력에 의해 기판 위에 코팅 물질을 분배 또는 확산시키는 것을 포함할 수 있다.
[0042] 본원의 예들은 나노임프린팅을 참조한다. 나노임프린팅 리소그래피에서, 원하는 나노구조들을 몰딩(mold)하기 위해, 사전-제조된 나노스케일 템플릿이 유체 수지를 기계적으로 변위시킬 수 있다. 그런 다음, 수지는 적소에서 나노스케일 템플릿과 함께 경화될 수 있다. 나노스케일 템플릿의 제거 후에, 원하는 기판에 부착된 몰딩된 고체 수지가 생성될 수 있다. 일부 구현들에서, 나노임프린팅 프로세스는 기판 또는 웨이퍼를 임프린팅 수지(예컨대, 아래에 예시되는 수지)로 완전히 또는 부분적으로 덮는 것으로 시작할 수 있다. 나노스케일 템플릿을 사용하는 몰딩 프로세스에서 임프린팅 수지에 하나 이상의 나노구조들이 형성될 수 있다. 임프린팅 수지가 기판 또는 웨이퍼에 대해 경화될 수 있으며, 웨이퍼 또는 기판으로부터 잔류물을 제거하기 위해 수지-제거 프로세스가 적용될 수 있다. 예컨대, 수지 제거는 나노 구조들에 인접한 챔버 레인(lane)들을 형성할 수 있다. 그렇게 형성된 기판 또는 웨이퍼에는, 챔버 레인들을 에워쌈으로써 형성되는 플로우셀 챔버들뿐만 아니라 설명된 나노구조들을 갖는 플로우셀을 형성하기 위해, 가스킷(gasket) 또는 다른 기판이 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 임프린팅 수지를 도포하는 프로세스는 수지 잔류물을 거의 또는 전혀 생성하지 않도록 구성될 수 있으며, 이러한 구현들에서, 수지-제거 프로세스는 생략될 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 경화된 수지는 또한, 최종 용도에 따라, 화학적 처리 또는 생체분자들의 부착으로 기능화될 수 있다. 나노임프린팅 리소그래피에서, 임프린트된 포토레지스트는 희생 물질일 수 있고 그리고 유사하게, 패터닝된 레지스트를 기판으로 전사하기 위한 중간 툴로서 사용될 수 있거나, 또는 임프린트된 레지스트가 후속 코팅 단계에 대한 입력으로서의 역할을 하도록 레지스트의 변형이 사용될 수 있다. 패터닝 후에 남아 있을 레지스트의 예는, 단량체들을 중합체들 및/또는 입자들의 겔에 대한 전구체로서 콜로이달 용액으로 변환하는 것을 수반하는 프로세스에 의해 형성된 물질(때로 졸-겔 기반 물질로 지칭됨)이다.
[0043] 본원의 예들은 기판들을 참조한다. 기판은 적어도 실질적으로 강성 구조를 제공하는 임의의 물질, 또는 접촉하게 배치되는 용기(vessel)의 형상을 취하기보다는 자신의 형상을 유지하는 구조를 지칭할 수 있다. 물질은, 예컨대, 텍스처링된 및/또는 다공성 물질들뿐만 아니라, 매끄러운 지지부들(예컨대, 금속, 유리, 플라스틱, 실리콘 및 세라믹 표면들)을 포함하는 다른 물질이 부착될 수 있는 표면을 가질 수 있다. 가능한 기판들은, 유리 및 개질된 또는 기능화된 유리, 플라스틱(아크릴들, 폴리스티렌, 및 스티렌과 다른 물질들의 공중합체들, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄들, Teflon™ 등), 다당류들, 나일론 또는 니트로셀룰로오스, 수지들, 실리콘 및 개질된 실리콘을 포함하는 실리카계 물질들 또는 실리카, 탄소, 금속들, 무기 유리들, 플라스틱들, 광섬유 번들들 및 다양한 다른 중합체들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)한다. 일반적으로, 기판들은 광학적 검출을 허용하고 그 자체로는 눈에 띄게 형광을 발하지 않는다.
[0044] 본원의 예들은 중합체들을 참조한다. 중합체 층은 중합체 물질의 막을 포함할 수 있다. 막 형성 중합체들의 예는, 제한 없이, 아크릴아미드 또는 C1-C12를 갖는 공중합체들; 방향족 및 히드록실 유도체들; 아크릴레이트 공중합체들; 비닐피롤리딘 및 비닐피롤리돈 공중합체들; 전분 또는 폴리덱스트린들과 같은 당계 중합체(sugar-based polymer)들; 또는 다른 중합체들, 이를테면 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리락트산, 실리콘, 실록산들, 폴리에틸렌아민들, 구아 검(guar gum), 카라기난, 알기네이트, 로터스 빈 검(lotus bean gum), 메타크릴레이트 공중합체들, 폴리이미드, 사이클릭 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합들을 포함한다. 일부 구현들에서, 중합체 층은 적어도 하나의 광경화성(photocurable) 중합체를 포함한다. 예컨대, 광경화성 중합체는 우레탄, 아크릴레이트, 실리콘, 에폭시, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트들, 에폭시실리콘, 에폭시 수지들, PDMS(polydimethylsiloxane), 실세스퀴옥산, 아실옥시실란들, 말레에이트 폴리에스테르들, 비닐 에테르들, 비닐 또는 에티닐기들을 갖는 단량체들, 또는 공중합체들, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 층은 공유적으로(covalently) 부착된 중합체 코팅을 포함할 수 있다. 예컨대, 이는, 다른 방식들, 예컨대 접착 또는 정전기 상호작용으로 표면에 부착하는 것과 비교하여, 기판의 기능화된 표면과 화학적 결합들을 형성하는 중합체 코팅을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 기능화가능 층에 포함된 중합체는, 때때로 PAZAM으로 지칭되는 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드-코-아크릴아미드)이다.
[0045] 본원에 설명되는 예들은 하나 이상의 수지들이 사용될 수 있음을 언급한다. 본원에서 설명되는 방법들에서 나노임프린팅을 위해 임의의 적합한 수지가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리에테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지 (및/또는 나일론), 푸란 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 또는 이들의 조합들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하는 유기 수지가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 수지는, 화합물들(실리콘, 산소 및 수소를 포함) 중 Si-O-Si 결합을 포함하며, 그리고 실리카 유리로 대표되는 실록산 중합체계 물질을 출발 물질(starting material)로서 사용함으로써 형성되는 무기 실록산 중합체를 포함할 수 있다. 사용되는 수지는 또한 또는 대신에, 실리콘에 결합된 수소가 메틸 또는 페닐과 같은 유기기(organic group)로 치환되고 그리고 알킬실록산 중합체, 알킬실세스퀴옥산 중합체, 실세스퀴옥산 하이드라이드 중합체 또는 알킬실세스퀴옥산 하이드라이드 중합체로 대표되는 유기 실록산 중합체 일 수 있다. 실록산 중합체들의 비-제한적인 예들은, POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane), PDMS(polydimethylsiloxane), TEOS(tetraethyl ortho silicate), 폴리 (유기) 실록산(실리콘) 및 PFPE(perfluoropolyether)를 포함한다. 수지는 금속 산화물로 도핑될 수 있다. 일부 구현들에서, 수지는, 티타늄 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 주석 산화물, 아연 산화물 또는 게르마늄 산화물을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하며 적절한 용매를 사용하는 졸-겔 물질일 수 있다. 애플리케이션에 따라 적절한 다수의 다른 수지들 중 임의의 하나가 이용될 수 있다.
[0046] 도 1은 선형 도파관들(102A-102C)을 갖는 예시적인 플로우셀(100)의 일부의 단면을 도시한다. 플로우셀(100)은 본원에서 설명되는 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명되는 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예시를 목적으로, 플로우셀(100)의 일부만이 도시된다. 예컨대, 하나 이상의 추가적인 층들 및/또는 더 많거나 더 적은 도파관들(102A-102C)이 사용될 수 있다.
[0047] 플로우셀(100)은 기판(104)을 포함한다. 기판(104)은 플로우셀(100)을 위한 베이스를 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 다른 층들이 플로우셀(100)의 제조 시에 기판(104)에 (예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 형성될 수 있다. 기판(104)은 선형 도파관들(102A-102C)을 형성하기 위한 기반으로서의 역할을 할 수 있다. 선형 도파관들(102A-102C)은 초기에 기판(104)과 별개로 존재하고 이후에 기판(104) 상에 적용될 수 있거나, 또는 선형 도파관들(102A-102C)은 하나 이상의 물질들을 기판(104)에 적용하고 그리고/또는 하나 이상의 물질들을 기판(104)으로부터 제거함으로써 형성될 수 있다. 선형 도파관들(102A-102C)은 기판(104) 상에 직접 형성되거나 또는 기판(104)에서 하나 이상의 중간 층들 상에 형성될 수 있다.
[0048] 선형 도파관들(102A-102C)은 전자기 방사(레이저 광과 같은 가시 광을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)함)를 전도하는 역할을 한다. 일부 구현들에서, 전자기 방사는 이미징 프로세스 동안 하나 이상의 기능들을 수행한다. 예컨대, 전자기 방사는 이미징을 위해 샘플 물질에서 형광단들을 여기시키는 역할을 할 수 있다. 선형 도파관들(102A-102C)은 하나 이상의 종류들의 전자기 방사의 전파를 가능하게 하는 임의의 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관들(102A-102C)의 물질(들)은 중합체 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관들(102A-102C)의 물질(들)은 Ta2O5 및/또는 SiNx를 포함할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(102A-102C)은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 원자 층 증착, 스핀 코팅 및/또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있다.
[0049] 선형 도파관들(102A-102C) 각각은, 그 선형 도파관(102A-102C)으로 전자기 방사를 커플링하기 위한 그리고/또는 그 선형 도파관(102A-102C) 밖으로 전자기 방사를 커플링하기 위한 하나 이상의 격자들(여기서는 명확성을 위해 생략됨)을 가질 수 있다. 선형 도파관들(102A-102C)에서 전자기 방사를 위한 하나 이상의 이동 방향들이 이용될 수 있다. 예컨대, 이동 방향은 본 예시의 평면의 내부 및/또는 외부일 수 있다. 격자들의 예들은 본원 다른 곳에서 설명된다.
[0050] 선형 도파관들(102A-102C) 각각은 하나 이상의 타입들의 클래딩에 맞닿게 포지셔닝될 수 있다. 클래딩은, 전자기 방사를 개개의 선형 도파관(102A-102C)으로 제한하고 그리고 다른 선형 도파관들(102A-102C) 또는 다른 기판들로의 방사의 전파의 정도를 감소시키거나 방사의 전파를 방지하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 클래딩들(106A-106D)이 예로서 도시된다. 예컨대, 클래딩들(106A-106B)은 선형 도파관(102A)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에서, 선형 도파관(102A)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 클래딩들(106B-106C)은 선형 도파관(102B)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에서 선형 도파관(102B)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 클래딩들(106C-106D)은 선형 도파관(102C)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에서 선형 도파관(102C)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 클래딩들(106A-106D)은, 선형 도파관들(102A-102C)을 서로 분리하는 역할을 하는 하나 이상의 적절한 물질들로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(106A-106D)은 선형 도파관들(102A-102C)의 굴절률/굴절률들보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 만들어질 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(102A-102C)은 약 1.4-1.6의 굴절률을 가질 수 있고, 클래딩들(106A-106D)은 약 1.2-1.4의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(106A-106D) 중 하나 이상은 중합체 물질을 포함한다. 일부 구현들에서, 클래딩들(106A-106D) 중 하나 이상은, 진공 영역들이 산재된 하나의 물질(예컨대, 중합체) 또는 다른 물질(예컨대, 공기 또는 액체)의 구조들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하는 복수의 구조들을 포함한다.
[0051] 플로우셀(100)은 적어도 하나의 나노웰 층(108)을 포함한다. 일부 구현들에서, 나노웰 층(108)은 기판(104)으로부터 선형 도파관들(102A-102C) 반대편에 포지셔닝된다. 예컨대, 나노웰 층은 선형 도파관들(102A-102C) 및 클래딩들(106A-106D)에 인접하게(예컨대, 접하게 또는 근처에) 포지셔닝될 수 있다. 나노웰 층(108)은 하나 이상의 나노웰들을 포함한다. 일부 구현들에서, 나노웰 층(108)은 나노웰들(108A-108C)을 포함한다. 나노웰들(108A-108C)은 (예컨대, 이미징을 위한) 분석 프로세스의 적어도 일부 동안 하나 이상의 샘플 물질들을 홀딩하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 유전자 물질들(예컨대, 클러스터들의 형태)이 나노웰들(108a-108C) 내에 배치될 수 있다.
[0052] 나노웰들(108A-108C) 중 하나 이상은 선형 도파관들(102A-102C) 중 하나 이상과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있다. 이는, 이미징 목적들(소실 광의 전달에 의한 것을 포함(그러나 이로 제한되지 않음))을 위해 개개의 나노웰(108A-108C) 및 대응하는 선형 도파관(102A-102C) 간의 상호작용을 허용할 수 있다. 예컨대, 나노웰(108A)은 선형 도파관(102A)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있고; 나노웰(108B)은 선형 도파관(102B)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있고; 그리고/또는 나노웰(108C)은 선형 도파관(102C)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있다.
[0053] 나노웰들(108A-108C)은 나노웰 층(108)으로의 나노임프린팅 또는 나노웰 층(108)으로부터의 리프트-오프 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰 층(108)은 수지를 포함할 수 있고 나노웰들(108A-108C)은 나노스케일 템플릿을 사용하여 임프린팅함으로써 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 나노웰들(108A-108C)은 그의 디멘션들 중 하나 이상이 대략 1 나노미터 이상의 범위가 되게 하는 사이즈를 가질 수 있다. 나노웰들(108A-108C)의 단부(예컨대, 최하부)는, 소실 광의 전파를 수용하는 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 두께는 약 0-500 nm일 수 있다. 나노웰 층은, 선형 도파관들(102A-102C) 및 클래딩들(106A-106D)을 포함하는 층의 적어도 실질적으로 전체 대향 표면을 덮을 수 있다. 일부 구현들에서, 나노웰 층(108)은 나노웰들(108A-108C) 사이에, 적어도 10nm, 0.1μm, 0.5μm, 1μm, 5μm, 10μm, 100μm 이상의 평균 피치를 가질 수 있고, 그리고/또는 최대 100μm, 10μm, 5μm, 1μm, 0.5μm, 0.1μm 이하의 평균 피치를 가질 수 있다. 일부 구현들예에서, 나노웰 층(108)은 나노웰들(108A-108C) 사이에 약 150nm 이상의 피치를 가질 수 있다. 예컨대, 나노웰 층(108)은 나노웰들(108A-108C) 사이에 약 160nm, 220nm, 250nm, 300nm, 450nm 이상의 피치를 가질 수 있다. 각각의 나노웰(108A-108C)의 깊이는 적어도 0.1μm, 1μm, 10μm, 100μm 이상일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 깊이는 최대 1 × 103μm, 100μm, 10μm, 1μm, 0.1μm 이하일 수 있다.
[0054] 도 2a-2b는 스태거형 격자(staggered grating)들(202)을 갖는 플로우셀(200)에 대한 예들을 예시한다. 플로우셀(200)은 본원에서 설명되는 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명되는 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예시를 목적으로, 플로우셀(200)의 일부만이 도시된다.
[0055] 플로우셀(200)은, 원형 형상들을 사용하여 본원에 예시된, 나노웰(204A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만이 구체적으로 언급될 것이고, 다른 나노웰들은 논의되는 것(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 위해, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 도시되지 않는다. 나노웰(204A)은 본원에서 선형 도파관(206A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(200)을 참조하여 설명되는 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(206A)은, 나노웰(204A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(206A)은, 격자들(202) 중 하나 이상 및 선형 도파관 코어(208)를 포함할 수 있다.
[0056] 다른 나노웰(204B)은 또한 선형 도파관(206A)과 연관된다. 예컨대, 나노웰(204B)은 나노웰(204A)에 인접하게 포지셔닝되고, 나노웰들(204a-204b) 둘 모두는 (예컨대, 선형 도파관(206A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 이미징 프로세스에서 선형 도파관(206A)과 상호작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 나노웰(204C)은 대신 선형 도파관(206B)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(206B)은 선형 도파관(206A)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(206A-206B) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[0057] 본원에서 설명되는 일부 예들은 나노웰들의 세트들을 언급하거나 그렇지 않으면 이와 관련된다. 한 세트의 나노웰들은 적어도 하나의 특징을 갖는 하나 이상의 나노웰들의 논리적 또는 물리적 그룹이다. 한 세트의 나노웰들은 하나의 선형 도파관과 연관될 수 있고, 다른 세트의 나노웰들은 다른 선형 도파관과 연관될 수 있다. 일부 구현들에서, 나노웰들의 세트는 행으로(in a row) 배열될 수 있다. 이러한 나노웰들의 행은, 몇 가지 예를 들자면, 이를테면 선형 도파관과 동연(coextensive)(예컨대, 위 또는 아래가 완전히 오버랩됨)이거나 또는 선형 도파관에 평행하며 이에 인접하게(예컨대, 선형 도파관의 한쪽 또는 양쪽에) 포지셔닝됨으로써, 선형 도파관을 따라 연장될 수 있다. 이에 따라서, 한 세트의 나노웰들은 일부 구현들에서 하나 이상의 행들의 나노웰들을 포함할 수 있다. 이러한 나노웰들의 행들 각각은 적어도 하나의 선형 도파관과 정렬될 수 있다.
[0058] 나노웰들은, 무작위 방식으로 또는 하나 이상의 패턴들에 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 기판 상에(예컨대, 나노웰 층에) 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 나노웰들은 다각형 어레이를 포함(그러나 이로 제한되지 않음)하는 하나 이상의 어레이들의 형태로 배열된다. 예컨대, 다각형 어레이는 직사각형, 삼각형 또는 육각형 어레이, 또는 적어도 일부 나노웰들이 다각형 형상으로 배열된 임의의 다른 형태의 어레이일 수 있다. 이 예에서 플로우셀(200)은 나노웰들의 직사각형 어레이를 갖는다.
[0059] 플로우셀(200)은 하나 이상의 형태들의 이미징 프로세스에서 사용될 수 있다. 예컨대, 나노웰들(나노웰들(204A-204C)을 포함)의 샘플 물질은 개개의 선형 도파관들(각각, 선형 도파관들(206A-206B 포함)을 포함)로부터의 전자기 방사로 처리될 수 있다. 전자기 방사에 대한 이러한 노출로 인해 발생하는 방출들(방출들의 예는 형광단들로부터의 형광임)은 장비(예컨대, 하나 이상의 카메라들 및/또는 다른 이미징 디바이스들)를 사용하여 캡처될 수 있다. 이러한 장비는 때때로 방출 장비(emission equipment)란 표현으로 또는 유사한 용어로 지칭된다. 예컨대, 방출 장비는 하나 이상의 카메라들 또는 다른 이미지 센서들 및 적어도 하나의 렌즈 또는 다른 방출 광학기를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 회절 제한은 방출 광학기의 하나 이상의 특징들에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다. 예컨대, 사용되는 방출 광학기에 기반하여, 분해능 거리가 정의될 수 있으며, 분해능 거리는 방출 광학기를 사용하여 분해될 수 있는 최단 거리를 표시한다. 즉, 분해능 거리만큼 떨어져 있는 피처들을 분해할 때, 이미징 시스템은 자신의 최고로 이용가능한 레벨의 분해능으로 동작된다고 말할 수 있다.
