位置。壳体11具有开口 13,通过该 开口，流动池12的表面暴露，使得当流体卡盘10被置于卡盘座4中时其可以与光学扫描装 置1光学交互。卡盘壳体11还包括样品端口 14,用于引入目标核酸样品。条形码15或其 他机器可读标记可以任选地存在于卡盘壳体11上，例如，以提供样品跟踪和管理。其他标 记16也可存在于壳体上以方便人类用户鉴别，例如，以识别制造商、流体卡盘所支持的解 析分析、批号、有效期、安全警告等。
[0073] 图1中所示的设备是示例性的。下文更详细地阐述了可以可选地或另外地用于图 1的实例的本申请的方法和设备的另外的示例性实施例。
[0074] 本文提供了一种检测设备，其具有（a)支架，其包括多个显微荧光计，其中显微荧 光计中的每一个包括被配置用于宽视场影像检测的物镜，其中所述多个显微荧光计被定位 成同时获取公共平面内的多个宽视场影像，并且其中宽视场影像中的每一个来自公共平面 的不同区域；(b)平移平台，其被配置成沿平行于公共平面的至少一个方向移动支架；以及 (c)样品平台，其被配置成保持基板在公共平面内。
[0075] 本申请的检测设备（或单个显微荧光计）可用于以足以区分微米级的特征的分辨 率获取一个或多个影像。例如，在检测设备中使用的显微荧光计可以具有足以区分以至多 为 500 μ m、100 μ m、50 μ m、10 μ m、5 μ m、4 μ m、3 μ m、2 μ m或 1 μ m 间隔开的特征的分辨率。更 低的分辨率也是可能的，例如，区分以大于500 μm间隔开的特征的分辨率。
[0076] 本申请的检测设备（或单个显微荧光计）非常适合于表面的高分辨率检测。因 此，具有平均间隔在微米范围内的特征的阵列是特别有用的基板。在特定的实施例中，检 测设备或显微焚光计可用于获取具有平均处于或低于500 μ m、100 μ m、50 μ m、10 μ m、5 μ m、 4μπ?、3μπ?、2μπ?或ΙμL?的最近相邻的中心至中心间距特征的阵列的一个或多个影像。在 许多实施例中，阵列的特征以例如小于100 μ m、50 μ m、10 μ m、5 μ m、1 μ m或0. 5 μ m非连续 间隔开。然而，特征不一定间隔开。相反，阵列的一些或全部特征可以彼此相连。
[0077] 可以使用本领域已知的多种阵列中的任一种（也称为"微阵列"）。典型的阵列包 含特征，每一个特征具有单个探针或一群探针。在后一种情况下，在每一位点的探针群通常 是均匀的，具有单一种类的探针。例如，在核酸阵列的情况下，每个特征可以具有多个核酸 种类，每个核酸种类具有公共序列。然而，在一些实施例中，在阵列的每个特征处的群可以 是不均匀的。类似地，蛋白质阵列通常可以具有单个蛋白质或一群蛋白质的特征，但不总是 具有相同的氨基酸序列。探针可以例如经由探针到表面的共价连接或经由探针与表面的非 共价相互作用被附接到阵列的表面。在一些实施例中，探针，如核酸分子，可以经由例如在 US 2011/0059865A1中所描述的凝胶层附接到表面，所述文献在此引入作为参考。
[0078] 示例性的阵列包括但不限于，可从Illurttina?公司（圣地亚哥，加利福尼亚州）购 得的微珠芯片阵列、或者例如其中探针被附接到存在于表面上的微珠（例如，在表面上的 孔中的微珠）的其他阵列，如美国专利号6, 266, 459、6, 355, 431、6, 770, 441、6, 859, 570、或 7,622,294、或？(^公开号冊00/63437中描述的那些，每一篇文献在此引入作为参考。可 以使用的可商业购得的微阵列的其他实例包括，例如，根据有时称为VLSIPS?(甚大规模固 定化聚合物合成）的技术合成的Affymetrix φ GeneChipK>微阵列或其他微阵列。也可以 在根据本申请的一些实施例的设备或系统中使用点样微阵列。一种示例性的点样微阵列为 可从Amersham Biosciences购得的CodeLink?阵列。有用的另一个微阵列是使用喷墨印 刷方法（如可从Agilent技术购得的SurePrint?技术）制造的微阵列。
