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TW202428882A - 動態光學系統校準 - Google Patents

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TW202428882A
TW202428882A TW112137554A TW112137554A TW202428882A TW 202428882 A TW202428882 A TW 202428882A TW 112137554 A TW112137554 A TW 112137554A TW 112137554 A TW112137554 A TW 112137554A TW 202428882 A TW202428882 A TW 202428882A
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達斯汀 布萊爾
派崔克 溫
約翰 厄尼
安米夫 帕布
雷切爾 阿巴斯哈倫
格雷戈里 霍爾斯特
劉佳熹
拉維 布山 辛查萬 塔庫爾
達科他 沃森
凱文 巴蒂格
沈大用
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美商宜曼達股份有限公司
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Abstract

本發明提供了一種設備，該設備包括一流通池、一成像總成及一處理器。該流通池包括一通道及複數個反應位點。該成像總成可操作以接收回應於一激發光而自該等反應位點發射之光。該處理器經組態以驅動該成像總成之至少一部分與該流通池之間沿著一連續運動範圍之相對移動，藉此使得該成像總成能夠沿著該通道之長度捕捉影像。該處理器亦經組態以在該連續運動範圍之一第一部分期間啟動該成像總成以捕捉該通道之一或多個校準區域之一或多個校準影像。該處理器亦經組態以在該連續運動範圍之一第二部分期間啟動該成像總成以捕捉該等反應位點之影像。

Description

動態光學系統校準
本發明係關於一種動態光學系統校準。
本部分中論述之主題不應僅因為在本部分中有提及就被認為係先前技術。類似地，在本部分中提及的或與作為背景提供的主題相關聯之問題不應被認為先前在先前技術中已被認識到。本部分中之主題僅表示不同的方法，此等方法本身亦可對應於受申請專利範圍保護之技術之實施方案。
本發明之各態樣整體係關於生物或化學分析，且更特定地係關於使用影像感測器進行生物或化學分析之系統及方法。
生物或化學研究中之各種方案涉及在局部支撐表面上或預定義反應室內進行大量受控反應。然後可觀測或偵測指定的反應，且隨後的分析可有助於識別或揭示反應中所涉及之化學品之特性。例如，在一些多重檢定中，具有可識別標籤(例如，螢光標籤)之未知分析物可在受控條件下曝露於數千種已知探針。可將各已知探針放入流通池通道之對應孔中。觀測孔內之已知探針與未知分析物之間發生的任何化學反應可有助於鑑定或揭示分析物之特性。此類方案之其他實例包括已知的DNA定序過程，諸如合成式定序(SBS)或循環陣列定序。
在一些習知螢光偵測方案中，光學系統用於將激發光引導至螢光標記之分析物上，且亦用於偵測可自分析物發射之螢光信號。此類光學系統可包括透鏡、濾光器及光源之配置。期望提供此類光學系統之校準而實質上不影響總的處理時間。
根據本發明之一項例示性實施例，一種設備包含：流通池，該流通池包含一或多個通道，其中該一或多個通道中之各通道具有長度及寬度，該長度大於該寬度，且該一或多個通道中之各通道包含具有複數個反應位點之表面；成像總成，該成像總成用於接收回應於激發光而自定位在該等反應位點處之反應物發射之光；聚焦組件，該聚焦組件用於針對來自該一或多個通道中之各通道，獲得針對該通道之該表面之影像品質代理值；及邏輯電路，其中該邏輯電路用於針對來自該一或多個通道之主題通道：對於主題複數個關注區域中之各關注區域，其中各關注區域係在該主題通道之該表面上之二維區域，該二維區域具有沿著該主題通道之長度彼此分開之複數個反應位點以及沿著該通道之寬度彼此分開之複數個反應位點，執行包含以下項之一組校準動作：使用該成像總成捕捉該關注區域之影像；將該關注區域之該影像儲存在第一記憶體中；使用該聚焦組件判定該關注區域之一或多個影像品質代理值；以及計算該關注區域之影像品質分數；產生將該等關注區域之影像品質分數與該等關注區域之影像品質代理值相關的校準曲線；以及在驅動該主題通道與該成像總成之視場沿著該主題通道之該長度的相對運動時，執行包含以下項之一組鹼基檢出動作：基於使用該成像總成來偵測自定位在該主題通道之該表面上之反應位點處之反應物發射之光來獲得核苷酸資料；在獲得核苷酸資料時，使用該聚焦組件獲得一或多個影像品質代理值；以及基於該校準曲線及在獲得核苷酸資料時獲得之該一或多個影像品質代理值，判定是否調整該成像總成之特徵。
I.  用於生物或化學分析之系統之概述
本文描述了用於對生物或化學分析系統之成像總成進行動態光學校準之裝置、系統及方法。動態光學校準可藉由在掃描過程期間改良關注基底之一或多個點處之影像品質來提高生物或化學分析系統之效能。本文描述之實例可用在用於學術分析、商業分析或其他分析之各種生物或化學過程及系統中。更具體言之，本文所述之實例可用於期望偵測指示指定反應之事件、屬性、品質或特徵之各種過程及系統中。
生物檢定系統諸如本文描述之彼等可經組態以執行可單獨或共同偵測之複數個指定反應。此等生物感測器及生物檢定系統可經組態以執行多個循環，其中複數個指定反應同步發生。例如，生物檢定系統可用於藉由酶操縱及影像獲取之反覆循環對核酸特徵之密集陣列進行定序。在生物檢定系統中使用之盒(cartridge)及生物感測器可包括一或多個微流體通道，該一或多個微流體通道將試劑或其他反應組分遞送至反應位點。反應位點可隨機地分佈在實質上平面表面上；或者可以預定方式(諸如以六邊形圖案、直線圖案或任何其他重複圖案)在實質上平面表面上圖案化。在一些型式中，反應位點位於分隔其中之指定反應之反應室中。
不管反應位點採取什麼形式，反應位點中之各反應位點可經成像以偵測來自反應位點之光。在一些實例中，一或多個影像感測器可偵測自反應位點發射之光。指示自反應位點發射且由單獨影像感測器偵測到之光子之信號可稱為彼等感測器之照度值。此等照度值可組合成指示自反應位點偵測到之光子之影像。此等影像可經進一步分析以識別各反應位點處之組合物、反應、條件等。
當結合以下附圖閱讀時，將更好地理解某些實例之以下詳細描述。就附圖展示各種實例之功能區塊之圖而言，功能區塊未必指示硬體組件之間的劃分。因此，例如，功能區塊中之一或多個功能區塊(例如，處理器或記憶體)可在單片硬體(例如，通用信號處理器或隨機存取記憶體、硬碟等)中實施。類似地，程式可係獨立程式，可作為次常式併入作業系統中，可係已安裝套裝軟體中之功能等。應當理解，各種實例不限於附圖中所示之配置及工具。
如本文所用，以單數形式敍述且前面帶有詞語「一個」或「一種」之元件或步驟應當理解為不排除複數個該等元件或步驟，除非明確地指明此類排除。此外，對「一個實例」之引用並非旨在被解釋為排除同樣併入所敍述特徵之額外實例之存在。此外，除非有相反的明確說明，否則「包含」或「具有」具有特定屬性之一個或複數個元件之實例可包括額外元件，無論它們是否具有該屬性。
如本文所用，「指定反應」包括關注之分析物之化學屬性、電屬性、物理屬性或光學屬性(或品質)中之至少一者之變化。在一些實例中，指定反應係陽性結合事件(例如，一或多種螢光標記之生物分子與關注之分析物之結合)。更一般地，指定反應可係化學轉化、化學變化或化學相互作用。在一些實例中，指定反應包括將螢光標記之分子與分析物結合。分析物可為寡核苷酸，且螢光標記之分子可為核苷酸。當激發光被導向具有標記核苷酸之寡核苷酸，且具有標記核苷酸之螢光團發出可偵測之螢光信號時，可偵測到指定反應。在替代的實例中，偵測到之螢光係化學發光或生物發光之結果。指定反應亦可例如藉由使供體螢光團接近受體螢光團來增加螢光(或Förster)共振能量轉移(FRET)，藉由分離供體螢光團與受體螢光團來減少FRET，藉由分離淬滅基團與螢光團來增加螢光，或藉由共定位淬滅基團及螢光團來減少螢光。
如本文所用，「反應組分」或「反應物」包括可用於獲得指定反應之任何物質。例如，反應組分包括試劑、酶、樣品、其他生物分子及緩衝液。可將反應組分遞送至溶液中之反應位點及/或固定在反應位點處。反應組分可直接或間接地與另一物質相互作用，諸如關注之分析物。
如本文所用，術語「反應位點」係可發生指定反應之局部區域。反應位點可包括其上可固定或對準物質之基底之支撐表面。例如，反應位點可包括流通池之通道中之實質上平面表面，該表面上具有核酸群體。群體中之核酸可具有實質上相同序列，例如為單鏈或雙鏈模板之株系複本。在一些情況下，藉由具有不同模板之株系複本之兩個或更多個群(population)，群體中之核酸可係多株系的。在一些實施方案中，若株系複本中之一個株系複本與其他株系複本係可區分的，則多株系群體仍然係可偵測的。然而，在一些實例中，反應位點可僅含有單一核酸分子，例如單鏈或雙鏈形式。此外，複數個反應位點可沿著支撐表面隨機分佈或以預定方式配置(例如，在矩陣中並排配置，諸如在微陣列中)。反應位點亦可包括反應室，該反應室至少部分地界定經組態以分隔指定反應之空間區域或體積。如本文所用，術語「反應室」包括與流動通道流體連通之空間區域。反應室可至少部分地與周圍環境或其他空間區域隔開。例如，複數個反應室可藉由共用的壁、藉由底表面之高度差、藉由沿著側壁之垂直位置或其他可區分的分離特徵而彼此分離。作為更特定的實例，反應室可包括由孔之內表面界定之腔，且可具有開口或孔隙，使得該腔可與流動通道流體連通。反應位點未必需要設置在反應室中，而是可設置在任何其他合適種類之結構上或結構中。
如本文所用，術語「相鄰」在關於兩個反應位點使用時，意謂在此兩個反應位點之間沒有其他反應位點。術語「相鄰」在關於相鄰偵測路徑及相鄰影像偵測器使用時可具有類似的含義(例如，相鄰影像偵測器之間沒有其他影像偵測器)。在一些情況下，反應位點可不與另一反應位點相鄰；但仍可在該另一反應位點之緊鄰區域內。當來自第一反應位點之螢光發射信號被與第二反應位點相關聯之影像感測器偵測到時，第一反應位點可緊鄰第二反應位點。更具體言之，當與第二反應位點相關聯之影像感測器偵測到例如來自第一反應位點之串擾時，第一反應位點可緊鄰第二反應位點。相鄰反應位點可係相接的，使得它們彼此鄰接；或者相鄰位點可係非相接的，在它們之間具有間距空間諸如孔隙空間。
如本文所用，「物質」包括物品或固體諸如捕捉珠粒，以及生物或化學物質。如本文所用，「生物或化學物質」包括生物分子、關注之樣品、關注之分析物及其他化合物。生物或化學物質可用於偵測、識別或分析其他化合物，或者用作研究或分析其他化合物之中間物。在特定實例中，生物或化學物質包括生物分子。如本文所用，「生物分子」包括生物聚合物、核苷、核酸、聚核苷酸、寡核苷酸、蛋白質、酶、多肽、抗體、抗原、配位體、受體、多醣、碳水化合物、聚磷酸鹽、細胞、組織、生物體或它們之片段中之至少一種，或任何其他生物活性化合物諸如前述物質之類似物或模擬物。
生物分子、樣品以及生物或化學物質可為天然存在的或合成的，且可懸浮在空間區域內之溶液或混合物中。生物分子、樣品以及生物或化學物質亦可結合至固相或凝膠材料。生物分子、樣品以及生物或化學物質亦可包括藥物組合物。在一些情況下，關注之生物分子、樣品以及生物或化學物質可稱為靶標、探針或分析物。
如本文所用，當術語「可移除地」及「耦接」(或「接合」)一起用於描述組件之間的關係時，該術語旨在表示組件之間的連接在不破壞或損壞組件的情況下可容易地分離。當組件可彼此分離而無需過度努力或無需花費大量時間來分離組件時，則組件可容易地分離。例如，組件可以電氣方式可移除地耦接或接合，使得組件之配合觸點不被破壞或損壞。組件亦可以機械方式可移除地耦接或接合，使得保持組件之特徵不被破壞或損壞。組件亦可以流體方式可移除地耦接或接合，使得組件之埠不被破壞或損壞。若例如僅需要對組件進行簡單的調整(例如，重新對準)或簡單的更換(例如，更換噴嘴)，則不認為組件被破壞或損壞。
如本文所用，術語「流體連通」及「流體耦接」係指連接在一起之兩個空間區域，使得液體或氣體可在兩個空間區域之間流動。例如，微流體通道可與反應室流體連通，使得流體可自微流體通道自由地流入反應室。術語「流體連通」或「流體耦接」允許兩個空間區域通過一或多個閥、限流器或其他流體組件流體連通，以控制或調節通過系統之流體流動。
在一些實例中，核酸可附著至表面並擴增。此類擴增之實例在以下專利申請案中有所描述：2010年6月22日公佈之名為「Method of Preparing Libraries of Template Polynucleotides」之美國專利號7,741,463，該美國專利之揭示內容以引用方式全文併入本文；及/或2007年9月18日公佈之名為「Recombinase Polymerase Amplification」之美國專利號7,270,981，該美國專利之揭示內容以引用方式全文併入本文。在一些情況下，使用固定的引子及溶液中之引子之重複輪次之循環(例如，擴增)可提供核酸之多個複本。
在特定實例中，由本文所述之系統及方法執行之檢定協定包括使用天然核苷酸以及經組態以與天然核苷酸相互作用之酶。天然核苷酸包括例如核糖核苷酸或脫氧核糖核苷酸。天然核苷酸可為單磷酸鹽、二磷酸鹽或三磷酸鹽形式，且可具有選自腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)、鳥嘌呤(G)或胞嘧啶(C)之鹼基。然而，應當理解，可使用非天然核苷酸、經修飾之核苷酸或前述核苷酸之類似物。
