头的第一显微荧光计的自动聚焦模块可被配置 成整合来自用于设备的第二显微荧光计的自动聚焦模块的数据。这样，用于第一显微荧光 计的自动聚焦模块可以基于所感知的第一显微荧光计的焦点位置和所感知的第二显微荧 光计的焦点位置改变第一显微荧光计的焦点。因此，用于自动聚焦模块的检测器可以以通 常专用于在读取头上聚焦的这样一种方式被配置而不被配置成用于分析影像采集。来自两 个不同的自动聚焦模块的信息可用于确定读取头的尖端倾斜。可以基于尖端倾斜信息通过 一个或多个显微荧光计的补偿驱动纠正不希望的尖端倾斜。
[0098] 尽管关于导向螺杆电机对自动聚焦进行了示例，应当理解，可以使用使用了其他 驱动形式的自动聚焦模块，包括例如，使用压电电机或音圈电机代替上文所示例的导向螺 杆电机的那些自动聚焦模块。
[0099] 读取头可以包括例如被附接到支架上的两个或多于两个显微荧光计。对于利用多 通道流动池的实施例，读取头可以包括对应于流动池中的通道的数量的多个显微荧光计。 如前面由图4的实例所展示的，每个流动池通道可以存在一个以上的显微荧光计。在特定 的实施例中，读取头可以对每个流动通道提供单个显微荧光计。在图6A所示的示例性布置 中，流动池具有四个通道，并且读取头具有四个显微荧光计。该图示出了流动池和显微荧光 计的物镜的顶部平面图。为了便于展示，除了物镜没有示出显微荧光计的部件；然而，那些 部件可以被定位成实现紧凑的设计，例如，沿着本文其他地方所示例的连线。如图6A所示， 四个物镜可以按线性关系进行布置，使得物镜被紧密地堆积并且一条假想直线穿过每个物 镜的中心点。假想线可相对于y维度偏移一定角度，y维度对应于流动池的最长维度（或 扫描的方向）。所述角度在x-y象限中可以在0°和90°之间，并且可以被选择以适应流动 池中的通道的间隔（以及读取头中的物镜的间隔）。图6A示出了穿过密集堆积的物镜的连 线的相对较低的角度偏移，其适应相对紧密堆积的通道。可以使用较高的角度偏移以适应 彼此以较大距离间隔开的通道或较不密集堆积的物镜。
[0100] 图6B示出了成两行的多个物镜的布置。这里流动池包括八个通道并且读取头具 有八个显微荧光计。成两行的物镜的整体堆积近似为直线形。该布置适应密集堆积的物镜 和两组密集堆积的通道（即，四个密集堆积的第一组通道和四个密集堆积的第二组通道）。 在该实例中，两组密集堆积的通道以比将四个一组的每组中的单独的通道间隔开的间距更 大的间距间隔开。应当理解，成两行的物镜的整体堆积可以偏离直线形，以适应不同的通道 布置。此外，如所述的，相对于单行的物镜，可以改变穿过两行物镜的中心的假想线的偏移 角度和/或可以改变物镜之间的距离以适应不同的通道布置。
[0101] 图7展示了多个物镜的布置，其中穿过物镜的中心的假想线相对于流动池的最长 维度（或扫描的方向）成90°的角度。假想线沿着X轴延伸。在该实例中，物镜为两排， 并且它们是六边形堆积的。六边形堆积提供在x-y平面内最紧凑的优点。读取头显示为具 有六个物镜，并且流动池具有六个通道。应当理解，类似的布置可用于仅具有四个物镜的读 取头或用于具有多于六个物镜（例如，如图8、图9和图13中所示的八个物镜）的读取头。 通过视觉比较显然可见，流动池通道在图7的布置中比在图6的布置中间隔地更开。然而， 在两种情况下的通道的间隔在有用和方便的范围内，例如，用于核酸测序应用。