[0060] 여기서, 거리(210)는 방출 광학기의 분해능 거리 미만이고, 거리(212)는 방출 광학기의 분해능 거리보다 크거나 거의 동일하다. 여기서, 거리(210)는 한 방향에서 나노웰들 간의 분리(separation)를 표현한다. 일부 구현들에서, 이는 선형 도파관들을 가로지르는 방향일 수 있다. 예컨대, 여기서, 선형 도파관들이 한 방향(예컨대, 예시에서 볼 수 있는 바와 같이 수직 방향)으로 나노웰들의 행들과 정렬되기 때문에, 거리(210)는 또한, 인접한 선형 도파관들(예컨대, 선형 도파관들(206A-206B)) 사이의 거리를 표현할 수 있다. 예컨대, 나노웰들(204A 및 204C)은 거리(210) 만큼 분리된다. 즉, 선형 도파관들(206A-206B)은 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝된다.
[0061] 여기서, 거리(212)는 거리(210)와 다른 방향에서의 나노웰들 간의 분리를 표현한다. 예컨대, 거리들(210 및 212)은 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 서로 수직일 수 있다. 일부 구현들에서, 이는, 선형 도파관들 중 임의의 개별 도파관을 따르는 방향일 수 있다. 예컨대, 여기서, 선형 도파관들이 한 방향(예컨대, 예시에서 볼 수 있는 바와 같이 수직 방향)으로 나노웰들의 행들과 정렬되기 때문에, 거리(212)는 선형 도파관들(예컨대, 선형 도파관들(206A-206B)) 중 임의의 선형 도파관 상의 인접한 나노웰들 간의 거리를 표현할 수 있다. 예컨대, 나노웰들(204A 및 204B)은 거리(212)만큼 분리된다. 즉, 선형 도파관(206A)과 연관된 나노웰들은 서로 간에, 플로우셀(200)에 대한 방출 광학기의 분해능 거리에 따라 분해가능한 간격을 갖는다.
[0062] 격자들(202)은 플로우셀(200)의 선형 도파관들로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(206A)은 격자(202A)를 갖고 선형 도파관(206B)은 격자(202B)를 갖는다. 격자들(202A-202B)은 동일한 또는 상이한 주기적 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(202A-202B) 중 하나 또는 이 둘 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(202A-202B)의 리지들은, 한 가지 예를 들자면 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다.
[0063] 격자들(202A-202B)은, 대응하는 선형 도파관(206A-206B)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(202) 중 하나 이상은 격자들(202) 중 하나 이상의 다른 격자들로부터 공간적으로 오프셋된다. 오프셋은 선형 도파관들(206A-206B)에 평행한 방향일 수 있다. 예컨대, 여기서, 격자(202B)와, 선형 도파관(206B)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 격자(202A)와, 선형 도파관(206A)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 서로 공간적으로 오프셋되는 격자들(202A-202B)의 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(206A))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(206B))에는 커플링하지 않게 한다.
[0064] 플로우셀(200)은, 예컨대 예시된 바와 같이 다수의 선형 도파관들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(206C)은 선형 도파관(206A)과는 반대편에, 선형 도파관(206B)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 선형 도파관(206C)은 격자(202C)를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자(202C)는 격자(202B)로부터 공간적으로 오프셋될 수 있다. 예컨대, 격자(202C)는, 격자(202A)가 선형 도파관(206A)에 평행한 방향을 갖기 때문에, 선형 도파관(206C)에 평행한 방향으로 격자(202B)로부터 동일한 공간 오프셋을 가질 수 있다.
[0065] 격자(202B)로부터 공간적으로 오프셋되는 격자들(202A 및 202C)의 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(206A 또는 206C))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(206B))에는 커플링하지 않게 한다. 다른 예로서, 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(206B))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 적어도 하나의 다른 도파관(예컨대, 선형 도파관(206a 또는 206C))에는 커플링하지 않게 한다.
[0066] 여기서, 광 영역(214)은 점선 윤곽선을 갖는 직사각형으로 개략적으로 예시된다. 광 영역(214)은, 광 또는 다른 전자기 방사가 이미징 프로세스의 일부로서 충돌하게 되는 하나 이상의 포지션들을 표현한다. 일부 구현들에서, 레이저에 의해 생성되는 조명 광은, 결국 선형 도파관들 중 일부에 커플링되도록 광 영역(214)으로 지향될 수 있다. 예컨대, 레이저 광은 샘플 물질에서 하나 이상의 형광단들의 형광 특성들에 대응하도록 선택될 수 있다.
[0067] 여기서, 이미지 캡처 영역(216)은 점선 윤곽선을 갖는 직사각형으로 개략적으로 예시된다. 이미지 캡처 영역(216)은 방출 광학기의 시야를 표현한다. 예컨대, 카메라 또는 다른 이미지 센서는 이미지 캡처 영역(216)에서 나오는 하나 이상의 타입들의 방출들(예컨대, 형광성 광)을 캡처할 수 있다.
[0068] 위에서 설명된 예들은, 플로우셀(200)이 샘플을 수용하기 위한 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(206A)과 연관된 나노웰들) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(206B)과 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함하는 것을 예시한다. 플로우셀(200)은, 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(206A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(206B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(202A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(202B))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관에 커플링하지 않고, 제1 광을 제1 선형 도파관에 커플링하는 것을 가능하게 하는 제1 특징(예컨대, 격자(202B)로부터 공간적으로 오프셋됨)을 갖는다.
[0069] 이미지 캡처 프로세스는 하나 이상의 스캔 동작들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(216)은, 이미지 캡처 영역(216)에서 하나 이상의 나노웰들에 관한 이미지 캡처를 가능하게 하기 위해 플로우셀(200)의 하나 이상의 영역들을 오버레이하게 될 수 있다. 포지셔닝은 플로우셀(200) 또는 이미지 캡처 영역(216)의 이동 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다. 예컨대, 방출 광학기는, 이미지 캡처 영역(216)이 다양한 스캐닝 동작들 동안 이동하지 않도록, 분석 장비에서 상대적으로 고정될 수 있다. 예컨대, 플로우셀(200)은 이미지 캡처 영역(216)에 대해 하나 이상의 스캐닝 포지션들로 (예컨대, 적어도 하나의 방향으로 정확한 이동을 가능하게 하는 전동 스테이지 상에 포지셔닝됨으로써) 이동될 수 있다. 여기서, 화살표(218)는, 이미지 캡처 영역(216)이 선형 도파관들 중 적어도 일부 및 이들과 연관된 나노웰들을 오버레이하도록 플로우셀(200)이 이동될 수 있음을 개략적으로 예시한다.
[0070] 광 영역(214)은 이미지 캡처 영역(216)과 함께 고정된 상태로 유지될 수 있거나, 또는 이미지 캡처 영역(216)에 대응하여 이동될 수 있거나, 또는 이미지 캡처 영역(216)과 독립적으로 이동될 수 있다. 이 예에서, 광 영역(214)은 격자들(202) 중 일부와(예컨대, 격자들(202A 및 202C)과) 정렬되지만, 격자들 중 일부 다른 격자들과는(예컨대, 격자(202B)와는) 정렬되지 않는다. 예컨대, 광 영역(214)의 현재 포지션에 대해 화살표(218) 방향으로 스캐닝이 이루어질 때, 격자들(202A 및 202C)(및 유사한 공간 오프셋을 갖는 다른 격자들)은 광 영역(214)에 충돌하는 광에 의해 조명될 것인 반면, 격자들 중 일부 다른 격자들(예컨대, 격자(202B))은 광 영역(214)에 충돌하는 광에 의해 조명되지 않을 것이다. 이에 따라, 조명 광은 선형 도파관들(206A 및 206C)(및 격자들이 유사한 공간 오프셋들을 갖는 다른 선형 도파관들)에 커플링될 것인 반면, 선형 도파관(206B)(및 격자들이 유사한 공간 오프셋들을 갖는 다른 선형 도파관들)에는 광이 커플링되지 않을 것이다. 이는 플로우셀(200)의 나노웰들의 선택적 조명을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(206A 및 206C)에는 광이 커플링되어 있기 때문에, 선형 도파관(206A)과 연관된 나노웰들(204A 및 204C) 및 선형 도파관(206C)과 연관된 나노웰(204D)에 여기 광이 도달할 수 있다. 다른 한편으로는, 여기 광은 나노웰(204C)에 도달해서는 안 되는데, 이는, 나노웰(204C)이 현재 광이 커플링되지 않은 선형 도파관(206B)과 연관되기 때문이다. 이로써, (예컨대, 나노웰들(204A 및 204C) 내의) 샘플 물질의 일부 부분들이 서로 거리(210)를 두고 포지셔닝되더라도(즉, 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝더라도) 이미징이 성공적으로 진행될 수 있다. (라인 스캔으로서 특징화될 수 있는) 화살표(218)로 표현된 이동에 대응하는 스캐닝 동안, 선형 도파관들의 특정 서브 세트에만 광이 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 광은 매 두 번째 선형 도파관에만 커플링된다. 예컨대, 광은 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 일곱 번째 등의 선형 도파관에만 커플링될 수 있는 반면, 광은 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 여덟 번째 등의 선형 도파관에는 커플링되지 않는다.
[0071] 일부 구현들에서, 거리(210)는 회절 제한(예컨대, 방출 광학기의 분해능 거리)보다 짧다. 예컨대, 파장이 0.75 개구수를 갖는 약 700nm이면, 회절 제한은 약 466nm이고, 그러면 거리(210)는 이 제한보다 더 짧을 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀(200)은, 나노웰들(204A 및 204D)이 대략 회절 제한만큼(예컨대, 약 466nm 만큼) 서로 분리되도록 설계될 수 있다. 예컨대, 그런 다음 거리(210)는 회절 제한의 대략 절반(예컨대, 약 233nm)일 수 있다. 다른 예로서, 파장이 0.75 개구수를 갖는 약 525nm이면, 회절 제한은 약 350nm이고, 그러면 거리(210)는 약 175nm일 수 있다. 위의 예는 한 번에 매 두 번째 선형 도파관을 활성화시키는 것을 수반한다. 일부 구현들에서, 한 번에 매 두 번째 선형 도파관보다 더 적은 수의 선형 도파관이 작동될 수 있다. 예컨대, 한 번에 매 세 번째 선형 도파관이 활성화된다면, 거리(210)는 회절 제한의 약 1/3일 수 있다. 다른 예로서, 한 번에 매 네 번째 선형 도파관이 활성화된다면, 거리(210)는 회절 제한의 약 1/4이 될 수 있는 식이다.
[0072] 도 2a에 예시된 스캐닝은, 플로우셀(200)이 이미지 캡처 영역(216)의 좌측에 있을 때까지, 플로우셀(200)이, 이미지에서 좌측으로 이동되고 그리고 이미지 캡처 영역(216)이 선형 도파관들을 오버레이할 때 이 선형 도파관들에 대응하는 하나 이상의 선택된 포지션들에서 정지하는 것으로 설명될 수 있다. 도 2a에 예시된 스캔 동안 광이 커플링되지 않고 연관되는 나노웰들이 이에 따라 이후 여기 광으로 처리되지 않는 하나 이상의 선형 도파관들이, 다른 스캐닝 동작에서 이미징될 수 있다.
[0073] 이러한 다른 스캐닝 동작은 위에서 설명된 것과 동일한 방향으로(예컨대, 화살표(218)의 방향을 따라) 또는 다른 방향으로 수행될 수 있다. 도 2b는 스캐닝이 화살표(220)에 대응하는 방향을 따라 행해지는 예를 도시하며, 이 방향은 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 화살표(218)와 연관된 방향과 반대이다. 도 2b에 예시된 스캐닝은, 플로우셀(200)이 이미지 캡처 영역(216)의 우측에 있을 때까지, 플로우셀(200)이 이미지에서 우측으로 이동되고 그리고 이미지 캡처 영역(216)이 선형 도파관들을 오버레이할 때 이 선형 도파관에 대응하는 하나 이상의 선택된 포지션들에서 정지하는 것으로 설명될 수 있다. 포지셔닝은 플로우셀(200) 또는 이미지 캡처 영역(216)의 이동 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[0074] 이 예에서, 광 영역(214)은 격자들(202) 중 일부와(예컨대, 격자(202B)와) 정렬되지만, 격자들 중 일부 다른 격자들과는(예컨대, 격자들(202A 및 202C)과는) 정렬되지 않는다. 예컨대, 광 영역(214)의 현재 포지션에 대해 화살표(220) 방향으로 스캐닝이 이루어질 때, 격자(202B)(및 유사한 공간 오프셋을 갖는 다른 격자들)는 광 영역(214)에 충돌하는 광에 의해 조명될 것인 반면, 격자들 중 일부 다른 격자들(예컨대, 격자들(202A 및 202C))은 광 영역(214)에 충돌하는 광에 의해 조명되지 않을 것이다. 이에 따라, 조명 광은 선형 도파관(206B)(및 격자들이 유사한 공간 오프셋들을 갖는 다른 선형 도파관들)에 커플링될 것인 반면, 선형 도파관들(206A 및 206C)(및 격자들이 유사한 공간 오프셋들을 갖는 다른 선형 도파관들)에는 광이 커플링되지 않을 것이다. 이는 플로우셀(200)의 나노웰들의 선택적 조명을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(206C)에는 광이 커플링되어 있기 때문에, 여기 광이 나노웰(204C), 및 선형 도파관(206B)과 연관된 다른 선형 도파관들에 도달할 수 있다. 다른 한편으로, 여기 광은 선형 도파관(206A)과 연관된 나노웰들(204A-204B), 또는 선형 도파관(206C)과 연관된 나노웰(204D)에 도달해서는 안 되며, 이 선형 도파관들에는 현재 광이 커플링되어 있지 않다. 이로써, (예컨대, 나노웰들(204A 및 204C) 내의) 샘플 물질의 일부 부분들이 서로 거리(210)를 두고 포지셔닝되더라도(즉, 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝더라도) 이미징이 성공적으로 진행될 수 있다. (라인 스캔으로서 특징화될 수 있는) 화살표(220)로 표현된 이동에 대응하는 스캐닝 동안, 선형 도파관들의 특정 서브 세트에만 광이 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 광은 매 두 번째 선형 도파관에만 커플링된다. 예컨대, 광은 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 여덟 번째 등의 선형 도파관에만 커플링될 수 있는 반면, 광은 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 일곱 번째 등의 선형 도파관에는 커플링되지 않는다.
[0075] 도 2a-2b에 관련된 예들은, 격자들(202)이 서로 공간적으로 오프셋되는 차동 커플링에 관한 것이다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 다른 접근법들이 대신 또는 또한, 차동 커플링을 위해 사용될 수 있다. 이러한 접근법들은, 구별된 빔 파라미터들, 구별된 커플러 파라미터들 및/또는 구별된 도파관 파라미터들을 포함(그러나 이로 제한되지 않음)할 수 있다. 아래에 예들이 제공된다.
[0076] 도 3a-3b는 격자들(302)을 갖는 플로우셀(300)에 대한 예들을 예시한다. 일부 구현들에서, 격자들(302)에 적용되는 광 빔(들)의 하나 이상의 파라미터들을 구별하는 것에 기반하여 플로우셀(300)에 대한 차동 커플링이 제공된다. 일부 구현들에서, 격자들(302)의 하나 이상의 파라미터들을 구별하는 것에 기반하여 플로우셀(300)에 대한 차동 커플링이 제공된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(300)의 선형 도파관들의 하나 이상의 파라미터들을 구별하는 것에 기반하여 플로우셀(300)에 대한 차동 커플링이 제공된다. 이들 접근법들 중 2개 이상의 접근법들의 조합들이 사용될 수 있다. 플로우셀(300)은 본원에서 설명되는 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명되는 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예시를 목적으로, 플로우셀(300)의 일부만이 도시된다.
[0077] 플로우셀(300)은, 원형 형상들을 사용하여 본원에 예시된, 나노웰(304A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만이 구체적으로 언급될 것이고, 다른 나노웰들은 논의된 것(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 위해, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 도시되지 않는다. 여기서, 나노웰(304A)은 선형 도파관(306A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀 (300)을 참조하여 설명되는 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(306A)은, 나노웰(304A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(306A)은, 격자들(302) 중 하나 이상 및 선형 도파관 코어(308)를 포함할 수 있다.
[0078] 다른 나노웰(304B)은 또한 선형 도파관(306A)과 연관된다. 예컨대, 나노웰(304B)은 나노웰(304A)에 인접하게 포지셔닝되고, 나노웰들 둘 모두(304a-304b)는 (예컨대, 선형 도파관(306A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 이미징 프로세스에서 선형 도파관(306A)과 상호작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 나노웰(304C)은 대신 선형 도파관(306B)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(306B)은 선형 도파관(306A)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(306A-306B) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[0079] 플로우셀(300)은 하나 이상의 형태들의 이미징 프로세스에서 사용될 수 있다. 예컨대, 나노웰들(나노웰들(304A-304C)을 포함)의 샘플 물질은 개개의 선형 도파관들(각각, 선형 도파관들(306A-306B 포함)을 포함)로부터의 전자기 방사로 처리될 수 있다. 전자기 방사에 대한 이러한 노출로 인해 발생하는 방출들(방출들의 예는 형광단들로부터의 발광임)은 장비(예컨대, 하나 이상의 카메라들 및/또는 다른 이미징 디바이스들)를 사용하여 캡처될 수 있다. 이러한 장비는 때때로 방출 장비 또는 유사한 용어로 지칭된다. 예컨대, 방출 장비는 하나 이상의 카메라들 또는 다른 이미지 센서들 및 적어도 하나의 렌즈 또는 다른 방출 광학기를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 회절 제한은 방출 광학기의 하나 이상의 특징들에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다. 예컨대, 사용된 방출 광학기에 기반하여, 분해능 거리가 정의될 수 있으며, 분해능 거리는 방출 광학기를 사용하여 분해될 수 있는 최단 거리를 표시한다. 즉, 분해능 거리만큼 떨어져 있는 피처들을 분해할 때, 이미징 시스템은 자신의 최고로 이용가능한 레벨의 분해능으로 동작된다고 말할 수 있다.
[0080] 여기서, 거리(310)는 방출 광학기의 분해능 거리 미만이고, 거리(312)는 방출 광학기의 분해능 거리보다 크거나 거의 동일하다. 여기서, 거리(310)는 한 방향에서 나노웰들 간의 분리를 표현한다. 일부 구현들에서, 이는 선형 도파관들을 가로지르는 방향일 수 있다. 예컨대, 여기서, 선형 도파관들이 한 방향(예컨대, 예시에서 볼 수 있는 바와 같이 수직 방향)으로 나노웰들의 행들과 정렬되기 때문에, 거리(310)는 또한, 인접한 선형 도파관들(예컨대, 선형 도파관들(306A-306B)) 간의 거리를 표현할 수 있다. 예컨대, 나노웰들(304A 및 304C)은 거리(310)만큼 분리된다. 즉, 선형 도파관들(306A-306B)은 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝된다.
