[發明專利]光抑制光子結構

在審

• 申請號: 201880061902.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN111133294A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 喬納森·M·羅思伯格;杰勒德·施密德;亞歷山大·貢達倫科;J·比奇;K·普勒斯頓;法席德·加塞米;杰瑞米·拉基;杰克·朱厄爾;基斯·G·法夫;阿里·卡比里
• 申請（專利權）人: 寬騰矽公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;C12Q1/6869
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 付文川;吳小瑛

本發明公開了用于并行分析樣品的集成裝置以及相關儀器及系統。該集成裝置可包含配置于其表面上的樣品孔，其中個別樣品孔經配置以接收經至少一種熒光標記物標記的樣品，該至少一種熒光標記物經配置以響應于激發光發射發射光。該集成裝置可進一步包含定位于該集成裝置的層中的光檢測器，其中一或多個光檢測器經定位以接收自樣品孔發射的發射光的光子。該集成裝置進一步包含一或多個定位于這些樣品孔與這些光檢測器之間的光子結構，其中該一或多個光子結構經配置以相對于該發射光衰減該激發光，從而由該一或多個光檢測器生成的信號指示檢測到發射光的光子。

相關申請

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2017年7月24日提交的美國申請系列號62/536,268的權益，其代理卷號為R0708.70027US00，發明名稱為“光抑制光子結構”，其全文通過引用并入此處。

技術領域

本申請涉及集成裝置及相關儀器，其可借由向數萬或更多個樣品孔同時提供短光學脈沖并自樣品孔接收熒光信號以用于樣品分析來大規模并行分析樣品。這些儀器可用于定點護理基因測序及個人化醫療。

現有技術

能夠大規模并行分析生物或化學樣品的儀器通常因若干因素而限于實驗室環境，這些因素可包含其尺寸較大、缺乏可移植性、需要熟練技術人員來操作儀器、功率需要、受控操作環境需要及成本。在擬使用該設備分析樣品時，常用范例是在護理點或現場提取樣品，將樣品發送至實驗室并等待分析結果。結果的等待時間可介于數小時至數天之間。

發明內容

一些實施方案涉及一種集成裝置，其包括多個配置于集成裝置的第一層上的樣品孔。多個樣品孔的個別樣品孔經配置以接收經至少一種熒光標記物標記的樣品，該至少一種熒光標記物經配置以響應于激發光發射發射光。集成裝置進一步包括多個光檢測器，這些光檢測器配置于集成裝置的第二層上且經定位以接收自多個樣品孔發射的發射光的光子。多個樣品孔的個別樣品孔與多個光檢測器的至少一個光檢測器對準。集成裝置進一步包括至少一個定位于個別樣品孔與其各自至少一個光檢測器之間的光子結構，至少一個光子結構經配置以相對于發射光衰減激發光，由至少一個光檢測器生成的信號指示檢測到發射光的光子。

在一些實施方案中，至少一個光子結構經定位以在共軸上與個別樣品孔及其各自至少一個光檢測器對準。在一些實施方案中，多個樣品孔的樣品孔經定位以與其各自至少一個光檢測器重疊。在一些實施方案中，多個樣品孔的個別樣品孔與多個光檢測器的個別光檢測器對準。在一些實施方案中，至少一個光子結構具有至少一個在共軸上與個別樣品孔及其各自至少一個光檢測器對準的開口。

在一些實施方案中，集成裝置進一步包括至少一個經配置以使激發光耦合至多個樣品孔的一部分的波導。在一些實施方案中，至少一個波導的第一波導經定位以與樣品孔部分的第一樣品孔及多個光檢測器的第一光檢測器沿共軸重疊。在一些實施方案中，至少一個光子結構沿共軸定位于第一波導與第一光檢測器之間。

在一些實施方案中，至少一個光子結構包含至少一個具有至少一個開口的空間濾波器，該開口與多個樣品孔的至少一部分重疊且經配置以阻斷至少一部分激發光的傳遞。在一些實施方案中，至少一個空間濾波器包含至少一個經配置以阻斷至少一部分激發光的傳遞的金屬層。在一些實施方案中，集成裝置進一步包括含有至少一個金屬層的電路，該電路電耦合至多個光檢測器的至少一個光檢測器。在一些實施方案中，至少一個空間濾波器包含經定位鄰近多個樣品孔的第一空間濾波器及經定位鄰近多個光檢測器的第二空間濾波器。在一些實施方案中，第一空間濾波器含有具有第一尺寸的開口且第二空間濾波器含有具有第二尺寸的開口，第一尺寸大于第二尺寸。