TWI596332B - 具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統與裝置以及相關方法 - Google Patents

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Description

具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統與裝置以及相關方法
本發明係有關於螢光成像系統，特定而言係有關於具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統與裝置以及相關方法。
螢光成像係一常用於檢測生物樣品例如人或動物受試者之血液、尿液、或唾液樣品等內成份的技術，以描述上述樣品某方面之特徵。使用經適當波長的光激發後發射螢光之螢光標籤標記感興趣的樣品成份。螢光成像係用於測定包括醫療診斷、食品安全與鑑識科學之各種應用中生物檢驗的結果。在一些案例中，必須於短時間內在一單一樣品上進行數個相異的檢驗，此相異之檢驗的其中一部分係為互不兼容因此需要個別的處理。在其他案例中，必須在一短時間內處理多個樣品。
去氧核醣核酸(DNA)定序係為受益於平行處理多個樣品之應用以及時定序DNA的一顯著實例。一些比較流行、市售之DNA定序系統依序測定一股DNA上之核苷酸鹼基的順序。每一鹼基之測定係經由一生物檢驗接著用螢光成像以測定鹼基類別，即腺嘌呤(A)、鳥糞嘌呤(G)、胞嘧啶(C)或胸腺嘧啶(T)。測定每一鹼基之程序為耗時的且全部的定序程序可能偶有檢驗錯誤導致錯誤的定序。因此，DNA股鏈通常切割成很多較短的片段並平行處理。
DNA定序與許多其他DNA或核醣核酸(RNA)檢驗苦於所調查之DNA或RNA物質可用的數量太少而無法產生可量測的結果。於此情況下，該DNA/RNA物質可藉由聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction，PCR)而擴增。PCR為一種熱導檢驗(thermally mediated assay)其產生一DNA或RNA分子的許多複製品。絕大多數之PCR方法使用一樣品之熱循環，其中每一循環加倍上述DNA或RNA物質，最終致使原始物質之顯著增幅。恆溫式核酸增幅法(isothermal amplification)為PCR之一替代方法，其中該增幅發生於一恆定、 升溫之環境中。
在一實施例中，一種具樣品加熱能力的高輸出螢光成像系統包括一影像感測晶圓，上述影像感測晶圓具有用來對放置於上述影像感測晶圓上之多個樣品進行螢光成像的多個影像感測器。上述高輸出螢光成像系統進一步包括用來各自容置影像感測晶圓上之多個樣品的多個流體通道，以及用來加熱樣品之與上述影像感測晶圓熱耦合的一加熱模組。
在一實施例中，一種用於高輸出檢驗處理的方法包括(a)藉由使用與上述影像感測晶圓熱耦合之加熱模組加熱上述影像感測晶圓，以調控分別容置於上述影像感測晶圓上之多個流體通道內之多個樣品的溫度，以控制樣品內之反應動力，以及(b)分別使用上述影像感測晶圓上之多個影像感測器擷取樣品之多個螢光影像，以檢測上述多個樣品內之一或多個成份。
在一實施例中，一種用於製造一具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統的方法，包括(a)將包含多個流體通道的一流體晶圓接合至包含多個影像感測器的一影像感測晶圓，以及(b)將包含用以發熱之加熱器的一加熱模組接合至上述影像感測晶圓以使上述加熱器與上述影像感測晶圓熱耦合。
100、500、600‧‧‧高輸出螢光成像裝置
100’‧‧‧裝置局部
100〞‧‧‧次局部
110‧‧‧影像感測晶圓
110’‧‧‧影像感測晶圓局部
112‧‧‧影像感測器
114、114’‧‧‧光接收表面
120‧‧‧流體晶圓
120’‧‧‧流體晶圓局部
122‧‧‧流體通道
130、530、630、700‧‧‧加熱模組
130’‧‧‧加熱模組局部
150‧‧‧樣品
160‧‧‧螢光激發光
165‧‧‧光源
170‧‧‧螢光影像
180‧‧‧分析模組
185‧‧‧結果
200、900、1200、1300‧‧‧方法
202、210、212、220、230、232、240、250、902、910、912、914、920、930、1202、1210、1220、1222、1230、1240、1310、1312、1314、1320、1330、1332、1334、1340、1350、1352、1360‧‧‧步驟
312‧‧‧距離
316‧‧‧波長濾波器
316’‧‧‧波長濾波器局部
324、326‧‧‧流體埠口
334、534、634、734‧‧‧熱源
416、418、418’‧‧‧像素
419‧‧‧受光角
420‧‧‧腔壁
430‧‧‧蓋子
432‧‧‧波長濾波塗層
442‧‧‧螢光發射光
443‧‧‧線
450‧‧‧樣品成份
471‧‧‧距離
472‧‧‧高度
514、546‧‧‧電性連接
516‧‧‧電性連接墊
536‧‧‧區域
542‧‧‧影像讀出接點
544、744‧‧‧電性接點
800‧‧‧高輸出螢光成像系統
810‧‧‧控制模組
812、822‧‧‧處理器
814、824‧‧‧記憶體
816、830‧‧‧機器可讀指令
818‧‧‧協定
820‧‧‧分析模組
832‧‧‧螢光影像分析指令
834‧‧‧資料儲存
860‧‧‧流體模組
862‧‧‧流體介面
864‧‧‧流體電路元件
866‧‧‧流體泵
870‧‧‧電源供應器
880‧‧‧通訊介面
890‧‧‧外殼
1000、1100‧‧‧方案
1001、1002‧‧‧裝置局部
1050‧‧‧成份
1150‧‧‧捕捉分子
1410‧‧‧蓋子
1412‧‧‧通孔
1420‧‧‧通道層
1422‧‧‧空隙
圖1為根據一實施例繪示一具樣品加熱能力的高輸出螢光成像裝置。
圖2為根據一實施例繪示一具螢光成像讀出之高輸出熱傳導檢驗處理的方法。
圖3為根據一實施例顯示圖1之高輸出螢光成像裝置的細部側面剖視圖。
圖4A與4B為根據一實施例繪示圖1之高輸出螢光成像裝置的局部與螢光標記樣品成份之無透鏡螢光成像。
圖5A與5B為根據一實施例繪示一高輸出螢光成像裝置，其具有位於加熱模組背對影像感測晶圓之一表面上的熱源。
圖6A與6B為根據一實施例繪示一高輸出螢光成像裝置，其具有位於加熱模組與影像感測晶圓兩者間之介面的熱源。