[0081] 여기서, 거리(312)는 거리(310)와 다른 방향에서의 나노웰들 간의 분리를 표현한다. 예컨대, 거리들(310 및 312)은 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 서로 수직일 수 있다. 일부 구현들에서, 이는, 선형 도파관들 중 임의의 개별 도파관을 따르는 방향일 수 있다. 예컨대, 여기서, 선형 도파관들이 한 방향(예컨대, 예시에서 볼 수 있는 바와 같이 수직 방향)으로 나노웰들의 행들과 정렬되기 때문에, 거리(312)는 선형 도파관들(예컨대, 선형 도파관들(306A-306B)) 중 임의의 선형 도파관 상의 인접한 나노웰들 간의 거리를 표현할 수 있다. 예컨대, 나노웰들(304A 및 304B)은 거리(312)만큼 분리된다. 즉, 선형 도파관(306A)과 연관된 나노웰들은 서로 간에, 플로우셀(300)에 대한 방출 광학기의 분해능 거리에 따라 분해가능한 간격을 갖는다.
[0082] 격자들(302)은 플로우셀(300)의 선형 도파관들로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관들 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(306A)은 격자(302A)를 갖고 선형 도파관(306B)은 격자(302B)를 갖는다. 여기서, 격자들(302A-302B)은 상이한 주기적 구조들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(302A-302B) 중 하나 또는 이 둘 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(302A-302B)의 리지들은, 한 가지 예를 들자면 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다.
[0083] 격자들(302A-302B)은, 대응하는 선형 도파관(306A-306B)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(302) 중 하나 이상은 격자들(302) 중 하나 이상의 다른 격자들과 상이한 격자 주기(grating period)를 갖는다. 예컨대, 격자(302A)는 격자(302B)보다 더 큰 격자 주기를 가질 수 있다. 다른 예로서, 격자(302B)는 격자(302A)보다 더 큰 격자 주기를 가질 수 있다. 서로 상이한 격자 주기들을 갖는 격자들(302A-302B)의 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(306A))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(306B))에는 커플링하지 않게 한다.
[0084] 일부 구현들에서, 격자들(302A-302C)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 격자 주기가 아닌 커플러 파라미터(예컨대, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 불균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합들(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자(302A-302C)로의 결합은 또한 또는 대신에, 플로우셀(300)의 하나 이상의 선형 도파관들에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합들(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(302A-302C)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 플로우셀(300)에 적용되는 광 빔(들)의 빔 파라미터(예컨대, 광 빔의 위치, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합들(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[0085] 플로우셀(300)은, 예컨대 예시된 바와 같이 다수의 선형 도파관들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(306C)은 선형 도파관(306A)과는 반대편에, 선형 도파관(306B)에 인접하게 포지셔닝된다. 다른 말로, 이 구현에서, 선형 도파관(306B)은 선형 도파관(306A)과 선형 도파관(306C) 사이에 있다. 예컨대, 선형 도파관(306C)은 격자(302C)를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자(302C)는 격자(302B)와 상이한 격자 주기를 가질 수 있다. 예컨대, 격자(302C)는 격자(302A)와 동일한 격자 주기를 가질 수 있다. 다른 예로서, 격자(302C)는 격자(302A) 및 격자(302B)와 상이한 격자 주기를 가질 수 있다. 상이한 격자 주기들을 갖는 격자들(302A-302C) 중 적어도 일부 격자의 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(306A 또는 306C))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(306B))에는 커플링하지 않게 한다. 다른 예로서, 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(306B))에 커플링하는 것을 가능하게 하는데, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 적어도 하나의 다른 도파관(예컨대, 선형 도파관(306A 또는 306C))에는 커플링하지 않게 한다.
[0086] 여기서, 광 영역(314)은 점선 윤곽선을 갖는 직사각형으로 개략적으로 예시된다. 광 영역(314)은, 광 또는 다른 전자기 방사가 이미징 프로세스의 일부로서 충돌하게 되는 하나 이상의 포지션들을 표현한다. 일부 구현들에서, 레이저에 의해 생성되는 조명 광은, 결국 선형 도파관들 중 일부에 커플링되도록 광 영역(314)으로 지향될 수 있다. 예컨대, 레이저 광은 샘플 물질에서 하나 이상의 형광단들의 형광 특성들에 대응하도록 선택될 수 있다.
[0087] 여기서, 이미지 캡처 영역(216)은 점선 윤곽선을 갖는 직사각형으로 개략적으로 예시된다. 이미지 캡처 영역(316)은 방출 광학기의 시야를 표현한다. 예컨대, 카메라 또는 다른 이미지 센서는 이미지 캡처 영역(316)에서 나오는 하나 이상의 타입들의 방출들(예컨대, 형광성 광)을 캡처할 수 있다.
[0088] 위에서 설명된 예들은, 플로우셀(300)이 샘플을 수용하기 위한 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(306A)과 연관된 나노웰들) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(306B)과 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함하는 것을 예시한다. 플로우셀(300)은, 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(306A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(306B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(302A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(302B))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관에 커플링하지 않고, 제1 광을 제1 선형 도파관에 커플링하는 것을 가능하게 하는 제1 특징(예컨대, 격자(302b)와 상이한 격자 주기를 가짐)을 갖는다.
[0089] 이미지 캡처 프로세스는 하나 이상의 스캔 동작들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(316)은, 이미지 캡처 영역(316) 내의 하나 이상의 나노웰들에 관한 이미지 캡처를 가능하게 하기 위해 플로우셀(300)의 하나 이상의 영역들을 오버레이하게 될 수 있다. 포지셔닝은 플로우셀(300) 또는 이미지 캡처 영역(316)의 이동 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다. 예컨대, 방출 광학기는, 이미지 캡처 영역(316)이 다양한 스캐닝 동작들 동안 이동하지 않도록, 분석 장비에서 상대적으로 고정될 수 있다. 예컨대, 플로우셀(300)은 이미지 캡처 영역(316)에 대해 하나 이상의 스캐닝 포지션들로 (예컨대, 적어도 하나의 방향으로 정확한 이동을 가능하게 하는 전동 스테이지 상에 포지셔닝됨으로써) 이동될 수 있다. 여기서, 화살표(318)는, 이미지 캡처 영역(316)이 선형 도파관들 중 일부 및 이들과 연관된 나노웰들을 오버레이하도록, 플로우셀(300)이 이동될 수 있음을 개략적으로 예시한다.
[0090] 광 영역(314)은 이미지 캡처 영역(316)과 함께 고정된 상태로 유지될 수 있거나, 또는 이미지 캡처 영역(316)에 대응하여 이동될 수 있거나, 또는 이미지 캡처 영역(316)과 독립적으로 이동될 수 있다. 이 예에서, 광 영역(314)은 플로우셀(300)의 모든 격자들(302)과 정렬된다. 광 영역(314)에 충돌하는 조명 광에 대해 상이한 입사각들이 주어질 수 있는데, 이는 선택적으로, 플로우셀(300)의 선형 도파관들 중 적어도 하나의 선형 도파관에는 광을 커플링하지만 적어도 하나의 다른 선형 도파관에는 광을 커플링하지 않기 위해서이다. 예컨대, 화살표(318) 방향으로 스캐닝이 이루어질 때, 입사각은, 격자들(302A 및 302C)(및 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 격자들)이 광 영역(314)에 충돌하는 광을 커플링할 것인 반면, 격자들 중 일부 다른 격자들(예컨대, 격자(302B))은 광 영역(314)에 충돌하는 광을 커플링하지 않도록 선택될 수 있다. 이에 따라, 조명 광은 선형 도파관들(306A 및 306C)(및 격자들이 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 선형 도파관들)에 커플링될 것인 반면, 선형 도파관(306B)(및 격자들이 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 선형 도파관들)에는 광이 커플링되지 않을 것이다. 이는 플로우셀(300)의 나노웰들의 선택적 조명을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(306A 및 306C)에는 광이 커플링되어 있기 때문에, 선형 도파관(306A)과 연관된 나노웰들(304A 및 304C) 및 선형 도파관(306C)과 연관된 나노웰(304D)에 여기 광이 도달할 수 있다. 다른 한편으로는, 여기 광은 나노웰(304C)에 도달해서는 안 되는데, 이는, 나노웰(304C)이 현재 광이 커플링되지 않은 선형 도파관(306B)과 연관되기 때문이다. 이로써, (예컨대, 나노웰들(304A 및 304C) 내의) 샘플 물질의 일부 부분들이 서로 거리(310)를 두고 포지셔닝되더라도(즉, 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝더라도) 이미징이 성공적으로 진행될 수 있다. (라인 스캔으로서 특징화될 수 있는) 화살표(318)로 표현된 이동에 대응하는 스캐닝 동안, 선형 도파관들의 특정 서브 세트에만 광이 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 광은 매 두 번째 선형 도파관에만 커플링된다. 예컨대, 광은 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 일곱 번째 등의 선형 도파관에만 커플링될 수 있는 반면, 광은 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 여덟 번째 등의 선형 도파관에는 커플링되지 않는다.
[0091] 도 3a에 예시된 스캐닝은, 플로우셀(300)이 이미지 캡처 영역(316)의 좌측에 있을 때까지, 플로우셀(300)이, 이미지에서 좌측으로 이동되고 그리고 이미지 캡처 영역(316)이 선형 도파관들을 오버레이할 때 이 선형 도파관들에 대응하는 하나 이상의 선택된 포지션들에서 정지하는 것으로 설명될 수 있다. 도 3a에 예시된 스캔 동안 광이 커플링되지 않고 연관되는 나노웰들이 이에 따라 이후 여기 광으로 처리되지 않는 하나 이상의 선형 도파관들이 다른 스캐닝 동작에서 이미징될 수 있다.
[0092] 이러한 다른 스캐닝 동작은 위에서 설명된 것과 동일한 방향으로(예컨대, 화살표(318)의 방향을 따라) 또는 다른 방향으로 수행될 수 있다. 도 3b는, 스캐닝이 화살표(320)에 대응하는 방향을 따라 행해지는 예를 도시하며, 이 방향은 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 화살표(318)와 연관된 방향과 반대이다. 도 3b에 예시된 스캐닝은, 플로우셀(300)이 이미지 캡처 영역(316)의 우측에 있을 때까지, 플로우셀(300)이 이미지에서 우측으로 이동되고, 그리고 이미지 캡처 영역(316)이 선형 도파관들을 오버레이할 때 이 선형 도파관들에 대응하는 하나 이상의 선택된 포지션들에서 정지하는 것으로 설명될 수 있다. 포지셔닝은 플로우셀(300) 또는 이미지 캡처 영역(316)의 이동 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[0093] 이 예에서, 광 영역(314)은 플로우셀(300)의 모든 격자들(302)과 정렬된다. 광 영역(314)에 충돌하는 조명 광에 대해 상이한 입사각들이 주어질 수 있는데, 이는 선택적으로, 플로우셀(300)의 선형 도파관들 중 적어도 하나의 선형 도파관에는 광을 커플링하지만 적어도 하나의 다른 선형 도파관에는 광을 커플링하지 않기 위해서이다. 예컨대, 화살표(320) 방향으로 스캐닝이 이루어질 때, 입사각은, 격자(302B)(및 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 격자들)가 광 영역(314)에 충돌하는 광을 커플링할 것인 반면, 격자들 중 일부 다른 격자들(예컨대, 격자들(302A 및 302C))은 광 영역(314)에 충돌하는 광을 커플링하지 않도록 선택될 수 있다. 이에 따라, 조명 광은 선형 도파관들(306B)(및 격자들이 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 선형 도파관들)에 커플링될 것인 반면, 선형 도파관들(306A 및 306C)(및 격자들이 유사한 격자 주기들을 갖는 다른 선형 도파관들)에는 광이 커플링되지 않을 것이다. 이는 플로우셀(300)의 나노웰들의 선택적 조명을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(306B)에는 광이 커플링되어 있기 때문에, 여기 광이 나노웰(304C), 및 선형 도파관(306B)과 연관된 다른 선형 도파관들에 도달할 수 있다. 다른 한편으로, 여기 광은, 선형 도파관(306A)과 연관된 나노웰들(304A-304B), 또는 선형 도파관(306C)과 연관된 나노웰(304D)에 도달해서는 안 되며, 이 선형 도파관들에는 현재 광이 커플링되어 있지 않다. 이로써, (예컨대, 나노웰들(304A 및 304C) 내의) 샘플 물질의 일부 부분들이 서로 거리(310)를 두고 포지셔닝되더라도(즉, 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝더라도) 이미징이 성공적으로 진행될 수 있다. (라인 스캔으로서 특징화될 수 있는) 화살표(320)로 표현된 이동에 대응하는 스캐닝 동안, 선형 도파관들의 특정 서브 세트에만 광이 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 광은 매 두 번째 선형 도파관에만 커플링된다. 예컨대, 광은 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 여덟 번째 등의 선형 도파관에만 커플링될 수 있는 반면, 광은 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 일곱 번째 등의 선형 도파관에는 커플링되지 않는다.
[0094] 일부 구현들에서, 격자들(302) 중 2개 이상은 대신에 또는 또한, 상이한 굴절률들을 가질 수 있다. 예컨대, 이는 선형 도파관들(306A-306C) 중 적어도 일부에 관한 차동 커플링을 허용할 수 있다.
[0095] 도 4는 스태거형 격자들(402)을 갖는 플로우셀(400)의 다른 예를 도시한다. 플로우셀(400)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예시를 목적으로, 플로우셀(400)의 일부만이 도시된다.
[0096] 플로우셀(400)은 여기서 원형 형상들을 사용하여 예시된 나노웰(404A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만 구체적으로 언급되고 다른 나노웰들은 논의된 나노웰(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 목적으로, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 도시되지 않는다. 여기서 나노웰(404A)은 선형 도파관(406A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(4200)을 참조로 설명된 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(406A)은 나노웰(404A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다.
[0097] 다른 나노웰(404B)이 또한 선형 도파관(406A)과 연관된다. 예컨대, 나노웰(404B)은 나노웰(404A)에 인접하게 포지셔닝되고, 나노웰들(404A-404B) 둘 모두는 이미징 프로세스에서 (예컨대, 선형 도파관(406A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 선형 도파관(406A)과 상호 작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 나노웰(404C)이 선형 도파관(406B)과 대신 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(406B)은 선형 도파관(406A)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(406A-406B) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[0098] 플로우셀(400)은 하나 이상의 형태의 이미징 프로세스에서 사용될 수 있다. 예컨대, 나노웰들(나노웰들(404A-404C)을 포함)의 샘플 물질은 개개의 선형 도파관들(각각 선형 도파관들(406A-406B)을 포함)로부터 전자기 방사로 처리될 수 있다. 전자기 방사에 대한 이러한 노출로 인해 발생하는 방출(방출들의 예는 형광단으로부터의 형광임)은 장비(예컨대, 하나 이상의 카메라들 및/또는 다른 이미징 디바이스들)를 사용하여 캡처될 수 있다. 이러한 장비는 때때로 방출 장비란 표현 또는 유사한 용어로 지칭된다. 예컨대, 방출 장비는 하나 이상의 카메라들 또는 다른 이미지 센서들 및 적어도 하나의 렌즈 또는 다른 방출 광학기를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 회절 제한은 방출 광학기의 하나 이상의 특징들에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다. 예컨대, 사용되는 방출 광학기에 기반하여, 분해능 거리가 정의될 수 있으며, 분해능 거리는 방출 광학기를 사용하여 분석될 수 있는 최단 거리를 표시한다. 즉, 분해능 거리만큼 이격된 피처들을 분해할 때, 이미징 시스템은 자신의 최고로 이용가능한 레벨의 분해능으로 동작된다고 말할 수 있다.
[0099] 격자들(402)은 플로우셀(400)의 선형 도파관들로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관들 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(406A)은 격자(402A)를 갖고, 선형 도파관(406B)은 격자(402B)를 가지며, 선형 도파관(406C)은 격자(402C)를 갖는다. 격자들(402A-402C)은 동일하거나 상이한 주기적 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(402A-402C) 중 하나 또는 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(402A-402C)의 리지들은, 단지 한 가지 예를 들자면, 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다.
[00100] 격자들(402A-402C)은 대응하는 선형 도파관(406A-406C)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(402) 중 하나 이상은 격자들(402) 중 하나 이상의 다른 격자들로부터 공간적으로 오프셋된다. 오프셋은 선형 도파관(406A-406C)에 평행한 방향일 수 있다. 예컨대, 격자(402B)와 선형 도파관(406B)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(402A)와 선형 도파관(406A)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 다른 예로서, 격자(402C)와 선형 도파관(406C)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(402A)와 선형 도파관(406A)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 사이의 거리보다 더 크고, 또한 격자(402B)와 선형 도파관(406B)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 사이의 거리보다 크다. 격자들(402A-402C)이 서로 공간적으로 오프셋되는 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(406A))로 커플링하고, 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(406B 또는 406C))에 커플링하지 않는 것을 가능하게 한다. 즉, 격자(402C)는 각각의 격자들(402A-402B)로부터 선형 도파관들(406A-406C)에 평행한 방향으로 공간적으로 오프셋된다.
[00101] 일부 구현들에서, 격자들(402A-402C)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 광 빔의 위치가 아닌 빔 파라미터(예컨대, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별된다. 일부 구현들에서, 격자들(402A-402C)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 커플러 파라미터(예컨대, 격자 주기, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 비-균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(402A-402C)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 플로우셀(400)의 하나 이상의 선형 도파관들에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[00102] 광 영역들(408A-408C)은 여기서 점선 윤곽을 가진 직사각형들로 개략적으로 예시된다. 광 영역들(408A-408C)은, 광 또는 다른 전자기 방사가 이미징 프로세스의 일부로서 충돌하게 되는 포지션들을 표현한다. 일부 구현들에서, 레이저에 의해 생성된 조명하는 광은, 결국 대응하는 선형 도파관에 커플링하도록 광 영역들(408A-408C) 중 하나 이상으로 지향될 수 있다. 예컨대, 레이저 광은 샘플 물질에서 하나 이상의 형광단의 형광 특성들에 대응하도록 선택될 수 있다. 광을 선형 도파관들(406B-406C)에 커플링하지 않고 광을 선형 도파관(406A)에 커플링하기 위해 광이 광 영역(408A)으로 지향될 수 있다. 광을 선형 도파관(406A 또는 408C)에 커플링하지 않고 광을 선형 도파관(406B)에 커플링하기 위해 광이 광 영역(408B)으로 지향될 수 있다. 광을 선형 도파관(406A-406B)에 커플링하지 않고 광을 선형 도파관(406C)에 커플링하기 위해 광이 광 영역(408C)으로 지향될 수 있다.