[0102] 如图6和图7的实例所展示的，读取头中的每个物镜可被定位成对单个流动通道 的至少一部分进行成像。每个物镜可被定位成对具有几个通道的流动池的唯一的一个通道 进行成像。例如，当位于特定的y-平台位置时，单个物镜可被定位成对唯一的一个通道的 一部分进行成像。在y维度上进行扫描可以允许通道的全部或部分通过物镜被成像。在一 些情况下，例如当在物镜（或显微荧光计的其他限制性的光学部件）的视场直径比所述通 道的宽度小时，还可以在X维度上扫描物镜以对通道的全部或部分进行成像。可以定位多 个物镜和它们各自的显微荧光计，使得其中几个物镜被定位成各自获取唯一的一个通道的 至少一部分的影像。当然，在y和/或X方向上可以发生包含多个物镜及其各自的显微荧 光计的读取头的移动，以对每个相应的通道的全部或部分进行成像。这些特定的配置可用 于如以上所示例的多通道流动池。然而，应当理解，以上所述的配置和基本原理可以应用于 几个单独的流动池的适当布置，每个单独的流动池仅具有单个通道。此外，如通常对于本文 所述的方法和设备的情况，所述布置可以应用于基板而不是流动池。
[0103] 图8中示出了具有八个显微荧光计的布置的读取头1000的透视图。每个显微荧 光计具有类似于图3所示的紧凑的设计。为了便于展示，在图8中标记了仅一个显微荧光 计的部件并且将在此进行描述。然而，如图8可见，显微荧光计中的每一个具有相似的部件 和配置。在每个显微荧光计中存在两个激励源，包括绿色发光二极管1040和红色发光二 极管1030。来自这些发光二极管的激励光分别穿过绿色发光二极管聚光透镜1075和红色 发光二极管聚光透镜1076。发光二极管折叠镜1074将绿色激励辐射反射至组合器二色镜 1073,该组合器二色镜1073将绿色激励辐射反射通过激光二极管分束器1072,然后通过激 励投影透镜1071到达激励/发射二色镜1060,该激励/发射二色镜1060将绿色激励辐射 反射通过物镜1010。红色激励辐射从红色发光二极管聚光透镜1076穿过到达组合器二色 镜1073,然后红色激励辐射沿着与绿色激励辐射相同的路径。物镜1010被定位成收集发射 辐射，并将其引导通过激励/发射二色镜1060,该激励/发射二色镜1060将发射辐射传送 到CMOS影像传感器1080。激光二极管1301被定位成经由与透镜组1401耦合的激光二极 管将辐射引导至激光二极管分束器1072,该激光二极管分束器1072将激光二极管辐射反 射通过激励投影透镜1071、激励/发射二色镜1060和物镜1010。自动聚焦模块1600被耦 合到物镜1010的至少部分并且被配置成上下（即沿z维度）平移物镜1010。自动聚焦模 块可以但不需要包括图5中所示例的自动聚焦设备的部件。应当理解，附加的光学部件可 以存在于读取头1000中，该读取头1000包括但不限于图8所示例的那些。此外，某些光学 部件可以不存在于读取头1000中或者在读取头1000中被修改以适合特定应用。印刷电路 板1701和1702可被配置成与检测器、自动聚焦模块和/或激励源连通。
[0104] 图9示出了读取头1000的底部平面图。再次为了便于展示，在图9中标记了仅一 个显微荧光计的部件并在此进行描述。红色发光二极管1030示出为与散热器1201热连通 并且与红色发光二极管聚光透镜1076光学对准。在该图中，绿色发光二极管被红色发光二 极管1030遮挡并且激励路径的大部分被自动聚焦模块1600遮挡。物镜1010作为CMOS影 像传感器1080的一部分是可见的；然而，在该图中发射路径的大部分被遮挡。从图中明显 可见，物镜被布置成两排并且成六边形堆积。