圖7為根據一實施例繪示一可分開加熱影像感測晶圓之不同區域的加熱模組。
圖8為根據一實施例繪示一高輸出螢光成像系統，其接受圖1之高輸出螢光成像裝置以執行圖2之方法。
圖9為根據一實施例繪示用於多個樣品之高輸出、PCR增幅與螢光成像讀出的方法。
圖10為根據一實施例繪示處理多個樣品之一方案。
圖11為根據一實施例繪示處理多個樣品之另一方案。
圖12為根據一實施例繪示用於多個樣品之高輸出、PCR增幅與螢光成像讀出的方法，包括經增幅樣品的後PCR檢驗處理。
圖13為根據一實施例繪示用於製造圖1之高輸出螢光成像裝置的方法。
圖14為根據一實施例繪示一蓋子與一通道層。
圖1繪示一示例性之具樣品加熱能力的高輸出螢光成像裝置100。圖2繪示一示例性之用於高輸出熱傳導檢驗處理的方法200，其具有螢光成像讀出並使用高輸出螢光成像裝置100。圖1與圖2一起檢視為最佳。
高輸出螢光成像裝置100在一相對小型與節約成本的封裝下，為平行處理多個樣品150提供一整合性的解決方案。由高輸出螢光成像裝置100處理樣品150包括調控樣品150的溫度以及樣品150的螢光成像，以測定至少部分為導熱的檢驗產物。高輸出螢光成像裝置100可用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製造技術來製造。CMOS製程以低成本產生高產量。因此，與現有之PCR與DNA定序裝置相比，高輸出螢光成像裝置100可用較低成本製造。此外，CMOS製程容許對非常小之特徵的精確製造，例如微米或次微米尺寸之特徵。因此，與現有PCR和DNA定序裝置相比，高輸出螢光成像裝置100可操作於較小量之樣品150，從而降低操作成本，同時達到高效能與高輸出。
方法200同時平行處理多個樣品，例如對樣品進行PCR或恆溫式核酸增幅法且/或同時定序多重DNA片段。螢光成像裝置100包括具有多個影像感測器112的一影像感測晶圓110、與影像感測晶圓110配合以產生多個流體通道122的一流體晶圓120以及一加熱模組130。為清楚說明，圖1上並未標示所有的影像感測器112。流體晶圓120係設置於影像感測晶圓110的光接收表面(light receiving surface)114上，使得流體通道122與光接收表面114接觸且與多個影像感測器112光學通訊。在一實施例中，光接收表面114係為平面或 大致上為平面。這消除了反之可能昂貴之成像光學元件的需求。個別的影像感測器112合作產生一大的表面，因此高輸出螢光成像裝置100特別適用於表面型檢驗的處理和讀出。加熱模組130係與影像感測晶圓110上相反於光接收表面114的表面熱耦合。在某些實施例中，加熱模組130係與影像感測晶圓110直接接觸。
影像感測器112可為一電荷耦合元件(CCD)影像感測器、一前照式CMOS影像感測器或一背照式CMOS影像感測器。影像感測器112可有百萬像素解析度且可有約1到約50平方毫米之範圍內的表面積。
儘管圖1中顯示五個流體通道122，高輸出螢光成像裝置100可包括任何大於一之數量的流體通道122，而不脫離本發明之範圍。例如，高輸出螢光成像裝置100可包括大約數十、數百、數千或數萬個流體通道122。同樣地，影像感測晶圓110可包括任何大於一之數量的影像感測器112，例如數十、數百、數千或數萬個影像感測器112。
流體通道122可具有與圖1所示相異之形狀，而不脫離本發明之範圍。例如流體通道122可為直的，相對於圖1所示之蛇形。流體通道122可覆蓋比圖1所示之光接收表面114更大的部分，而不脫離本發明之範圍。例如流體通道122可被緊密地間隔以減少光接收表面114位於流體通道122間之部分的面積。
儘管圖1所示為圓形，影像感測晶圓110、流體晶圓120與加熱模組130可為其他形狀，例如正方形或長方形，而不脫離本發明之範圍。
在方法200之步驟202中，流體通道122接收樣品150。
在方法200之步驟210中，加熱模組130藉由加熱影像感測晶圓110而調控分別容置於流體通道122中之多個樣品150的溫度。方法200因此控制樣品內之反應動力。多個樣品150可為相異、相同或其組合，使得部分樣品150為不同而其他樣品150為相同。加熱模組130加熱影像感測晶圓110可為持續地、暫時地或重複地。在一實施例中，步驟210包括一步驟212在較高與較低之溫度範圍之間循環影像感測晶圓110的溫度，藉此循環樣品150的溫度。方法200可利用步驟212進行PCR以擴增樣品150中之一或多個成份。
在方法200之步驟220中，樣品150暴露於螢光激發光160中。高輸出螢光成像裝置100可選擇性地與提供螢光激發光160之一光源165耦合 或將其包含在內。
例如，光源165包括一發光二極體、一雷射光及/或一白光光源。光源165可進一步包括一波長濾波器以生成具所需波長之螢光激發光160。螢光激發光160可包括在紅外光、近紅外光、可見光及/或紫外線之波長範圍的光。此外，光源165可具有選擇性發射若干不同波長之光的能力以促進多色與多工之螢光成像。
在方法200之步驟230中，其與步驟220平行進行，經由樣品150之無透鏡成像，每一影像感測器112擷取樣品150的螢光影像170。在一實施例中，步驟230包括在影像感測晶圓110處於較低之溫度範圍時擷取螢光影像170的步驟232。與在影像感測晶圓110處於較高之溫度範圍時擷取的螢光影像170相比，步驟232可提供具較少熱致雜訊的螢光影像170。在本說明書中，螢光影像170可包括分別與步驟220中之多個螢光激發光160的波長相關連而擷取之多組的螢光影像170。
步驟210係與步驟220和步驟230平行進行、序列進行及/或交替進行。
方法200可選擇性地進一步包括處理螢光影像170的步驟240以檢測樣品150內之至少一成份。其中，樣品150內之一成份係指例如一分子、一顆粒、一生物細胞、一生物有機體、一片段的DNA股鏈、一或多種蛋白質、及/或一或多種核酸。步驟240後可跟隨步驟250，其基於步驟240中樣品成份之檢測測定一或多個檢驗結果。在一實例中，高輸出螢光成像裝置100係與一分析模組180在通訊上耦合，前述分析模組180進行步驟240並可選擇性地進行步驟250以得到結果185。在另一實例中，高輸出螢光成像裝置100可包括分析模組180。
應理解者為，方法200可包括進行一或多個檢驗步驟，例如加入一開始未被包含在樣品150中之試劑並將此試劑與樣品150一起培養，而不脫離本發明之範圍。例如，此檢驗步驟之執行係根據本領域已知的方法。