[00103] 플로우셀(400)은 대응하는 격자를 갖는 선형 도파관들(406A-406C) 외에도 다른 선형 도파관들을 가질 수 있다. 그러한 다른 선형 도파관들의 개별 격자들은 격자들(402A-402C) 중 하나의 공간 오프셋들과 유사한 공간적 오프셋들을 가질 수 있거나 상이한 공간적 오프셋들을 가질 수 있다. 예컨대, 광은 첫 번째, 네 번째, 일곱 번째, 열 번째 등의 선형 도파관으로만 커플링될 수 있는, 반면 광은 두 번째, 세 번째, 다섯 번째, 여섯 번째, 여덟 번째, 아홉 번째, 열한 번째, 열두 번째 등의 선형 도파관으로 커플링되지 않는다. 보다 일반적으로, (광 영역들(408A-408C) 중 하나와 같은 특정 광 영역의 사용에 대응하는) 임의의 개별 스캐닝 동작에서, 광이 커플링되는 선형 도파관의 서수는 n 번째 서수(
Figure pct00004
(n = 1,2,3,…))는
Figure pct00005
로 표현될 수 있으며, 여기서
Figure pct00006
은 첫 번째 서수이고
Figure pct00007
는 양의 정수이다. 예컨대,
Figure pct00008
및
Figure pct00009
인 경우, 광이 커플링된 선형 도파관들은 위에서 언급한 예에 해당하는 서수 1, 4, 7, 10 등을 갖다는 것을 알게 된다. 예컨대,
Figure pct00010
및
Figure pct00011
인 경우, 광이 커플링된 선형 도파관들은 서수 1, 5, 9, 13 등을 갖다는 것을 알게 된다.
[00104] 위에서 설명된 예들은 플로우셀(400)이 샘플을 수용하기 위해, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(406A)과 연관된 나노웰) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(406B)와 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함한다는 것을 예시한다. 플로우셀(400)은 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(406A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(406B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(402A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(402B-402C))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고 제1 선형 도파관으로 제1 광의 커플링을 가능하게 하기 위한 제1 특징(예컨대, 격자들(402B-402C)로부터 공간적으로 오프셋 됨)을 갖는다.
[00105] 도 5는 예시적인 플로우셀(500)의 일부의 단면을 도시한다. 플로우셀(500)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 플로우셀(500)은 단면으로 도시되어 있고, 예시를 목적으로 플로우셀(500)의 일부만이 도시된다.
[00106] 플로우셀(500)은 나노웰들(502A-502B)을 포함하는 나노웰 층(502)을 포함한다. 나노웰 층(502)은 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들(502A-502B)은 나노스케일 템플릿을 수지에 적용함으로써 형성될 수 있다.
[00107] 플로우셀(500)은 선형 도파관들(504A-504B)을 포함한다. 선형 도파관들(504A-504B) 중 하나 이상은 나노웰들(502A-502B) 중 하나 이상과 정렬될 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(504A)은 여기서 나노웰(502A)과 정렬되고, 선형 도파관(504B)은 여기서 나노웰(502B)과 정렬된다.
[00108] 각각의 선형 도파관들(504A-504B)은, 해당 선형 도파관들(504A-504B)로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 해당 선형 도파관들(504A-504B) 밖으로 전자기 방사를 커플링하기 위한 하나 이상의 격자들(명확성을 위해 여기서 생략됨)을 가질 수 있다. 선형 도파관들(504A-504B)에서 전자기 방사를 위한 하나 이상의 이동 방향들이 사용될 수 있다. 예컨대, 이동 방향은 본 예시의 평면의 내부 및/또는 외부일 수 있다.
[00109] 선형 도파관들(504A-504B) 각각은 하나 이상의 타입들의 클래딩에 맞닿게 포지셔닝될 수 있다. 클래딩은, 전자기 방사를 개개의 선형 도파관들(504A-504B)에 제한하고 그리고 (예컨대, 교차 커플링을 감소시키기 위해) 다른 선형 도파관들(504A-504B) 또는 다른 기판들로의 방사의 전파의 정도를 감소시키거나 방사의 전파를 방지하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 클래딩들(506)이 예로서 도시된다. 일부 구현들에서, 클래딩들(506)은 일련의 블록들을 포함한다. 일부 구현들에서, 클래딩들(506)은 클래딩들(506)의 구조를 따라 교번하는 굴절률들을 제공한다. 예컨대, 클래딩들(506) 중 첫 번째 클래딩은 제1 굴절률을 가질 수 있고, 클래딩들(506) 중 첫 번째 클래딩에 인접한 두 번째 클래딩은 제2 굴절률을 가질 수 있고, 클래딩들(506) 중 두 번째 클래딩에 인접한 세 번째 클래딩은 제1 굴절률을 갖는 식이다. 클래딩들(506)은 자신의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상의 선형 도파관(102A)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 클래딩(506A)은 선형 도파관(504B)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 여기서, 클래딩들(506)은 클래딩(506A)을 포함하는 다수의 구조들을 포함한다. 클래딩들(506)은 선형 도파관들(504A-504B)을 서로 분리하는 역할을 하는 하나 이상의 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(506)은 선형 도파관(504A-504B)의 굴절률/굴절률들보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(506) 중 하나 이상은 중합체 물질을 포함한다. 일부 구현들에서, 클래딩들(506)의 다수의 구조들은 진공 영역 또는 다른 물질(예컨대, 공기 또는 액체)이 산재될 수 있다.
[00110] 도 6은 다수의 선형 도파관들이 공통 격자를 공유하는 플로우셀(600)의 예를 도시한다. 플로우셀(600)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 플로우셀(500)은 평면도로 도시되어 있고, 예시를 목적으로 플로우셀(600)의 일부만이 도시된다.
[00111] 플로우셀(600)은 기판(602)을 포함한다. 일부 구현들에서, 기판(602)은 플로우셀(600)에 대해 베이스 층으로서 역할을 하고 하나 이상의 층들 및/또는 다른 구조들을 지지할 수 있다. 예컨대, 기판(602)은 하나 이상의 선형 도파관 컴포넌트들(604A) 및 나노웰 층(미도시)을 지지할 수 있다.
[00112] 선형 도파관 컴포넌트(604A)는 격자(608A)를 갖는 커플링 컴포넌트(606A)를 포함한다. 선형 도파관 연결기(610)는 커플링 컴포넌트(606A)와 선형 도파관 어레이(612A)를 서로 연결한다. 선형 도파관 어레이(612A)는 선형 도파관 연결기(610)에 커플링된 선형 도파관 배급자(614), 및 서로 평행하게 배열되고 선형 도파관 배급자(614)에 커플링되는 다수의 선형 도파관들(616A)을 포함한다. 동작 시, 격자(608A) 상에 입사하는 광은 커플링 컴포넌트(606A) 및 선형 도파관 연결기(610)에 의해 선형 도파관 어레이(612A)로 커플링될 수 있다. 선형 도파관 어레이(612A)에서 선형 도파관 분배기(614)는 광을 선형 도파관(616A)으로 분배할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관들(616A)은 샘플 분석의 일부로서 이미징을 가능하게 하기 위해 나노웰들(미도시)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 나노웰들의 행들은 선형 도파관들(616A) 각각을 따라 포지셔닝될 수 있다. 선형 도파관 컴포넌트(604A)는 전자기 방사의 전파를 가능하게 하는 하나 이상의 적절한 물질들로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 물질(들)은 중합체 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 물질(들)은 Ta2O5 및/또는 SiNx를 포함할 수 있다.
[00113] 선형 도파관 어레이(612A)는 플로우셀(600)의 하나 이상의 다른 컴포넌트들의 배치를 가능하게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀(600)은 선형 도파관 어레이(612A)로부터 기판(602)의 반대측에 포지셔닝되는 선형 도파관 컴포넌트(604B)를 포함한다. 선형 도파관 컴포넌트(604B)는 선형 도파관 어레이(612B)에 커플링된 커플링 컴포넌트(606B)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관 어레이(612B)의 개별 선형 도파관들(616B)은 선형 도파관 어레이(612A)의 개개의 선형 도파관들(616A) 사이에 산재될 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(616A) 중 2개는 선형 도파관들(616B) 중 하나의 개개의 대향 측면들에 포지셔닝될 수 있다. 그러면, 선형 도파관들(616A) 중 2개는 동일한 격자(이 예에서 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 격자(608A))를 공유한다.
[00114] 일부 구현들에서, 선형 도파관(616A) 및 선형 도파관(616B)은 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 제1 스캐닝 스테이지 동안, 광은 선형 도파관 컴포넌트(604B)의 선형 도파관들(616B)이 아닌 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 선형 도파관들(616A)에 커플링될 수 있다. 게다가, 제2 스캐닝 단계 동안, 광은 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 선형 도파관들(616A)이 아닌 선형 도파관 컴포넌트(604B)의 선형 도파관들(616B)에 대신 커플링될 수 있다.
[00115] 커플링 컴포넌트들(606A-604B) 중 적어도 하나는 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 삼각형 형상을 갖는 기판을 포함할 수 있다. 이는 다중 플로우셀의 효율적인 포지셔닝의 측면에서 장점들을 제공할 수 있다. 선형 도파관 컴포넌트(604C)는 플로우셀(600)의 일부로 고려되지 않을 수 있지만 대신 다른 플로우셀(미도시)의 일부로 고려될 수 있다. 일부 구현들에서, 커플링 컴포넌트(606A)의 삼각형 기판, 및 선형 도파관 컴포넌트(604C)의 커플링 컴포넌트(606C)의 대응하는 삼각형 기판은 서로에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 커플링 컴포넌트들(606A 및 606C)은 선형 도파관 컴포넌트들(604A 및 604C)의 효율적인 팩킹을 제공하기 위해 나란히 대향 배향들로 포지셔닝될 수 있다.
[00116] 격자(608A)는 선형 도파관 컴포넌트(604A)의 제1 단부를 향해(이 예시에서, 예컨대, 그 좌측 단부를 향해) 포지셔닝될 수 있다. 게다가, 격자(608B)는 선형 도파관 컴포넌트(604B)의 제2 단부를 향해(이 예시에서, 예컨대, 그 우측 단부를 향해) 포지셔닝될 수 있다. 제1 단부는 나노웰들의 행들에 평행한 방향(예컨대, 선형 도파관들(616A-616B)에 평행한 방향)으로 제2 단부과는 반대편에 포지셔닝될 수 있다.
[00117] 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 선형 도파관 컴포넌트들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 개개의 선형 도파관 컴포넌트들(604D-604F)이 구현된다. 예컨대, 선형 도파관 컴포넌트들(604E-604F)은 플로우셀(600)의 일부로 간주될 수 있는 반면, 선형 도파관 컴포넌트(604D)는 선형 도파관 컴포넌트(604C)의 플로우셀과 별개인 다른 플로우셀(미도시)의 일부로 고려될 수 있다.
[00118] 일부 구현들에서, 격자(608A) 및/또는 다른 격자들로의 커플링은 빔 파라미터(예컨대, 광 빔의 위치, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자(608A) 및/또는 다른 격자들로의 커플링은 또한 또는 대신에, 커플러 파라미터(예컨대, 격자 주기, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 비-균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(608A 및/또는 다른 격자들)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 플로우셀(600)의 하나 이상의 선형 도파관들에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[00119] 도 7은 예시적인 조명 시스템(700)의 도면이다. 조명 시스템(700)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다.
[00120] 조명 시스템(700)은 광원 어셈블리(710), 미러(728), 대물 렌즈(734), 플로우셀(736), 방출 이색성 필터(emission dichroic filter)(738), 제1 광학 검출 서브 시스템(756) 및 제2 광학 검출 서브 시스템(758)을 포함한다. 조명 시스템(700)은 2개의 컬러 채널들의 동시 이미징을 가능하게 한다. 일부 구현들에서, 다른 조명 시스템은 2개 초과의 컬러 채널들, 예컨대 3개의 컬러 채널들, 4개의 컬러 채널들 또는 그 이상의 채널들의 동시 이미징을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다수의 컬러 채널들의 유사한 동시 이미징을 생성할 수 있는 다른 광학 구성들이 있을 수 있다는 것이 주목된다.
[00121] 광원 어셈블리(710)는 플로우셀(736) 상에 입사되는 여기 조명을 생성한다. 차례로, 이 여기 조명은 렌즈들(742 및 748)을 사용하여 수집될 하나 이상의 형광 염료들로부터 방출 조명 또는 형광 조명을 생성할 것이다. 광원 어셈블리(710)는 제1 여기 조명원(712) 및 대응하는 수렴 렌즈(714), 제2 여기 조명원(716) 및 대응하는 수렴 렌즈(718), 및 이색성 필터(720)를 포함한다.
[00122] 제1 여기 조명원(712) 및 제2 여기 조명원(716)은(예컨대, 각각의 컬러 채널들에 대응하는) 샘플에 대해 개개의 여기 조명 광들을 동시에 제공할 수 있는 조명 시스템을 예시한다. 일부 구현들에서, 제1 여기 조명원(712) 및 제2 여기 조명원(716) 각각은 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 일부 구현들에서, 제1 여기 조명원(712) 및 제2 여기 조명원(716) 중 적어도 하나는 레이저를 포함한다. 수렴 렌즈들(714 및 718)은 수렴 렌즈들(714/718) 각각으로부터 나오는 조명이 필드 어퍼처(722)에 포커싱되도록 개개의 여기 조명원들(712 및 716)로부터의 거리를 각각 설정한다. 이색성 필터(720)는 제1 여기 조명 원(712)으로부터의 조명을 반사하고 제2 여기 조명 원(716)으로부터의 조명을 투과시킨다.
[00123] 일부 구현들에서, 이색성 필터(720)로부터 출력된 혼합 여기 조명은 대물 렌즈(134)를 향해 직접 전파될 수 있다. 다른 구현들에서, 혼합 여기 조명은 대물 렌즈(734)로부터 방출되기 전에 추가의 개재 광학 컴포넌트들에 의해 추가로 수정 및/또는 제어될 수 있다. 혼합 여기 조명은 필드 어퍼처(722)의 초점을 통해 필터(724)로 그런 다음 컬러 보정 시준 렌즈(726)로 통과할 수 있다. 렌즈(726)로부터의 시준된 여기 조명은 미러(728)에 입사되고, 이 여기 조명은 미러(728) 상에서 반사되고 여기/방출 이색성 필터(730)에 입사된다. 여기/방출 이색성 필터(730)는, 추가로 이하에서 설명될 방출 조명이 여기/방출 이색성 필터(730)를 통과하도록 허용하여 하나 이상의 광학 서브 시스템들(756, 758)에 의해 수신되게 하면서, 광원 어셈블리(710)로부터 방출되는 여기 조명을 반사한다. 광학 서브 시스템들(756 및 758)은 다중 형광성 광을 동시에 수집할 수 있는 광 수집 시스템을 예시한다. 그런 다음, 여기/방출 이색성 필터(730)로부터 반사된 여기 조명은 미러(732) 상에 입사되고, 미러(732)로부터 플로우셀(736)을 향해 대물 렌즈(134) 상에 입사된다.
[00124] 대물 렌즈(734)는 미러(732)로부터의 시준된 여기 조명을 플로우셀(136)로 포커싱한다. 일부 구현들에서, 대물 렌즈(734)는 예컨대 1X, 2X, 4X, 5X, 6X, 8X, 10X 또는 그 이상의 특정 배율 팩터를 갖는 현미경 대물 렌즈이다. 대물 렌즈(734)는 배율 팩터에 의해 결정된 원뿔 각들 또는 개구수(nemerical aperature)로, 미러(732)로부터 입사된 여기 조명을 플로우셀(736)에 포커싱한다. 일부 구현들에서, 대물 렌즈(734)는 유동 셀에 법선인 축("z-축") 상에서 이동가능하다. 일부 구현들에서, 조명 시스템(700)은 튜브 렌즈(748) 및 튜브 렌즈(742)의 z 위치를 독립적으로 조정한다.
[00125] 플로우셀(736)은 분석될 뉴클레오티드 서열 또는 임의의 다른 물질과 같은 샘플을 포함한다. 플로우셀(736)은 샘플 물질을 홀딩하고 샘플 물질과 관련하여 취해지는 조치들(화학 반응들을 유발하거나 물질을 추가하거나 제거하는 것(그러나 이로 제한되지 않음)을 포함함)을 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 채널들(760)(여기서는 확대된 단면도로 개략적으로 예시됨)을 포함할 수 있다. 여기서 점선을 사용하여 개략적으로 예시된 대물 렌즈(734)의 물체 평면(762)은 플로우셀(736)을 통해 연장된다. 예컨대, 물체 평면(762)은 채널(들)(760)에 인접하도록 정의될 수 있다.
[00126] 대물 렌즈(734)는 시야를 정의할 수 있다. 시야는 플로우셀(736)상의 영역을 정의할 수 있고, 이로부터 방출되는 광을 이미지 검출기가 대물 렌즈(734)를 사용하여 캡처한다. 하나 이상의 이미지 검출기들, 예컨대, 검출기들(746 및 754)이 사용될 수 있다. 조명 시스템(700)은 방출되는 광의 개개의 파장들(또는 파장 범위들)에 대해 별개의 이미지 검출기들(746 및 754)을 포함할 수 있다. 이미지 검출기들(746 및 754) 중 적어도 하나는 CCD(charge-coupled device), 이를테면 시간-지연 통합 CCD 카메라, 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 기술에 기반하여 제조된 센서, 이를테면, chemFET(chemically sensitive field effect transistors ), ISFET(ion-sensitive field effect transistors) 및/또는 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistors)를 포함할 수 있다.
[00127] 일부 구현들에서, 조명 시스템(700)은 SIM(structured illumination microscope)을 포함할 수 있다. SIM 이미징은 공간적으로 구조화된 조명 광 및 재구성에 기초하여 대물 렌즈(734)로부터의 배율만을 사용하여 생성된 이미지보다 더 높은 분해능 이미지를 산출한다. 예컨대, 구조는 조명 여기 광을 차단하는 패턴 또는 격자로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 구조는 프린지 패턴들을 포함할 수 있다. 광의 프린지들은 반사 또는 투과성 회절이 발생하도록 회절 격자에 광 빔을 충돌시킴으로써 생성될 수 있다. 구조화된 광은 샘플에 투사되어, 어떤 주기에 따라 발생할 수 있는 각각의 프린지들에 따라 샘플을 조명할 수 있다. SIM을 사용하여 이미지를 재구성하기 위해, 2개 이상의 패터닝된 이미지들이 사용되며, 여기서 여기 조명의 패턴이 서로 상이한 위상 각도들에 있다. 예컨대, 샘플의 이미지들은 때때로 이미지들의 개개의 패턴 페이즈들로 지칭되는 구조화된 광의 프린지들의 상이한 페이즈들에서 획득될 수 있다. 이는 샘플 상의 다양한 위치들이 다수의 조명 강도에 노출될 수 있게 허용할 수 있다. 결과적인 방출 광 이미지들의 세트는 고해상도 이미지를 재구성하기 위해 조합될 수 있다.
[00128] 플로우셀(736)의 샘플 물질은 상응하는 뉴클레오티드에 커플링하는 형광 염료들과 접촉된다. 형광 염료들은, 대물 렌즈(734)로부터 플로우셀(736) 상에 입사되는 대응하는 여기 조명으로 조사될 때 형광 조명을 방출한다. 방출되는 조명은 파장 대역들로 식별되며, 각 대역은 개개의 컬러 채널로 카테고리화될 수 있다. 형광 염료들은 예컨대 개개의 핵염기들을 포함하는 개개의 뉴클레오티드들과 화학적으로 결합된다(conjoined). 이런 식으로, 형광 염료로 라벨링된 dNTP는 이미지 검출기(746, 754)에 의해 검출될 때 대응하는 파장 대역 내에 있는 방출되는 광 파장을 기반으로 식별될 수 있다.