圖1描繪了可用於提供生物或化學分析之系統(100)之組件之實例。在一些實例中，系統(100)係可類似於台式裝置之工作站。例如，用於進行指定反應之大部分(或全部)系統及組件可位於共同的外殼內。在特定實例中，系統(100)係經組態用於各種應用之核酸定序系統(或定序儀)，各種應用包括但不限於從頭定序、全基因組或靶基因組區域之重定序以及巨集基因組學。定序儀亦可用於DNA或RNA分析。在一些型式中，系統(100)亦可經組態以在流通池(110)中產生反應位點。例如，系統(100)可經組態以接收樣品並產生來源於樣品之株系或實質上株系擴增核酸之表面附著簇。在一些實施方案中，簇可包含作為簇之可區分部分之特定樣品，即使由於一或多個其他樣品存在於簇內而導致簇係多株系的。系統(100)經進一步組態以利用成像總成(122)來捕捉流通池(110)上之反應位點之影像。
在特定實例中，系統(100)將在流通池(110)內執行大量平行反應。流通池(110)包括可發生指定反應之一或多個反應位點。反應位點可例如固定至或對準在流通池(110)之固體表面上，或固定至位於流通池(110)之對應反應室內之珠粒(或其他可移動基底)。反應位點可包括例如株系擴增核酸之簇。流通池(110)可包括一或多個流動通道，該一或多個流動通道自系統(100)接收溶液並將溶液引向反應位點。視情況，流通池(110)可接合熱元件，以用於將熱能傳遞至流動通道中或自流動通道傳遞出去。
系統(100)可包括彼此相互作用以執行用於生物或化學分析之預定方法或檢定協定之各種組件、總成及系統(或子系統)。例如，系統(100)包括可與系統(100)之各種組件、總成及子系統通信之系統控制器(120)。下面更詳細地描述此類組件之實例。控制器(120)可包括一或多個微處理器、儲存裝置及/或經組態以協作以執行控制演算法、資料處理等之任何其他合適的電子組件。
在本實例中，成像總成(122)包括發光總成(150)，該發光總成發射到達流通池(110)上之反應位點之光。發光總成(150)可包括非相干光發射器(例如，發射由一或多個激發二極體輸出之光束)或相干光發射器(諸如由一或多個雷射或雷射二極體輸出之光之發射器)。在一些實施方案中，發光總成(150)可包括複數個不同光源(未展示)，各光源發射不同波長範圍之光。發光總成(150)之一些型式亦可包括一或多個準直透鏡(未展示)、光結構光學總成(未展示)、可操作以調整結構化光束形狀及路徑之投影透鏡(未展示)、落射螢光顯微鏡組件及/或其他組件。儘管系統(100)經圖示為具有單一發光總成(150)，但在一些其他實施方案中可包括多個發光總成(150)。
在本實例中，來自發光總成(150)之光由二向色鏡總成(146)引導通過物鏡總成(142)至定位在運動台(170)上之流通池(110)之樣品上。在樣品之螢光顯微鏡的情況下，與關注樣品相關聯之螢光元件回應於激發光而發螢光，且所得光由物鏡總成(142)收集並引導至攝影機系統(140)之影像感測器以偵測發射之螢光。在一些實施方案中，管狀透鏡總成可定位在物鏡總成(142)與二向色鏡總成(146)之間或二向色鏡(146)與攝影機系統(140)之影像感測器之間。可移動透鏡元件可沿著管狀透鏡總成之縱向軸線平移，以考慮在流通池(110)之上部內表面或下部內表面上之聚焦及/或由物鏡總成(142)之移動引入的球面像差。
在本實例中，濾光器切換總成(144)插置在二向色鏡總成(146)與攝影機系統(140)之間。濾光器切換總成(144)包括一或多個發射濾光器，該一或多個發射濾光器可用於通過特定範圍之發射波長並阻擋(或反射)其他範圍之發射波長。例如，一或多個發射濾光器可用於將不同波長範圍之發射光引導至成像總成(122)之攝影機系統(140)之不同影像感測器。例如，發射濾光器可被實施為將不同波長之發射光自流通池(110)引導至攝影機系統(140)之不同影像感測器之二向色鏡。在一些變型中，投影透鏡插置在濾光器切換總成(144)與攝影機系統(140)之間。在一些型式中可省略濾光器切換總成(144)。
在系統(100)之實例中，流體遞送模組或裝置(190)可將試劑(例如，螢光標記之核苷酸、緩衝液、酶、裂解試劑等)流引導至(並通過)流通池(110)及廢液閥(180)。流通池(110)可包括在其上提供樣品之一或多個基底。例如，在用於分析大量不同核酸序列之系統的情況下，流通池(110)可包括待定序之核酸在其上結合、附著或相關之一或多個基底。該基底可包括核酸可附著至其上之任何惰性基底或基質，例如玻璃表面、塑膠表面、膠乳、葡聚糖、聚苯乙烯表面、聚丙烯表面、聚丙烯醯胺凝膠、金表面及矽晶圓。在一些應用中，該基底在通道內或包括在基底或其他區域內在形成於橫跨流通池(110)之矩陣或陣列中之複數個位置處形成的通道。系統(100)亦可包括可視情況調節流通池(110)內之流體條件之溫度的溫度站致動器(130)及加熱器/冷卻器(132)。在一些實施方案中，加熱器/冷卻器(132)可固定至其上置放有流通池(110)之樣品台(170)及/或可整合至樣品台(170)中。
在一些型式中，流通池(110)可被實現為圖案化流動池，該圖案化流動池包括透明蓋板、基底，且經組態以在其間容納液體，且生物樣品可位於透明蓋板之內表面及/或基底之內表面處。流通池可包括大量(例如，數千、數百萬或數十億)的孔(亦被稱為奈米孔)或區域，此等孔或區域在基底上被設計成界定陣列(例如，六邊形陣列、矩形陣列等)。此類孔可界定提供如上所述之反應位點之反應室。各區域可形成生物樣品之簇(例如，單株系簇、實質上單株系簇或多株系簇)或多於一個簇，該生物樣品諸如為DNA、RNA或可例如使用合成式定序進行定序另一基因組材料。實質上單株系簇可係如此一種簇，其中特定樣品形成簇之可區分部分，即使由於一或多個其他樣品存在於簇內而導致簇本身係多株系的。流通池可進一步被劃分為多個間隔開的泳道(例如，八個泳道)，各泳道包括六邊形陣列之簇或直線陣列之簇。
流通池(110)可安裝在樣品台(170)上，該樣品台可提供流通池(110)相對於物鏡總成(142)之移動及對準。樣品台(170)可具有一或多個致動器，以允許樣品台(170)在三個維度中之任何一個維度上移動。例如，根據笛卡爾座標系，可提供致動器以允許樣品台(170)相對於物鏡總成(142)在x、y及z方向上移動、相對於物鏡總成(142)傾斜及/或以其他方式相對於物鏡總成(142)移動。樣品台(170)之移動可允許流通池(110)上之一或多個樣品位置被定位成與物鏡總成(142)光學對準。樣品台(170)相對於物鏡總成(142)之移動可藉由移動樣品台(170)本身、藉由移動物鏡總成(142)、藉由移動成像總成(122)之一些其他組件、藉由移動系統(100)之一些其他組件或前述之任何組合來實現。例如，在一些實施方案中，樣品台(170)可相對於物鏡總成(142)在X方向及Y方向上致動，而聚焦組件(162)或Z台可相對於樣品台(170)沿著Z方向移動物鏡總成(142)。另外的實施方案亦可包括在固定流通池(110)上移動成像總成(122)。因此，在一些型式中，流通池(110)可在成像期間被固定，同時成像總成(122)之一或多個組件被移動以在流通池(110)之不同區域處捕捉影像。
在一些實施方案中，可包括聚焦組件(162)以控制物鏡相對於流通池(110)在聚焦方向上(例如，沿著z軸或z維度)之定位。聚焦組件(162)可包括實體地耦接至物鏡總成(142)、光學台、樣品台(170)或它們之組合之一或多個致動器，以相對於物鏡總成(142)移動樣品台(170)上之流通池(110)，從而為成像操作提供適當的聚焦。在本實例中，聚焦組件(162)利用焦點追蹤模組(160)，該焦點追蹤模組經組態以偵測物鏡總成(142)相對於流通池(110)之一部分之位移且向聚焦組件(162)或其組件輸出指示對焦位置之資料，或者可操作以控制聚焦組件(162)諸如控制器(120)以移動物鏡總成(142)以將流通池(110)之對應部分定位在物鏡總成(142)之焦點上。僅以舉例之方式，焦點追蹤模組(160)可根據以下專利申請案之教示內容中之至少一些來構造及操作：2019年9月17日公佈之名為「Systems and Methods for Improved Focus Tracking Using a Light Source Configuration」之美國專利號10,416,428，該美國專利之揭示內容以引用方式全文併入本文；2022年1月18日申請之名為「Dynamic Detilt Focus Tracking」之美國臨時申請案號63/300,531，該美國臨時申請案之揭示內容以引用方式全文併入本文；或者2022年9月28日申請之名為「Spot Error Handling for Focus Tracking」之美國臨時申請案號63/410,961，該美國臨時申請案之揭示內容以引用方式全文併入本文。
在一些實施方案中，聚焦組件(162)或用於樣品台(170)之致動器可實體地耦接至物鏡總成(142)、光學台、樣品台(170)或它們之組合，諸如藉由機械、磁、流體或其他直接或間接地附接或接觸至台或其組件。聚焦組件(162)之致動器可經組態以在z方向上移動物鏡總成(142)，同時將樣品台(170)保持在相同平面中(例如，保持垂直於光軸之水平或水平姿態)。在一些實施方案中，樣品台(170)包括X方向致動器及Y方向致動器以形成X-Y台。樣品台(170)亦可經組態以包括一或多個翻轉或傾斜致動器以翻轉或傾斜樣品台(170)及/或其一部分(諸如流通池卡盤)。例如，此可進行，使得流通池(110)可動態地調平以考慮其表面上之任何斜率。
攝影機系統(140)可包括一或多個影像感測器，以監測及追蹤流通池(110)之成像(例如，定序)。攝影機系統(140)可例如作為CCD或CMOS影像感測器攝影機來實施，但可使用其他影像感測器技術(例如，主動像素感測器)。以另一實例之方式，攝影機系統(140)可包括雙感測器時間延遲積分(TDI)攝影機、單感測器攝影機、具有一或多個二維影像感測器之攝影機及/或其他類型之攝影機技術。雖然攝影機系統(140)及相關聯之光學組件在圖1中被展示為定位在流通池(110)上方，但一或多個影像感測器或其他攝影機組件可以多種其他方式結合至系統(100)中，如鑒於本文之教示內容對於熟習此項技術者將顯而易見的。例如，一或多個影像感測器可定位在流通池(110)下方，諸如在樣品台(170)內或在樣品台(170)下方；或者甚至可整合至流通池(110)中。
II. 流通池結構之實例
圖2至圖3描繪可由流通池(110)採取之形式之實例。特別地，圖2至圖3展示了流通池(200)之實例，該流通池包括界定複數個細長流動通道(210)之本體(202)，該複數個細長流動通道可形成在底表面(206)或上表面(204)中之一或多者中，及/或可由底表面(206)、上表面(204)、一或多個插置層及/或構造成堆疊構型以形成本體(202)之一或多個黏合劑層中之一或多者形成。在本實例中，流動通道(210)大致彼此平行且沿著本體(302)之實質上整個長度延伸。然而，在其他實施方案中，流動通道(210)可相對於彼此徑向定位、彼此垂直及/或以任何其他角度關係定位在實質上相同平面中。雖然展示了五個流動通道(210)，但流通池(200)可包括任何其他合適數量之流動通道(210)，包括多於或少於五個流動通道(210)，諸如兩個流動通道(210)、四個流動通道(210)、八個流動通道(210)等。該實例之流通池(200)亦包括一組入口埠(220)及一組出口埠(222)，各埠(220、222)與對應流動通道(210)相關聯。因此，各入口埠(220)可用於將流體(例如，試劑等)傳送至對應通道(210)；而各出口埠(222)可用於連通來自對應流動通道(210)之流體。在一些實施方案中，兩個或更多個流動通道(210)可通過連接通道流體連接，使得兩個或更多個流動通道(210)利用單一入口埠(220)及出口埠(222)。在一些實施方案中，入口埠(220)及出口埠(222)可定位及形成在流通池(200)之相對的兩端內，可定位及形成在流通池(200)之實質上相同端部內，及/或可定位及形成在流通池(200)之任何其他固定位置內。
流通池(200)之流動通道(210)可自流體遞送模組(190)接收試劑流體，該流體遞送模組可與儲存在一或多個可消耗試劑容器(未展示)中之試劑流體耦接。另外，或在替代方案中，流動通道(210)可與各種其他流體源或貯存器等耦接。作為另一說明性變型，可消耗盒之一些型式可經組態以將流通池(200)可移除地接納或以其他方式整合至可消耗盒(未展示)中，該可消耗盒可移除地安置在樣品台(170)中。在一些此類型式中，流通池(200)之流動通道(210)可經由入口埠(220)自試劑體積(未展示)接收流體。替代地，流通池(200)可任何其他合適的方式結合至系統(100)中。
圖3更詳細地展示了流通池(200)之流動通道(210)。如圖所示，流動通道(210)包括在流動通道(210)之基部表面(212)中形成之複數個孔(230)。僅以舉例之方式，各孔(230)可經組態以容納核酸鏈或其他寡核苷酸，且藉此為SBS及/或其他類型之過程提供反應位點。在一些型式中，各孔(230)具有帶有大致圓形橫截面輪廓之圓柱形構型。在一些其他型式中，各孔(230)具有多邊形(例如，六邊形、八邊形、正方形、矩形、橢圓形等)橫截面輪廓。替代地，孔(230)可具有任何其他合適的構型。亦應當理解，孔(230)可以任何合適的圖案配置，包括但不限於網格圖案。
III.    用於動態光學系統校準之通道組態及過程之實例