[0105] 以上所描述的配置示例了读取头，其中显微荧光计中的每一个包括至少一个辐射 源、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，其中激励辐射和发射辐射在互相正交的方向上被引 导。在图8和图9所示例的实施例中，用于几个显微荧光计的检测器被布置在与物镜聚焦于 其上的公共平面相对的读取头的第一侧上，辐射源的一个子集被布置在读取头的第二侧上 (第二侧正交于第一侧并正交于公共平面）并且辐射源的第二子集被布置在读取头的第三 侧上（第三侧与第二侧相对，正交于第一侧并正交于公共平面）。可选地，并且如图4中所 示例的，用于几个显微荧光计的辐射源被布置在与物镜聚焦于其上的公共平面相对的读取 头的第一侧上，检测器的第一子集被布置在读取头的第二侧上（第二侧正交于第一侧并正 交于公共平面）并且检测器的第二子集被布置在支架的第三侧上（第三侧与第二侧相对， 正交于第一侧并正交于公共平面）。
[0106] 除了上述其中激励和发射路径是正交的实施例，其中发射和激励路径是平行的配 置也是可用的。在这种情况下，一个或多个激励辐射源和检测器可以存在于读取头的同一 侧上。图10中示出了一种用于显微荧光计800的示例性布局，其中来自激励源805的激励 福射穿过激励光学器件806到达棱镜表面807,该棱镜表面807将激励福射反射到棱镜表 面802,该棱镜表面802将激励辐射反射通过物镜801。发射穿过物镜801、然后通过分束器 802到达投影透镜803,并且然后到达检测器804。发射路径平行于激励路径的大部分。检 测器和激励辐射源位于显微荧光计的同一侧上，与检测平面相对且平行。引导件810被配 置成与流动池或基板相互作用以对准物镜。在本文所述的其他显微荧光计中可以使用类 似的引导件。用于显微荧光计800的布局是示例性的，用于展示激励和发射路径的平行布 置的目的。可以包括其他部件，如本文其他图中所示的那些，包括但不限于自动聚焦模块。 例如，用于自动聚焦模块的激励源809被示出并产生激励，该激励通过棱镜表面807并被棱 镜表面802反射以穿过物镜801。几个显微荧光计800可以被布置成具有如图6和图7所 示例的一行或多行的物镜。
[0107] 如以上示例性的实施例所展示的，读取头可以包括多个物镜，每个物镜专用于单 个显微荧光计。因此，本申请的显微荧光计可以包括多种光学部件，如一个或多个检测器、 激励辐射源、分束器、透镜、反射镜等，其形成光具组，该光具组引导激励辐射通过单个物镜 和/或接收通过单个物镜的发射辐射。在这样的实施例中，物镜可以被配置为具有宽视场 的微距透镜。在可选的实施例中，本申请的显微荧光计可以包括多种光学部件，其引导通过 几个物镜的激励辐射和/或接收通过几个物镜的发射辐射。因此，单个显微荧光计可以包 括包含几个物镜的几个光具组。在每个显微荧光计包括几个物镜的实施例中，物镜可以可 选地被配置为微距透镜阵列。在特定的显微荧光计中的几个物镜中的每一个物镜（例如， 在微距透镜阵列中的每个微距透镜）可以可选地被配置用于独立聚焦，由此每一个物镜可 以在Z维度上独立于同一显微荧光计中的其他物镜而移动。可选地或另外地，几个物镜可 以被配置用于全局聚焦，使得它们可以全都在Z维度上一起移动。
[0108] 应当理解，本文所述的读取头的各个部件可以以各种方式进行混合和匹配以实现 与本文所示例的那些类似的功能。例如，如在前面段落中所述的，读取头可以包括几个物镜 并且那些物镜中的每一个可专用于单个显微荧光计，或者可选地，那些物镜中的几个可以 由单个显微荧光计共享。类似地，并且如本文前面所述的，每个显微荧光计可以包括至少一 个专用激励源，或者可选地，两个或多于两个显微荧光计可以从共享的辐射源接收激励辐 射。因此，在特定的读取头中的显微荧光计的数量和本文所示例的用于任何显微荧光计实 施例的部件的数量之间不需要一一对应。相反，如用于显微荧光计中的本文所示例的部件 中的一个或多个可被特定的读取头中的几个显微荧光计所共享。