[00129] 대물 렌즈(734)는 플로우셀(736)에서 형광 염료 분자들에 의해 방출되는 형광성 광을 캡처한다. 이 방출된 광을 캡처할 시에, 대물 렌즈(734)는 시준된 광을 수집하고 전달한다. 그런 다음, 이 방출되는 광은 광원 어셈블리(710)로부터 오리지널 여기 조명이 도달한 경로를 따라 다시 전파된다. 방출되는 광과 여기 조명 사이의 코히어런스(coherence) 부족으로 인해 이 경로를 따르는 방출되는 조명과 여기 조명 사이에 예상되는 간섭이 거의 없거나 전혀 없음이 주목된다. 즉, 방출되는 광은 별개의 소스의 결과, 즉 플로우셀(736)의 샘플 물질과 접촉하는 형광 염료의 결과이다.
[00130] 미러(732)에 의한 반사 시 방출되는 광은 여기/방출 이색성 필터(730) 상에 입사된다. 필터(730)는 방출되는 광을 이색성 필터(738)로 투과시킨다.
[00131] 일부 구현들에서, 이색성 필터(738)는 청색 컬러 채널과 연관된 조명을 투과시키고 녹색 컬러 채널과 연관된 조명을 반사한다. 일부 구현들에서, 이색성 필터(738)는, 위에서 논의된 바와 같이, 이색성 필터(738)가 정의된 녹색 파장 대역 내에 있는 방출되는 조명을 광학 서브시스템(756)에 반사하고, 정의된 청색 파장 대역 내에 있는 방출되는 조명을 광학 서브 시스템(758)에 투과시키도록 선택된다. 광학 서브 시스템(756)은 튜브 렌즈(742), 필터(744) 및 이미지 검출기(746)를 포함한다. 광학 서브 시스템(758)은 튜브 렌즈(748), 필터(750) 및 이미지 검출기(754)를 포함한다.
[00132] 일부 구현들에서, 이색성 필터(738) 및 이색성 필터(7120)는 서로 유사하게 동작한다(예컨대, 둘 모두는 한 컬러의 광을 반사하고 다른 컬러의 광을 투과시킬 수 있음). 다른 구현에서, 이색성 필터(738)와 이색성 필터(720)는 서로 다르게 동작한다(예컨대, 이색성 필터(738)는 이색성 필터(720)가 반사하는 컬러의 광을 투과시킬 수 있고, 이의 역도 가능함).
[00133] 일부 구현들에서, 방출되는 조명은 이미지 검출기(754) 이전에 미러(752)를 만난다. 도시된 예에서, 광학 서브시스템(758)의 광학 경로는 조명 시스템(700)이 전체적으로 공간 또는 볼륨 요건들을 만족할 수 있도록 각져 있다. 일부 구현들에서, 이러한 서브 시스템(756 및 758) 둘 모두는 각진 광학 경로들을 갖는다. 일부 구현들에서, 서브 시스템들(756 및 758)의 광학 경로 중 어느 것도 각져 있지 않다. 이로써, 다중 광학 서브시스템들 중 하나 이상은 적어도 하나의 각진 광학 경로를 가질 수 있다.
[00134] 각각의 튜브 렌즈(742 및 748)는 그것에 입사되는 방출되는 조명을 개개의 이미지 검출기들(746 및 754)에 포커싱한다. 각각의 검출기(746 및 754)는 일부 구현들에서 CCD 어레이를 포함한다. 일부 구현들에서, 각각의 이미지 검출기(746 및 754)는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 센서를 포함한다.
[00135] 조명 시스템(700)은 도 7에 도시된 바와 같을 필요는 없다. 예컨대, 미러들(728, 732, 740) 각각은 조명의 방향을 변경하는 프리즘 또는 일부 다른 광학 디바이스로 대체될 수 있다. 각각의 렌즈는 회절 격자, 회절 광학, 프레넬 렌즈 또는 입사 조명으로부터 시준된 또는 포커싱된 조명을 생성하는 다른 광학 디바이스로 대체될 수 있다.
[00136] 도 8 내지 9는 예시적인 방법들(800 및 900)의 흐름도이다. 방법(800 또는 900, 또는 이 둘 모두)은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 다른 예들을 사용하여 및/또는 이들과 조합하여 수행될 수 있다. 달리 표시되지 않으면, 더 많거나 더 적은 동작들이 수행될 수 있고, 그리고/또는 둘 이상의 동작들이 상이한 순서로 수행될 수 있다.
[00137] 810에서, 샘플이 플로우셀의 첫 번째 및 두 번째 행들의 나노웰들에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 샘플은 도 2A의 선형 도파관들(206A-206B)과 연관된 나노웰들의 행들에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 샘플은 도 4A의 선형 도파관들(406A-406B)과 연관된 나노웰들의 행들에 적용될 수 있다. 예컨대, 샘플은 유전자 물질을 포함할 수 있다.
[00138] 820에서, 조명 컴포넌트의 포지션은 격자들의 서브 세트를 처리하기 위해 변경될 수 있다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 광 영역(214)이 격자들(202A 및 202C) 및 일부 다른 격자들과 정렬되지만, 격자(202B) 및 일부 다를 격자들과 정렬되지 않을 때, 조명 광이 도 2A의 광 영역(214)에 충돌할 것이거나 충돌하도록 변경된다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 조명 광이 도 4A의 광 영역(408A)에 충돌할 것이거나 충돌하도록 변경되는데, 광 영역은 격자(402a)와 정렬되지만 격자들(402B-402C)과는 정렬되지 않는다. 예컨대, 도 7의 미러(732)는 광이 입사되는 위치를 변경하도록 조정될 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀은 조명 장비를 이동시키는 것에 추가하여 또는 그 대신에 이동 또는 조정될 수 있다.
[00139] 830에서, 스캐닝은 제1 방향으로 시작될 수 있다. 일부 구현들에서, 스캐닝은 도 2a의 화살표(218)에 대응하는 방향으로 수행된다. 포지셔닝은 플로우셀 또는 이미지 캡처 영역의 이동(예컨대, 이미지 캡처 장치의 이동) 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[00140] 840에서, 제1 광을 나노웰의 제2 행과 정렬된 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고, 제1 광이 나노웰들의 제1 행과 정렬된 제1 선형 도파관의 제1 격자로 지향될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 광은, 광 영역(214)이 격자들(202A 및 202C)을 적어도 부분적으로 오버레이할 때, 도 2a의 광 영역(214)으로 지향된다. 격자(202B)가 격자들(202A 및 202C)로부터 공간적으로 오프셋되기 때문에, 제1 광은 선형 도파관(206B)에 커플링되지 않는다. 일부 구현들에서, 제1 광은 격자(402A)를 적어도 부분적으로 오버레이하는 도 4의 광 영역(408A)으로 지향된다. 격자들(402B-402C)이 격자(402A)로부터 공간적으로 오프셋되기 때문에, 제1 광은 선형 도파관들(406B-406C)에 커플링되지 않는다.
[00141] 850에서, 하나 이상의 이미지들이 캡처될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(216)이 플로우셀(200)의 일부 양상을 적어도 부분적으로 오버레이 할 때, 이미지가 도 2a의 이미지 캡처 영역(216)에 캡처될 수 있다. 유사한 방식으로, 하나 이상의 이미지가 도 4의 플로우셀(400)에 캡처될 수 있다. 예컨대, 이미지 캡처는 라인 스캔을 포함할 수 있다.
[00142] 860에서, 조명 컴포넌트의 포지션은 격자들의 다른 서브 세트를 처리하기 위해 변경될 수 있다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 광 영역(214)이 격자들(202B) 및 일부 다른 격자들과 정렬되지만, 격자들(202A 및 202C) 및 일부 다를 격자들과 정렬되지 않을 때, 조명 광이 도 2B의 광 영역(214)에 충돌할 것이거나 충돌하도록 변경된다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 조명 광이 도 4의 광 영역(408B)에 충돌할 것이거나 충돌하도록 변경되는데, 광 영역은 격자(402B)와 정렬되지만 격자들(402A 또는 402C)과는 정렬되지 않는다. 예컨대, 도 7의 미러(732)는 광이 입사되는 위치를 변경하도록 조정될 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀은 조명 장비를 이동시키는 것에 추가하여 또는 그 대신에 이동 또는 조정될 수 있다.
[00143] 870에서, 스캐닝은 제2 방향으로 시작될 수 있다. 제2 방향은 제1 방향과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 구현들에서, 스캐닝은 도 2b의 화살표(220)에 대응하는 방향으로 수행된다. 포지셔닝은 플로우셀 또는 이미지 캡처 영역의 이동(예컨대, 이미지 캡처 장치의 이동) 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[00144] 880에서, 제2 광은 제2 광을 제1 선형 도파관으로 커플링하지 않고, 나노웰들의 제2 행과 정렬된 제2 선형 도파관의 제2 격자로 지향될 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 광은, 광 영역(214)이 격자(202B)를 적어도 부분적으로 오버레이할 때, 도 2b의 광 영역(214)으로 지향된다. 격자들(202A 및 202C)이 격자(202B)로부터 공간적으로 오프셋되기 때문에, 제2 광은, 선형 도파관들(206A 또는 206C)에 커플링되지 않는다. 일부 구현들에서, 제2 광은 광 영역(408B)이 격자(402B)를 적어도 부분적으로 오버레이할 때, 도 4의 광 영역(408B)으로 지향된다. 격자들(402A 및 402C)이 격자(402B)로부터 공간적으로 오프셋되기 때문에, 제2 광은 선형 도파관들(406A 또는 406C)에 커플링되지 않는다.
[00145] 890에서, 하나 이상의 이미지들이 캡처될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(216)이 플로우셀(200)의 일부 양상을 적어도 부분적으로 오버레이 할 때, 이미지가 도 2b의 이미지 캡처 영역(216)에 캡처될 수 있다. 유사한 방식으로, 하나 이상의 이미지들이 도 4의 플로우셀(400)에 캡처될 수 있다. 예컨대, 이미지 캡처는 라인 스캔을 포함할 수 있다.
[00146] 이제 도 9의 방법(900)을 참조하면, 910a에서, 샘플이 플로우셀의 나노웰들의 첫 번째 및 두 번째 행들에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 샘플은 도 3A의 선형 도파관들(306A-306B)과 연관된 나노웰들의 행들에 적용될 수 있다. 예컨대, 샘플은 유전자 물질을 포함할 수 있다.
[00147] 920에서, 조명 컴포넌트의 포지션은 격자들의 서브 세트의 격자 주기와 연관된 각도에 대해 변경될 수 있다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 조명 광이 격자들(302A 및 302C) 및 일부 다른 격자들이 광과 커플링하지만, 격자(302B) 및 일부 다른 격자들이 광과 커플링하지 않는 입사각을 가질 것이거나 갖도록 변경된다. 예컨대, 도 7의 미러(732)는 입사각을 변경하도록 조정될 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀은 조명 장비를 조정하는 것에 추가하여 또는 그 대신에 움직이거나 조정될 수 있다.
[00148] 930에서, 스캐닝은 제1 방향으로 시작될 수 있다. 일부 구현들에서, 스캐닝은 도 3a의 화살표(318)에 대응하는 방향으로 수행된다. 포지셔닝은 플로우셀 또는 이미지 캡처 영역의 이동(예컨대, 이미지 캡처 장치의 이동) 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[00149] 940에서, 제1 광을 나노웰의 제2 행과 정렬된 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고, 제1 광은 나노웰들의 제1 행과 정렬된 제1 선형 도파관의 제1 격자로 지향될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 광은, 광 영역(314)이 격자(302)와 적어도 부분적으로 겹칠 때, 도 3a의 광 영역(314)으로 지향된다. 격자(302B)가 격자들(302A 및 302C)과 상이한 격자 주기를 갖기 때문에, 제1 광은 선형 도파관(306B)에 커플링되지 않는다.
[00150] 950에서, 하나 이상의 이미지들이 캡처될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(316)이 플로우셀(300)의 일부 양상을 적어도 부분적으로 오버레이 할 때, 이미지가 도 3a의 이미지 캡처 영역(316)에 캡처될 수 있다.
[00151] 960에서, 조명 컴포넌트의 포지션은 격자들의 다른 서브 세트의 격자 주기와 연관된 각도에 대해 변경될 수 있다. 일부 구현들에서, 조명 컴포넌트의 포지션은, 조명 광이 격자(302B) 및 일부 다른 격자들이 광과 커플링하지만, 격자(302A 및 302C) 및 일부 다른 격자들이 광과 커플링하지 않는 입사각을 가질 것이거나 갖도록 변경된다. 예컨대, 도 7의 미러(732)는 광이 입사되는 위치를 변경하도록 조정될 수 있다. 일부 구현들에서, 플로우셀은 조명 장비를 이동시키는 것에 추가하여 또는 그 대신에 이동 또는 조정될 수 있다.
[00152] 970에서, 스캐닝은 제2 방향으로 시작될 수 있다. 제2 방향은 제1 방향과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 구현들에서, 스캐닝은 도 3b의 화살표(320)에 대응하는 방향으로 수행된다. 포지셔닝은 플로우셀 또는 이미지 캡처 영역의 이동(예컨대, 이미지 캡처 장치의 이동) 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다.
[00153] 980에서, 제2 광을 제1 선형 도파관으로 커플링하지 않고, 제2 광이 나노웰들의 제2 행과 정렬된 제2 선형 도파관의 제2 격자로 지향될 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 광은, 광 영역(314)이 격자(302)와 적어도 부분적으로 오버레이할 때, 도 3b의 광 영역(314)으로 지향된다. 격자들(302A 및 302C)이 격자(302B)와 상이한 격자 주기를 갖기 때문에, 제2 광은 선형 도파관들(306A 또는 306C)에 커플링되지 않는다.
[00154] 990에서, 하나 이상의 이미지들이 캡처될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 캡처 영역(316)이 플로우셀(300)의 일부 양상을 적어도 부분적으로 오버레이할 때, 이미지가 도 3b의 이미지 캡처 영역(316)에 캡처될 수 있다. 예컨대, 이미지 캡처는 라인 스캔을 포함할 수 있다.
[00155] 본 명세서의 일부예들은 단지 예시를 목적으로 원형 개구들을 갖는 나노웰들을 도시한다. 일부 구현들에서, 비-원형 나노웰이 사용될 수 있다. 도 10A는 비-원형 나노웰들(1002)의 육각형 어레이(1000)의 예를 도시한다. 육각형 어레이(1000)는 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 육각형 어레이(1000)가 원형 나노웰들 또는 비-원형 나노웰들 또는 이 둘 모두와 함께 사용될 수 있다. 비-원형 나노웰들(1002) 중 하나 이상은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 나노웰들(1002)은 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형) 어레이, 또는 이 둘 모두로 배열될 수 있다.
[00156] 비-원형 나노웰들(1002)의 사이즈 및/또는 형상은 분석 프로세스의 일부인 이미징에 영향을 미칠 수 있다. 일부 구현들에서, 형광 신호는 비-원형 나노웰들(1002)의 일부 또는 전부로부터 수집된다. 형광 신호는 비-원형 나노웰들(1002)의 사이즈 및/또는 형상에 의해 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 생성된 형광 신호(들)의 변화들은 분석 시스템(예컨대, 서열결정 시스템)의 스루풋에 영향을 미칠 수 있다.
[00157] 일부 구현들에서, 하나 이상의 비-원형 나노웰들(1002)은 타원형의 개구를 갖는다. 타원은 장축과 단축의 개개의 길이를 특징으로 할 수 있다. 단축의 길이는 몇 가지 예를 들면, 장축 길이의 5%, 15%, 35%, 65% 또는 95%(그러나 이로 제한되지 않음)를 갖는 것으로, 장축 길이의 퍼센티지로 표현될 수 있다. 비-원형 나노웰들의 타원형이 아닌 다른 기하학적형상도 또한 가능하다.
[00158] 도 10b는 원형 나노웰들(1006)의 삼각형 어레이(1004)의 예를 도시한다. 삼각형 어레이(1004)는 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 삼각형 어레이(1004)가 원형 나노웰들 또는 비-원형 나노웰들 또는 이 둘 모두와 함께 사용될 수 있다. 원형 나노웰들(1006) 중 하나 이상은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 원형 나노웰들(1006)은 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형 어레이), 또는 이 둘 모두로 배열될 수 있다.
[00159] 도 11은 스태거형 격자들(1102)을 갖는 플로우셀(1100)의 다른 예를 도시한다. 플로우셀(1100)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자 또는 비-스태거형 격자들 또는 이 둘 모두를 갖는 플로우셀(1100)이 사용될 수 있다. 하나 이상의 스태거형 격자들(1102)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자들(1102)은 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형) 어레이, 또는 이 둘 모두로 배열된 나노웰들과 함께 사용될 수 있다.
[00160] 플로우셀(1100)은 여기서 원형 형상들을 사용하여 예시된 나노웰(1104A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만 구체적으로 언급되고 다른 나노웰들은 논의된 나노웰(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 목적으로, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 도시되지 않는다. 여기서 나노웰(1104A)은 선형 도파관(1106A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(1100)을 참조로 설명된 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(1106A)은 나노웰(1104A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다.
[00161] 다른 나노웰(1104B)이 또한 선형 도파관(1106A)과 연관된다. 예컨대, 나노웰(1104B)은 나노웰(1104A)에 인접하게 포지셔닝되고, 나노웰들(1104A-1104B) 둘 모두는 이미징 프로세스에서 (예컨대, 선형 도파관(1106A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 선형 도파관(1106A)과 상호 작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 나노웰(1104C)이 선형 도파관(1106B)과 대신 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1106B)은 선형 도파관(1106A)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1106A-1106B) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00162] 여기서 나노웰(1104D)은 선형 도파관(1106C)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1106C)은 선형 도파관(1106B)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1106B-1106C) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00163] 여기서 나노웰(1104E)은 선형 도파관(1106D)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1106D)은 선형 도파관(1106C)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1106C-1106D) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00164] 여기서 나노웰들(1104A-1104B 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1106A)을 따라 연장하는 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰들(1104C 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1106B)을 따라 연장하는 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰들(1104D 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1106C)을 따라 연장하는 제3 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰들(1104E 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1106D)을 따라 연장하는 제4 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 일부 구현들에서, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1104A-1104B 및 다른 나노웰들)은 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1104C 및 다른 나노웰들)과 동위상이 되도록 포지셔닝된다. 제1 세트의 나노웰들은 선형 도파관(1106A)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(1106A)의 제1 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 선형 도파관(1106B)의 제2 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖는다. 대응하는 나노웰은 나노웰로부터 선형 도파관들(1106A-1106B) 사이의 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 포지셔닝될 수 있다.
[00165] 여기서, 제3 세트의 나노웰들의 나노웰(1104D 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1106C)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝된다. 제3 세트의 나노웰들은 적어도 제2 세트의 나노웰들과 역위상이 되도록 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제2 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 어떠한 것도 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 제3 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖지 않는다. 예컨대, 제2 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 제3 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 2개의 인접한 나노웰들 사이에 등거리로 포지셔닝될 수 있다.