在可使用系統(100)之各種過程中(例如，SBS過程等)，將成像總成(122)保持在實質上校準之位置以捕捉流通池(110、200)中之反應位點之適當影像可能係有用的。就在SBS過程(或其他過程)開始時起始校準常式而言，諸如在流通池(110、200)之初始片(tile)或條(swath)處，此類校準在SBS過程(或其他過程)之稍後位置(諸如稍後片或條)處可能較不準確。例如，熱及/或其他條件可在SBS過程之持續時間期間影響成像總成(122)及/或流通池(110、200)之一或多個特徵之結構特性，諸如藉由雷射照明或其他過程之輻射加熱。儘管存在熱誘導效應(或其他環境效應)，但藉由對成像總成(122)之動態重新校準可提高系統校準之精度，以確保由成像總成(122)捕捉之影像在SBS過程(或其他過程)之剩餘部分中保持合適。
除了熱或其他環境因素之外的因素亦可影響校準，且因此提供可有利地應用動態重新校準之環境。例如，用於樣品台(170)之位置編碼器及/或用於聚焦組件(162) (諸如z台)之編碼器的誤差可隨時間或行進距離累積，且可導致可影響系統之校準之漂移。類似地，在一些情況下，其他誤差校正技術之實施可導致成像總成之機械變化，此可能影響校準。例如，在一些情況下，成像總成可經組態以藉由實體成像組件(諸如變焦透鏡)之移動來補償蓋玻片厚度之差異。在其他情況下(或者在成像總成經組態以進行數學變化以補償蓋玻片厚度的情況下)，成像總成可經組態以藉由補償板之操縱來校正像散，諸如在2022年9月30日申請之美國公開專利申請案2023/0108792 「Apparatus and Methods for Transmitting Light」中所描述，該專利申請案之揭示內容以引用方式全文併入本文。在此等類型的情況下，諸如本文所述之動態重新校準可用於補償由在成像總成中實施之其他誤差校正技術引起之機械變化的非預期影響(例如，動態重新校準可用於改變物鏡之位置以補償變焦透鏡或補償板移動之影響)。由動態重新校準提供之改良可隨著成像總成(122)之靈敏度而增加。例如，成像總成(122)之靈敏度之增加可導致成像總成(122)對熱誘導效應或其他累積誤差之敏感性之增加。另外，或在替代方案中，成像總成(122)之靈敏度之增加可簡單地使熱誘導效應或累積誤差比在較低靈敏度之成像總成(122)的情況下更明顯。
成像總成(122)及/或樣品台(170)之連續靜態校準方法可增加總處理或轉回時間(turnaround time)，特別係若在SBS過程(或其他過程)已經開始之後中斷SBS過程(或其他過程)以執行一或多個校準常式。例如，在一些情況下，SBS過程可提供成像總成(122)相對於流通池(110、200)之特定移動序列(及/或流通池(110、200)相對於成像總成(122)之特定移動序列)。此類移動序列之實例可包括成像總成(122)在成像總成(122)沿通道(210)之長度在y方向上移動時捕捉指示通道(210)中之反應位點之照明強度的影像或資料。在一些此類型式中，成像總成(122)可在y方向上在某一通道(210)上往復移動一定次數(例如，對於不同的條沿著通道(210)之長度進行若干次通過)，然後才在x方向上移動以開始對下一通道(210)中之反應位點成像。
若此類SBS過程已經起始，且在SBS過程已經起始之後執行靜態校準常式，則靜態校準常式可中斷成像總成(122)相對於流通池(110、200)之特定移動序列(及/或流通池(110、200)相對於成像總成(122)之特定移動序列)，該特定移動序列在SBS過程之執行期間執行。因此，期望提供一種替代的運動中校準常式，其可以如此方式執行，使得校準常式不增加執行SBS過程所需的總時間。此外，可能期望提供一種替代的校準常式，該校準常式可在SBS過程之整個執行過程中動態地執行，以考慮在SBS過程之執行期間由於熱增加或其他環境條件而可能發生的任何熱膨脹、變形或其他結構效應，及/或校正在掃描過程之進程中之潛在累積誤差，其中此類動態校準不中斷通常作為SBS過程之一部分而執行之成像過程。
A. 具有校準區域之流通池之實例
圖4展示了可用於在SBS過程(或其他過程)之執行期間提供成像總成(122)之動態校準之流通池(300)之實例。換言之，流通池(300)可用於過程中以使得控制器(120)能夠在樣品台(170)及/或成像總成(122)處於運動中時獲取聚焦校準特性(諸如用於流動通道之一或多個表面之聚焦組件(162)之z位置)，或者即時地考慮成像總成(122)及/或流通池(300)中之熱誘導變化及/或其他變化，藉此提高在SBS過程(或其他過程)之持續時間內由成像總成(122)捕捉之影像之品質。流通池(300)代表流通池(110、200)可採取之形式之另一實例。除非下文另外描述，否則該實例之流通池(300)可像上述流通池(200)那樣組態及操作。該實例之流通池(300)包括八個流動通道(310)。各流動通道(310)可在底表面或上表面(304)中之一或多者中形成，及/或可由底表面、上表面(304)、一或多個插置層及/或構造成流通池(300)之本體(302)之堆疊構型之一或多個黏合劑層中之一或多者形成。流動通道(310)大致彼此平行且沿著本體(302)之實質上整個長度延伸。雖然該實例之流通池(300)具有八個流動通道(310)，但可提供任何其他合適數量之流動通道(310)，諸如一個流動通道(310)、兩個流動通道(310)、三個流動通道(310)、四個流動通道(310)、五個流動通道(310)、六個流動通道(310)、七個流動通道(310)或多於八個流動通道(310)。
各通道(310)包括第一端部(320)、第二端部(322)及沿著端部(320、322)之間的長度延伸之中間區域(324)。如圖4所示，在該實例中，該長度沿y方向延伸。雖然在圖4至圖5中未展示，但各通道(310)可包括複數個孔(230)或提供反應位點之其他結構特徵。在一些型式中，提供反應位點之此類孔或其他結構特徵僅沿著中間區域(324)定位。在一些其他型式中，提供反應位點之此類孔或其他結構特徵一直延伸至端部(320、322)。在任一情況下，在通道(310)中提供反應位點之孔或其他結構特徵可包括用於SBS及/或用於其他類型之過程之核酸鏈或其他寡核苷酸。
在本實例中，一對對準特徵(330、332)設置在交替通道(310)之各端部(320、322)附近。在一些其他型式中，對準特徵(330、332)設置在所有通道310中、僅在一個端部(320或322)處、僅用於一個通道(310)或以任何其他合適的配置設置。如圖5中最佳可見，對準特徵(330)為正方形形狀；而對準特徵(332)為加號或十字形形狀。替代地，對準特徵(330、332)可採取任何其他合適的形式。對準特徵(332)可用於X-Y對準校準，諸如用於將具有圖案化特徵之流通池之已知圖案與系統中之加載流通池對準。對準特徵(330)可經組態以用作促進成像總成(122)與流通池(110)之間的光學對準之光學基準。例如，成像總成(122)可捕捉流通池(110)之影像。控制器(120)可識別捕捉影像中之對準特徵(330、332)。基於捕捉影像中之對準特徵(330、332)之識別位置及/或對準特徵(330、332)之特性，成像總成(122)之一或多個特徵之位置及/或流通池(110)之位置可經調整以提供成像總成(122)與流通池(110)之間的適當光學對準及/或使具有圖案化特徵之流通池之已知圖案之已知位置與系統中之加載流通池匹配。另外，或在替代方案中，可基於捕捉影像中之對準特徵(330、332)之識別位置來調整隨後的影像處理。替代地，可以任何其他合適的方式提供光學對準。
如圖5所示，校準區域(340)由通道(310)中之第一邊界(342)及通道(310)中之第二邊界(344)界定。校準區域(340)定位在中間區域(324)與第一端部(320)之間。應當理解，第二校準區域可定位在中間區域(324)與第二端部(322)之間，其中第二校準區域像校準區域(340)那樣組態及使用。因此，中間區域(324)可在兩個校準區域(340)之間延伸。替代地，可僅利用第二校準區域來代替第一校準區域(340)。如圖5所示，對準特徵(330、332)定位在校準區域(340)與第一端部(320)之間。校準區域(340)之特定組態可不同於圖5所示之組態。例如，對準特徵(330、332)中之一或多個特徵可結合至校準區域(340)中。在其他情況下，第一邊界(342)可移動得更靠近第一端部(320)或更遠離第一端部(320)。類似地，第二邊界(344)可移動得更靠近第一端部(320)或更遠離第一端部(320)。亦應當理解，第二校準區域可定位在中間區域(324)與第二端部(322)之間，其中第二校準區域像校準區域(340)那樣組態及使用。
如上所述，通道(310)包括提供反應位點之孔或其他結構特徵；且提供反應位點之此類孔或其他結構特徵可包括用於SBS過程及/或用於其他類型之過程之核酸鏈或其他寡核苷酸。在本實例中，提供反應位點之此類孔或其他結構特徵沿著各校準區域(340)之長度延伸。因此，各校準區域(340)包括提供反應位點之孔或其他結構特徵，該等反應位點可包括用於SBS過程及/或用於其他類型之過程之核酸鏈或其他寡核苷酸。各通道(310)之中間區域(324)亦包括提供反應位點之孔或其他結構特徵，該等反應位點可包括用於SBS過程及/或用於其他類型之過程之核酸鏈或其他寡核苷酸。因此，在一些型式中，結構構型以及核酸鏈或其他寡核苷酸之存在在各通道(310)之整個中間區域(324)及兩個校準區域(340)係相同的。
B. 校準過程之實例
如上所述，在一些情況下，SBS過程可提供成像總成(122)相對於流通池(110、200、300)之特定移動序列(及/或流通池(110、200、300)相對於成像總成(122)之特定移動序列)。根據起始該相對移動之加速度之量值、系統(100)之結構構型及/或其他因素，在成像總成(122)與流通池(110、200、300)之間的相對移動之初始階段，成像總成(122)及/或流通池(110、200、300)可能存在某種程度之搖動或振動。在一些情況下，此種搖動或振動可能不利地影響在成像總成(122)與流通池(110、200、300)之間的相對移動之初始階段由成像總成(122)捕捉之影像之品質。因此，在一些習知SBS系統中，在成像總成(122)與流通池(110、200、300)之間的相對移動之初始階段，可能存在避免捕捉影像或有效地忽略捕捉之影像之趨勢。在此種情況下，流通池(110、200、300)之通道(210、310)之端部(220、222、320、322)附近之區域(包括與校準區域(340)之縱向位置相關聯之彼等區域)可係被忽視的區域，使得彼等區域中之樣品之影像不被利用。然而，在本實例中，系統(100)將有利地利用在移動通過校準區域(340)期間捕捉之焦點追蹤資料來判定或更新在成像總成(122)掃描流動池(300)之流動通道(310)之條時應用於系統(100)之聚焦模型。此類焦點追蹤資料可用於促進成像總成(122)之校準，如下所述。
圖6展示了焦點追蹤模組(160)及成像總成(122)之其他特徵如何可用於藉由在聚焦組件(162)之不同高度位置處捕捉影像來提供初始靜態校準之實例。特別地，圖6展示了描繪表示作為沿著通道(310)之縱向位置(「y移動」)之函數的影像捕捉深度(「z高度」)之曲線(402)的曲線圖(400)。曲線(402)中之各水平線(420)表示成像總成(122)之影像捕捉週期，其中在z高度保持恆定而y位置改變之點(430)之間捕捉影像。在其他情況下，此類點(430)之y位置可保持實質上相同。應當理解，曲線圖(400)之軸中表示之z方向及y方向對應於圖1、圖2及圖4至圖5中表示之z方向及y方向。在描述由曲線(402)表示之運動時，下文將描述流通池(300)相對於成像總成(122)沿著y軸之移動。流通池(300)相對於成像總成(122)之此類移動可由樣品台(170)之一或多個致動器驅動。一些其他型式可藉由使成像總成(122)相對於流通池(300)沿著y軸移動來提供類似的相對運動。
如圖6所示，可在第一z高度處捕捉第一影像(或影像集合)。在一些情況下，在成像總成(122)或樣品台(170)保持靜止時捕捉第一影像。在其他情況下，成像總成(122)可沿通道(310)移動通過第一範圍之y移動。然後，在z高度在點(410)之間改變之後，可在第二z高度處捕捉第二影像(或影像集合)。點(410)之間z高度之變化可藉由使物鏡總成(142)相對於流通池(300)沿z軸移動來實現，諸如經由使用用於聚焦組件(162)之z台運動控制器。在一些實施方案中，z台可包含音圈致動器。替代地，點(410)之間z高度之變化可藉由使流通池相對於物鏡總成(142)沿z軸移動來實現。在任一情況下，且如圖6所示，流通池(300)可在點(410)之間的z高度變化期間相對於成像總成(122)沿著y軸移動。在其他情況下，流通池(300)可在z高度變化期間相對於成像總成(122)保持靜止。當流通池(300)相對於成像總成(122)沿著y軸移動或保持在實質上靜態的y軸位置時，該過程可繼續直至在期望的z高度處捕捉期望的影像(或影像集合)。在圖6中描繪之實例中，存在在四個離散z高度捕捉之四個離散影像(或四個離散影像集合)。
在如上文參考圖6所述捕捉影像(或影像集合)之後，可(例如，藉由控制器(120))諸如使用習知影像處理技術處理影像以判定哪些影像(或影像集合)為關注表面提供最佳聚焦。與提供最佳聚焦之影像(或影像集合)相關聯之z高度然後可用於隨後的成像，該成像用作SBS過程(或在通道(310)中之反應位點處涉及核苷酸等之其他過程)之一部分。因此，以上參考圖6描述之過程可用於初始校準成像總成(122)。
