[发明专利]芯片上定位显微镜法

说明书

本发明提供了一种分析基底，该分析基底包括：定位层，该定位层待设置有样品，该样品包含设置有荧光染料的核苷酸；和传感器层，该传感器层包括传感器像素阵列，该定位层相对于该传感器层位于芯片上，该传感器像素阵列中的一个或多个像素用于接收来自该荧光染料的荧光传播。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2019年12月18日提交的名称为“ON-CHIP LOCALIZATIONMICROSCOPY”的美国临时专利申请第62/950,065号的优先权，该临时专利申请的公开内容以引用的方式全文并入本文。

背景技术

可使用多种分析过程中的一种或多种分析过程来分析不同材料的样品。例如，测序诸如高通量DNA测序可以是基因组分析和其他遗传学研究的基础。例如，边合成边测序(SBS)技术使用包含终止子的经修饰的脱氧核糖核苷酸三磷酸(dNTP)，以及具有发射光谱的荧光染料。在这种和其他类型的测序中，通过照明该样品以及通过检测响应于该照明而生成的发射光(例如，荧光)来确定遗传物质样品的特征。样品分析过程的效率通常根据由该过程提供的通量(诸如每个时间单位的过程的分析结果的输出)进行评价。在现有方法中，该输出可受到分析系统可处理的样品材料的相对较低最大密度的限制。

发明内容

在第一方面，分析基底包括：定位层，该定位层待设置有样品，该样品包含设置有荧光染料的核苷酸；和传感器层，该传感器层包括传感器像素阵列，该定位层相对于该传感器层位于芯片上，该传感器像素阵列中的一个或多个像素接收来自该荧光染料的荧光传播。

具体实施可以包括下列任何或所有特征。该分析基底是流通池的一部分。该定位层包括纳米凹腔。该定位层包括零模波导。该定位层包括表面钝化层。该传感器层包括互补金属氧化物半导体芯片。该传感器像素阵列包括光电二极管阵列。该传感器层包括电荷耦合器件。该分析基底还包括位于该定位层和该传感器层之间的间隔层，该间隔层具有基于来自该荧光染料的该荧光传播的厚度。该间隔层包括平面波导。该间隔层的该厚度对应于由预定义比例的该传感器像素阵列正在接收的来自该荧光染料的该荧光传播。该间隔层的该厚度基于来自该荧光染料的该荧光传播的预定义半峰全宽来选择。该传感器层提供该定位层的单个视场。该分析基底还包括位于该定位层和该传感器层之间的过滤层，该过滤层包括至少一个滤色器。该分析基底在该定位层和该传感器层之间不具有过滤器，并且其中该分析基底在该定位层和该传感器层之间不具有波导。

在第二方面，成像系统包括：分析基底，该分析基底包括：定位层，该定位层待设置有样品，该样品包含设置有荧光染料的核苷酸；和传感器层，该定位层相对于该传感器层位于芯片上；和成像电路，该成像电路对该样品进行成像，该成像电路包括：传感器像素阵列，该传感器像素阵列位于该传感器层处，该传感器像素阵列中的一个或多个像素接收来自该荧光染料的荧光传播；和拟合电路，该拟合电路使用该传感器层的信号来识别由于点扩散函数而产生的像素强度分布，以及通过对该像素强度分布进行函数拟合来确定该像素强度分布的形心。