圖3係為高輸出螢光成像裝置100(圖1)之更詳細的側面剖視圖。下述討論係關於高輸出螢光成像裝置100未顯示於圖1的特徵。
影像感測晶圓110包括一波長濾波器316。波長濾波器316抑制螢光激發光160使得影像感測器112選擇性地檢測來自樣品150的螢光發射。 為清楚說明，圖3並未標示所有的影像感測器112。在一實施例中，波長濾波器316進一步配置成為影像感測器112提供感色靈敏度，以分辨不同波長之螢光發射。舉例而言，影像感測器112之每一像素可與發射一定波長內之光的波長濾波器316的一部分連結，以一類似於貝爾排列樣式(Bayer pattern)之配置。在另一實施例中，每一影像感測器112為具有不受波長濾波器316支配的感色靈敏度的彩色影像感測器。在又一實施例中，高輸出螢光成像裝置100係配置成擷取單色的螢光影像170。
影像感測器112間隔開一距離312。高輸出螢光成像裝置100之某些實施例最小化距離312以最佳化與影像感測器112相關連之光接收表面114的比例。在繪示於圖3之一實施例中，流體通道122與多個影像感測器112光學通訊。這可有益於每單位面積之光接收表面114上感興趣之樣品成份的數目為低的應用。在另一實施例中，流體通道122只與一單一影像感測器112光學通訊。高輸出螢光成像裝置100可包括以下之一組合(a)與多個影像感測器112光學通訊之一或多個流體通道122，與(b)只與一單一影像感測器112光學通訊之一或多個流體通道122。
每一流體通道122包括流體埠口(fluidic port)324與326。流體埠口324及/或流體埠口326可接收樣品150。
加熱模組130包括一熱源334。熱源334可位於加熱模組130背對影像感測晶圓110的表面上、加熱模組130與影像感測晶圓110間之介面上及/或加熱模組130之內部。在一實施例中，熱源334為包括一或多個電阻的電阻加熱器，例如一或多個薄膜鉑電阻。在另一實施例中，熱源334為包括一金屬與用於感應加熱金屬之一電線圈(electrical coil)的感應加熱器。在又一實施例中，熱源334為被位於高輸出螢光成像裝置100外部之電線圈感應加熱的一金屬。
圖4A繪示一高輸出螢光成像裝置100(圖1)之一示例性的局部截面，即裝置局部100’，與樣品150之螢光標記樣品成份450(1)與450(2)的無透鏡螢光成像。圖4B顯示裝置局部100’的一個次局部100〞，其包括螢光標記樣品成份450(1)。圖4A與4B一起檢視為最佳。
裝置局部100’包括影像感測晶圓110的一影像感測晶圓局部110’、流體晶圓120的一流體晶圓局部120’與加熱模組130的一加熱模組局部 130’。影像感測晶圓局部110’包括為光接收表面114之一部分的光接收表面114’、波長濾波器316(圖3)之一部份的波長濾波器316’以及與流體晶圓局部120’之流體通道122光學通訊的多個感光像素(photosensitive pixel)418。圖4A與4B所示之感光像素418可屬於一單一影像感測器112或多個影像感測器112。為清楚說明，圖4A與4B並未標示所有的像素418。
流體晶圓局部120’包括一蓋子430與腔壁420組成的一腔室(chamber)。蓋子430與腔壁420係配置成在流體晶圓局部120’內產生一凹槽。此凹槽與影像感測晶圓局部110’之光接收表面114’配合以形成流體通道122。在一實施例中，腔壁420與蓋子430係為一體成形。舉例來說，與光接收表面114’配合以形成流體通道122的凹槽，其可藉由自一平面基板移除材料或藉由將材料模製成蓋子430與腔壁420的形狀而製成。在另一實施例中，腔壁420與蓋子430為分開的元件組合而形成凹槽，其與光接收表面114’配合以形成流體通道122。在這實施例中，蓋子430可至少為部分透光的，而腔壁420對螢光激發光160為不透明或幾乎不透明的。
在一實施例中，蓋子430與選擇性的腔壁420屏蔽或部分屏蔽特定波長之光以減少螢光激發光160助長螢光影像170上的訊號。在一實例中，蓋子430包括一波長濾波塗層432，其過濾螢光激發光以屏蔽或減少被波長濾波器316’傳送之波長的光。在另一實例中，蓋子430與選擇性的腔壁420係以一屏蔽或部分屏蔽特定波長之光的材料製成，例如那些被波長濾波器316’傳送的光。
影像感測晶圓局部110’可選擇性地包括位在腔壁420之下的感光像素416。為清楚說明，圖4A並未標示所有的像素416。在一使用之實例中，像素416係用以量測與像素416和像素418相關連之電子雜訊的暗像素。可從像素418記錄之訊號中消去此由像素416量測之電子雜訊以生成一減噪之螢光影像170。當影像感測晶圓110或其之一部份處於溫度升高致使熱導致之電子雜訊增加時，若像素418在被高輸出螢光成像裝置100擷取之螢光影像中為有效的將會特別有幫助。
像素418擷取流體通道122中之樣品150的一或多個螢光影像170的至少一部份。如與圖2相關之討論，螢光影像170係藉由將流體通道122暴露於螢光激發光160下而生成。於圖4A所示之示例性情形下，螢光激發光 160激發螢光於樣品成份450(1)與450(2)之上及/或之內。回應螢光激發光160，樣品成份450(1)與450(2)分別發射螢光發射光442(1)與442(2)。樣品成份450(3)未被螢光標記。因此，當以螢光激發光160照射時，樣品成份450(3)並不會產生螢光發射光。螢光發射光442(1)與442(2)的至少一部份被波長濾波器316’發送至像素418。因此，像素418檢測至少部分之螢光發射光442(1)與442(2)，由此像素418檢測螢光標記之樣品成份450(1)與450(2)。由於樣品成份450(3)並未螢光標記，樣品成份450(3)不會被像素418檢測到。因此，像素418產生顯示螢光標記之樣品成份450(1)與450(2)的一或多個螢光影像170的至少一部份。
次局部100〞包括螢光標記之樣品成份450(1)。每一像素418有一受光角(acceptance angle)419。為清楚說明，僅標示一像素418的受光角419。在一實施例中，受光角419與光接收表面114’到像素418之距離471係設定為只有位在螢光標記之樣品成份450(1)附近的像素418能檢測到源自螢光標記之樣品成份450(1)的螢光發射光442(1)。這些像素在圖4B中標示為418’。線443為像素418’勾勒出受光角419的部分，其包括視線到螢光標記樣品成份450(1)。其他像素418不包含在受光角419內的視線到螢光標記樣品成份450(1)。