在一些系統中，此種校準可作為在起始SBS過程(或其他過程)之前開始及結束之單獨過程來執行；或者中斷要執行之SBS過程。在一些此類情況下，以上參考圖6描述之過程可在通道(310)之整個長度上進行及/或可在整個校準過程完成之前重複若干次。因此，SBS過程可能需要被延遲直至整個校準過程完成。就SBS過程最終影響成像總成(122)、流通池(300)及/或系統(100)之其他組件(例如，由於熱膨脹等)且該影響保證重新校準而言，習知過程可提供SBS過程之中斷以執行重新校準，使得SBS過程可直至重新校準完成才再次開始。此可能實質上增加總處理時間，使得系統操作員可能被迫在提供最佳化的校準或最佳化的處理時間之間進行選擇。替代地，若環境因素(諸如熱效應)或累積誤差(諸如位置編碼器誤差)增加超過預定臨限值，則初始校準可能不準確，且所得成像資料可能較不準確，需要增加的獲取後處理，及/或成像資料之部分可能下降至預定品質臨限值以下。
圖7描繪了焦點追蹤模組(160)及成像總成(122)之其他特徵如何可用於藉由在聚焦組件(162)之不同高度位置處連續捕捉焦點追蹤資料來提供動態的、運動中校準的運動輪廓(500)。在所示之實例中，聚焦組件(162)之控制器可被命令在第一運動(502)期間將聚焦組件自初始位置移動至第一位置，諸如所示之+500奈米(nm)，然後在第二運動(504)期間移動至第二位置，諸如所示之-500 nm。在該時間期間，樣品台(170)及/或成像總成(122)可沿著Y方向連續地移動通過校準區域(340)。如將關於圖10至圖12所論述，用於樣品台(170)及/或成像總成(122)之y位置編碼器或其他位置追蹤元件可追蹤相對於聚焦組件(162)之z位置的y位置。在一些實施方案中，y位置之追蹤可包括以預定間隔(例如，時鐘週期)將y位置資料值輸出至日誌。
在圖7之曲線圖(500)中所示之移動期間，焦點追蹤模組感測器可接收焦點追蹤資料，諸如圖8之曲線圖(600)中所示之焦點追蹤資料。在一種實施方案中，焦點追蹤模組(160)或聚焦組件(162)之特徵可利用焦點追蹤照明源藉由成像總成(122)朝向流通池(300)投射斑點。在一些情況下，可實施一或多個分束器以將投射斑點朝向流通池(300)分成兩個或更多個斑點。由於流通池(300)包含表面之間的若干界面，因此投射斑點可被不同表面之此類界面反射。在實例性實施方案中，流通池可包括：第一表面界面(S1，未展示)，其中頂部基底材料之外表面反射投射之斑點；第二表面界面(S2)，其中定位在流動通道內之頂部基底及內部流體或其他材料之內表面反射投射之斑點；第三表面界面(S3)，其中定位在流動通道內之底部基底及內部流體或其他材料之內表面反射投射之斑點；以及第四表面界面(S4，未展示)，其中底部基底材料之外表面反射投射之斑點。如圖8所示，聚焦組件(162)之感測器可經組態以偵測來自界面之反射斑點之照明強度。在所示之實施方案中，使用一對焦點追蹤斑點，且可利用針對第二表面界面(S2)及第三表面界面(S3)之反射斑點(604、606、608、610)之偵測到之照明資料來判定反射斑點(604、606、608、610)中之各反射斑點的由像素數表示之x軸位置。
現在參考圖9，當成像總成(122)之物鏡(142)之z高度在第一運動(502)或第二運動(504)期間改變時，反射斑點之偵測到之照明資料之x位置以與由曲線圖(710、720)展示的物鏡之z高度實質上成線性關係的方式改變。如圖9所示，在1090微米之第一z高度值處，相對於在1110微米之第二z高度值處自相同表面反射之同一對斑點，自相同表面反射之一對斑點(展示為S2L及S2R)具有較小的斑點間隔。儘管z高度被展示為值增加，但在本曲線圖中z軸之定向係相對於0值基準的，其中物鏡(142)進一步遠離流通池(300)且z高度之值增加將物鏡(142)移動得更靠近流通池(300)。
在一些實施方案中，當樣品台(170)及/或成像總成(122)沿著Y方向連續移動通過校準區域(340)時，可獲取一系列平均斑點間隔值，且該系列平均斑點間隔值可與對應的y位置編碼器值或用於樣品台(170)及/或成像總成(122)之其他位置追蹤元件相關，如圖10之曲線圖(800)所示。曲線圖(800)中所示之曲線(802)可實質上對應於圖7中所示之運動輪廓(500)。如圖所示，曲線(802)具有對應於第一運動(502)之第一部分(804)及對應於第二運動(504)之第二部分(806)。
在移動通過圖10所示之校準區域(340)期間獲取該系列平均斑點間隔值期間，系統(100)亦可在獲取該系列平均斑點間隔值時在各y位置編碼器值處獲取指示影像品質之一系列資料，諸如影像品質分數，諸如圖11所示。在一些實施方案中，此等可藉由同步兩個不同系統之獲取來發生。例如，用於平均斑點間隔值之獲取系統之時鐘週期可用於指示影像品質之資料之獲取系統。在一些實施方案中，用於平均斑點間隔值之獲取系統可包含第一印刷電路板總成(PCBA)且可包括第一FPGA；且用於指示影像品質之資料之獲取系統可包含第二印刷電路板總成(PCBA)且可包括第二FPGA。如圖11中之曲線圖(900)所示，獲取指示校準區域(340)內之對應y位置處之影像品質之若干資料點，且可將平滑曲線擬合(902)應用於資料。雖然影像品質分數被展示為被使用，但可使用指示影像品質之任何其他資料，諸如Brenner分數。
圖12描繪了曲線圖(1000)，其展示了指示影像品質之資料點(諸如影像品質分數)相對於在相同y位置處之該系列平均斑點間隔之資料點的相關性。在本實例中，影像品質分數愈低，由系統(100)之成像總成(122)獲取之影像之影像品質愈好。可將拋物曲線擬合(1002)應用於資料點，且可識別曲線擬合(1002)的本實例之影像品質分數(1004)之最小值，且亦可識別對應的平均斑點間隔值(1006)。在一些實施方案中，平均斑點間隔值(1006)可直接用於聚焦組件(162)之z高度位置，以用於隨後的成像獲取週期來定位成像總成(122)；或者若不使用斑點間隔值，則可識別特定z高度位置值。在較高值指示較好影像品質之實施方案中，可替代地識別最大值。
雖然圖7至圖12中之前述描繪展示了由系統(100)之不同組件在不同點處計算之不同值的圖形描繪以判定z高度位置或指示z高度位置之其他值以用於改良的影像品質，但應當理解，此等值可在沒有任何圖形輸出的情況下直接計算及實現。
圖13展示了可使用如流通池(300)之流通池來採用之過程，其中在SBS過程期間可動態地執行校準，使得校準可保持即時最佳化，而不會有意義地增加獲得SBS結果所需的總時間。圖13所示之過程可開始於定位在第一端部(320)上之成像總成(122)。流通池(300)然後可相對於成像總成(122)沿y軸在第一方向上移動，如區塊(1100)中所示。當流通池(300)相對於成像總成(122)沿y軸在第一方向上移動時，成像總成(122)之視場可有效地朝向第二端部(322)移動。在一些型式中，如由圖13中之區塊(1102)之虛線繪製所表示，成像總成(122)可沿著第一端部(320)附近之校準區域(340)捕捉影像及焦點追蹤資料，同時隨著流通池(300)沿著y軸移動而使成像總成(122)之物鏡移動通過z高度之範圍。在一些型式中，可省略由區塊(1102)表示之此步驟。若執行由區塊(1102)表示之步驟，則可根據上文在圖7至圖12之上下文中所提供之教示內容來執行整合過焦校準。然後，由整合過焦校準產生之z位置及聚焦模型可用於區塊(1104)之成像。在其他實施方案中，靜態聚焦模型產生過程可在區塊(1100)之前發生且用於區塊(1104)之成像。
不管當第一端部(320)附近之校準區域(340)穿過成像總成(122)之視場時是否執行由區塊(1102)表示之步驟，成像總成(122)可捕捉通道(310)之中間區域(324)之影像，如區塊(1104)中所示。通道(310)之中間區域(324)之此等影像可係在習知SBS過程期間捕捉之相同類型之影像(例如，以識別通道(310)中之反應位點處之核苷酸)。當流通池(300)繼續相對於成像總成(122)沿y軸在第一方向上移動時，第二端部(322)附近之校準區域(340)最終到達成像總成(122)之視場。當第二端部(322)附近之校準區域(340)穿過成像總成(122)之視場時，成像總成(122)可捕捉影像且在第二端部(322)附近之校準區域(340)期間執行整合過焦校準，如區塊(1106)中所示。在第二端部(322)附近之校準區域(340)期間之此種整合過焦校準可根據以上在圖7至圖12之上下文中提供之教示內容來執行。由區塊(1106)之整合過焦校準產生之資料然後可用於更新用於區塊(1104)之成像及/或區塊(1112)之成像之後續條及/或後續循環的聚焦模型。
在第二端部(322)附近之校準區域(340)已經通過成像總成(122)之視場之後(或者在對第二端部(322)附近之校準區域(340)執行期望的整合過焦校準之後)，流通池(300)可遞增地移位至新的條且流通池(300)之移動可反向。換言之，流通池(300)可相對於成像總成(122)沿y軸在第二方向上移動，如區塊(1108)中所示。當流通池(300)相對於成像總成(122)沿著y軸在該第二方向上移動時，成像總成(122)之視場可有效地朝向第一端部(320)往回移動。在一些型式中，如由圖13中之區塊(1110)之虛線繪製所表示，當流通池(300)沿著y軸移動時，成像總成(122)可沿著第二端部(322)附近之校準區域(340)捕捉整合過焦校準資料。在一些其他型式中，可省略由區塊(1110)表示之此步驟。若執行由區塊(1110)表示之步驟，則可根據上文在圖7至圖12之上下文中所提供之教示內容來執行整合過焦校準。
不管當第二端部(322)附近之校準區域(340)穿過成像總成(122)之視場時是否執行由區塊(1110)表示之步驟，成像總成(122)可捕捉通道(310)之中間區域(324)之額外影像，如區塊(1112)中所示。通道(310)之中間區域(324)之此等影像可係在習知SBS過程期間捕捉之相同類型之影像(例如，以識別通道(310)中之反應位點處之核苷酸)。當流通池(300)繼續相對於成像總成(122)沿y軸在第二方向上移動時，第一端部(320)附近之校準區域(340)最終到達成像總成(122)之視場。當第一端部(320)附近之校準區域(340)穿過成像總成(122)之視場時，成像總成(122)可在第一端部(320)附近之校準區域(340)中執行整合過焦校準，如區塊(1114)中所示。在第一端部(320)附近之校準區域(340)中執行之此種整合過焦校準可根據以上在圖7至圖12之上下文中提供之教示內容來執行。
在本實例中，SBS成像過程中可包括在成像總成(122)下面之同一通道(310)之一或多次通過。如上所述，此可包括至少兩次通過，一次沿著y軸在第一方向上，另一次沿著y軸在第二方向上。在一些型式中，SBS成像過程提供在成像總成(122)下面之各通道(310)之多於兩次通過。在其他實施方案中，可執行各通道(310)之單次通過。因此，圖13中描繪之方法進一步包括由區塊(1116)表示之判定階段，以判定手邊的通道(310)之成像是否完成。若手邊的通道(310)之成像仍沒有完成，則可針對該通道重複上述過程(310)。僅以舉例之方式，一些型式可能要求在移動至下一通道(310)之前對各通道(310)成像四次。
在任何情況下，若由區塊(1116)表示之判定階段導致判定手邊的通道(310)之成像實際上完成，則該過程可移動至由區塊(1118)表示之下一通道(310)。為了移動至下一通道(310)，流通池(300)可相對於成像總成(122)沿著x-y平面移動。如上所述，此類移動可由樣品台(170)之一或多個致動器提供。替代地，成像總成(122)可沿著x-y平面相對於流通池(300)移動。在任一情況下，一旦下一通道(310)之適當端部(320、322)在成像總成(122)之視場內，就可沿著該下一通道(310)執行以上參考圖13描述之過程。此可被重複直至所有通道(310)已經被成像。
自前述內容應當理解，校準成像步驟可與SBS成像步驟無縫地整合，使得不需要延遲或中斷SBS成像來提供校準成像。類似地，自前述內容應當理解，校準資料可藉由流通池(300)相對於成像總成(122)沿著x-y平面之相同的連續、不間斷的移動來捕捉。因此，校準資料之捕捉不需要對SBS過程之完成施加任何有意義的延遲。此外，以上參考圖13描述之校準方法可有效地提供具有即時校準資料之回饋迴路，藉此最小化熱變形、漂移及/或在SBS過程期間可能出現之其他現象的任何不利影響，否則此等現象可能不利地影響SBS影像。
在以上參考圖13描述之實例中，流通池(300)之每一通道(310)之兩個校準區域(340)中之一者或兩者用於校準目的。在一些其他變型中，僅每隔一個通道(310)之校準區域用於校準目的。替代地，流通池(300)內之任何其他合適數量之校準區域(340)可用於校準目的。在一些另外的實施方案中，校準區域(340)可被定位在兩個中間區域(324)之間，使得當流動通道(310)在相同方向上成像時，校準可在一或多個中間位置期間發生。例如，此類校準區域可在y方向上具有延伸長度之流通池中實現。在其他實施方案中，校準區域(340)可被實施用於具有徑向流動通道(310)之徑向流通池或用於螺旋流動通道(310)，諸如用於基於晶圓之定序方法。