[0079] 其他有用的阵列包括用在核酸测序应用中的那些。例如，具有基因组片段的扩增 子阵列（通常称为簇）是特别有用的，如在Bentley等人的Nature 456:53-59 (2008)、TO 04/018497、US 7,057,026、TO 91/06678、TO 07/123744、US 7,329,492、US 7,211，414、US 7, 315, 019、US 7, 405, 281或US 2008/0108082中描述的那些，每一篇文献在此引入作为参 考。用于核酸测序的另一种类型的阵列是从乳剂PCR技术产生的粒子阵列。在Dressman 等人的 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003)、W0 05/010145、US 2005/0130173 或US 2005/0064460中描述了实例，每一篇文献其全部内容在此引入作为参考。虽然在测 序应用的背景下描述了上述阵列，但是应当理解，阵列可用于其他实施例中，包括例如不包 括测序技术的那些实施例。
[0080] 是否被配置用于检测阵列或其他样品，存在于检测设备中的一个或多个显微荧光 计可被配置用于宽视场检测。对于单个显微荧光计的视场直径可以是例如至少〇.5_、1_、 2mm、3mm、4mm、5mm或更大。通过选择合适的光学部件，视场直径可以被限制到最大区域，而 且同样地，视场直径可以是例如不大于51111]1、4臟、31111]1、21111]1或11111]1。因此，在一些实施例中，由 单个显微荧光计获得的影像可以具有范围在〇. 25_2到25_ 2的面积。
[0081] 除了被配置用于宽视场检测，显微荧光计可被配置成具有大于0.2的数值孔径 (NA)。例如，用于本申请的显微荧光计中的物镜的NA可为至少0. 2、0. 3、0. 4或0. 5。可选 地或另外地，可能需要将物镜的NA限制为不大于0. 8、0. 7、0. 6或0. 5。当通过具有在0. 2 和0. 5之间的NA的物镜进行检测时，本文所述的方法和设备是特别有用的。
[0082] 在阵列检测实施例中，检测设备（或单个显微荧光计）可被配置成获取阵列的数 字影像。通常，数字检测设备（或单个显微荧光计）的每一个像素将收集来自任何给定的 影像采集中的不多于一个特征的信号。这种配置将影像中的特征之间的不希望的"串扰" 最小化。可以基于成像的特征的尺寸和形状以及基于数字检测设备（或单个显微荧光计） 的配置调节检测来自每个特征的信号的像素的数量。例如，可以以不超过约16个像素、9个 像素、4个像素或者1个像素作为在给定的影像中检测到的每个特征。在特定的实施例中， 每个影像可以利用平均每个特征的6. 5个像素、每个特征的4. 7个像素或每个特征的1个 像素。例如通过减少阵列的图案中的特征的位置中的变化性以及紧缩针对检测设备与阵列 的对准的容差，可以减少每个特征使用的像素数量。以被配置成使用每个特征少于4个像 素的数字检测器为例，可以通过使用有序的核酸特征阵列代替随机分布的核酸集群阵列来 提尚影像质量。