在一實施例中，受光角419與距離471係設定為只有在與光接收表面114’平行之方向上在距離小於一個像素418的位置上的像素418能偵測源自位於光接收表面114’上之螢光標記樣品成份的螢光發射光。在這個實施例中，像素418一起產生位於光接收表面114’上之螢光標記樣品成份的最小模糊的螢光影像170或其一部分。在另一實施例中，在一包含典型濃度低於期望臨界值之感興趣螢光標示樣品成份的樣品150的螢光影像170上，受光角419與距離471配合以引起螢光重疊事件的發生速率。在又一實施例中，受光角419係足夠小以使包含在一典型濃度經均勻間隔且經螢光標記的感興趣樣品成份之樣品150的螢光影像170免於螢光重疊事件。
對於樣品150之成像，其中感興趣之樣品成份未必沈澱於光接收表面114’上，當流體通道122的高度472為小時將使模糊最小化。因此，在高輸出螢光成像裝置100之某些實施例中，高度472係為允許樣品150沉積於流體通道122中的最小高度。
在一實施例中，高度472係小於10微米或小於1微米。高度472這樣低的值會最小化樣品150以及任何相關檢驗試劑所需的體積。在另一實施例中，高度472大於10微米，例如數百微米或毫米大小。
在一實施例中，像素418的尺寸係顯著小於流體通道122中感興趣之螢光標記樣品成份的尺寸，其中像素418的尺寸係由位於與光接收表面114’平行之表面上之像素418的最大尺寸所定義。這允許感興趣之螢光標記樣品成份之準確大小和形狀的測定，並且根據螢光影像170中螢光偵測與螢光事件之大小可進一步允許感興趣之螢光標記樣品成份之識別。例如，一感興趣之螢光標記樣品成份可被發現為一檢測得之螢光事件的子集合，其進一步滿足指定之大小及/或形狀標準。
圖5A與5B繪示一示例性之高輸出螢光成像裝置500，其具有位於加熱模組背對影像感測晶圓之表面上的熱源。高輸出螢光成像裝置500係為高輸出螢光成像裝置100(圖1)的一實施例，並且包括影像感測晶圓110、流體晶圓120與一加熱模組530。圖5A為圖5B中高輸出螢光成像裝置500沿著線段5A-5A的側面剖視圖。圖5B為高輸出螢光成像裝置500沿著影像感測晶圓110與加熱模組530間之介面的橫截面俯視圖。圖5A與圖5B一起檢視為最佳。
加熱模組530係為加熱模組130的一實施例。加熱模組530包括位在加熱模組530背對影像感測晶圓110之表面上的一電阻式熱源(resistive heat source)534，其為熱源334(圖3)的一實施例。電阻式熱源534包括一或多個電阻，例如一或多個薄膜鉑電阻。電阻式熱源534包括至少兩個電性接點544用於使電流通過電阻式熱源534以產生熱。儘管電阻式熱源534位於圖5B之橫截面圖之外，然而電阻式熱源534的投影位置以虛線標示於圖5B上。電阻式熱源534可如圖5B所示排列成一蛇形圖案，或排列成不同之圖案諸如一螺旋圖案或一單迴圈，而不脫離本發明之範圍。
影像感測晶圓110包括位於從影像感測器112至電性連接墊516的電性連接514，電性連接墊516係位於影像感測晶圓110與加熱模組130間之介面。為清楚說明，圖5A與5B對每一影像感測器112只顯示一個電性連接514以及一個電性連接墊516。然而，一或多個影像感測器112之每一者可與多個電性連接514及/或多個電性連接墊516相關聯，而不脫離本發明之範圍。也為清 楚說明，圖5A上只標示一個電性連接514，圖5A與圖5B上也只各標示一個電性連接墊516。高輸出螢光成像裝置500進一步包括連結電性連接墊516至加熱模組530之一區域536的電性連接546。為清楚說明，圖5B只顯示兩個電性連接546。區域536係為可從高輸出螢光成像裝置500外部接近之加熱模組530的表面部分。區域536包括影像讀出接點(image readout contact)542，其形成一用來讀出被影像感測器112擷取之螢光影像170的介面。為清楚說明，圖5A與5B中只各顯示兩個影像讀出接點542。然而高輸出螢光成像裝置500可包括多於兩個的影像讀出接點542或只有一個影像讀出接點542，而不脫離本發明之範圍。此外，只要影像讀出接點542不干擾電阻式熱源534，影像讀出接點542可位於區域536內之任何位置。
因為電阻式熱源534位於加熱模組130背對影像感測晶圓110之表面上，電性連接墊516與電性連接546不會干擾電阻式熱源534。另外，影像讀出接點542可位於能讓與影像感測器112和影像讀出接點542間通訊相關聯之電子電路(及/或其他與處理往返影像感測器112之電性訊號相關聯的電子電路)不干擾電阻式熱源534的地方。
圖6A與6B繪示一示例性之高輸出螢光成像裝置600，其具有位於加熱模組與影像感測晶圓兩者間之介面的熱源。高輸出螢光成像裝置600為高輸出螢光成像裝置100(圖1)之一實施例，且其與高輸出螢光成像裝置500(圖5)相似。與高輸出螢光成像裝置500相比，高輸出螢光成像裝置600包括一加熱模組630，以代替加熱模組530。圖6B為類似於圖5B的一橫截面俯視圖。圖6A為圖6B中高輸出螢光成像裝置600沿著線段6A-6A的側面剖視圖。圖6A與圖6B一起檢視為最佳。以下討論係關於加熱模組630與加熱模組530不同的特徵。
加熱模組630包括位於影像感測晶圓110和加熱模組630之間的介面上的一電阻式熱源634。電阻式熱源634為熱源334(圖3)的一實施例，類似於電阻式熱源534(圖5)，其編排通過電性連接546但不干擾電性連接546或電性連接墊516。如圖6B所示，加熱模組630可在面朝影像感測晶圓110之區域536的一部分內建置電性接點(electrical contact)544，而不接觸影像感測晶圓110，或在區域536內的其他位置。
圖7繪示一示例性之可分開加熱影像感測晶圓110(圖1)之不 同區域的加熱模組700，因此使影像感測晶圓110能有對位置靈敏的溫度控制。加熱模組700與高輸出螢光成像裝置500(圖5)的加熱模組530類似。圖7顯示加熱模組700取代加熱模組530而施行於高輸出螢光成像裝置500中。圖7為類似於圖5B的一俯視剖面圖。