控制器(120)可基於藉由如上所述之整合過焦過程獲取之校準資料來提供各種校準回應。僅以舉例之方式，此類校準回應可包括調整成像總成(122)內之一或多個可移動組件之位置及/或定向。例如，控制器(120)可基於藉由如上所述之整合過焦過程獲取之校準資料，在沿著中間區域(340)獲取SBS影像期間(如由區塊(504、512)所表示)提供物鏡總成(142)之調整之z位置。類似地，控制器(120)可基於藉由如上所述之校準獲取之校準資料，在隨後的整合過焦過程之獲取期間(如由區塊(502、506、510、514)所表示)提供物鏡總成(142)之調整之z位置範圍。控制器(120)亦可基於藉由如上所述之校準影像獲取之校準資料來調整如何處理SBS影像。控制器(120)亦可基於藉由如上所述之校準影像獲取之校準資料來調整發光總成(150)之輻照分佈(例如，調整激發光之強度)及/或其他特性。替代地，除了提供上述校準回應之外或代替提供上述校準回應，控制器(120)可基於藉由如上所述之校準影像獲取之校準資料提供任何其他合適類型之校準回應。
在攝影機系統(140)包括TDI攝影機之型式中，校準常式可判定哪一斑點間隔提供最佳聚焦。亦應當理解，曲線(502)中所表示之z移動輪廓僅僅係實例。z移動輪廓之其他形式可包括階梯形狀輪廓、正弦形狀輪廓或其他類型之輪廓形狀。
在一些變型中，可在校準成像期間增強照明強度。換言之，發光總成(150)可在校準影像之獲取期間(如由區塊(502、506、510、514)所表示)以比SBS影像之獲取(如由區塊(504、512)所表示)所提供之照明強度更高的強度照明通道(310)。同樣在一些變型中，系統(100)可在整合過焦過程期間有意地引起對成像總成(122)及/或流通池(300)之一或多個組件之實體擾動。在此類誘導實體擾動期間獲得之資料可進一步增強校準資料。
在上述實例中，通道(310)之各校準區域(340)含有核苷酸，正如通道(310)之中間區域(324)一樣。為了校準之目的，對校準區域(340)中之此類核苷酸進行成像可能係特別期望的，因為核苷酸亦沿著中間區域(324)定位，使得與用於SBS成像之相同類型之視覺目標用於整合過焦過程之校準成像。然而，一些其他變型可在校準區域(340)中提供其他類型之視覺特徵。例如，校準區域(340)可包括二維校準圖案、具有已知拓樸之三維校準結構等。校準區域(340)之另一變型可一直延伸至通道(310)之各別端部(320、322)，使得第一邊界(342)可被有效地消除。在一些此類型式中，藉由在通道(310)中不存在核苷酸，可有效地形成對準特徵(330、332)。
除了提供即時考慮在SBS過程期間成像總成(122)及/或流通池(300)可能發生的變化(例如，由於熱變形或漂移等)之外，上述校準方法亦可考慮系統(100)內之局部空間變化。例如，藉由在沿著流通池(300)之x-y平面之各種位置處提供校準區域(340)，校準過程可有效地考慮流通池(300)之傾斜、翻轉、彎曲或其他結構變化。因此，由控制器(120)執行之校準常式可被調節為對作為x-y定位之函數而變化的校準資料敏感；且藉此應用作為x-y定位之函數的對應校準回應。
作為關於可如何實現本發明之教示內容的另一類型之變型之實例，考慮圖14，其描繪了表示動態校準光學系統組件之方法之實例的另一流程圖。如一般熟習此項技術者將理解的，諸如圖1所示之用於生物或化學分析之系統之邏輯電路可利用諸如圖14所示之方法來組態。然而，此類方法亦可全部或部分地使用其他組件諸如外部處理器或電腦來執行，外部處理器或電腦可在使用諸如圖1所示之系統產生資料之後處理該資料。因此，在諸如圖1所示之系統之上下文中對圖14之方法之描述應當被理解為僅係說明性的，而不應當被視為限制性的。
現在轉向圖14，在該圖中所示之方法中，將在區塊(1401)中執行一組校準動作。此等校準動作可包括在區塊(1402)中捕捉關注區域之影像。在如圖14所示之方法中，該關注區域可係流通池中之通道表面上之二維區域，該二維區域包括沿著通道之長度及寬度兩者彼此分離之複數個反應位點。一旦已經捕捉關注區域之影像，就可在區塊(1403)中將其儲存在第一記憶體中，且在區塊(1404)中可針對關注區域判定影像品質分數。此可例如使用關注區域之影像中之對比度梯度來完成(例如，對比度愈高，影像愈不模糊，且因此假設其品質愈高)，或者亦可使用其他類型之分數判定，諸如以上在圖12之上下文中所描述之Brenner分數。同時，在區塊(1405)中，可針對該關注區域判定一或多個影像品質代理值。此可藉由隨時間捕捉關注區域之影像(例如，藉由當成像設備之視場沿著流通池通道之長度移動時逐列地捕捉它)來完成，在捕捉影像時，捕捉諸如先前在圖12之上下文中描述之斑點間隔值且將彼等斑點間隔值之平均值處理為關注區域之影像品質代理值。
在已經針對複數個關注區域中之各關注區域執行此等校準動作之後，可在區塊(1406)中使用針對彼等關注區域之影像品質分數及影像品質代理值來產生將影像品質代理值與影像品質分數相關之校準曲線。圖12中展示之拋物曲線係此類校準曲線之實例，且此類曲線之產生可藉由將二次多項式擬合至由影像品質代理值及影像品質分數定義之座標來實現。然後可在區塊(1407)中應用該校準曲線以動態地更新成像設備之焦點，同時執行一組鹼基檢出動作。此等鹼基檢出動作可包括在區塊(1408)中獲得核苷酸資料，此可藉由使用成像總成來偵測自定位在通道之表面上之反應位點處之反應物發射之光來執行，諸如先前在偵測自關注之樣品發射之螢光的圖1之攝影機系統(140)之上下文中所描述。同時，可在區塊(1409)中獲得影像品質代理值，展示彼等值在成像期間如何改變。彼等影像品質代理值然後可在鹼基檢出期間被連續地使用，以在區塊(1410)中判定是否應當調整成像總成之特徵(例如，物鏡與通道表面之間的距離)。例如，此可藉由如下方式來完成：將斑點略微投影在被成像之區域前面；判定彼等斑點之間的間隔落在校準曲線上之何處；且若彼等斑點指示在斑點之位置處捕捉之影像將失焦(out of focus)，則調整成像總成以解決該問題(例如，藉由將物鏡移動得更靠近或更遠離通道之表面)。
雖然圖14之以上論述指示了可如何執行由該圖之流程圖所表示之方法，但應當理解，該實例性實施方案旨在係說明性的，且關於可如何實現由圖14之流程圖所表示之方法存在許多變型。為了說明，考慮在區塊(1402)中捕捉關注區域以及彼等區域之間的關係。在一些實施方案中，關注區域可係相鄰的關注區域，或者可係彼此分開一定距離的關注區域。然而，在其他實施方案中，關注區域可替代地為重疊的關注區域，諸如圖15中所示之第一關注區域(ROI)、第二ROI及第三ROI。例如，在隨著成像總成之視場沿通道之長度向下移動，物鏡與正被成像之通道之表面之間的間隔遵循如圖7所示之運動輪廓的情況下，關注區域可重疊，使得影像品質代理值(例如，平均斑點間隔值)自一個關注區域更平滑地過渡至另一關注區域，且因此提供更平滑的校準曲線。
作為關於如何實現圖14之流程圖中反映之方法的一種類型之變型之另一實例，考慮在執行該方法時使用之實體裝置。例如，在一些情況下，諸如在圖14之上下文中論述之方法可在具有邏輯電路之分析系統中實現，該邏輯電路包括經程式化通用處理器以及無處理器專用邏輯電路(例如，FPGA)兩者。在此種情況下，可利用邏輯電路之不同態樣之特定能力來最佳化方法之執行。圖16中提供了此種類型之最佳化之實例，其展示了當執行諸如先前在區塊(1401)之上下文中所描述之校準動作時可採取之特定方法。
在圖16所示之方法中，在如先前在區塊(1403)中儲存關注區域之前，將在區塊(1601)中將關注區域之影像儲存在單獨的記憶體中。例如，關注區域之影像可在被移動至FPGA之記憶體之前被儲存在可經由儲存在韌體中之程式存取的記憶體中，在FPGA之記憶體中，可使用FPGA之更快的處理速度來處理關注區域之影像，以足夠快地產生影像品質分數，以便在流通池通道之掃描期間連續地執行該組校準動作，而不需要減慢或停止流通池通道之掃描。因此，在此種類型之實施方案中，在區塊(1601)中儲存關注區域之後，藉由執行包括將關注區域自一個記憶體轉移至另一記憶體之步驟，可在區塊(1403)中將關注區域儲存在不同記憶體中。
某些情況下亦可最佳化此種轉移。為了說明，考慮如此情況，其中關注區域彼此重疊，且其中在區塊(1403)中儲存此等關注區域之記憶體被構造為循環緩衝器。在此種情況下，對於第一關注區域，在區塊(1403)中儲存關注區域可簡單地藉由在區塊(1602)中自單獨的記憶體轉移關注區域之影像來執行。替代地，若關注區域不係第一關注區域，則轉移可包含在區塊(1603)中轉移關注區域之一部分，其中轉移之部分在與已經儲存在記憶體(例如，FPGA記憶體)中之另一部分組合時將組合以提供關注區域之影像。另外，已儲存之資料可被移除，使得其可被第一關注區域之影像之轉移部分替換(例如，若轉移部分由512 × 512像素關注區域之32列組成，則當新之32列被轉移進來時，儲存在記憶體中之最老的32列可被移除)。
作為另一實例，考慮成像總成捕捉比用於建立校準曲線之資料更多的資料的情況。此可係如此情況，其中例如使用自512 × 512像素關注區域導出之影像品質分數來建立校準曲線，但成像總成捕捉在通道寬度上具有大於512像素之範圍之資料。在此種情況下，當在區塊(1601)中儲存影像時，可儲存影像之整個範圍，例如，以在影像稍後用於合成式定序的情況下最大化可用資料。然而，只有實際對應於關注區域之部分可被儲存在無處理器專用邏輯電路之記憶體中，此反映了該邏輯將特別地用於產生品質分數之事實，且因此將所有收集之資料儲存在該記憶體中可能毫無目的地消耗其能力。
諸如由圖14之流程圖所表示之方法之實施方案亦可在校準及鹼基檢出動作之集合之關係態樣彼此不同。例如，在一些情況下，校準動作可以與先前在圖13之區塊(1102)、區塊(1106)、區塊(1110)及區塊(1114)之上下文中描述之方式相同的方式在第一校準區域及第二校準區域(例如，通道之第一端部區域及第二端部區域)中執行。然而，亦可在鹼基檢出期間獲得核苷酸資料時執行校準動作及/或產生校準曲線。例如，如上所述，在一些實施方案中(例如，在具有循環儲存緩衝器之FPGA用於儲存及導出關注區域之影像品質分數的情況下)，可足夠快地執行校準動作，以不干擾掃描通道。在此類實施方案中，在鹼基檢出期間獲得之影像品質代理值可用於藉由在持續進行的基礎上更新校準曲線來連續地產生校準曲線。為了促進此點，在一些情況下，成像總成之特徵可在鹼基檢出期間圍繞預期最佳值在小範圍內連續變化(例如，抖動)，藉此為正在進行的校準曲線之產生提供更多種類之資料。
其他類型之變型亦係可能的。例如，雖然在一些情況下可基於一對斑點之平均間隔值對成像總成之特徵進行調整，但在其他情況下，可使用額外的斑點(例如，導致在頂點處具有斑點之正方形組態之額外的一對斑點)來收集用於影像最佳化之額外資料。作為另一實例，不同實施方案可判定是否在不同的頻率下進行調整。例如，可在定序期間對每一運行、每一循環、每一條或每一片進行調整。作為另一實例，在一些實施方案中，在一個通過上收集之聚焦資訊可用於其他通過中。例如，第一次掃描通道之表面時(例如，當對第一條進行成像時)，可建立通道之影像輪廓。在該通道之後續掃描週期上，該輪廓可用於藉由在輪廓指示存在急劇斜率之區域上減慢或在輪廓指示存在逐漸(或無)斜率之區域上加速來控制掃描速度。根據本發明，進一步的變化亦係可能的，且對於熟習此項技術者而言係顯而易見的。因此，本文提供之實例以及此等實例之變型應被理解為僅係說明性的，且不應被視為暗示對本文件或任何相關文件所提供之保護的限制。
IV.    組合之實例
以下實例係關於可組合或應用本文之教示內容的各種非窮盡性方式。以下實例並非旨在限制可在本申請案或本申請案之後續申請文件中之任何時間提供之任何請求項的涵蓋範圍。不旨在進行免責聲明。提供以下實例僅僅係為了說明之目的。可設想，本文之各種教示內容可以多種其他方式配置及應用。亦預期一些變型可省略在以下實例中所提及之某些特徵。因此，下文提及之態樣或特徵中之任一者均不應被視為決定性的，除非另外例如由發明人或關注發明人之繼承者在稍後日期明確指明如此。若本申請案或與本申請案相關之後續申請文件中提出之任何請求項包括下文提及之彼等特徵之外的額外特徵，則此等額外特徵不應被假定為因與專利性相關之任何原因而被添加。
實例1
一種設備，該設備包含：流通池，該流通池包括：通道，該通道具有第一端部區域、第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之中間區域，該通道界定包括該第一端部區域、該中間區域及該第二端部區域之長度，該通道經組態以接收流體，且該通道包括在該第一端部區域、該第二端部區域或該中間區域中之一或多個校準區域；複數個反應位點，該複數個反應位點沿著該中間區域定位，各反應位點經組態以含有由該流體攜帶之生物樣品，各反應位點經進一步組態以接收激發光；成像總成，該成像總成可操作以接收回應於該激發光而自定位在該等反應位點處之反應物發射之光；及處理器，該處理器經組態以：驅動該成像總成之至少一部分與該流通池之間沿著連續運動範圍之相對移動，藉此使得該成像總成能夠沿著該通道之該長度捕捉影像；在該連續運動範圍之第一部分期間，啟動該成像總成以捕捉針對該一或多個校準區域之一或多個校準影像；以及在該連續運動範圍之第二部分期間，啟動該成像總成以捕捉該等反應位點之影像。
實例2
如實例1之設備，其中該一或多個校準區域定位在該第一端部區域中。
實例3
如實例1或2之設備，其中該一或多個校準區域定位在該第二端部區域中。
實例4
如實例1至3中任一項之設備，其中該一或多個校準區域定位在該中間區域中。
實例5
如實例1至4中任一項之設備，該一或多個校準區包括核苷酸。
實例6
如實例1至5中任一項之設備，該處理器經進一步組態以至少部分地基於來自該一或多個校準影像之資料來調整該成像總成之特徵。
實例7
一種方法，該方法包含：通過流通池之通道連通流體；使成像總成之至少一部分相對於該流通池移動通過運動範圍；且在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時：經由該成像總成捕捉第一校準區域之一或多個校準影像，該第一校準區域定位在該通道之第一端部區域中；以及經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像，該等反應位點定位在該通道之中間區域處。