[00166] 일부 구현들에서, 제4 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1106D)을 따르는 나노웰(1104E) 및 다른 나노웰들)은 제3 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1106C)을 따르는 나노웰들(1104D 및 다른 나노웰들)과 동위상이 되도록 포지셔닝된다. 제4 세트의 나노웰들은 선형 도파관(1106D)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(1106D)의 제4 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 선형 도파관(1106C)의 제3 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖는다. 대응하는 나노웰은 나노웰로부터의 선형 도파관들(1106C-1106D) 사이의 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 포지셔닝될 수 있다.
[00167] 격자들(1102)은 플로우셀(1100)의 선형 도파관으로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(1106A)은 격자(1102A)를 갖고, 선형 도파관(1106B)은 격자(1102B)를 가지며, 선형 도파관(1106C)은 격자(1102C)를 가지며, 선형 도파관(1106D)은 격자(1102D)를 갖는다. 격자들(1102A-1102D) 각각은 동일하거나 상이한 주기적 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1102A-1102D) 중 일부 또는 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(1102A-1102D)의 리지들은, 단지 한 가지 예를 들자면, 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다.
[00168] 격자들(1102A-1102D)은 대응하는 선형 도파관(1106A-1106D)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 적어도 부분적으로 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1102) 중 하나 이상은 격자들(1102) 중 하나 이상의 다른 격자들로부터 공간적으로 오프셋된다. 오프셋은 선형 도파관(1106A-1106D)에 평행한 방향일 수 있다. 예컨대, 격자(1102B)와 선형 도파관(1106B)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(1102A)와 선형 도파관(1106A)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 다른 예로서, 격자(1102D)와 선형 도파관(1106D)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(1102C)와 선형 도파관(1106C)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 일부 구현들에서, 격자(1102A 및 1102C)는 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 일부 구현들에서, 격자들(1102B 및 1102D)은 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 격자들(1102A-1102D)이 서로 공간적으로 오프셋되는 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(1106A 및/또는 1106C))로 커플링시키고, 전자기 방사(예컨대, 광)를 다른 하나의 선형 도파관들(예컨대, 선형 도파관(1106B 또는 1106D))에 커플링시키지 않는 것을 적어도 부분적으로 가능하게 한다.
[00169] 일부 구현들에서, 격자들(1102A-1102D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 광 빔의 위치가 아닌 빔 파라미터(예컨대, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별된다. 일부 구현들에서, 격자들(1102A-1102D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 커플러 파라미터(예컨대, 격자 주기, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 비-균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1102A-1102D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 선형 도파관들(1106A-1106D) 중 하나 이상에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[00170] 위에서 설명된 예들은 플로우셀(1100)이 샘플을 수용하기 위해, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1106A)과 연관된 나노웰) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1106B)와 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함한다는 것을 예시한다. 플로우셀(1100)은 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1106A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1106B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(1102A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(1102B))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고 제1 선형 도파관으로 제1 광의 커플링을 가능하게 하기 위한 제1 특징(예컨대, 격자(1102B)로부터 공간적으로 오프셋 됨)을 갖는다.
[00171] 도 12는 스태거형 격자들(1202)을 갖는 플로우셀(1200)의 다른 예를 도시한다. 플로우셀(1200)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자 또는 비-스태거형 격자들 또는 이 둘 모두를 갖는 플로우셀(1200)이 사용될 수 있다. 스태거형 격자들(1202) 중 하나 이상은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자들(1202)은 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형) 어레이 또는 이 둘 모두로 배열된 나노웰들과 함께 사용될 수 있다.
[00172] 플로우셀(1200)은 여기서 원형 형상들을 사용하여 예시된 나노웰(1204A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만 구체적으로 언급되고 다른 나노웰들은 논의된 나노웰(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 목적으로, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 표시되지 않는다. 여기서 나노웰(1204A)은 선형 도파관(1206A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(1200)을 참조로 설명된 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(1206A)은 나노웰(1204A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다.
[00173] 다른 나노웰(1204B)이 또한 선형 도파관(1206A)과 연관된다. 예컨대, 나노웰(1204B)은 나노웰(1204A)에 인접하게 포지셔닝되고, 나노웰들(1204A-1204B) 둘 모두는 이미징 프로세스에서 (예컨대, 선형 도파관(1206A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 선형 도파관(1206A)과 상호 작용할 수 있다. 대조적으로, 다른 나노웰(1204C)이 선형 도파관(1206B)과 대신 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1206B)은 선형 도파관(1206A)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1206A-1206B) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00174] 여기서 나노웰(1204D)은 선형 도파관(1206C)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1206C)은 선형 도파관(1206B)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1206B-1206C) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00175] 여기서 나노웰(1204E)은 선형 도파관(1206D)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1206D)은 선형 도파관(1206C)에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1206C-1206D) 사이에 포지셔닝될 수 있다.
[00176] 여기서 나노웰들(1204A-1204B 및 다른 나노웰들)은 선형 도파관(1206A)을 따라 연장하는 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰(1204C) 및 다른 나노웰들은 선형 도파관(1206B)을 따라 연장하는 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰들(1204D) 및 다른 나노웰들은 선형 도파관(1206C)을 따라 연장하는 제3 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 여기서 나노웰들(1204E) 및 다른 나노웰들은 선형 도파관(1206D)을 따라 연장하는 제4 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 행)을 형성한다. 일부 구현들에서, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1204A-1204B 및 다른 나노웰들)은 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1204C 및 다른 나노웰들)과 역위상이 되도록 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제1 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 어떤 것도 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 제2 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖지 않는다. 예컨대, 제1 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 제2 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 2개의 인접한 나노웰들 사이에 등거리로 포지셔닝될 수 있다.
[00177] 여기서, 제3 세트의 나노웰의 나노웰(1204D) 및 다른 나노웰들은 선형 도파관(1206C)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝된다. 제3 세트의 나노웰들은 적어도 제2 세트의 나노웰들과 역위상이 되도록 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제3 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 어떤 것도 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 제2 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖지 않는다. 예컨대, 제3 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 제2 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 2개의 인접한 나노웰들 사이에 등거리로 포지셔닝될 수 있다. 제3 세트의 나노웰들은 적어도 제1 세트의 나노웰들과 동위상이 되도록 포지셔닝될 수 있다.
[00178] 일부 구현들에서, 제4 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1206D)을 따르는 나노웰(1204E) 및 다른 나노웰들)은 제3 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1206C)을 따르는 나노웰들(1204D 및 다른 나노웰들)과 역위상이 되도록 포지셔닝된다. 일부 구현들에서, 제4 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 어떠한 것도 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 제3 세트의 나노웰들 중에 대응하는 나노웰을 갖지 않는다. 예컨대, 제4 세트의 나노웰들의 나노웰들 각각은 제3 세트의 나노웰들의 나노웰들 중 2개의 인접한 나노웰들 사이에 등거리로 포지셔닝될 수 있다.
[00179] 격자들(1202)은 플로우셀(1200)의 선형 도파관으로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(1206A)은 격자(1202A)를 갖고, 선형 도파관(1206B)은 격자(1202B)를 가지며, 선형 도파관(1206C)은 격자(1202C)를 가지며, 선형 도파관(1206D)은 격자(1202D)를 갖는다. 격자들(1202A-1202D) 각각은 동일하거나 상이한 주기적 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1202A-1202D) 중 일부 또는 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(1202A-1202D)의 리지들은, 단지 한 가지 예를 들자면, 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다. 격자들(1202A-1202D)은 다수의 적합한 형상들 중 하나 이상을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1202A-1202D)은 잘린 삼각형 형상을 갖는다.
[00180] 격자들(1202A-1202D)은 대응하는 선형 도파관(1206A-1206D)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 적어도 부분적으로 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1202) 중 하나 이상은 격자들(1202) 중 하나 이상의 다른 격자들로부터 공간적으로 오프셋된다. 오프셋은 선형 도파관(1206A-1206D)에 평행한 방향일 수 있다. 예컨대, 격자(1202B)와 선형 도파관(1206B)의 다른 단부 사이의 거리는 여기서 격자(1202A)와 선형 도파관(1206A)의 다른 단부 사이의 거리보다 짧다. 다른 예로서, 격자(1202D)와 선형 도파관(1206D)의 다른 단부 사이의 거리는 여기서 격자(1202C)와 선형 도파관(1206C)의 다른 단부 사이의 거리보다 짧다. 일부 구현들에서, 격자들(1202A 및 1202C)은 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 일부 구현들에서, 격자들(1202B 및 1202D)은 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 격자들(1202A-1202D)이 서로 공간적으로 오프셋되는 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(1206A 및/또는 1206C))로 커플링하고 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관들(1206B 또는 1206D))에 커플링하지 않는 것을 적어도 부분적으로 가능하게 한다.
[00181] 일부 구현들에서, 격자들(1202A-1202D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 광 빔의 위치가 아닌 빔 파라미터(예컨대, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별된다. 일부 구현들에서, 격자들(1202A-1202D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 커플러 파라미터(예컨대, 격자 주기, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 비-균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1202A-1202D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 선형 도파관들(1206A-1206D) 중 하나 이상에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[00182] 플로우셀(1200)은 다수의 패턴들 중 임의의 패턴으로 배열된 나노웰들을 가질 수 있다. 본 예에서, 나노웰들은 육각형 어레이로 배열된다. 육각형 어레이는 하나 이상의 육각형들을 형성한다. 여기서, 선형 도파관(1206B)은 나노웰(1204F-1204G)을 더 포함하고, 선형 도파관(1206C)은 나노웰(1204H)을 더 포함한다. 나노웰들(1204A-1204H)은 여기서 육각형의 형태로 포지셔닝된다. 여기서 나노웰들(1204A-1204B)은 제1 세트의 나노웰들의 일부이고 선형 도파관(1206A)과 연관되며; 나노웰들(1204C 및 1204F-1204G)은 제2 세트의 나노웰의 일부이고 선형 도파관(1206B)과 연관되고; 나노웰들(1204D 및 1204H)은 제3 세트의 나노웰들의 일부이고 선형 도파관(1206C)과 연관된다.
[00183] 위에서 설명된 예들은 플로우셀(1200)이 샘플을 수용하기 위해, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1206A)과 연관된 나노웰들) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1206B)와 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함하는 것을 예시한다. 플로우셀(1200)은 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1206A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1206B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(1202A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(1202B))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고 제1 선형 도파관으로 제1 광의 커플링을 가능하게 하기 위한 제1 특징(예컨대, 격자(1202B)로부터 공간적으로 오프셋 됨)을 갖는다.
[00184] 도 13은 스태거형 격자들(1302)을 갖는 플로우셀(1300)의 다른 예를 도시한다. 플로우셀(1300)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자 또는 비-스태거형 격자들 또는 이 둘 모두를 갖는 플로우셀(1300)이 사용될 수 있다. 하나 이상의 스태거형 격자들(1302)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자들(1302)은 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형) 어레이, 또는 이 둘 모두로 배열된 나노웰들과 함께 사용될 수 있다.
[00185] 플로우셀(1300)은 여기서 원형 형상들을 사용하여 예시된 나노웰(1304A)을 포함하는 나노웰들을 포함한다. 나노웰들 중 일부만 구체적으로 언급되고 다른 나노웰들은 논의된 나노웰(들)과 유사하거나 동일할 수 있다. 나노웰들은 (예컨대, 나노임프린팅 또는 리프트-오프 프로세스에 의해) 나노웰 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 나노웰들은 나노스케일 템플릿을 사용하여 수지에 형성될 수 있다. 명확성을 목적으로, 나노웰 층은 이 예에서 명시적으로 도시되지 않는다. 여기서 나노웰(1304A)은 선형 도파관(1306A)과 연관된다. 일부 구현들에서, 플로우셀(1300)을 참조로 설명된 선형 도파관들은 본원에서 설명된 하나 이상의 다른 선형 도파관들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관(1306A)은 나노웰(1304A)을 포함하는 나노웰 층에 인접하게(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 포지셔닝된다. 나노웰(1304A)은 선형 도파관(1306A)을 위한 제1 세트의 나노웰들의 일부(예컨대, 나노웰들의 하나 이상의 행들)이다. 여기서, 나노웰(1304A)이 일부인 나노웰들의 행은 선형 도파관(1306A)의 일측에서 선형 도파관(1306A)을 따라 연장된다. 예컨대, 나노웰들의 행은 플로우셀(1300)의 도시된 사시도에서 선형 도파관(1306A)과 오버랩하지 않는다.
[00186] 다른 나노웰(1304B)이 또한 선형 도파관(1306A)과 연관된다. 나노웰(1304A)처럼, 나노웰(1304B)은 또한 선형 도파관(1306A)을 위한 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 하나 이상의 행들)의 일부이다. 여기서, 나노웰(1304B)이 일부인 나노웰들의 행은 선형 도파관(1306A)의 다른 측에서 선형 도파관(1306A)을 따라 연장된다. 예컨대, 나노웰들의 행은 플로우셀(1300)의 도시된 사시도에서 선형 도파관(1306A)과 오버랩하지 않으며, 나노웰(1304A)의 행으로부터 선형 도파관(1306A)의 반대측에 포지셔닝된다. 나노웰들(1304A-1304B) 둘 모두는 이미징 프로세스에서(예컨대, 선형 도파관(1306A)으로부터 전자기 방사를 수신함으로써) 선형 도파관(1306A)과 상호 작용할 수 있다.
[00187] 다른 나노웰(1304C)은 선형 도파관(1306B)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1306B)은 선형 도파관(1306A)에 평행하며 이에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1306A-1306B) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 나노웰(1304C)은 선형 도파관(1306B)을 위한 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 하나 이상의 행들)의 일부이다. 여기서, 나노웰(1304C)이 일부인 나노웰들의 행은 선형 도파관(1306B)의 일측에서 선형 도파관(1306B)을 따라 연장된다. 예컨대, 나노웰들의 행은 플로우셀(1300)의 도시된 사시도에서 선형 도파관(1306B)과 오버랩하지 않는다. 또한 제2 세트의 나노웰들의 일부인 다른 하나의 나노웰들의 행은 나노웰(1304C)의 행으로부터 선형 도파관(1306B)의 반대측에 포지셔닝될 수 있다.
[00188] 다른 나노웰(1304D)은 선형 도파관(1306C)과 연관된다. 일부 구현들에서, 선형 도파관(1306C)은 선형 도파관(1306B)에 평행하며 이에 인접하게 포지셔닝된다. 예컨대, 클래딩(미도시) 및/또는 다른 물질이 선형 도파관들(1306B-1306C) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 나노웰(1304D)은 선형 도파관(1306C)을 위한 제3 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들의 하나 이상의 행들)의 일부이다. 여기서, 나노웰(1304D)이 일부인 나노웰들의 행은 선형 도파관(1306C)의 일측에서 선형 도파관(1306C)을 따라 연장된다. 예컨대, 나노웰들의 행은 플로우셀(1300)의 도시된 사시도에서 선형 도파관(1306C)과 오버랩하지 않는다. 또한 제3 세트의 나노웰들의 일부인 다른 하나의 나노웰들의 행은 나노웰(1304D)의 행으로부터 선형 도파관(1306C)의 반대측에 포지셔닝될 수 있다.
[00189] (예컨대, 플로우셀(1300)에서와 같이) 연관된 선형 도파관으로부터 오프셋되게 나노웰들을 포지셔닝하는 것은 하나 이상의 장점들을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 도파관들 간의 크로스-토크가 감소되거나 최소화될 수 있다. 예컨대, 이러한 이익은 나노웰들의 팩킹 밀도가 다소 낮아지는 것보다 클 수 있다.
[00190] 일부 구현들에서, 제1 세트의 나노웰들의 행들의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1304A-1304B 및 다른 나노웰들)은 서로 동위상이 되도록 포지셔닝된다. 선형 도파관(1306A)의 양측에 있는 나노웰 행들의 나노웰들은 선형 도파관(1306A)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 이러한 행들 중 하나의 나노웰들 각각은 다른 행의 대응하는 나노웰을 갖는다. 제1 세트의 나노웰들의 대응하는 나노웰은 제1 세트의 나노웰들의 다른 나노웰로부터 선형 도파관들(1306A)을 직접적으로 가로 질러 포지셔닝될 수 있다.
[00191] 일부 구현들에서, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 나노웰들(1304A-1304B 및 다른 나노웰들)은 제2 세트의 나노웰들의 나노웰들(예컨대, 나노웰(1304C) 및 다른 나노웰들)과 동위상이 되도록 포지셔닝된다. 선형 도파관(1306B)의 양측에 있는 나노웰 행들의 나노웰들은 선형 도파관(1306B)을 따라, 실질적으로 그리고 적어도 하나의 예시에서는 완전히 규칙적인 인터벌들로 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 이들 행들 중 적어도 하나의 나노웰들 각각은 제1 세트의 나노웰들의 행들 중 적어도 하나의 행에서 대응하는 나노웰을 갖는다. 제1 세트의 나노웰들의 대응하는 나노웰은 제2 세트의 나노웰들의 나노웰로부터 클래딩 또는 다른 물질을 직접적으로 가로 질러 포지셔닝될 수 있다.
[00192] 격자들(1302)은 플로우셀(1300)의 선형 도파관으로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 선형 도파관 밖으로 전자기 방사를 커플링하는 역할을 한다. 여기서, 선형 도파관(1306A)은 격자(1302A)를 갖고, 선형 도파관(1306B)은 격자(1302B)를 가지며, 선형 도파관(1306C)은 격자(1302C)를 가지며, 선형 도파관(1306D)은 격자(1302D)를 갖는다. 격자들(1302A-1302D) 각각은 동일하거나 상이한 주기적 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1302A-1302D) 중 일부 또는 모두는 다른 물질이 산재된 리지들의 주기적 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자들(1302A-1302D)의 리지들은, 단지 한 가지 예를 들자면, 약 200-300nm의 피치를 가질 수 있다.
[00193] 격자들(1302A-1302D)은 대응하는 선형 도파관(1306A-1306D)으로의 전자기 방사의 선택적 커플링을 적어도 부분적으로 가능하게 하는 하나 이상의 특징들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1302) 중 하나 이상은 격자들(1302) 중 하나 이상의 다른 격자들로부터 공간적으로 오프셋된다. 오프셋은 선형 도파관(1306A-1306D)에 평행한 방향일 수 있다. 예컨대, 격자(1302B)와 선형 도파관(1306B)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(1302A)와 선형 도파관(1306A)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 다른 예로서, 격자(1302D)와 선형 도파관(1306D)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리는 여기서 격자(1302C)와 선형 도파관(1306C)과 연관된 나노웰들 중 가장 가까운 나노웰 간의 거리보다 크다. 일부 구현들에서, 격자(1302A 및 1302C)는 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 일부 구현들에서, 격자들(1302B 및 1302D)은 동일하거나 유사한 공간적 오프셋을 갖는다. 격자들(1302A-1302D)이 서로 공간적으로 오프셋되는 특징은, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 하나(예컨대, 선형 도파관(1306A 및/또는 1306C))로 커플링하고, 전자기 방사(예컨대, 광)를 선형 도파관들 중 다른 하나(예컨대, 선형 도파관(1306B 또는 1306D))에 커플링하지 않는 것을 적어도 부분적으로 가능하게 한다.
[00194] 여기서, 거리(1308)는 방출 광학기의 분해능 거리 미만이고, 거리(1310)는 방출 광학기의 분해능 거리와 대략 동일하거나 그 이상이다. 여기서 거리(1308)는 인접한 선형 도파관과 연관된 가장 가까운 나노웰들 사이의 분리를 표현한다. 여기서 거리(1310)는 동일한 선형 도파관과 연관된 나노웰들 사이의 거리를 표현한다.