加熱模組700與加熱模組530類似，除了加熱模組700包括多個電阻式熱源734外。電阻式熱源734位於加熱模組700背對影像感測晶圓110的表面上。圖7以虛線顯示電阻式熱源734在圖7之俯視剖面圖上的投影。電阻式熱源734與電阻式熱源534類似，並且包括與電性接點544類似的電性接點744。為清楚說明，圖7上只標示一個電阻式熱源734。
儘管未於圖7顯示，電阻式熱源734可位於加熱模組700與影像感測晶圓110之間的介面，在此情況下，額外的電性連接被併入加熱模組700以將電性接點744連接至區域536。
圖8繪示一示例性之高輸出螢光成像系統800，其接受高輸出螢光成像裝置100(圖1)並控制高輸出螢光成像裝置100之功能以依據方法200(圖2)平行處理多個樣品。高輸出螢光成像系統800包括光源165、一與高輸出螢光成像裝置100和光源165在通訊上耦合的控制模組810以及一與高輸出螢光成像裝置100在通訊上耦合的分析模組820。儘管未於圖8顯示，控制模組810及/或分析模組820可經由加熱模組130與影像感測晶圓110在通訊上耦合，例如參照圖5A和5B所討論。
高輸出螢光成像系統800進一步包括一至少提供電力給控制模組810與分析模組820的電源供應器870。此外，高輸出螢光成像系統800包括一通訊介面(communication interface)880，其促成(a)使用者及/或外部電腦系統與(b)控制模組810和分析模組820兩者間的通訊。
控制模組810包括處理器812與記憶體814，記憶體814具有機器可讀指令816儲存於記憶體814內之非暫態媒體。高輸出螢光成像系統800施行方法200之步驟202、210、220與230作為機器可讀指令816內的協定818。
在一實施例中，高輸出螢光成像系統800包括一流體模組860，其控制至少與處理樣品150相關聯之流體處理的部分。在此實施例中，由處理器執行時，機器可讀指令816可進一步包括控制流體模組860的指令。流體模組860包括一接收樣品150的流體介面862以及在一些情況下用於處理樣品150 的檢驗試劑。流體模組860亦包括流體電路元件(fluidic circuit element)864例如流體通道與閥。流體模組860可進一步包括一流體泵866，其抽吸樣品150和選擇性地抽吸檢驗試劑至及/或自流體晶圓120之流體通道122。
分析模組820包括處理器822、具有儲存於記憶體824之非暫態部份內的機器可讀指令830的記憶體824以及選擇性之用於儲存如螢光影像170的資料儲存834。高輸出螢光成像系統800於機器可讀指令830中施行步驟240與選擇性的步驟250作為螢光影像分析指令832。
通訊介面880可接收來自使用者及/或高輸出螢光成像系統800外部之系統的指令，並將此指令傳達至控制模組810和分析模組820兩者或其中之一。例如，通訊介面880可將協定818傳達至控制模組810。分析模組820將螢光影像170及/或從螢光影像170得出之結果185經由通訊介面880傳達至使用者及/或高輸出螢光成像系統800外部的系統。此外，通訊介面880可接收來自通訊介面880之螢光影像分析指令830。
高輸出螢光成像系統800可包括具有一或多個開口的外殼890，上述開口至少可用於接受高輸出螢光成像裝置100以及選擇性的樣品150。
圖9繪示一使用高輸出螢光成像裝置100(圖1)對樣品150進行高輸出、PCR增幅與螢光影像讀出的示例性方法900。方法900為方法200(圖2)的一實施例。高輸出螢光成像系統800(圖8)可施行方法900作為機器可讀指令，其由協定818與螢光影像分析指令832組成。
在步驟902中，方法900進行方法200中的步驟202以將樣品150沈積於流體通道122內。在步驟902之一實例中，流體模組860經由流體介面862接收樣品150並將樣品150沈積於流體通道122內。
在步驟910中，調控由加熱模組130生成的熱以對樣品150中之至少一樣品成份進行PCR增幅。步驟910包括步驟912、914、920，以及選擇性的步驟930。
在步驟912中，加熱模組130將樣品150加熱至一較室溫高的溫度範圍，例如介於攝氏50到100度範圍的溫度。在步驟912之一實例中，控制模組810之處理器812執行至少一部分的協定818以藉由加熱模組130開啟所需等級的發熱。選擇性地，高輸出螢光成像裝置100可施行多個熱源，如參照圖7所討論，熱源係由控制模組810個別控制以選擇性加熱高輸出螢光成像 裝置100的某些部分。
在步驟914中，加熱模組130之發熱被關閉或減少以將樣品150之溫度降低至較低之溫度範圍如室溫。在步驟914之一實例中，控制模組810之處理器812執行至少一部分的協定818以藉由加熱模組130關閉或減少發熱。
在一實施例中，方法900於完成步驟914後回到步驟912。在進行後續步驟920之前，方法900可重複連續步驟912與914數次。
在步驟920中，方法900藉由進行方法200的平行步驟220與230擷取樣品150的螢光影像170。在步驟920之一實例中，控制模組810執行至少一部分的協定818以開啟光源165並觸發影像感測器112所進行的影像擷取。
在選擇性的步驟930中，方法900根據步驟920中擷取得之螢光影像170測定檢驗結果185。在一實施例中，檢驗結果185係為樣品150之某些成份的增幅狀態，例如多個DNA股鏈。在另一實施例中，檢驗結果185係為樣品150中感興趣之一或多個成份的存在與選擇性的數量。在步驟930之一實例中，處理器822執行螢光影像分析指令832以(a)在螢光影像170中鑑定出與樣品150中至少一個感興趣之樣品成份相關聯的螢光事件，以及(b)分析此螢光事件以測定出檢驗結果185。
在一實施例中，方法900重複連續步驟912、914、920與930數次以進行數次PCR循環(步驟912和914)，且對每一PCR循環監測樣品180中至少一成份的增幅狀態或監測樣品150中至少一感興趣之成份的存在(步驟920與930)。當在步驟930中達到所期望之檢驗結果185時，方法900可中斷步驟910。儘管未於圖9中顯示，方法900可重複步驟912與914以進行數次PCR循環，並在其中至少一循環中進一步進行步驟920與930，而不脫離本發明之範圍。