[0083] 应当理解，具有多个显微荧光计的检测设备可以检测公共平面的区域，所述公共 平面的区域面积粗略地等于显微荧光计的数量乘以由每个显微荧光计检测的宽视场区域 面积。这些区域不必是连续的。例如，2个或多于2个显微荧光计可被定位成检测由未检测 到的区域间隔开的公共平面的离散区域。然而，如果需要，多个显微荧光计可被定位成检测 连续但不重叠的区域。在可选的实施例中，具有多个显微荧光计的检测设备可以检测基本 小于显微荧光计的数量乘以由每个显微荧光计检测的宽视场区域面积的公共平面的区域 面积。这可以例如在多个显微荧光计被定位成检测具有至少部分重叠的区域时实现。如本 文其他地方进一步详细阐述的，不需要获取具有如下格式的多个影像：用于或者甚至支持 已经检测到的阵列或其他公共平面的完整影像的重构。
[0084] 图2中示出了用于显微荧光计100的示例性光学布局。显微荧光计100被引导至 流动池170,该流动池170具有被流体填充通道175间隔开的上层171和下层173。在所示 的配置中，上层171是光学透明的并且显微荧光计100聚焦到上层171的内表面172上的 区域176。在可选配置中，显微荧光计100可以聚焦到下层173的内表面174。表面中的一 个或两个可包括将由显微荧光计100进行检测的阵列特征。
[0085] 显微荧光计100包括物镜101，该物镜101被配置成将来自辐射源102的激励辐射 引导至流动池170以及将来自流动池170的发射引导至检测器108。在示例性的布局中，来 自辐射源102的激励辐射在到流动池170的途中通过透镜105,然后通过分束器106,并且 然后通过物镜。在所示的实施例中，辐射源包括两个发光二极管（LED) 103和104,其以彼此 不同的波长产生辐射。来自流动池170的发射辐射由物镜101所捕获并被分束器反射通过 光学调节器件107且到达检测器108 (例如，CMOS传感器）。分束器106用于沿正交于激 励辐射的路径的方向引导发射辐射。可以在z维度上移动物镜的位置以改变显微荧光计的 焦点。可以在y方向上来回地移动显微荧光计100以捕获流动池170的上层171的内表面 172的几个区域的影像。
[0086] 图3示出了为了展示各种光学部件的功能布置的示例性显微荧光计的分解视图。 示出了两个激励源，包括绿色发光二极管（LEDG)和红色发光二极管（LEDR)。来自它们每一 个的激励光分别经过绿色发光二极管聚光透镜L6和红色发光二极管聚光透镜L7。发光二 极管折叠镜Ml将绿色激励辐射反射到组合器二色镜F5,该组合器二色镜F5将绿色激励辐 射反射通过激励滤光器F2,然后通过激光二极管分束器F3,然后通过激励场阑（FS)，然后 通过激励投影透镜组L2到达激励/发射二色镜F4,该激励/发射二色镜F4将绿色激励辐 射反射通过固定物镜透镜组L3和平移物镜透镜组L4到达流动池（FC)的表面。红色激励 辐射从红色发光二极管聚光透镜L7通过到达组合器二色镜F5,然后红色激励辐射沿着与 绿色激励辐射相同的路径到达流动池（FC)的表面。如图所示，通过上下（即，沿z维度） 移动平移物镜透镜组L4驱动聚焦。来自流动池（FC)表面的发射返回穿过平移物镜透镜组 L4,并且然后通过固定物镜透镜组L3到达激励/发射二色镜F4,该激励/发射二色镜F4将 发射辐射传递到发射投影透镜组Ll，通过发射滤光器，并且然后到达CMOS影像传感器Sl。 激光二极管（LD)也经由激光二极管耦合透镜组L5被引导至激光二极管分束器F3,该激光 二极管分束器F3将激光二极管辐射反射通过激励场阑（FS)、激励投影透镜组L2、激励/发 射二色镜F4、固定物镜透镜组L3和平移物镜透镜组L4到达流动池（FC)。
