[发明专利]用于光学处理样本的系统和方法

说明书

一种用于处理样本的系统，包括：具有至少一个入口和至少一个出口的腔室，其中该腔室被构造为容纳从所述至少一个入口朝着所述至少一个出口的样本流；以及成像器阵列，被配置为对腔室内的样本流进行成像，其中该成像器阵列包括可与至少一个光源相对配置的至少一个无透镜图像传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月10日提交的美国临时申请序列No.62/859,666、于2019年2月1日提交的美国临时申请序列No.62/800,385和于2018年10月8日提交的美国临时申请序列No.62/742,833的优先权，这些申请中的每一个通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般而言涉及用于处理样本实体的测定的领域。

背景技术

进行测定的设备通常用于生物化学研究、药物发现、细胞筛选、医学诊断和其它应用的目的，以检测和/或测量样本的一种或多种组分。数字测定是一种将生物样本分到多个较小的容器中使得每个容器包含离散数量的生物实体的测定。例如，数字测定可以用于分析包括单个细胞或其它实体的微流体液滴，诸如用于量化核酸、蛋白质或其它生物学成分。

当前的微流体系统具有许多缺点。例如，常规的微流体数字测定要求在实验期间液滴是单分散的并且具有相同类型(例如，仅是DNA)，以便例如准确地将测量与分析物浓度相关联，并跨不同的液滴比较这种测量。这些设备要求对液滴进行预分选，以确保它们具有合适的均匀尺寸，这既费时又降低了处理液滴的效率。此外，这些设备还包括线性的单轨道微流控通道，液滴在其中串行行进以进行处理，这进一步限制了液滴分析的效率。因而，需要用于处理样本的新的和改进的数字测定系统和方法。

发明内容

一般而言，一种用于处理样本的系统可以包括具有至少一个入口和至少一个出口的腔室，其中该腔室被构造为容纳从至少一个入口朝着至少一个出口的样本流。该系统还可以包括成像器阵列，该成像器阵列被配置为对腔室中的样本流进行成像，其中该成像器阵列包括可与至少一个光源相对地配置的至少一个无透镜图像传感器。在一些变型中，腔室可以被构造为容纳二维样本流，诸如在多个方向上的移动(例如，在腔室的X-Y平面内)。成像器可以包括用于对腔室中的样本流进行成像的无透镜图像传感器的二维阵列。作为另一个示例，成像器可以包括无透镜图像传感器的一维或单行阵列，用于对腔室中的样本流进行成像。通过位于与跨腔室的至少一个光源相对的位置，在一些变型中，成像器阵列可以被配置为生成腔室中的样本流的阴影图像。

腔室可以包括相对的表面，这些表面被偏移以形成接收样本流的间距。例如，腔室可以包括第一表面和从第一表面偏移的第二表面。多个间隔件可以部署在第一和第二表面之间(例如，以强制实施和/或支撑第一和第二表面之间的间距)。第一表面和第二表面中的至少一个可以包括光学透明的材料(例如，聚酰亚胺、玻璃等)。第一表面和第二表面中的至少一个可以通过诸如半导体制造工艺之类的平面处理技术形成。第一表面和第二表面可以被构造为使得样本的至少一部分变平，使得如本文中将更详细描述的，变平的样本或样本实体可以流过腔室。

在一些变型中，该系统还可以包括光源，其中成像器阵列和光源跨腔室彼此相对。成像器阵列可以被嵌入在第一结构中，该第一结构具有与腔室相邻的第一光学透明部分。光源可以被嵌入第二结构中，该第二结构具有与腔室相邻的第二光学透明部分。

一般而言，用于处理样本的系统的另一个变型可以包括腔室，该腔室至少部分地由第一结构和与第一结构相对的第二结构限定，其中第一和第二结构中的每一个具有光学透明的至少一部分。该系统还可以包括被嵌入在第一结构中并且被配置为朝着腔室发射光的至少一个光源，以及被嵌入在第二结构中并且被配置为对腔室进行成像的成像器阵列。成像器阵列可以包括至少一个无透镜图像传感器。成像器阵列可以包括无透镜图像传感器的一维或二维阵列。成像器阵列可以被配置为生成样本流的阴影图像。在一些变型中，第一结构和第二结构可以一体地形成。