圖10繪示處理樣品150(圖1)之一示例性方案1000，其可應用於方法200(圖2)或方法900(圖9)。在方案1000中，高輸出螢光成像裝置100(圖1)的兩局部1001與1002與兩不同之流體通道122(1)和122(2)相關聯。流體通道122(1)包括樣品150之成份1050(1)、1050(2)與1050(3)，而流體通道122(2)包括另一樣品150之成份1050(4)、1050(5)與1050(6)。成份1050未附著到光接收表面114。成份1050為諸如DNA股鏈、 RNA或其他基於核酸的分子。
在一實例中，成份1050代表樣品150於進行方法200之步驟202或方法900之步驟902後的狀態。
在另一實施例中，成份1050代表樣品150在方法200之步驟210、220和230的至少一部分期間內的狀態或方法900之步驟910的至少一部分期間內的狀態。
成份1050可表示將使用方法900藉由PCR予以增幅的感興趣的樣品成份。例如，成份1050(1)、1050(2)與1050(3)為相同，且成份1050(4)、1050(5)與1050(6)為相同，然而成份1050(1)、1050(2)與1050(3)不同於成份1050(4)、1050(5)與1050(6)，使得流體通道122(1)與122(2)分別與兩相異類型的樣品成份1050之PCR增幅相關聯。
圖11繪示處理樣品150(圖1)之另一示例性方案1100，其可應用於方法200(圖2)或方法900(圖9)。在方案1100中，成份1050經由相對應之捕捉分子(capture molecule)1150而被附著至光接收表面114。高輸出螢光成像裝置100可包括捕捉分子1150以促成成份1050之表面捕捉，或者可於方法200之步驟202、方法900之步驟902或另一未在圖2和圖9中顯示的檢驗步驟提供此捕捉分子。
圖12繪示使用高輸出螢光成像裝置100(圖1)對樣品150進行高輸出PCR增幅與螢光成像讀出的一示例性方法1200，其包括被增幅之樣品150的後PCR檢驗處理。方法1200為方法200(圖2)之一實施例且為方法900(圖9)之延伸。高輸出螢光成像系統800(圖8)可施行方法1200作為機器可讀指令，其由協定818與螢光影像分析指令832組合成。
在步驟1202中，方法1200進行方法900之步驟902以將樣品150沉積於流體通道122，如參照圖9所討論。
在步驟1210中，方法1200進行方法900之步驟910以PCR增幅樣品150中之至少一成份，如參照圖9所討論。
在步驟1220中，方法1200進一步檢驗步驟1210中所PCR增幅的樣品150。例如，方法1220包括加入試劑至流體通道122、將樣品150與此試劑一起培養及/或用加熱模組130調控樣品150的溫度。在步驟1220之一實例中，控制模組810經由操作流體模組860及/或加熱模組130執行協定818以進 行檢驗。
在一實施例中，步驟1220包括進行DNA定序檢驗之一步驟1222，其對包含於樣品150且在步驟1210被增幅之DNA股鏈的至少一個鹼基進行螢光標記。步驟1222可利用本領域中已知的DNA定序方法。選擇性地，步驟1222對分別位於多個流體通道122內且在步驟1210中被PCR增幅之多個不同DNA股鏈的每一者之一鹼基進行螢光標記。
在步驟1230中，方法1200進行方法900之步驟920以擷取螢光影像170，如與圖9相關之討論。在一實施例中，步驟1230包括步驟1232，其中高輸出螢光成像裝置100擷取在步驟1222中附著之螢光標記的螢光影像170。
在某些實施例中，重複進行連續步驟1222和1232以定序分別容置於多個流體通道122中之多個DNA股鏈，其中步驟1222與1232之每次重複各鑑定多個DNA股鏈中之至少一股的一個鹼基。
在選擇性的步驟1240中，步驟1230中所擷取的螢光影像170被分析以測定結果185，例如一或多個DNA序列。在步驟1240之一實例中，處理器822執行螢光影像分析指令832以測定檢驗結果185。
圖13繪示用來製造高輸出螢光成像裝置100(圖1)的一示例性方法。
在步驟1310中，方法1300製造影像感測晶圓110，例如使用CMOS製造技術。步驟1310包括步驟1312與1314。在步驟1312中，方法1300使用諸如CMOS製造技術製造電性連接514(圖5)與電性連接墊516(圖5)。步驟1312至少相容於(a)影像感測器112為前照式CMOS影像感測器與(b)影像感測器112為背照式CMOS影像感測器。在步驟1314中，波長濾波器316沈積於影像感測晶圓110上，例如使用本領域中已知的方法諸如光蝕刻法、濺射塗佈、電子束塗佈及/或蒸發式塗佈。
在步驟1320中，方法1300製造流體晶圓120，例如使用CMOS製造技術。步驟1320包括製造一基板，其具有(a)能與光接收表面114(或其他平面表面)配合以形成流體通道122的凹槽以及(b)為每一流體通道122形成流體埠口324(圖3)與326(圖3)的通孔(through-hole)。步驟1320可形成具毫米、微米或次微米尺寸特徵的流體通道122與流體埠口324和326。
在一實施例中，流體晶圓120係為一體成形且步驟1320包括藉由在一基板例如玻璃基板上蝕刻及/或雷射切割(a)對應於流體通道122的凹槽與(b)形成流體埠口324和326的通孔，以形成流體晶圓120。在另一實施例中，步驟1320藉由接合兩獨立之元件形成流體晶圓，如圖14所示。
圖14繪示一示例性之具有多個通孔1412的蓋子1410與一示例性之具有多個空隙(void)1422的通道層(channel layer)1420，此多個空隙透過通道層1420之深度而延伸。通孔1412對應於流體埠口324和326且可藉由例如蝕刻、鑽孔或切割而製成。空隙1422對應於與光接收表面114配合以生成流體通道122的凹槽。通道層1420可藉由在柔軟材質上切割空隙而由上述柔軟材質例如聚二甲基矽氧烷或薄帶(thin tape)製成。或者，通道層1420可藉由對沈積於蓋子或光接收表面114上之光阻層進行光蝕刻而製成。
蓋子1410可包括與圖14所示不同數目的通孔1412且通道層1420可包括與圖14所示不同數目的空隙1422，而不脫離本發明之範圍。同樣不脫離本發明之範圍，蓋子1410和通道層1420可有與圖14所示不同之形狀，且通孔1412和空隙1422可位於和圖14所示不同的位置。
再參照圖13，在步驟1330中，方法1300從一基板製造加熱模組130。在一實施例中，步驟1330包括使用例如CMOS製造技術在基板上沈積至少一電阻以形成電阻式熱源534(圖5)、電阻式熱源634(圖6)或電阻加熱器734(圖7)的步驟1332。選擇性地，步驟1330包括在基板上沈積電子電路之步驟1334，其(a)與熱源334界接以控制熱源334的發熱且/或(b)配置成與電性連接墊516(例如電性連接546)界接。