[0087] 如图2和图3的示例性实施例所展示的，显微荧光计中的每一个可以包括分束器 和检测器，其中分束器被定位成将来自激励辐射源的激励辐射引导至物镜以及将来自物镜 的发射辐射引导至检测器。如图所示，每个显微荧光计可任选地包括激励辐射源如发光二 极管。在这种情况下，每个显微荧光计可包括专用辐射源，使得读取头包括几个辐射源，每 个辐射源分离成单个显微荧光计。在一些实施例中，两个或多于两个显微荧光计可以从公 共辐射源接收激励辐射。这样，两个或多于两个显微荧光计可以共用辐射源。在示例性配 置中，单个辐射源可将辐射引导至分束器，所述分束器被定位成将激励辐射分离成两个或 多于两个光束并将光束引导至两个或多于两个对应的显微荧光计。另外地或可选地，可以 经由一个或多个光纤将激励辐射从辐射源引导至一个、两个或多于两个显微荧光计。
[0088] 应当理解，图中所示的具体部件是示例性的，并且可以被类似功能的部件替换。例 如，可以使用多种辐射源中的任一种来代替发光二极管。特别有用的辐射源是弧光灯、激 光、半导体光源（SLS)或激光二极管。LED例如可以从Luminus(Billerica，Mass)购得。类 似地，多种检测器是有用的，包括但不限于电荷耦合装置（CCD)传感器、光电倍增管（PMT)、 或互补金属氧化物半导体（CMOS)传感器。特别有用的检测器是可从Aptina Imaging (San Jose，CA)购得的5-兆像素 CMOS传感器（MT9P031)。
[0089] 图2和图3提供了包括两个激励源的显微荧光计的示例性实施例。该配置可用于 检测分别在不同的波长下被激励的至少两个荧光团。如果需要，显微荧光计可被配置成包 括两个以上的激励源。例如，显微荧光计可以包括至少2、3、4或更多个不同的激励源（即 产生彼此不同的波长的源）。可选地或另外地，分束器和滤光器可用于扩大来自单个辐射 源的激励波长的范围。多个辐射源和/或分裂激励光束的滤光的类似使用可用于其中几个 显微荧光计共享来自一个或多个辐射源的激励的实施例。如本文其他地方进一步详细所述 的，多个激励波长的可用性尤其可用于利用几个不同的荧光团标记的测序应用。
[0090] 图4示出了单个读取头150中的四个显微荧光计的示例性布置。四个显微荧光计 被布置成相对于流动池160的通道161和162交错布局。在所示的布置中，显微荧光计中 的两个（对应于检测器l〇8a和108c)被配置成对第一通道161的单独区域进行成像，而 另两个显微荧光计（对应于检测器108b和108d)被配置成对第二通道162的单独区域进 行成像。如图所示，显微荧光计（对应于检测器l〇8a和108c)在X维度上相对于显微荧光 计（对应于检测器108b和108d)交错布置，使得两对显微荧光计可以分别检测相邻的通道 161和162。每个显微荧光计具有正交的发射和激励路径（如图2所示），同时辐射源102 被定位在读取头的同一侧上，与流动池160相对。两个检测器108a和108c被定位在读取 头的第一侧上，且另两个检测器l〇8b和IOSd被定位在相对侧上，两侧均正交于激励源被定 位的一侧。在图4所示的示例性实施例中，四个辐射源与单个大型散热器120热接触。单 个大型散热器与针对每个辐射源使用单独的散热器的许多配置相比提供更大程度的散热。 然而，如果需要，单独的辐射源可以被热耦合到单独的散热器（例如，参见下文的图8及相 关说明）。图4所示的显微荧光计的布置的优点是提供了紧凑的读取头。对于交换在每个 显微荧光计中的激励源和检测器的相对位置的实施例可以得出类似的优点（例如，参见下 文的图8和相关说明）。
[0091] 图4中所示的读取头150被定位成在y维度上进行扫描。y维度平行于流动池160 的长度，使得在扫描操作中读取头150的运动将导致沿着流动池160的长度的区域的成像。 检测器108a、108b、108c和108d被定位在读取头150的相对侧上，并且在流动池160的相 对侧上，流动池的侧面沿着扫描方向延伸。扫描头150相对于流动池160和扫描方向的定 向是示例性的。其他定向也是有用的，包括例如图13中所示的定向，其中检测器被定位在 读取头的相对侧上，但是在相对于扫描方向的向前和向后位置中。