實例8
如實例7之方法，該方法進一步包含在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，經由該成像總成捕捉第二校準區域之一或多個校準影像，該第二校準區域定位在該通道之第二端部區域處。
實例9
如實例7或8之方法，該方法進一步包含至少部分地基於來自該一或多個校準影像之資料調整該成像總成之特徵。
實例10
如實例7至9中任一項之方法，該方法進一步包含基於該等反應位點之該一或多個影像執行合成式定序分析。
實例11
如實例10之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時執行該合成式定序分析。
實例12
一種方法，該方法包含：通過流通池之通道連通流體；經由該流通池執行合成式定序；且在經由該流通池執行合成式定序時：經由成像總成捕捉第一校準區域之一或多個校準影像，該第一校準目標定位在該通道之第一端部區域處；以及經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像，該等反應位點定位在該通道之中間區域處。
實例13
如實例12之方法，經由該流通池執行合成式定序，包括使該成像總成之至少一部分相對於該流通池移動通過運動範圍。
實例14
如實例13之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，執行經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像。
實例15
如實例14之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，執行經由該成像總成捕捉該第一校準區域之一或多個校準影像。
實例16
一種處理器可讀媒體，該處理器可讀媒體包括經組態以使處理器藉由執行如實例12之方法來處理資料之內容。
實例17
一種設備，該設備包含：流通池，該流通池包含一或多個通道，其中該一或多個通道中之各通道具有長度及寬度，該長度大於該寬度，且該一或多個通道中之各通道包含具有複數個反應位點之表面；成像總成，該成像總成用於接收回應於激發光而自定位在該等反應位點處之反應物發射之光；聚焦組件，該聚焦組件用於針對來自該一或多個通道中之各通道，獲得針對該通道之該表面之影像品質代理值；及邏輯電路，其中該邏輯電路用於針對來自該一或多個通道之主題通道：對於主題複數個關注區域中之各關注區域，其中各關注區域係在該主題通道之該表面上之二維區域，該二維區域具有沿著該主題通道之長度彼此分開之複數個反應位點以及沿著該通道之寬度彼此分開之複數個反應位點，執行包含以下項之一組校準動作：使用該成像總成捕捉該關注區域之影像；將該關注區域之該影像儲存在第一記憶體中；使用該聚焦組件判定該關注區域之一或多個影像品質代理值；以及計算該關注區域之影像品質分數；產生將該等關注區域之影像品質分數與該等關注區域之影像品質代理值相關的校準曲線；且在驅動該主題通道與該成像總成之視場沿著該主題通道之長度的相對運動時，執行包含以下項之一組鹼基檢出動作：基於使用該成像總成來偵測自定位在該主題通道之該表面上之反應位點處之反應物發射之光來獲得核苷酸資料；在獲得核苷酸資料時，使用該聚焦組件獲得一或多個影像品質代理值；以及基於該校準曲線及在獲得核苷酸資料時獲得之該一或多個影像品質代理值，判定是否調整該成像總成之特徵。
實例18
如實例17之設備，其中對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該關注區域沿著該主題通道之長度與來自該主題複數個關注區域中之至少一個其他關注區域重疊。
實例19
如實例18之設備，其中該邏輯電路包含：經程式化通用處理器；及無處理器專用邏輯電路；該第一記憶體係駐留在該無處理器專用邏輯電路上之本端記憶體；該設備包含可操作地連接至該經程式化通用處理器之第二記憶體；對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該組校準動作包含在將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中之前，將該關注區域之該影像儲存在該第二記憶體中；對於來自該主題複數個關注區域中之初始關注區域，將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中包含將該關注區域之該影像自該第二記憶體轉移至該第一記憶體；對於該主題複數個關注區域中之除該初始關注區域之外的各關注區域，在該第一記憶體中儲存該關注區域包含：在該第一記憶體由於該關注區域之第二部分由不同的、先前儲存之關注區域包含而已經含有該第二部分的時間，將該關注區域之該影像之第一部分自該第二記憶體轉移至該第一記憶體，其中該關注區域之該影像之該第一部分與該關注區域之該第二部分組合以提供該關注區域之該影像；以及自該第一記憶體移除資料，其中自該第一記憶體移除之該資料由該關注區域之該影像之該第一部分替換；該無處理器專用邏輯電路用於針對來自該複數個關注區域中之各關注區域計算該關注區域之該影像品質分數。
實例20
如實例19之設備，其中，對於來自該主題複數個關注區域中之至少一個關注區域，該關注區域之該第二部分之至少一部分由複數個不同的、先前儲存之關注區域包含。
實例21
如實例19之設備，其中，對於該主題複數個關注區域中之各關注區域：使用該成像總成捕捉該關注區域之該影像包含捕捉該主題通道之對應影像，其中：該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之寬度之範圍大於該關注區域沿著該主題通道之寬度之範圍；且該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該長度之範圍等於該關注區域沿著該主題通道之長度之範圍；且在該第二記憶體中儲存該關注區域之該影像包含在該第二記憶體中儲存該主題通道之該對應影像。
實例22
如實例17之設備，其中該一或多個通道中之各通道包含第一端部區域、第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之中間區域；該邏輯電路用於：在第一週期期間，沿著該主題通道之長度將該成像總成之視場自該主題通道之該第一端部區域通過該主題通道之該中間區域移動至該主題通道之該第二端部區域；在該第一週期期間，以第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第一複數個關注區域係該主題通道之該第一端部區域中之關注區域；在第二週期期間，沿著該主題通道之長度將該成像總成之視場自該主題通道之該第二端部區域通過該主題通道之該等中間區域移動至該主題通道之該第一端部區域；且在該第二週期期間，以第二複數個區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第二複數個關注區域係該主題通道之該第二端部區域中之關注區域。
實例23
如實例22之設備，其中該邏輯電路用於以第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作，其中該第三複數個關注區域係該主題通道之該中間區域中之關注區域。
實例24
如實例23之設備，其中該邏輯電路用於：在以該第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著高度之相對移動通過第一值與第二值之間的連續運動範圍，其中該高度垂直於該主題通道之長度及寬度；且在以該第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著該高度之相對移動通過第三值與第四值之間的連續運動範圍，其中該第三值及該第四值各自在該第一值與該第二值之間。
實例25
如實例17之設備，其中：該成像總成之該特徵係物鏡；該邏輯電路用於針對來自該一或多個通道中之該主題通道，在執行該組校準動作時：驅動該物鏡與該主題通道之該表面之間的相對移動通過連續運動範圍，該連續運動範圍沿著垂直於該主題通道之長度及寬度之高度；且沿著該主題通道之長度驅動該主題通道與該成像總成之該視場之相對運動；該聚焦組件用於針對來自該一或多個通道中之各通道，藉由執行包含將一組斑點投影至該通道之該表面上且偵測該組斑點自該通道之該表面之反射的動作來獲得該通道之該表面之影像品質代理值；對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域：該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含該關注區域之平均斑點間隔值；且使用該聚焦組件判定該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含：在捕捉該關注區域之該影像時，該聚焦組件將該組斑點投影至該主題通道之該表面上，偵測該組斑點自該主題通道之該表面之反射；且判定是否調整該成像總成之該特徵包含判定是否調整該物鏡與該主題通道之該表面沿著該高度之相對位置。
實例26
一種方法，該方法包含：對於主題複數個關注區域中之各關注區域，執行一組校準動作，其中各關注區域係在主題通道之表面上之二維區域，該二維區域具有沿著該主題通道之該長度彼此分開之複數個反應位點以及沿著該通道之該寬度彼此分開之複數個反應位點，執行包含以下項之一組校準動作：使用成像總成捕捉該關注區域之影像；將該關注區域之該影像儲存在第一記憶體中；使用用於分析化學或生物材料之系統之聚焦組件來判定該關注區域之一或多個影像品質代理值；計算該關注區域之影像品質分數；產生將該等關注區域之影像品質分數與該等關注區域之影像品質代理值相關的校準曲線；在驅動該主題通道與該成像總成之視場沿著該主題通道之長度的相對運動時，執行包含以下項之一組鹼基檢出動作：基於使用該成像總成來偵測自定位在該主題通道之該表面上之反應位點處之反應物發射之光來獲得核苷酸資料；在獲得核苷酸資料時，使用該聚焦組件獲得一或多個影像品質代理值；以及基於該校準曲線及在獲得核苷酸資料時獲得之該一或多個影像品質代理值，判定是否調整該成像總成之特徵。
實例27
如實例26之方法，其中對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該關注區域沿著該主題通道之長度與來自該主題複數個關注區域中之至少一個其他關注區域重疊。
實例28
如實例26之方法，其中：該第一記憶體係駐留在無處理器專用邏輯電路上之本端記憶體；對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該組校準動作包含在將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中之前，將該關注區域之該影像儲存在該第二記憶體中，其中該第二記憶體可操作地連接至通用處理器；對於來自該主題複數個關注區域中之初始關注區域，將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中包含將該關注區域之該影像自該第二記憶體轉移至該第一記憶體；對於該主題複數個關注區域中之除該初始關注區域之外的各關注區域，在該第一記憶體中儲存該關注區域包含：在該第一記憶體由於該關注區域之第二部分由不同的、先前儲存之關注區域包含而已經含有該第二部分的時間，將該關注區域之該影像之第一部分自該第二記憶體轉移至該第一記憶體，其中該關注區域之該影像之該第一部分與該關注區域之該第二部分組合以提供該關注區域之該影像；以及自該第一記憶體移除資料，其中自該第一記憶體移除之該資料由該關注區域之該影像之該第一部分替換；該無處理器專用邏輯電路用於針對來自該複數個關注區域中之各關注區域計算該關注區域之該影像品質分數。
實例29
如實例28之方法，其中，對於來自該主題複數個關注區域中之至少一個關注區域，該關注區域之該第二部分之至少一部分由複數個不同的、先前儲存之關注區域包含。
實例30
如實例28之方法，其中對於該主題複數個關注區域中之各關注區域：使用該成像總成捕捉該關注區域之該影像包含捕捉該主題通道之對應影像，其中：該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該寬度之範圍大於該關注區域沿著該主題通道之寬度之範圍；且該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該長度之範圍等於該關注區域沿著該主題通道之長度之範圍；且在該第二記憶體中儲存該關注區域之該影像包含在該第二記憶體中儲存該主題通道之該對應影像。
實例31
如實例26之方法，其中該一或多個通道中之各通道包含第一端部區域、第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之中間區域；該方法包含：在第一週期期間，沿著該主題通道之長度將該成像總成之視場自該主題通道之該第一端部區域通過該主題通道之該中間區域移動至該主題通道之該第二端部區域；在該第一週期期間，以第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第一複數個關注區域係該主題通道之該第一端部區域中之關注區域；在第二週期期間，沿著該主題通道之長度將該成像總成之視場自該主題通道之該第二端部區域通過該主題通道之該等中間區域移動至該主題通道之該第一端部區域；且在該第二週期期間，以第二複數個區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第二複數個關注區域係該主題通道之該第二端部區域中之關注區域。