在步驟1340中，流體晶圓120接合至影像感測晶圓110。步驟1340可使用本領域中已知的接合方法，其包括黏接(如環氧樹脂接合)、陽極接合、直接接合與電漿活化接合。在一些實施例中，當步驟1320從獨立的通道層1420與蓋子1410生成流體晶圓120，步驟1340可先將通道層1420接合至影像感測晶圓110，接著將蓋子1410接合至通道層1420，而不脫離本發明之範圍。
在步驟1350中，影像感測晶圓110係接合至加熱模組130，例如使用本領域中已知的接合方法，其包括黏接(如環氧樹脂接合)、陽極接合、直接接合與電漿活化接合。步驟1350包括完成影像感測晶圓110與加熱模組130間電性連接的步驟1352。步驟1352可利用迴焊法(reflow soldering)或其他焊 接方法。
步驟1340與1350可同時或以任何順序依序進行。在某些實施例中，方法1300包括步驟1360，其切割經由步驟1310、1320、1330、1340與1350形成之組件以形成所需尺寸及/或形狀的高輸出螢光成像裝置100，或形成多個高輸出螢光成像裝置100。步驟1360可包括在切割前無法接觸之區域上完成電性連接。
特徵組合
上述特徵與之後申請專利範圍所主張之特徵可以不同方式組合而不脫離本發明之範圍。例如，將得以理解者為，本文所述之一具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統或裝置或相關聯的方法之各觀點可與本文所述之另一具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統或裝置或相關聯的方法之特徵相結合或交換。下列實例說明上述實施例一些可能的但非限制性的組合。應當清楚者為，許多本文所述之方法與裝置可有其他變化與修改，而不脫離本發明之範圍。
(A1)一具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其可包括(a)一影像感測晶圓，其具有用於對容置於影像感測晶圓上之多個樣品進行螢光成像的多個影像感測器，與(b)一用於加熱樣品之加熱模組，其與上述影像感測晶圓熱耦合。
(A2)表示為(A1)之上述高輸出螢光成像系統可進一步包括分別包含位於影像感測晶圓上之樣品的多個流體通道。
(A3)在表示為(A2)之上述高輸出螢光成像系統中，上述流體通道可與上述影像感測晶圓之光接收表面接觸，以用於無透鏡成像上述樣品。
(A4)表示為(A2)與(A3)之每一高輸出螢光成像系統可進一步包括一具有凹槽之流體晶圓，前述凹槽與影像感測晶圓配合以形成流體通道。
(A5)在表示為(A2)至(A4)之每一高輸出螢光成像系統中，至少其中一個上述流體通道可延伸通過上述影像感測器之數個。
(A6)表示為(A1)至(A5)之每一高輸出螢光成像系統可進一步包括併入上述加熱模組之一基板。
(A7)在表示為(A6)之上述高輸出螢光成像系統中，上述基板可包括影像讀出接點，其形成一介面以用於讀出被影像感測器擷取之螢光影 像。
(A8)在表示為(A7)之上述高輸出螢光成像系統中，上述基板可進一步包括用來連接上述影像感測器至上述影像讀出接點之電性連接。
(A9)在表示為(A1)至(A8)之每一高輸出螢光成像系統中，上述加熱模組可包括至少一電阻用於電阻性加熱上述影像感測晶圓以加熱上述多個樣品。
(A10)表示為(A1)至(A9)之每一高輸出螢光成像系統可進一步包括一控制模組，其與影像感測器及加熱模組在通訊上耦合，其中上述控制模組具有機器可讀指令，當由一處理器執行上述機器可讀指令時，其執行以下至少其中之一(a)以加熱模組循環發熱，以進行上述樣品之一或多個成份的聚合酶鏈鎖反應增幅，以及(b)以影像感測器擷取螢光影像，以檢測上述聚合酶鏈鎖反應增幅之一或多個產物。
(A11)在表示為(A1)至(A10)之每一高輸出螢光成像系統中，上述影像感測晶圓可包含設置於上述多個流體通道與上述多個影像感測器之像素間的一波長濾波器，用以至少部分屏蔽螢光激發光。
(A12)在表示為(A1)至(A11)之每一高輸出螢光成像系統中，上述影像感測器可為感色靈敏，用以分辨不同波長之螢光發射。
(B1)一具螢光成像讀出之用於高輸出檢驗處理的方法，其可包括(a)藉由使用與影像感測晶圓熱耦合之加熱模組加熱上述影像感測晶圓以調控分別容置於上述影像感測晶圓上的多個流體通道內之多個樣品的溫度，以控制上述樣品內之反應動力，上述影像感測晶圓包含多個影像感測器，以及(b)使用上述多個影像感測器擷取上述樣品之多個螢光影像，以檢測上述多個樣品內之一或多種成份。
(B2)在表示為(B1)之方法中，上述擷取之步驟可包括執行上述多個樣品之無透鏡成像，以擷取上述多個螢光影像。
(B3)在表示為(B1)與(B2)之每一方法中，上述調控溫度之步驟可包括循環上述影像感測晶圓之溫度，使其介於一高溫範圍與一低溫範圍之間。
(B4)在表示為(B3)之方法中，上述擷取之步驟可包括在上述影像感測晶圓處於上述低溫範圍之溫度時，擷取上述多個螢光影像。
(B5)表示為(B1)至(B4)之每一方法可進一步包括分析上述多個螢光影像，以檢測上述多個樣品中至少一成份之聚合酶鏈鎖反應增幅的至少一產物。
(B6)表示為(B1)至(B5)之每一方法可進一步包括定序多個去氧核醣核酸股鏈。
(B7)表示為(B6)之上述方法可包括定序分別位於上述多個流體通道內並分別包含於上述多個樣品中的多個去氧核醣核酸股鏈。
(B8)表示為(B6)與(B7)之每一方法可進一步包括將上述去氧核醣核酸股鏈之模版附著至上述流體通道的內部表面。
(C1)一用於製造具樣品加熱能力之一高輸出螢光成像系統的方法，其可包括以下至少其一(a)將包含多個流體通道的一流體晶圓接合至包含多個影像感測器的一影像感測晶圓，以及(b)將包含用以發熱之加熱器的一加熱模組接合至上述影像感測晶圓以使上述加熱器與上述影像感測晶圓熱耦合。
(C2)表示為(C1)之上述方法可進一步包括藉由在上述流體晶圓上製造凹槽而形成上述多個流體通道，其中上述凹槽與上述影像感測晶圓一起定義位在上述流體晶圓和上述影像感測晶圓間之介面的上述多個流體通道。