[0109] 本申请的读取头尤其可用于扫描方法和设备，例如，由于提供低惯性的其相对紧 凑的尺寸和轻的质量。减小的惯性使得读取头在运动之后更快地停下，从而使得比更高惯 性的读取头更快速地获得高分辨率影像，对于读取头的残余运动将造成模糊或分辨率的损 失。将在下面进一步详细阐述用于实现读取头的运动的配置。然而，首先应当注意，低惯性 的优点，并不意在对本文所述的设备或方法进行限定或要求。相反，本申请的读取头针对全 部或部分的检测协议可以被保持在静止位置。例如，可以使用读取头进行测序方法（如使 用本文所述的流体和成像步骤的那些测序方法），所述读取头在测序方法的至少一个以及 或许所有的循环期间是静态的。
[0110] 如静态读取头实施例的第一个实例，读取头可包括足够数量的显微荧光计以对表 面或其他对象的所需部分进行检测或成像。因此，读取头不需要在X或y维度上移动。例 如，几个显微荧光计可以被线性地布置成沿着流动池通道的整个长度（或至少沿着有效目 标长度）捕获影像帧。类似地，使用如本文所述的几排显微荧光计的适当的堆积布置，（存 在于一个或多个流动池中的）几个流动池通道可以沿其整个长度（或至少沿着有效目标长 度）进行成像。如本文之前所述，针对各个通道获得的影像帧可以是但并不必须是连续的。 [0111] 如静态读取头实施例的第二个实例，读取头可相对于X和y维度维持在某一固定 位置，同时在X和/或y维度上对正由读取头进行检测的基板进行平移。例如，可以提供一 种具有平移平台的设备，所述平移平台被设置成将基板呈现给读取头。平移平台可以步进 或连续运动进行移动以允许静态读取头扫描基板。在特定的实施例中，基板是可以被固定 到平移平台的流动池。流动池可作为如下文所示例的那些流体卡盘的一部分被平移，或者 流动池可以独立于任何流体卡盘被平移。因此，平移平台可被配置成固定流动池所附接的 流体卡盘并沿着流动池移动流体卡盘或者平移平台可被配置成仅移动流动池同时流体卡 盘保持在静态或固定位置中。
[0112] 根据以上实例，可以通过扫描头（或显微荧光计）的实际运动、基板的实际运动， 或两者的实际运动来实现扫描头（或显微荧光计）和基板之间的相对运动。应当理解，在 以上第一和第二示例性实施例中所涉及的静态读取头相对于z维度上的运动不必是静态 的。相反，静态读取头可以包括一个或多个具有自动聚焦模块的显微荧光计。可选地或另 外地，读取头可以作为整体在z维度上移动，例如，以实现至少以粗略的估计的全局聚焦。
[0113] 现在返回到读取头被平移的实施例中，图11和图12分别示出了用于读取头的示 例性y平移平台200的顶视图和底视图。在该示例性实施例中，y平台被配置成用于在y维 度上但不在X维度上的平移。因此，由y平移平台200携带的读取头将能够在y维度上运 动并且其中的读取头或各个显微荧光计可能能够（例如，经由自动聚焦）在z维度上运动， 但是读取头将不能够在X维度上运动。读取头可被固定到具有被定位以支撑读取头的底侧 的基座区域241和被配置成限制读取头从一侧到另一侧运动的框架240的支架201。支架 201还包括凸缘引导件243和项圈引导件242。在基座区域241中的开口 244在读取头和 将由读取头进行检测的基板之间提供窗口。支架201的上述部件可以形成整体结构。
[0114] 支架被配置成经由第一轴203和第二轴204沿y平台框架207移动，项圈引导件 242沿着第一轴203延伸且凸缘引导件243沿着第二轴204延伸。所述轴沿着y轴线定向， 使得经由引导件引导支架201以沿着y维度来回滑动。通过插入到第一侧壁250中的基准 215以及插入到第二侧壁251中的基准218将第一轴203保持到y平台框架207。第一轴 203由支撑构件252夹紧到基准215中且由支撑构件253夹紧到基准218中。通过插入到 第一侧壁250中的基准214以及插入到第二侧壁251中的基准217将第二轴204保持到y 平台框架207。第二轴204由轴夹紧件206夹紧到基准214中以及由轴夹紧件205夹紧到 基准217中。