實例32
如實例31之方法，其中該方法包含以第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作，其中該第三複數個關注區域係該主題通道之該中間區域中之關注區域。
實例33
如實例32之方法，其中該方法包含：在以該第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著高度之相對移動通過第一值與第二值之間的連續運動範圍，其中該高度垂直於該主題通道之長度及寬度；且在以該第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著該高度之相對移動通過第三值與第四值之間的連續運動範圍，其中該第三值及該第四值各自在該第一值與該第二值之間。
實例34
如實例32之方法，其中該方法包含藉由基於自該第三複數個關注區域捕捉之核苷酸資料執行合成式定序來判定生物材料之樣品之核苷酸序列。
實例35
如實例26之方法，其中：該成像總成之該特徵係物鏡；對於該主題通道，該方法包含在執行該組校準動作時：驅動該物鏡與該主題通道之該表面之間的相對移動通過連續運動範圍，該連續運動範圍沿著垂直於該主題通道之長度及寬度之高度；且沿著該主題通道之長度驅動該主題通道與該成像總成之該視場之相對運動；該聚焦組件用於針對該主題通道，藉由執行包含將一組斑點投影至該通道之該表面上且偵測該組斑點自該通道之該表面之反射的動作來獲得該通道之該表面之影像品質代理值；對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域：該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含該關注區域之平均斑點間隔值；且使用該聚焦組件判定該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含：在捕捉該關注區域之該影像時，該聚焦組件將該組斑點投影至該主題通道之該表面上，偵測該組斑點自該主題通道之該表面之反射；且判定是否調整該成像總成之該特徵包含判定是否調整該物鏡與該主題通道之該表面沿著該高度之相對位置。
V.雜項
雖然在可用於核苷酸定序過程之系統(100)之上下文中提供前述實例，但本文之教示內容亦可容易地應用於其他上下文，包括執行其他過程(即，除了核苷酸定序過程之外)之系統。因此，本文之教示內容未必限於用於執行核苷酸定序過程之系統。
應當理解，本文所述之主題在其應用方面不限於本文之描述中所闡述之或本文之附圖中所圖示之組件之構造及配置的細節。本文描述之主題能夠具有其他實施方案且能夠以各種方式實踐或執行。此外，應當理解，本文使用之措辭及術語係為了描述之目的，而不應當被認為係限制性的。本文使用之「包括」、「包含」或「具有」及其變型意謂涵蓋其後列出之項目及其等同物以及另外的項目。
當在申請專利範圍中使用時，術語「集合」應當被理解為被分組在一起之一或多個事物。類似地，當在申請專利範圍中使用時，「基於」應當被理解為指示一件事物至少部分地由被指定為「基於」之事物來判定。在一件事物需要由另一件事物排他地判定的情況下，則該件事物將被稱為「排他地基於」該件事物由其判定之另一件事物。
除非另外指定或限制，否則術語「安裝」、「連接」、「支撐」及「耦接」及其變型被廣泛地使用且涵蓋直接及間接安裝、連接、支撐及耦接兩種情況。此外，「連接」及「耦接」不限於實體或機械連接或耦接。此外，應當理解，本文參考裝置或元件定向使用之措辭及術語(諸如像「以上」、「以下」、「前」、「後」、「遠側」、「近側」等術語)僅用於簡化本文所述之一或多個實例之描述，而不係單獨地指示或暗示所提及之裝置或元件必須具有特定定向。另外，術語諸如「外部」及「內部」在本文中用於描述之目的，且不旨在指示或暗示相對重要性或顯著性。
應當理解，以上描述旨在為例示性的而非限制性的。例如，上述實例(及/或其各態樣)可彼此結合使用。另外，在不背離本發明範疇的情況下，可進行許多修改以使特定情況或材料適應當前描述之主題之教示內容。雖然本文所述之材料及塗層之尺寸、類型旨在界定所揭示之主題之參數，但它們決不係限制性的而係說明性的。在查看上述描述時，許多另外的實例對於熟習此項技術者而言將係顯而易見的。因此，本發明主題之範疇應參考所附申請專利範圍以及此類申請專利範圍賦予之等同物之全部範疇來判定。在所附申請專利範圍中，術語「包括」及「在其中」用作各別術語「包含」及「其中」之通俗中文等同物。此外，在以下申請專利範圍中，術語「第一」、「第二」及「第三」等僅用作標籤，並非旨在對其物件施加數字要求。此外，以下申請專利範圍之限制不係以構件加功能之格式書寫的，且不旨在基於35 U.S.C. §112(f)段落來解釋，除非且直至此類申請專利範圍限制明確地使用片語「用於……之構件」後面接沒有其他結構之功能陳述。
以下申請專利範圍列舉了所揭示之主題之某些實例之態樣且被認為係以上揭示內容之一部分。此等態樣可彼此組合。
100:系統 110:流通池 120:系統控制器 122:成像總成 130:溫度站致動器 132:加熱器/冷卻器 140:攝影機系統 142:物鏡總成 144:濾光器切換總成 146:二向色鏡總成 150:發光總成 160:焦點追蹤模組 162:聚焦組件 170:運動台 180:廢液閥 190:流體遞送模組或裝置 200:流通池 202:本體 204:上表面 206:底表面 210:細長流動通道 212:基部表面 220:入口埠 222:出口埠 230:孔 300:流通池 302:本體 304:上表面 310:流動通道 320:第一端部 322:第二端部 324:中間區域 330:對準特徵 332:對準特徵 340:校準區域 342:第一邊界 344:第二邊界 400:曲線圖 402:曲線 410:點 420:水平線 430:點 500:運動輪廓/曲線圖 502:第一運動 504:第二運動 600:曲線圖 604:反射斑點 606:反射斑點 608:反射斑點 610:反射斑點 710:曲線圖 720:曲線圖 800:曲線圖 802:曲線 804:第一部分 806:第二部分 900:曲線圖 902:平滑曲線擬合 1000:曲線圖 1002:拋物曲線擬合 1004:影像品質分數 1006:平均斑點間隔值 1100:區塊 1102:區塊 1104:區塊 1106:區塊 1108:區塊 1110:區塊 1112:區塊 1114:區塊 1116:區塊 1118:區塊 1401:區塊 1402:區塊 1403:區塊 1404:區塊 1405:區塊 1406:區塊 1407:區塊 1408:區塊 1409:區塊 1410:區塊 1601:區塊 1602:區塊 1603:區塊 S2:第二表面界面 S3:第三表面界面 X:方向 Y:方向 Z:方向
圖1描繪了可在用於生物或化學分析之系統中實施之成像總成之實例的示意圖。
圖2描繪了可與圖1之系統一起使用之流通池之實例的透視圖。
圖3描繪了圖3之流通池之通道的放大透視圖。
圖4描繪了可與圖1之系統一起使用之流通池之另一實例的俯視平面圖。
圖5描繪了圖4之流通池之通道的放大俯視平面圖。
圖6描繪了描繪聚焦模型產生過程期間之影像捕捉位置之實例的曲線圖。
圖7描繪了運動輪廓，其描繪了用於移動成像總成之物鏡以用於聚焦模型產生及/或更新之整合過焦(through focus)路徑之實例。
圖8描繪了偵測由第一表面及第二表面反射之焦點追蹤斑點的曲線圖。
圖9描繪了一對曲線圖，其展示了偵測到之焦點追蹤斑點之位置相對於成像總成之物鏡之z位置高度之間的實質上線性關係。
圖10描繪了展示通過流通池之校準區域之平均斑點間隔值的曲線圖。
圖11描繪了展示通過流通池之校準區域之影像品質分數值的曲線圖。
圖12描繪了展示相對於平均斑點間隔值之影像品質分數值的曲線圖。
圖13描繪了表示動態校準光學系統組件之方法之實例的流程圖。
圖14描繪了表示動態校準光學系統組件之方法之實例的流程圖。
圖15描繪了關注區域之例示性集合。
圖16描繪當執行校準動作時可採取之特定方法。
100:系統
110:流通池
120:系統控制器
122:成像總成
130:溫度站致動器
132:加熱器/冷卻器
140:攝影機系統
142:物鏡總成
144:濾光器切換總成
146:二向色鏡總成
150:發光總成
160:焦點追蹤模組
162:聚焦組件
170:運動台
180:廢液閥
190:流體遞送模組或裝置
X:方向
Z:方向

Claims (35)

  1. 一種設備，該設備包含： 一流通池，該流通池包含一或多個通道，其中該一或多個通道中之各通道具有一長度及一寬度，該長度大於該寬度，且該一或多個通道中之各通道包含具有複數個反應位點之一表面； 一成像總成，該成像總成用於接收回應於一激發光而自定位在該等反應位點處之一反應物發射之光； 一聚焦組件，該聚焦組件用於針對來自該一或多個通道中之各通道，獲得針對該通道之該表面之影像品質代理值；及 邏輯電路，其中該邏輯電路用於針對來自該一或多個通道之一主題通道： 對於主題複數個關注區域中之各關注區域，其中各關注區域係在該主題通道之該表面上之一二維區域，該二維區域具有沿著該主題通道之該長度彼此分開之複數個反應位點以及沿著該通道之該寬度彼此分開之複數個反應位點，執行包含以下項之一組校準動作： 使用該成像總成捕捉該關注區域之一影像； 將該關注區域之該影像儲存在一第一記憶體中； 使用該聚焦組件判定該關注區域之一或多個影像品質代理值；以及 計算該關注區域之一影像品質分數； 產生將該等關注區域之影像品質分數與該等關注區域之影像品質代理值相關的一校準曲線；以及 在驅動該主題通道與該成像總成之一視場沿著該主題通道之該長度的相對運動時，執行包含以下項之一組鹼基檢出動作： 基於使用該成像總成來偵測自定位在該主題通道之該表面上之反應位點處之反應物發射之光來獲得核苷酸資料； 在獲得核苷酸資料時，使用該聚焦組件獲得一或多個影像品質代理值；以及 基於該校準曲線及在獲得核苷酸資料時獲得之該一或多個影像品質代理值，判定是否調整該成像總成之一特徵。
  2. 如請求項1之設備，其中對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該關注區域沿著該主題通道之該長度與來自該主題複數個關注區域中之至少一個其他關注區域重疊。
  3. 如請求項1之設備，其中： 該邏輯電路包含： 一經程式化通用處理器；及 無處理器專用邏輯電路； 該第一記憶體係駐留在該無處理器專用邏輯電路上之一本端記憶體； 該設備包含可操作地連接至該經程式化通用處理器之一第二記憶體； 對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該組校準動作包含在將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中之前，將該關注區域之該影像儲存在該第二記憶體中； 對於來自該主題複數個關注區域中之一初始關注區域，將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中包含將該關注區域之該影像自該第二記憶體轉移至該第一記憶體； 對於該主題複數個關注區域中之除該初始關注區域之外的各關注區域，在該第一記憶體中儲存該關注區域包含： 在該第一記憶體由於該關注區域之一第二部分由一不同的、先前儲存之關注區域包含而已經含有該第二部分的一時間，將該關注區域之該影像之一第一部分自該第二記憶體轉移至該第一記憶體，其中該影像之該第一部分及該關注區域與該關注區域之該第二部分組合以提供該關注區域之該影像；以及 自該第一記憶體移除資料，其中自該第一記憶體移除之該資料由該關注區域之該影像之該第一部分替換； 該無處理器專用邏輯電路用於針對來自該複數個關注區域中之各關注區域計算該關注區域之該影像品質分數。
  4. 如請求項3之設備，其中，對於來自該主題複數個關注區域中之至少一個關注區域，該關注區域之該第二部分之至少一部分由複數個不同的、先前儲存之關注區域包含。
  5. 如請求項3之設備，其中，對於該主題複數個關注區域中之各關注區域： 使用該成像總成捕捉該關注區域之該影像包含捕捉該主題通道之一對應影像，其中： 該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該寬度之一範圍大於該關注區域沿著該主題通道之該寬度之一範圍；且 該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該長度之一範圍等於該關注區域沿著該主題通道之該長度之一範圍； 且 在該第二記憶體中儲存該關注區域之該影像包含在該第二記憶體中儲存該主題通道之該對應影像。
  6. 如請求項1之設備，其中： 該一或多個通道中之各通道包含一第一端部區域、一第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之一中間區域； 該邏輯電路用於： 在一第一週期期間，沿著該主題通道之該長度將該成像總成之一視場自該主題通道之該第一端部區域通過該主題通道之該中間區域移動至該主題通道之該第二端部區域； 在該第一週期期間，以第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第一複數個關注區域係該主題通道之該第一端部區域中之關注區域； 在一第二週期期間，沿著該主題通道之該長度將該成像總成之一視場自該主題通道之該第二端部區域通過該主題通道之該等中間區域移動至該主題通道之該第一端部區域；以及 在該第二週期期間，以第二複數個區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第二複數個關注區域係該主題通道之該第二端部區域中之關注區域。
