[发明专利]光抑制光子结构

说明书

本发明公开了用于并行分析样品的集成装置以及相关仪器及系统。该集成装置可包含配置于其表面上的样品孔，其中个别样品孔经配置以接收经至少一种荧光标记物标记的样品，该至少一种荧光标记物经配置以响应于激发光发射发射光。该集成装置可进一步包含定位于该集成装置的层中的光检测器，其中一或多个光检测器经定位以接收自样品孔发射的发射光的光子。该集成装置进一步包含一或多个定位于这些样品孔与这些光检测器之间的光子结构，其中该一或多个光子结构经配置以相对于该发射光衰减该激发光，从而由该一或多个光检测器生成的信号指示检测到发射光的光子。

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年7月24日提交的美国申请系列号62/536,268的权益，其代理卷号为R0708.70027US00，发明名称为“光抑制光子结构”，其全文通过引用并入此处。

技术领域

本申请涉及集成装置及相关仪器，其可借由向数万或更多个样品孔同时提供短光学脉冲并自样品孔接收荧光信号以用于样品分析来大规模并行分析样品。这些仪器可用于定点护理基因测序及个人化医疗。

现有技术

能够大规模并行分析生物或化学样品的仪器通常因若干因素而限于实验室环境，这些因素可包含其尺寸较大、缺乏可移植性、需要熟练技术人员来操作仪器、功率需要、受控操作环境需要及成本。在拟使用该设备分析样品时，常用范例是在护理点或现场提取样品，将样品发送至实验室并等待分析结果。结果的等待时间可介于数小时至数天之间。

发明内容

一些实施方案涉及一种集成装置，其包括多个配置于集成装置的第一层上的样品孔。多个样品孔的个别样品孔经配置以接收经至少一种荧光标记物标记的样品，该至少一种荧光标记物经配置以响应于激发光发射发射光。集成装置进一步包括多个光检测器，这些光检测器配置于集成装置的第二层上且经定位以接收自多个样品孔发射的发射光的光子。多个样品孔的个别样品孔与多个光检测器的至少一个光检测器对准。集成装置进一步包括至少一个定位于个别样品孔与其各自至少一个光检测器之间的光子结构，至少一个光子结构经配置以相对于发射光衰减激发光，由至少一个光检测器生成的信号指示检测到发射光的光子。

在一些实施方案中，至少一个光子结构经定位以在共轴上与个别样品孔及其各自至少一个光检测器对准。在一些实施方案中，多个样品孔的样品孔经定位以与其各自至少一个光检测器重叠。在一些实施方案中，多个样品孔的个别样品孔与多个光检测器的个别光检测器对准。在一些实施方案中，至少一个光子结构具有至少一个在共轴上与个别样品孔及其各自至少一个光检测器对准的开口。

在一些实施方案中，集成装置进一步包括至少一个经配置以使激发光耦合至多个样品孔的一部分的波导。在一些实施方案中，至少一个波导的第一波导经定位以与样品孔部分的第一样品孔及多个光检测器的第一光检测器沿共轴重叠。在一些实施方案中，至少一个光子结构沿共轴定位于第一波导与第一光检测器之间。

在一些实施方案中，至少一个光子结构包含至少一个具有至少一个开口的空间滤波器，该开口与多个样品孔的至少一部分重叠且经配置以阻断至少一部分激发光的传递。在一些实施方案中，至少一个空间滤波器包含至少一个经配置以阻断至少一部分激发光的传递的金属层。在一些实施方案中，集成装置进一步包括含有至少一个金属层的电路，该电路电耦合至多个光检测器的至少一个光检测器。在一些实施方案中，至少一个空间滤波器包含经定位邻近多个样品孔的第一空间滤波器及经定位邻近多个光检测器的第二空间滤波器。在一些实施方案中，第一空间滤波器含有具有第一尺寸的开口且第二空间滤波器含有具有第二尺寸的开口，第一尺寸大于第二尺寸。