[0115] 支架201的运动由导向螺杆202的旋转所驱动，导向螺杆202通过导向螺母260 拧入并且通过插入到第一侧壁250中的基准以及插入到在第二侧壁251中的基准219被固 定到y平台框架207。导向螺杆202通过夹紧第一轴203的相同的支撑构件252和253被 夹紧在位。导向螺杆202的旋转由电机212驱动，该电机212被安装到支撑构件252。编码 器208被配置成经由皮带210与电机212相互作用，该皮带210与编码器上的转子209和 电机212上的转子211相互作用。皮带张紧器220与皮带210相互作用。
[0116] 开口 230经过y平台框架207的底板216。开口 230被定位成当支架201横过y 平台框架时适应支架201的基座区域241中的开口 244的轨迹。读取头被定位在支架中， 使得通过开口 244以及通过开口 230沿着支架所横过的轨迹引导物镜。因此，开口 230经 由被固定到支架的读取头的运动适应沿着y轴线的细长区域的成像。
[0117] 图13中示出了 y平移平台200和读取头1000之间的结构和功能关系。相对于y 平移平台200的扫描方向的物镜1010的定向类似于图7中所示例的（只是读取头1000具 有附加的两个物镜）。流动池可以相对于如图7所示的y平移平台200来定向。
[0118] 如上面所示例，支架可被配置成例如在扫描操作中移动读取头。可选地或另外地， 支架可被配置成防止读取头的各个显微荧光计之间在X和y维度上的相对运动。例如如果 读取头包括防止各个显微荧光计之间的相对横向运动的其他结构元件，支架不需要提供这 一功能。例如，读取头可以由共同模塑的组件形成。共同模塑的组件也可被固定到支架。然 而，在一些实施例中，支架在防止读取头的各个显微荧光计之间的相对横向运动中可以至 少起到辅助作用。此外，应当理解，由共同模塑的组件形成的读取头可以用于没有采用支架 的实施例中。
[0119] 用于本文所述的方法或设备中的y平台可被配置成经由不连续或连续运动进行 扫描。不连续的扫描，经常称为步进扫描，通常涉及显微荧光计或扫描头在y (或X)方向上 的增量运动以及运动之间的检测（例如，影像获取），同时显微荧光计或扫描头处于临时静 止状态。另一方面，连续扫描通常涉及检测或影像获取，同时显微荧光计或扫描头在移动。 在特定的实施例中，可以以时间延迟积分（TDI)模式进行连续扫描。因此，由像素元件沿扫 描维度获得的信号可被收集在公共区段中，并作为单一的值来读出。TDI模式可提供增加的 信号处理速率和增加的精确度的优点。例如在US 7, 329, 860中描述了可被包括在显微荧 光计或读取头中以适应TDI模式检测的示例性光学布置，所述文献在此引入作为参考。
[0120] 编码器或其他装置可以控制显微荧光计或扫描头在X或y维度上的运动，例如以 适应连续或非连续的扫描方式。在y-平台200的实例中，编码器208可以控制运动。如本 文之前所述，扫描（无论通过连续或不连续技术）可导致从被检测的基板或其他对象获取 连续或不连续的帧。因此，通过扫描进行成像的部分的总和可以是连续的（但不重叠）、不 连续的或重叠的。系统不需要被配置成获取整个基板或对象（例如，阵列表面）的影像并 且不需要以使得产生合成影像的方式来这样做。
[0121] 图14中示出了一种用于检测设备的电气框图。读出印刷电路板（PCB)存在于读取 头（参见，例如，图8中的PCB 1701和1702)中并且被连接到通常包含在检测设备壳体内 的主PCB。在