(C3)表示為(C1)與(C2)之每一方法可進一步包括在上述多個影像感測器與上述加熱模組上之影像讀出接點之間形成電性連結，其中上述影像讀出接點形成一介面以讀出被上述多個影像感測器擷取之螢光影像。
(C4)表示為(C1)至(C3)之每一方法可進一步包括在上述影像感測晶圓上沈積一波長濾波器以至少部分屏蔽螢光激發光。
(C5)表示為(C1)至(C4)之每一方法可進一步包括在一基板上沈積至少一電阻以形成上述加熱模組。
上述之裝置、系統與方法可加以變化而不脫離本發明之範圍。因此應注意者為，包含於上述之說明與圖式所示之內容應解釋為說明性的而非限制性的。下列申請專利範圍係意欲涵蓋本文所述之一般性特徵與具體特徵以及本系統與方法之範圍的全部說明，而本系統與方法之範圍的全部說明在文義上可能落於其間。
100‧‧‧高輸出螢光成像裝置
110‧‧‧影像感測晶圓
112‧‧‧影像感測器
114‧‧‧光接收表面
120‧‧‧流體晶圓
122‧‧‧流體通道
130‧‧‧加熱模組
150‧‧‧樣品
160‧‧‧螢光激發光
165‧‧‧光源
170‧‧‧螢光影像
180‧‧‧分析模組
185‧‧‧結果

Claims (19)

  1. 一種具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，包括：一影像感測晶圓，其包括用於對置於該影像感測晶圓上之多個樣品進行螢光成像的多個影像感測器；一流體晶圓，其具有多個凹槽，該多個凹槽與該影像感測晶圓配合以形成多個流體通道，其分別用於容置在該影像感測晶圓上之該多個樣品；以及一加熱模組，其與該影像感測晶圓熱耦合，以用於加熱該多個樣品。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其中該流體通道接觸該影像感測晶圓上之一光接收表面，以用於無透鏡成像該多個樣品。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其中該多個流體通道之至少一者延伸穿過該多個影像感測器中的數者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，更包括併入該加熱模組之一基板，該基板包括：影像讀出接點，其形成一介面以用於讀出被該影像感測器擷取之螢光影像；以及用來連接該影像感測器至該影像讀出接點之電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其中該加熱模組包括至少一電阻器，其用來電阻性加熱該影像感測晶圓以加熱該多個樣品。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，更包括與該影像感測器和該加熱模組在通訊上耦合的一控制模組，該控制模組包括機器可讀指令，當由一處理器執行該機器可讀指令時，該機器可讀指令會執行： 以該加熱模組循環發熱，以進行該樣品之一或多個成份的聚合酶鏈鎖反應增幅；以及以該影像感測器擷取螢光影像，以檢測該聚合酶鏈鎖反應增幅之一或多個產物。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其中該影像感測晶圓包括置於該多個流體通道與該多個影像感測器之像素間的一波長濾波器，用以至少部分屏蔽螢光激發光。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具樣品加熱能力之高輸出螢光成像系統，其中該影像感測器係為感色靈敏，用以分辨不同波長之螢光發射。
  9. 一種具螢光成像讀出之用於高輸出檢驗處理的方法，包括：藉由使用與一影像感測晶圓熱耦合之加熱模組加熱該影像感測晶圓以調控分別容置於該影像感測晶圓上的多個流體通道內之多個樣品的溫度，以控制該樣品內之反應動力，該影像感測晶圓包含多個影像感測器，該多個流體通道係由該影像感測晶圓及一流體晶圓所協作地定義；以及使用該多個影像感測器擷取該樣品之多個螢光影像，以檢測該多個樣品內之一或多種成份。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該擷取之步驟包括執行該多個樣品之無透鏡成像，以擷取該多個螢光影像。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中：該調控溫度之步驟包括循環該影像感測晶圓之溫度，使其介於一高溫範圍與一低溫範圍之間；以及該擷取之步驟包括在該影像感測晶圓處於該低溫範圍之溫度時，擷取該多個螢光影像。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括分析該多個螢光影像，以檢測 該多個樣品中至少一成份之聚合酶鏈鎖反應增幅的至少一產物。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包括定序分別位於該多個流體通道內並分別包含於多個樣品中的多個去氧核醣核酸股鏈。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，更包括將該去氧核醣核酸股鏈之模版附著至該流體通道的內部表面。
  15. 一種用於製造具樣品加熱能力之一高輸出螢光成像系統的方法，包括：將包含多個凹槽的一流體晶圓接合至包含多個影像感測器的一影像感測晶圓，使得該多個凹槽與該影像感測晶圓配合以在該影像感測晶圓上形成各自的多個流體通道；以及將包含用以發熱之加熱器的一加熱模組接合至該影像感測晶圓以使該加熱器與該影像感測晶圓熱耦合。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括在該流體晶圓內形成該多個凹槽。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括在該多個影像感測器與該加熱模組上之影像讀出接點之間形成電性連結，該影像讀出接點形成一介面以讀出被該多個影像感測器擷取之螢光影像。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括在該影像感測晶圓上沈積一波長濾波器以至少部分屏蔽螢光激發光。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括在一基板上沈積至少一電阻以形成該加熱模組。
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