  7. 如請求項6之設備，其中該邏輯電路用於以第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作，其中該第三複數個關注區域係該主題通道之該中間區域中之關注區域。
  8. 如請求項7之設備，其中該邏輯電路用於： 在以該第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著一高度之相對移動通過一第一值與一第二值之間的一連續運動範圍，其中該高度垂直於該主題通道之該長度及該寬度；且 在以該第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著該高度之相對移動通過一第三值與一第四值之間的一連續運動範圍，其中該第三值及該第四值各自在該第一值與該第二值之間。
  9. 如請求項1之設備，其中： 該成像總成之該特徵係一物鏡； 該邏輯電路用於針對來自該一或多個通道中之該主題通道，在執行該組校準動作時： 驅動該物鏡與該主題通道之該表面之間的相對移動通過一連續運動範圍，該連續運動範圍沿著垂直於該主題通道之該長度及該寬度之一高度；且 沿著該主題通道之該長度驅動該主題通道與該成像總成之該視場之相對運動； 該聚焦組件用於針對來自該一或多個通道中之各通道，藉由執行包含將一組斑點投影至該通道之該表面上且偵測該組斑點自該通道之該表面之反射的動作來獲得該通道之該表面之影像品質代理值； 對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域： 該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含該關注區域之一平均斑點間隔值；且 使用該聚焦組件判定該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含：在捕捉該關注區域之該影像時，該聚焦組件將該組斑點投影至該主題通道之該表面上，偵測該組斑點自該主題通道之該表面之反射； 且 判定是否調整該成像總成之該特徵包含判定是否調整該物鏡與該主題通道之該表面沿著該高度之相對位置。
  10. 一種方法，該方法包含： 對於主題複數個關注區域中之各關注區域，執行一組校準動作，其中各關注區域係在一主題通道之一表面上之一二維區域，該二維區域具有沿著該主題通道之該長度彼此分開之複數個反應位點以及沿著該通道之該寬度彼此分開之複數個反應位點，執行包含以下項之一組校準動作： 使用一成像總成捕捉該關注區域之一影像； 將該關注區域之該影像儲存在一第一記憶體中； 使用用於分析化學或生物材料之一系統之一聚焦組件來判定該關注區域之一或多個影像品質代理值； 計算該關注區域之一影像品質分數； 產生將該等關注區域之影像品質分數與該等關注區域之影像品質代理值相關的一校準曲線； 在驅動該主題通道與該成像總成之一視場沿著該主題通道之該長度的相對運動時，執行包含以下項之一組鹼基檢出動作： 基於使用該成像總成來偵測自定位在該主題通道之該表面上之反應位點處之反應物發射之光來獲得核苷酸資料； 在獲得核苷酸資料時，使用該聚焦組件獲得一或多個影像品質代理值；以及 基於該校準曲線及在獲得核苷酸資料時獲得之該一或多個影像品質代理值，判定是否調整該成像總成之一特徵。
  11. 如請求項10之方法，其中對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該關注區域沿著該主題通道之該長度與來自該主題複數個關注區域中之至少一個其他關注區域重疊。
  12. 如請求項10之方法，其中： 該第一記憶體係駐留在一無處理器專用邏輯電路上之一本端記憶體； 對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域，該組校準動作包含括在將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中之前，將該關注區域之該影像儲存在該第二記憶體中，其中該第二記憶體可操作地連接至一通用處理器； 對於來自該主題複數個關注區域中之一初始關注區域，將該關注區域之該影像儲存在該第一記憶體中包含將該關注區域之該影像自該第二記憶體轉移至該第一記憶體； 對於該主題複數個關注區域中之除該初始關注區域之外的各關注區域，在該第一記憶體中儲存該關注區域包含： 在該第一記憶體由於該關注區域之一第二部分由一不同的、先前儲存之關注區域包含而已經含有該第二部分的一時間，將該關注區域之該影像之一第一部分自該第二記憶體轉移至該第一記憶體，其中該影像之該第一部分及該關注區域與該關注區域之該第二部分組合以提供該關注區域之該影像；以及 自該第一記憶體移除資料，其中自該第一記憶體移除之該資料由該關注區域之該影像之該第一部分替換； 該無處理器專用邏輯電路用於針對來自該複數個關注區域中之各關注區域計算該關注區域之該影像品質分數。
  13. 如請求項12之方法，其中，對於來自該主題複數個關注區域中之至少一個關注區域，該關注區域之該第二部分之至少一部分由複數個不同的、先前儲存之關注區域包含。
  14. 如請求項12之方法，其中，對於該主題複數個關注區域中之各關注區域： 使用該成像總成捕捉該關注區域之該影像包含捕捉該主題通道之一對應影像，其中： 該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該寬度之一範圍大於該關注區域沿著該主題通道之該寬度之一範圍；且 該主題通道之該對應影像沿著該主題通道之該長度之一範圍等於該關注區域沿著該主題通道之該長度之一範圍； 且 在該第二記憶體中儲存該關注區域之該影像包含在該第二記憶體中儲存該主題通道之該對應影像。
  15. 如請求項10之方法，其中： 該一或多個通道中之各通道包含一第一端部區域、一第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之一中間區域； 該方法包含： 在一第一週期期間，沿著該主題通道之該長度將該成像總成之一視場自該主題通道之該第一端部區域通過該主題通道之該中間區域移動至該主題通道之該第二端部區域； 在該第一週期期間，以第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第一複數個關注區域係該主題通道之該第一端部區域中之關注區域； 在一第二週期期間，沿著該主題通道之該長度將該成像總成之一視場自該主題通道之該第二端部區域通過該主題通道之該等中間區域移動至該主題通道之該第一端部區域；以及 在該第二週期期間，以第二複數個區域作為該主題複數個關注區域來執行該組校準動作，其中該第二複數個關注區域係該主題通道之該第二端部區域中之關注區域。
  16. 如請求項15之方法，其中該方法包含以第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作，其中該第三複數個關注區域係該主題通道之該中間區域中之關注區域。
  17. 如請求項16之方法，其中該方法包含： 在以該第一複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著一高度之相對移動通過一第一值與一第二值之間的一連續運動範圍，其中該高度垂直於該主題通道之該長度及該寬度；以及 在以該第三複數個關注區域作為該主題複數個關注區域執行該組校準動作時，驅動該成像總成之該特徵與該流通池之間沿著該高度之相對移動通過一第三值與一第四值之間的一連續運動範圍，其中該第三值及該第四值各自在該第一值與該第二值之間。
  18. 如請求項16之方法，其中該方法包含藉由基於自該第三複數個關注區域捕捉之核苷酸資料執行合成式定序來判定生物材料之一樣品之一核苷酸序列。
  19. 如請求項10之方法，其中： 該成像總成之該特徵係一物鏡； 對於該主題通道，該方法包含在執行該組校準動作時： 驅動該物鏡與該主題通道之該表面之間的相對移動通過一連續運動範圍，該連續運動範圍沿著垂直於該主題通道之該長度及該寬度之一高度；且 沿著該主題通道之該長度驅動該主題通道與該成像總成之該視場之相對運動； 該聚焦組件用於針對該主題通道，藉由執行包含將一組斑點投影至該通道之該表面上且偵測該組斑點自該通道之該表面之反射的動作來獲得該通道之該表面之影像品質代理值； 對於來自該主題複數個關注區域中之各關注區域： 該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含該關注區域之一平均斑點間隔值；且 使用該聚焦組件判定該關注區域之該一或多個影像品質代理值包含：在捕捉該關注區域之該影像時，該聚焦組件將該組斑點投影至該主題通道之該表面上，偵測該組斑點自該主題通道之該表面之反射； 且 判定是否調整該成像總成之該特徵包含判定是否調整該物鏡與該主題通道之該表面沿著該高度之相對位置。
  20. 一種設備，該設備包含： 一流通池，該流通池包括： 一通道，該通道具有一第一端部區域、一第二端部區域以及在該第一端部區域與該第二端部區域之間延伸之一中間區域，該通道界定包括該第一端部區域、該中間區域及該第二端部區域之一長度，該通道經組態以接收一流體，且該通道包括在該第一端部區域、該第二端部區域或該中間區域中之一或多個校準區域； 複數個反應位點，該複數個反應位點沿著該中間區域定位，各反應位點經組態以含有由該流體攜帶之一生物樣品，各反應位點經進一步組態以接收一激發光； 一成像總成，該成像總成可操作以接收回應於該激發光而自定位在該等反應位點處之一反應物發射之光；及 一處理器，該處理器經組態以： 驅動該成像總成之至少一部分與該流通池之間沿著一連續運動範圍之相對移動，藉此使得該成像總成能夠沿著該通道之該長度捕捉影像； 在該連續運動範圍之一第一部分期間，啟動該成像總成以捕捉針對該一或多個校準區域之一或多個校準影像；以及 在該連續運動範圍之一第二部分期間，啟動該成像總成以捕捉該等反應位點之影像。
  21. 如請求項20之設備，其中該一或多個校準區域定位在該第一端部區域中。
  22. 如請求項20或21之設備，其中該一或多個校準區域定位在該第二端部區域中。
  23. 如請求項20或21之設備，其中該一或多個校準區域定位在該中間區域中。
  24. 如請求項20或21之設備，該一或多個校準區域包括核苷酸。
  25. 如請求項20或21之設備，該處理器經進一步組態以至少部分地基於來自該一或多個校準影像之資料來調整該成像總成之一特徵。
  26. 一種方法，該方法包含： 通過一流通池之一通道連通流體； 使一成像總成之至少一部分相對於該流通池移動通過一運動範圍；以及 在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時： 經由該成像總成捕捉一第一校準區域之一或多個校準影像，該第一校準區域定位在該通道之一第一端部區域中；以及 經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像，該等反應位點定位在該通道之一中間區域處。
  27. 如請求項26之方法，該方法進一步包含在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，經由該成像總成捕捉一第二校準區域之一或多個校準影像，該第二校準區域定位在該通道之一第二端部區域處。
  28. 如請求項26或27之方法，該方法進一步包含至少部分地基於來自該一或多個校準影像之資料調整該成像總成之一特徵。
  29. 如請求項26或27之方法，該方法進一步包含基於該等反應位點之該一或多個影像執行合成式定序分析。
  30. 如請求項29之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時執行該合成式定序分析。
  31. 一種方法，該方法包含： 通過一流通池之一通道連通流體； 經由該流通池執行合成式定序；以及 在經由該流通池執行合成式定序時： 經由一成像總成捕捉一第一校準區域之一或多個校準影像，該第一校準目標定位在該通道之一第一端部區域處；以及 經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像，該等反應位點定位在該通道之一中間區域處。
  32. 如請求項31之方法，經由該流通池執行合成式定序，包括使該成像總成之至少一部分相對於該流通池移動通過一運動範圍。
  33. 如請求項32之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，執行經由該成像總成捕捉反應位點之一或多個影像。
  34. 如請求項33之方法，在使該成像總成之該至少一部分相對於該流通池移動通過該運動範圍時，執行經由該成像總成捕捉該第一校準區域之一或多個校準影像。
  35. 一種處理器可讀媒體，該處理器可讀媒體包括經組態以使一處理器藉由執行如請求項31之方法來處理資料之內容。
TW112137554A 2022-09-29 2023-09-28 動態光學系統校準 TW202428882A (zh)

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