[00195] 일부 구현들에서, 격자들(1302A-1302D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 광 빔의 위치가 아닌 빔 파라미터(예컨대, 입사각, 발산, 모드 프로파일, 편광, 종횡비, 직경, 파장 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별된다. 일부 구현들에서, 격자들(1302A-1302D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 커플러 파라미터(예컨대, 격자 주기, 굴절률, 피치, 홈 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 비-균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러의 전체 형상, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자들(1302A-1302D)로의 커플링은 또한 또는 대신에, 선형 도파관들(1306A-1306D) 중 하나 이상에 관한 도파관 파라미터(예컨대, 단면 프로파일, 굴절률 차이, 커플러 및/또는 빔과의 모드 매칭, 및 이들의 조합(그러나 이로 제한되지 않음))에 의해 구별될 수 있다.
[00196] 본 명세서의 예들은 2개 이상의 선형 도파관들로의 광의 차동 커플링을 예시한다. 차동 커플링은 분석 시스템을 특징짓는 하나 이상의 파라미터들에 기반할 수 있으며, 파라미터(들)는 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미친다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 이러한 파라미터들은 분석을 위한 조명(예컨대, 여기 조명)의 소스인 광 빔과 관련될 수 있다. 예컨대, 커플러(예컨대, 격자)는 하나 이상의 파라미터들에 비교적 민감할 수 있으므로 파라미터(들)의 비교적 작은 변화는 차동 커플링을 가능하게 할 수 있다.
[00197] 위에서 설명된 예들은 플로우셀(1300)이 샘플을 수용하기 위해, 제1 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1306A)과 연관된 나노웰) 및 제2 세트의 나노웰들(예컨대, 선형 도파관(1306B)와 연관된 나노웰들)을 갖는 나노웰 층을 포함한다는 것을 예시한다. 플로우셀(1300)은 제1 세트의 나노웰들과 정렬된 제1 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1306A)), 및 제2 세트의 나노웰들과 정렬된 제2 선형 도파관(예컨대, 선형 도파관(1306B)); 및 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자(예컨대, 격자(1302A)) 및 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자(예컨대, 격자(1302B))를 포함한다. 제1 격자는, 제1 광을 제2 선형 도파관으로 커플링하지 않고 제1 선형 도파관으로 제1 광의 커플링을 가능하게 하기 위한 제1 특징(예컨대, 격자(1302B)로부터 공간적으로 오프셋 됨)을 갖는다.
[00198] 도 14는 표면(1402)에 충돌하는 광 빔(1400)을 개략적으로 도시한다. 광 빔(1400)을 참조로 설명된 예들 및/또는 개념들은, 여기에 설명된 하나 이상의 방법들과 관련하여 고려 및/또는 이용될 수 있고 그리고/또는 여기에 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다.
[00199] 여기서 광 빔(1400)은 표면(1402)의 위치(1404)에서 입사된다. 일부 구현들에서, 위치(1404)는 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 예컨대, 광 빔(1400)이 충돌하는 위치(1404)는 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00200] 하나 이상의 각도들은 광 빔(1400)의 입사를 특징지을 수 있다. 여기서, 광 빔(1400)은 표면(1402)의 법선에 대해 입사각(1406)을 갖는다. 일부 구현들에서, 입사각(1406)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 예컨대, 광 빔(1400)의 입사각(1406)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00201] 광 빔(1400)의 하나 이상의 특징들이 고려될 수 있다. 여기서, 광 빔(1400)은 서로 평행하지 않고 오히려 비제로 각도인 각도(1408)를 형성하는 개별 광선들(1400A-1400B)을 포함한다. 광 빔(1400)의 발산은 각도(1408)와 같은 특징들에 기반하여 정의될 수 있다. 일부 구현들에서, 광 빔(1400)의 발산은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 예컨대, 발산은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00202] 광 빔(1400)은 하나 이상의 모드들의 형태로 전파되는 코히어런트 광(예컨대, 레이저 빔)을 포함할 수 있다. 여기서, 광 빔(1400)은 (예컨대, 세기 및/또는 공간 분배의 면에서) 광 빔(1400)의 적어도 하나의 모드의 프로파일을 개략적으로 예시하는 모드 프로파일(1410)을 갖는다. 일부 구현들에서, 모드 프로파일(1410)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 예컨대, 모드 프로파일(1410)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00203] 광 빔(1400)은 하나 이상의 편광들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 편광은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 예컨대, 편광은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00204] 광 빔(1400)은 임의의 적절한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 광 빔(1400)은 직사각형 단면 프로파일(1412A)을 갖는다. 예컨대, 직사각형 단면 프로파일(1412A)의 하나 이상의 디멘션들(예컨대, 그 종횡비)는 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터다. 일부 구현들에서, 광 빔(1400)은 원형 단면 프로파일(1412B)을 갖는다. 예컨대, 원형 단면 프로파일(1412B)의 하나 이상의 디멘션들(예컨대, 그 직경)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터다. 직사각형 단면 프로파일(1412A) 및/또는 원형 단면 프로파일(1412B)의 디멘션(들)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00205] 광 빔(1400)은 하나 이상의 파장들의 전자기 방사를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광 빔(1400)의 파장(들)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 빔 파라미터이다. 파장(들)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 서로 다른 파장들은 상이한 각도들로 격자에 커플링한다. 광 빔(1400)의 파장 및 각도의 변화는 차동 커플링을 허용한다.
[00206] 일부 구현들에서, 차동 커플링에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터는 분석을 위해 광을 선형 도파관으로 커플링하는 격자와 관련될 수 있다. 예컨대, 커플러(예컨대, 격자)는 하나 이상의 파라미터들에 비교적 민감할 수 있으므로 파라미터(들)의 비교적 작은 변화는 차동 커플링을 가능하게 할 수 있다.
[00207] 도 15A-15B는 격자들(1500 및 1502)의 예들을 도시한다. 격자(1500 및/또는 1502)는 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다.
[00208] 격자들(1500 및 1502)은 서로 동일하거나 상이한 굴절률들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 굴절률은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 예컨대, 굴절률은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00209] 여기서 격자(1500)는 홈(1504)을 포함하고, 격자(1502)는 홈들(1506, 1508)을 포함한다. 격자들(1500 및 1502) 각각에 대해 적어도 하나의 홈 피치(1510)가 정의될 수 있다. 홈 피치(1510)는 홈들(1504, 1506 또는 1508) 중 하나의 에지로부터 홈들(1504, 1506 또는 1508) 중 인접한 홈의 대응하는 에지까지의 거리를 나타낼 수 있다. 일부 구현들에서, 홈 피치(1510)는 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 예컨대, 홈 피치(1510)는 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00210] 적어도 하나의 홈 폭(1512)은 홈들(1504, 1506 또는 1508) 각각에 대해 정의될 수 있다. 홈 폭(1512)은 홈들(1504, 1506 또는 1508) 중 하나의 에지 간 폭을 표현할 수 있다. 일부 구현들에서, 홈 폭(1512)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 예컨대, 홈 폭(1512)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00211] 적어도 하나의 홈 높이(1514)는 홈들(1504, 1506 또는 1508) 각각에 대해 정의될 수 있다. 홈 높이(1514)는 홈(1504, 1506 또는 1508) 중 하나의 바닥으로부터 개구까지의 높이를 표현할 수 있다. 일부 구현들에서, 홈 높이(1514)는 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 예컨대, 홈 높이(1514)는 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00212] 적어도 하나의 홈 간격(1516)은 홈들(1504, 1506 또는 1508) 각각에 대해 정의될 수 있다. 홈 간격(1516)는 홈들(1504, 1506 또는 1508) 중 하나의 에지로부터 홈들(1504, 1506 또는 1508) 중 인접한 홈의 가장 가까운 에지까지의 거리를 표현할 수 있다. 일부 구현들에서, 홈 간격(1516)은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 예컨대, 홈 간격(1516)은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00213] 일부 구현들에서, 비-균일한 격자가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 격자(1502)의 홈들(1506 및 1508)은 비-균일 격자를 제공한다. 예컨대, 홈들(1506 및 1508)은 상이한 홈 폭들(1512)을 가질 수 있다. 다른 예로서, 홈들(1506 및 1508)은 대신에 또는 추가적으로, 상이한 홈 피치(1510), 상이한 홈 높이(1514) 및/또는 상이한 홈 간격(1516)을 가질 수 있다. 이로써, 격자(1502)는 격자 비-균일성의 예이다.
[00214] 일부 구현들에서, 홈 배향은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 일부 구현들에서, 격자들은 일반적으로 전기장이 격자 홈들에 평행한 횡 방향 전기 편광에 커플링된다. 격자(1500 및/또는 1502)는 홈들(1504, 1506 및/또는 1508)의 특정 배향을 획득하기 위해 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 홈 구조는 회전된 편광에 기반하여 커플링을 제공하기 위해 다른 배향으로 회전될 수 있다. 즉, 홈 배향은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00215] 일부 구현들에서, 홈 곡률은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 도 15C는 홈들(1520)의 곡률들이 상이한 격자(1518)의 평면도를 도시한다. 예컨대, 홈 곡률은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00216] 일부 구현들에서, 커플링 형상은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 커플러 파라미터이다. 도 16은 커플러들(1600, 1602, 1604, 1606)의 형상들의 예들을 도시한다. 이러한 예들은 커플러들의 예시적인 형상들을 보여주고 개개의 격자들의 홈들을 개략적으로 보여준다. 커플러(1600)는 직사각형(예컨대, 정사각형) 격자를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자의 홈들은 직사각형의 긴 에지 또는 짧은 에지를 따라 배향될 수 있다. 커플러(1602)는 타원형(예컨대, 원형) 격자를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자의 홈들은 격자의 장축 또는 단축을 따라 배향될 수 있다. 커플러(1604)는 잘린 삼각형 격자를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자의 홈들은 삼각형의 밑면에 수직으로 또는 높이에 수직으로 배향될 수 있다. 다른 예들로서, 측면 에지의 상이한 각도들이 사용될 수 있다. 커플러(1606)는 삼각형 격자를 포함할 수 있다. 예컨대, 격자의 홈들은 삼각형의 밑면에 수직으로 또는 높이에 수직으로 배향될 수 있다. 다른 예들로서, 측면 에지의 상이한 각도들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 커플러(들)의 형상은, 단지 몇 가지 예를 들면, 조명 빔의 직경, 또는 조명 빔의 종횡비, 또는 이들의 조합에 기초하여 선택(예컨대, 최적화)될 수 있다. 홈들의 커플러 형상 및/또는 배향은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00217] 커플러(커플러들(1600, 1602, 1604 및 1606)을 포함(그러나 이로 제한되지 않음))의 형상은 광 빔의 직경, 종횡비 또는 다른 특징을 고려하여 선택될 수 있다. 예컨대, 이는 결과 구조가 특정 차동 커플링에 대해 튜닝될 수 있게 허용할 수 있다.
[00218] 커플러 파라미터(들)는 조명하는 빔의 모드 프로파일에 기반하여 선택 및/또는 조정될 수 있다. 이는 홈 구조를 선택(예컨대, 최적화)함으로써 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 비-균일한 격자가 사용될 수 있다. 예컨대, 처프 격자(예컨대, 홈 피치가 변동하는 격자), 아포다이징 격자(apodised grating)(예컨대, 격자의 끝을 향해 제로에 접근하는 굴절률을 가짐), 곡면형 격자 및 이들의 조합들이 사용된다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 커플러 파라미터들(예컨대, 격자 구조)에 대한 컴퓨터-기반-최적화가 수행될 수 있다. 예컨대, 이는 입사광 빔의 모드 프로파일에 기반하여 차동 커플링을 가능하게 할 수 있다.
[00219] 일부 구현들에서, 차동 커플링에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터들은 분석을 위해 광이 커플링되는 선형 도파관과 관련될 수 있다. 예컨대, 커플링은 도파관과 관련한 하나 이상의 파라미터들에 비교적 민감할 수 있으므로 파라미터(들)의 비교적 작은 변화는 차동 커플링을 가능하게 할 수 있다.
[00220] 일부 구현들에서, 선형 도파관의 단면 프로파일은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 도파관 파라미터이다. 도 17은 선형 도파관들에 대한 단면 프로파일들의 예들을 도시한다. 도파관(1700)은 직사각형(예컨대, 정사각형) 프로파일을 포함할 수 있다. 예컨대, 나노웰 층은 직사각형의 긴 에지 또는 짧은 에지에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 도파관(1702)은 타원형(예컨대, 원형) 프로파일을 포함할 수 있다. 예컨대, 나노웰 층은 도파관(1702)의 장축에 평행하게 또는 단축에 평행하게 포지셔닝될 수 있다. 도파관(1704)은 잘린 삼각형 프로파일을 포함할 수 있다. 예컨대, 나노웰 층은 삼각형의 밑면, 측면 에지(들) 및/또는 절단면에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 측면 에지들의 상이한 각도들이 사용될 수 있다. 도파관(1706)은 삼각형 프로파일을 포함할 수 있다. 예컨대, 나노웰 층은 삼각형의 측면들 중 하나 이상에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 측면 에지들의 상이한 각도들이 사용될 수 있다. 단면 프로파일은 광이 하나 이상의 선형 도파관들에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00221] 일부 구현들에서, 선형 도파관의 굴절률은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 도파관 파라미터이다. 예컨대, 2개 이상의 선형 도파관들 간의 굴절률 차이는 광이 도파관에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00222] 일부 구현들에서, 선형 도파관과 커플러 사이의, 또는 선형 도파관과 광 빔 사이의, 또는 이 둘 모두의 하나 이상의 모드들의 매칭은 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있는 도파관 파라미터이다. 예컨대, 선형 도파관의 디멘션들 및/또는 비율들은 인입광의 특정 모드의 전파를 가능하게 하도록(또는 전파를 가능하지 않게 하도록) 선택될 수 있다. 즉, 커플러 및/또는 광 빔과의 모드 매칭은 광이 도파관에 커플링되는(또는 커플링되지 않는) 정도에 영향을 미칠 수 있다.
[00223] 본 명세서의 예들은, 빔 파라미터, 커플러 파라미터 및/또는 도파관 파라미터가 차동 커플링을 가능하게 하기 위해 선택 및/또는 조정될 수 있음을 언급한다. 일부 구현들에서, 2개 이상의 이러한 파라미터의들 조합들이 선택 및/또는 조정될 수 있다. 예컨대, 선택/조정은 적어도 두 개의 빔 파라미터들; 또는 적어도 하나의 빔 파라미터 및 적어도 하나의 커플러 파라미터; 또는 적어도 하나의 빔 파라미터, 적어도 하나의 커플러 파라미터 및 적어도 하나의 도파관 파라미터를 고려할 수 있다. 일부 구현들에서, 도파관의 단면 프로파일은 특정 격자(예컨대, 특정 커플링 또는 비-커플링에 최적화된 격자)와 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 이는 결과 구조가, 몇 가지 예를 들면, 상이한 모드 프로파일, 빔 직경, 종횡비에 대해 조정되게 허용할 수 있다.
[00224] 도 18은 선형 도파관(1802, 1804 및 1806)을 갖는 다른 예시적인 플로우셀(1800)의 일부의 단면을 도시한다. 플로우셀(1800)은 본원에서 설명된 하나 이상의 방법들에 사용될 수 있고 그리고/또는 본원에서 설명된 하나 이상의 시스템들 또는 장치들과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 스태거형 격자 또는 비-스태거형 격자들 또는 이 둘 모두를 갖는 플로우셀(1800)이 사용될 수 있다. 다른 예로서, 육각형 어레이 또는 비-육각형(예컨대, 다르게는 다각형) 어레이, 또는 이 둘 모두로 배열된 나노웰들을 갖는 플로우셀(1800)이 사용될 수 있다. 예시를 목적으로, 플로우셀(1800)의 일부만이 도시된다. 예컨대, 하나 이상의 추가적인 층들 및/또는 더 많거나 더 적은 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)이 사용될 수 있다.
[00225] 플로우셀(1800)은 기판(1808)을 포함한다. 기판(1808)은 플로우셀(1800)에 대한 베이스를 형성할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 다른 층들이 플로우셀(1800)의 제조 시 기판(1808)에(예컨대, 접촉하게 또는 그 근처에) 형성될 수 있다. 기판(1808)은 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)을 형성하기 위한 기반으로서의 역할을 할 수 있다. 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 초기에 기판(1808)과 별개로 존재할 수 있고, 그 후에 기판(1808) 상에 적용될 수 있거나, 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 기판으로 하나 이상의 물질들을 적용 및/또는 기판으로부터 하나 이상의 물질들을 제거함으로써 형성될 수 있다. 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 기판(1808) 상에 직접 형성되거나, 또는 기판(1808)의 하나 이상의 중간 층들 상에 형성될 수 있다.
[00226] 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 전자기 방사(레이저 광과 같은 가시 광을 포함하지만 이로 제한되지 않음)를 전도하는 역할을 한다. 일부 구현들에서, 전자기 방사는 이미징 프로세스 동안 하나 이상의 기능들을 수행한다. 예컨대, 전자기 방사는 이미징을 위해 샘플 물질에서 형광단들을 여기시키는 역할을 할 수 있다. 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 하나 이상의 종류의 전자기 방사의 전파를 가능하게 하는 임의의 적절한 물질로 제조될 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)의 물질(들)은 중합체 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)의 물질(들)은 Ta2O5 및/또는 SiNx를 포함할 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 원자 층 증착, 스핀 코팅 및/또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있다.
[00227] 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806) 각각은, 해당 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)로 전자기 방사를 커플링하고 그리고/또는 해당 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806) 밖으로 전자기 방사를 커플링하기 위한 하나 이상의 격자들(명확성을 위해 여기서 생략됨)을 가질 수 있다. 격자(들)는 대응하는 선형 도파관(들)과 동일한 층에 포지셔닝될 수 있다. 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)에서 전자기 방사를 위한 하나 이상의 이동 방향들이 사용될 수 있다. 예컨대, 이동 방향은 본 예시의 평면의 내부 및/또는 외부일 수 있다. 격자들의 예들은 본원 다른 곳에서 설명된다.
[00228] 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806) 각각은 하나 이상의 타입들의 클래딩에 맞닿게 포지셔닝될 수 있다. 클래딩은, 전자기 방사를 개개의 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)로 제한하고 그리고 다른 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806) 또는 다른 기판들로의 방사의 전파의 정도를 감소시키거나 방사의 전파를 방지하거나 역할을 할 수 있다. 여기서, 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및 1818)이 예로서 도시된다. 일부 구현들에서, 클래딩들(1810, 1812, 1814)은 선형 도파관(1802 및 1804)과 함께 플로우셀(1800)의 제1 층을 형성할 수 있다. 예컨대, 클래딩들(1810 및 1812)은 선형 도파관(1802)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에 선형 도파관(1802)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 클래딩들(1812 및 1814)은 선형 도파관(1804)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에 선형 도파관(1804)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(1816 및 1818)은 선형 도파관(1806)과 함께 플로우셀(1800)의 제2 층을 형성할 수 있다. 예컨대, 클래딩들(1816 및 1818)은 선형 도파관(1806)의 서로 다른(예컨대, 대향하는) 측들 상에 선형 도파관(1806)에 맞닿게 또는 그 근처에 포지셔닝될 수 있다. 다수의 층들의 형성은 차동 커플링에 관한 장점들을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 둘 이상의 상이한 물질들이 개개의 도파관들에 사용될 수 있다. 예컨대, 이는 상이한 굴절률들이 개개의 도파관들 및/또는 커플러들에 대해 정해지는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 도파관들 간의 크로스-토크가 감소되거나 최소화될 수 있다.