[0092] 显微荧光计或具有几个显微荧光计的读取头可以被定位在如本文所述的几个实 施例所示例的流动池的上方（相对于重力箭头）。然而，也可以将显微荧光计或读取头定位 在流动池的下方。因此，相对于所使用的激励和发射辐射的波长，流动池可以在顶侧、底侧 或两侧上是透明的。事实上，在一些实施例中，可能需要将显微荧光计定位在流动池的两侧 上或将读取头定位在流动池的两侧上。相对于重力的其他定向也是可能的，包括例如流动 池和显微荧光计（或读取头）之间的一侧对一侧的定向。
[0093] 显微荧光计或读取头可被配置成从流动池的单个侧面检测流动池的两个相对的 内表面。例如，显微荧光计或读取头可采用光学补偿器，该光学补偿器被插入和移除以检测 流动池的替代表面。在US 8, 039, 817中描述了用于检测流动池的相对内表面的示例性方 法和设备，如光学补偿器的使用，所述文献其全部内容在此引入作为参考。补偿器是可选 的，例如，取决于设备的NA和/或光学分辨率。
[0094] 用于本文所述的设备或方法中的显微荧光计可以包括自动聚焦模块。因此，存在 于读取头中的多个显微荧光计中的每一个可具有专用自动聚焦模块。图5中示出了示例 性的自动聚焦模块1600。该模块包括用于显微荧光计的物镜（例如，图3中所示的平移物 镜透镜）的容座1602。容座1602被固定到具有杠杆臂1604的滑动支撑件1603。杠杆臂 1604功能上与电机1610相互作用，该电机1610被配置成将杠杆臂上下（沿z方向）移动。 这样，电机1610驱动物镜在z方向上的运动来改变焦点。电机1610是使用导向螺杆的线 性驱动器。内部导向螺杆在电机的旋转力下进行旋转使得导向螺母1613上下移动，导向螺 杆抒入导向螺母1613。导向螺母1613被定位在两个轴承1611a和1611b之间。导向螺母 的运动被偏置抵靠弹簧1608。导向螺母1613与杠杆臂1604物理接触，使得导向螺母的上 下运动驱动滑动支撑件1603的上下运动，并因此驱动物镜的上下运动。传感器1609位于 自动聚焦模块的下侧上，所述自动聚焦模块通过间隔件1612与驱动器分隔开。
[0095] 图5所示的自动聚焦模块1600还包括具有侧体1607的结构支撑件，该侧体1607 连接到背板1614以及连接到顶部挠曲件1606和底部挠曲件1605。可以通过侧体1607的 箱形框架结构提供刚性。还通过侧体1607和背板1614之间的两个三角形支撑件1615a和 1615b提供刚性。挠曲件1606和1605可以与滑动支撑件共同模制以提供滑动支撑件1603 和侧体1607之间的高容差。
[0096] 如图5的示例性实施例所示，用于显微荧光计中的自动聚焦模块可以包括检测器 和驱动器，其中驱动器被配置成改变显微荧光计相对于公共平面的焦点，并且其中检测器 被配置成引导驱动器的运动。这样，自动聚焦模块可以包括引导驱动器的运动的专用检测 器。专用检测器可以与驱动器以闭环运行，而不需要将数据传送到显微荧光计的外部或检 测头的外部，以便实现自动聚焦。可选地或另外地，自动聚焦模块的外部的检测器，如用于 宽视场成像的成像检测器，可以引导驱动器的运动。因此，还可以使用相同的检测器来实 现自动聚焦，所述相同的检测器用于宽视场成像以及用于向显微荧光计或读取头的外部的 处理单元输出影像数据。
[0097] 在特定的实施例中，用于读取头中的两个或多于两个显微荧光计的自动聚焦模块 可被配置成彼此进行连通。例如，用于读取