[00229] 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및/또는 1818)은 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)을 서로 분리하는 역할을 하는 하나 이상의 적절한 물질들로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및/또는 1818)은 선형 도파관(1802, 1804 및/또는 1806)의 굴절률/굴절률들보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 만들어 질 수 있다. 예컨대, 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806)은 약 1.4-1.6의 굴절률을 가질 수 있고, 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및/또는 1818)은 약 1.2-1.4의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및/또는 1818) 중 하나 이상은 중합체 물질을 포함한다. 일부 구현들에서, 클래딩들(1810, 1812, 1814, 1816, 및/또는 1818) 중 하나 이상은, 진공의 구역이 산재된 하나의 물질(예컨대, 중합체) 또는 다른 물질이 산재된 하나의 물질(예컨대, 공기 또는 액체)의 구조를 포함하지만 이로 제한되지 않는 다중 구조들을 포함한다.
[00230] 플로우셀(1800)은 적어도 하나의 나노웰 층(1820)을 포함한다. 일부 구현들에서, 나노웰 층(1820)은 제2 층으로부터 제1 층의 반대편에 포지셔닝된다. 예컨대, 나노웰 층(1820)은 선형 도파관들(1802 및 1804) 및 클래딩들(1810, 1812 및 1814)에 인접하게(예컨대, 접하게 또는 근처에) 위치할 수 있다. 나노웰 층(1820)은 하나 이상의 나노웰들을 포함한다. 일부 구현들에서, 나노웰 층(1820)은 나노웰들(1822, 1824 및 1826)을 포함한다. 나노웰들(1822, 1824 및/또는 1826)은 (예컨대, 이미징을 위한) 분석 프로세스의 적어도 일부 동안 하나 이상의 샘플 물질들을 홀딩하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, (예컨대, 클러스터 형태의) 하나 이상의 유전자 물질들이 나노웰들(1822, 1824, 및/또는 1826) 내에 배치될 수 있다.
[00231] 나노웰들(1822, 1824, 및/또는 1826)은 나노웰 층(1820)에서 임의의 패턴으로 또는 특정 패턴 없이 배열될 수 있다. 나노웰들(1822, 1824, 및/또는 1826) 중 하나 이상은 선형 도파관들(1802, 1804 및/또는 1806) 중 하나 이상과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있다. 이는 이미징 목적을 위해, 개개의 나노웰들(1822, 1824, 및/또는 1826)과 대응하는 선형 도파관(1802, 1804 및/또는 1806) 사이의 상호 작용을 허용할 수 있다(소실 광의 투과에 의한 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않음). 예컨대, 나노웰(1822)은 선형 도파관(1802)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있고; 나노웰(1824)은 선형 도파관(1804)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있고; 그리고/또는 나노웰(1826)은 선형 도파관(1806)과 적어도 실질적으로 정렬될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 층(예컨대, 선형 도파관들(1802 및 1804)과 함께 클래딩들(1810, 1812 및 1814))은 제2 층(예컨대, 선형 도파관(1806)과 함께 클래딩들(1816 및 1818))보다 나노웰 층(1820)에 더 가깝게 포지셔닝될 수 있다. 다른 예로서, 제2 층은 제1 층보다 제3 층으로부터 더 멀리 포지셔닝될 수 있다.
[00232] 도 19는 예시적인 방법(1900)의 흐름도이다. 방법(1900)은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 다른 예들을 사용하여 그리고/또는 이들과 조합하여 수행될 수 있다. 달리 표시되지 않으면, 더 많거나 더 적은 동작들이 수행될 수 있고, 그리고/또는 둘 이상의 동작들이 상이한 순서로 수행될 수 있다.
[00233] 1910에서, 샘플은 플로우셀의 적어도 일부 나노웰들에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 샘플은 제1 세트의 나노웰들 및 제2 세트의 나노웰들에 적용된다.
[00234] 1920에서, 제1 광은 제1 세트의 나노웰들과 연관된 적어도 제1 선형 도파관에 차동적으로 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 광은 제1 격자를 사용하여 차동적으로 커플링될 수 있다.
[00235] 1930에서, 제2 광은 제2 세트의 나노웰들과 연관된 제2 선형 도파관에 차동적으로 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 광은 제2 격자를 사용하여 차동적으로 커플링될 수 있다.
[00236] 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 "실질적으로" 및 "약"이라는 용어는 프로세싱의 변동들로 인한 것과 같은 작은 변동들을 기술하고 설명하는 데 사용된다. 예컨대, 이들은 ± 5 % 이하, 이를테면, ± 2 % 이하, 이를테면 ± 1 % 이하, 이를테면 ± 0.5 % 이하, 이를테면 ± 0.2 % 이하, 이를테면 ± 0.1 % 이하, 이를테면 ± 0.05 % 이하를 지칭할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 단수 표현은 “적어도 하나”를 의미한다.
[00237] 전술한 개념 및 아래에서 보다 상세히 논의되는 추가적인 개념들의 모든 조합은 (이러한 개념이 상호 부합하지 않는 경우) 본원에서 개시된 청구 대상의 일부인 것으로 고려된다는 것을 이해해야 한다. 특히, 본 개시의 끝 부분에 나타나는 청구 대상의 모든 조합들은 본원에서 개시된 청구 대상의 일부인 것으로 고려된다.
[00238] 많은 구현들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 명세서의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
[00239] 추가로, 도면들에 묘사된 로직 흐름들은 원하는 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 요구하는 것은 아니다. 추가로, 설명된 흐름들로부터 다른 프로세스들이 제공되거나 프로세스들이 제거될 수 있으며, 설명된 시스템들에 다른 컴포넌트들이 추가되거나 이들로부터 제거될 수 있다. 그에 따라서, 다른 구현들은 다음 청구항들의 범위 내에 있다.
[00240] 설명된 구현들의 특정 피처들이 본원에서 설명되는 바와 같이 예시되었지만, 많은 수정들, 대체들, 변화들 및 등가물들이 이제 당업자에게 떠오를 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 구현들의 범위 내에 속하는 것으로 이러한 모든 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된 것임이 이해될 것이다. 이들은 제한이 아닌 예로서만 제시되었으며, 형태와 세부 사항에서 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본원에서 설명된 장치 및/또는 방법의 임의의 부분은 상호 배타적인 조합들을 제외하고 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 본원에서 설명된 구현들은 설명된 상이한 구현들의 기능들, 컴포넌트들 및/또는 피처들의 다양한 조합들 및/또는 하위 조합들을 포함할 수 있다.

Claims (50)

  1. 샘플을 수용하기 위한 제1 세트의 나노웰(nanowell)들 및 제2 세트의 나노웰들을 갖는 나노웰 층;
    상기 제1 세트의 나노웰들과 연관된 제1 선형 도파관, 및 상기 제2 세트의 나노웰들과 연관된 제2 선형 도파관; 및
    상기 제1 선형 도파관을 위한 제1 격자, 및 상기 제2 선형 도파관을 위한 제2 격자를 포함하며, 상기 제1 격자 및 상기 제2 격자는 제1 광 및 제2 광의 차동 커플링(differential coupling)을 제공하는, 플로우셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자는 서로 공간적으로 오프셋되는, 플로우셀.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며,
    상기 플로우셀은, 상기 제1 선형 도파관과는 반대편에, 상기 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관을 더 포함하는, 플로우셀.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 선형 도파관은 상기 제1 선형 도파관과 상기 제1 격자를 공유하는, 플로우셀.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자를 더 포함하는, 플로우셀.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 격자는, 상기 제2 격자로부터, 상기 제1 격자가 갖는 것과 동일한 공간적 오프셋을 갖는, 플로우셀.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 격자는 상기 제1 격자 및 상기 제2 격자 각각으로부터 공간적으로 오프셋되는, 플로우셀.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 제1 선형 도파관의 제1 단부를 향해 포지셔닝되고, 상기 제2 격자는 상기 제2 선형 도파관의 제2 단부를 향해 포지셔닝되고, 상기 제1 단부는 상기 제2 단부와는 반대편에 포지셔닝되는, 플로우셀.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 격자는 삼각형 기판 상에 포지셔닝되는, 플로우셀.
  10. 제1 항, 제2 항, 제8 항 및 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자는 서로 상이한 격자 주기(grating period)들을 갖는, 플로우셀.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며,
    상기 플로우셀은,
    상기 제1 선형 도파관과는 반대편에, 상기 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관; 및
    상기 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자
    를 더 포함하는, 플로우셀.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 격자는 상기 제1 격자와 동일한 격자 주기를 갖는, 플로우셀.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 격자는 상기 제1 격자 및 상기 제2 격자의 격자 주기들 각각과 상이한 격자 주기를 갖는, 플로우셀.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노웰들의 제1 세트 및 상기 나노웰들의 제2 세트 중 적어도 하나에서의 나노셀들은 서로 간에, 상기 플로우셀에 대한 방출 광학기(emission optics)의 분해능 거리(resolution distance)에 따라 분해가능한 간격을 갖는, 플로우셀.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 상기 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝되는, 플로우셀.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광의 차동 커플링은 상기 제1 광을 상기 제1 선형 도파관으로 커플링하는 것, 및 상기 제2 선형 도파관으로의 상기 제1 광의 커플링을 최소화하는 것을 포함하는, 플로우셀.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 광의 차동 커플링은 상기 제2 광을 상기 제2 선형 도파관으로 커플링하는 것, 및 상기 제1 선형 도파관으로의 상기 제2 광의 커플링을 최소화하는 것을 포함하는, 플로우셀.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 커플링은 적어도 부분적으로, 상기 제1 격자 또는 상기 제2 격자 중 하나 이상의 격자의 커플러 파라미터(coupler parameter)에 기인하는, 플로우셀.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 커플러 파라미터는, 굴절률, 피치, 홈(groove) 폭, 홈 높이, 홈 간격, 격자 불균일성, 홈 배향, 홈 곡률, 커플러 형상, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 플로우셀.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 커플링은 적어도 부분적으로, 상기 제1 선형 도파관 또는 상기 제2 선형 도파관 중 하나 이상의 도파관의 도파관 파라미터에 기인하는, 플로우셀.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 도파관 파라미터는 단면 프로파일, 굴절률 차이, 모드 매칭, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 플로우셀.
  22. 제1 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 나노웰들 및 상기 제2 세트의 나노웰들은 다각형 어레이로 배열되는, 플로우셀.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 다각형 어레이는 직사각형 어레이 또는 육각형 어레이를 포함하는, 플로우셀.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 나노웰들 및 상기 제2 세트의 나노웰들은 적어도 하나의 육각형을 형성하는 육각형 어레이로 배열되고,
    상기 육각형은,
    상기 제1 세트의 나노웰들 중의 제1 나노웰 및 제2 나노웰 ―상기 제1 나노웰 및 상기 제2 나노웰은 상기 제1 선형 도파관을 따라 연장되는 제1 행(row)의 나노웰들의 일부임― ;
    상기 제2 세트의 나노웰들 중의 제3 나노웰, 제4 나노웰 및 제5 나노웰 ―상기 제3 나노웰, 상기 제4 나노웰 및 상기 제5 나노웰은 상기 제2 선형 도파관을 따라 연장되는 제2 행의 나노웰들의 일부임―; 및
    제3 세트의 나노웰들 중의 제6 나노웰 및 제7 나노웰 ―상기 제6 나노웰 및 상기 제7 나노웰은 상기 제3 선형 도파관을 따라 연장되는 제3 행의 나노웰들의 일부임―
    을 포함하는, 플로우셀.
  25. 제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 나노웰들은 제1 행의 나노웰들을 포함하고, 상기 제2 세트의 나노웰들은 제2 행의 나노웰들을 포함하는, 플로우셀.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 제1 행의 나노웰들 및 상기 제2 행의 나노웰들 각각은 상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관 중 적어도 하나와 정렬되는, 플로우셀.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 제1 행의 나노웰들은 상기 제1 선형 도파관을 따라 연장되고, 상기 제2 행의 나노웰들은 상기 제2 선형 도파관을 따라 연장되고, 상기 제1 선형 도파관은 상기 제 2 선형 도파관에 평행하고 인접하며, 상기 제1 행의 나노웰들은 상기 제2 행의 나노웰들과 동위상(in phase)이며,
    상기 플로우셀은,
    상기 제2 선형 도파관에 평행하고 인접한 제3 선형 도파관; 및
    상기 제3 선형 도파관을 따라 연장되는 제3 행의 나노웰들
    을 더 포함하며, 상기 제3 행의 나노웰들은 상기 제1 행의 나노웰들 및 상기 제2 행의 나노웰들과 역위상(out of phase)인, 플로우셀.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 제3 선형 도파관에 평행하고 인접한 제4 선형 도파관; 및
    상기 제4 선형 도파관을 따라 연장되는 제4 행의 나노웰들
    을 더 포함하며, 상기 제4 행의 나노웰들은 상기 제3 행의 나노웰들과 동위상인, 플로우셀.
  29. 제1 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 서로 평행하고 인접하며, 상기 제1 세트의 나노웰들은 상기 제1 선형 도파관의 양측에서 상기 제1 선형 도파관을 따라 연장되는 상기 제1 행의 나노웰들 및 상기 제2 행의 나노웰들을 포함하며, 상기 제2 세트의 나노웰들은 상기 제2 선형 도파관의 양측에서 상기 제2 선형 도파관을 따라 연장되는 상기 제3 행 및 상기 제4 행의 나노웰들을 포함하는, 플로우셀.
  30. 제1 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 나노웰들 및 상기 제2 세트의 나노웰들 중 적어도 하나의 나노웰은 비-원형(non-circular) 개구를 갖는, 플로우셀.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 비-원형 개구는 타원형 개구를 포함하는, 플로우셀.
  32. 제1 항 내지 제31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관과 상기 제2 선형 도파관 사이에, 교차-커플링(cross-coupling)을 감소시키기 위한 구조를 더 포함하는, 플로우셀.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 구조는 일련의 블록들을 포함하는, 플로우셀.
  34. 제32 항에 있어서,
    상기 구조는 상기 구조를 따라 교번하는 굴절률들을 제공하는, 플로우셀.
  35. 제1 항 내지 제34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제1 격자는 상기 플로우셀의 제1 층에 포지셔닝되며, 상기 제2 선형 도파관 및 상기 제2 격자는 상기 플로우셀의 제2 층에 포지셔닝되며, 상기 제1 세트의 나노웰들 및 상기 제2 세트의 나노웰들은 상기 플로우셀의 제3 층에 포지셔닝되며, 상기 제2 층은, 상기 제1 층보다 상기 제3 층으로부터 더 멀리 포지셔닝되는, 플로우셀.
  36. 플로우셀에서, 제1 세트의 나노셀들 및 제2 세트의 나노셀들에 샘플을 적용하는 단계;
    제1 격자를 사용하여, 상기 제1 세트의 나노셀들과 연관된 적어도 제1 선형 도파관으로 제1 광을 차동적으로 커플링하는 단계; 및
    제2 격자를 사용하여, 상기 제2 세트의 나노셀들과 연관된 적어도 제2 선형 도파관으로 제2 광을 차동적으로 커플링하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자는 서로 공간적으로 오프셋되며,
    상기 방법은, 상기 제1 광 또는 상기 제2 광 중 적어도 하나의 광에 관한 조명 컴포넌트를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 조명 컴포넌트를 제어하는 단계는 상기 제1 광 또는 상기 제2 광 중 적어도 하나의 광을 생성하는 광 빔의 빔 파라미터를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  39. 제38 항에 있어서,
    상기 광 빔 파라미터를 제어하는 단계는, 상기 광 빔의 위치를 제어하는 단계, 상기 광 빔의 입사각을 제어하는 단계, 상기 광 빔의 발산을 제어하는 단계, 상기 광 빔의 모드 프로파일을 제어하는 단계, 상기 광 빔의 편광을 제어하는 단계, 상기 광 빔의 종횡비(aspect ratio)를 제어하는 단계, 상기 광 빔의 직경을 제어하는 단계, 상기 광 빔의 파장을 제어하는 단계, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 단계를 포함하는, 방법.
  40. 제36 항 내지 제39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 스캔 방향으로 상기 플로우셀을 가로질러 수행되는 제1 스캔 동안 차동적으로 커플링되고,
    상기 제2 광은, 상기 제1 스캔 방향과 반대인 제2 스캔방향으로, 상기 플로우셀을 가로질러 수행되는 제2 스캔 동안 차동적으로 커플링되는, 방법.
  41. 제36 항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자는 서로 상이한 격자 주기들을 가지며,
    상기 방법은, 상기 제1 광이 차동적으로 커플링되도록 조명 컴포넌트를 배열하는 단계, 및 상기 제2 광이 차동적으로 커플링되도록 상기 조명 컴포넌트를 배열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  42. 제41 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 서로 인접하게 포지셔닝되며,
    상기 플로우셀은, 상기 제1 선형 도파관과는 반대편에, 상기 제2 선형 도파관에 인접하게 포지셔닝된 제3 선형 도파관을 더 포함하는, 방법.
  43. 제42 항에 있어서,
    상기 플로우셀은 상기 제3 선형 도파관을 위한 제3 격자를 더 포함하는, 방법.
  44. 제43 항에 있어서,
    상기 제3 격자를 사용하여 상기 제1 광을 또한 상기 제3 선형 도파관으로 차동적으로 커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  45. 제43 항에 있어서,
    상기 제3 격자를 사용하여 적어도 상기 제3 선형 도파관으로 상기 제3 광을 차동적으로 커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  46. 제42 항에 있어서,
    상기 제3 선형 도파관은 상기 제1 선형 도파관과 상기 제1 격자를 공유하는, 방법.
  47. 제36 항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노웰들의 제1 세트 및 상기 나노웰들의 제2 세트 중 적어도 하나에서의 나노셀들은 서로 간에, 상기 플로우셀에 대한 방출 광학기의 분해능 거리에 따라 분해가능한 간격을 갖는, 방법.
  48. 제47 항에 있어서,
    상기 제1 선형 도파관 및 상기 제2 선형 도파관은 상기 방출 광학기의 분해능 거리보다 서로 더 가깝게 포지셔닝되는, 방법.
  49. 제36 항 내지 제48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광을 차동적으로 커플링하는 단계는, 상기 제1 광을 상기 제1 선형 도파관으로 커플링하는 단계, 및 상기 제2 선형 도파관으로의 상기 제1 광의 커플링을 최소화하는 단계를 포함하는, 방법
  50. 제49 항에 있어서,
    상기 제2 광을 차동적으로 커플링하는 단계는, 상기 제2 광을 상기 제2 선형 도파관으로 커플링하는 단계, 및 상기 제1 선형 도파관으로의 상기 제2 광의 커플링을 최소화하는 단계를 포함하는, 방법.
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