用于多色成像的系统和方法与流程

背景技术：

1、下一代测序(ngs)方法通常依赖于固定在阵列上的基因组片段的检测。例如，在边合成边测序(sbs)中，将荧光标记的核苷酸添加到多核苷酸引物阵列中，并且在掺入后进行检测。监测核酸引物沿核酸模板的延伸以测定模板中核苷酸的序列。每个检测事件(例如，特征)可以根据其在阵列中的位置来区分。

2、对于多核苷酸阵列的这些和其它应用，最近进行了改进以增加阵列中特征的密度。例如，此类阵列具有至少50,000个特征/cm2、100,000个特征/cm2、1,000,000个特征/cm2、5,000,000个特征/cm2或更多。技术的进步减少了相邻特征之间的典型距离，使得特征仅略大于光学分辨率尺度、相机的像素间距或这两者。高分辨率光学器件(例如，数值孔径(na)为0.8的物镜)，结合本文所描述的快速成像方法，能够使成像系统中的分析和吞吐量增加。

技术实现思路

1、本文尤其公开了本领域中的上述和其它问题的解决方案。本公开提供了用于快速识别和/或量化衬底上的特征的图像分析方法和系统。

2、在一方面，提供了一种成像系统。在非限制性示例实施例中，所述成像系统包括多个传感器阵列(例如，两个或四个独立的时间延迟积分[tdi]传感器阵列)、照射样品的两个光源(例如，两个激光器)、将来自每个光源的一个激发光束引导到样品上的第一光学系统、将来自样品的荧光发射引导到每个传感器阵列的第二光学系统。

3、在另一方面，公开了一种成像系统，包括：以样品台速度移动的样品台，其中样品台被配置成接收包括第一荧光团和第二荧光团的样品；第一传感器阵列和第二传感器阵列；被配置成提供第一激发光束的第一光源和被配置成提供第二激发光束的第二光源；第一光学系统，其被配置成将第一激发光束和第二激发光束引导到样品上，其中第一激发光束与第一荧光团的相互作用产生第一荧光发射，并且第二激发光束与第二荧光团的相互作用产生第二荧光发射；第二光学系统，其被配置成将第一荧光发射引导到第一传感器阵列，并将第二荧光发射引导到第二传感器阵列，其中第一荧光发射撞击第一传感器阵列并产生行进穿过第一传感器阵列的第一电荷，其中第二荧光发射撞击第二传感器阵列并产生行进穿过第二传感器阵列的第二电荷；并且其中第一电荷和第二电荷中的至少一个的行进与样品台速度同步。在实施例中，所述成像系统还包括第三荧光团和第四荧光团；第三传感器阵列和第四传感器阵列，其中第一激发光束与第三荧光团的相互作用产生第三荧光发射，并且第二激发光束与第四荧光团的互相作用产生第四荧光发射；其中第二光学系统被配置成将第三荧光发射引导到第三传感器阵列并将第四荧光发射引导到第四传感器阵列，其中第三荧光发射撞击第三传感器阵列并产生行进穿过第三传感器阵列的第三电荷，其中第四荧光发射撞击第四传感器阵列并产生行进穿过第四传感器阵列的第四电荷，其中第三电荷和第四电荷中的至少一个的行进与样品台速度同步。

4、在另一方面，公开了一种成像系统，包括：以样品台速度移动的样品台，其中样品台包括包含第一荧光团、第二荧光团、第三荧光团和第四荧光团的样品；第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列和第四传感器阵列；被配置成提供第一激发光束的第一光源和被配置成提供第二激发光束的第二光源；第一光学系统，其被配置成将第一激发光束和第二激发光束引导到样品上，其中第一激发光束与第一荧光团的相互作用产生第一荧光发射，第二激发光束与第二荧光团的相互作用产生第二荧光发射，第一激发光束与第三荧光团的相互作用产生第三荧光发射，并且第二激发光束与第四荧光团的相互作用产生第四荧光发射；第二光学系统，其被配置成将第一荧光发射引导到第一传感器阵列，将第二荧光发射引导到第二传感器阵列，将第三荧光发射引导到第三传感器阵列，将第四荧光发射引导到第四传感器阵列，其中第一荧光发射撞击第一传感器阵列并产生行进穿过第一传感器阵列的第一电荷，其中第二荧光发射撞击第二传感器阵列并产生行进穿过第二传感器阵列的第二电荷，其中第三荧光发射撞击第三传感器阵列并产生行进穿过第三传感器阵列的第三电荷，其中第四荧光发射撞击第四传感器阵列并产生行进穿过第四传感器阵列的第四电荷，其中第一电荷、第二电荷、第三电荷和第四电荷中的至少一个的行进与样品台速度同步。

5、在另一方面，公开了一种对样品成像的方法，包括：a)将第一激发光束和第二激发光束引导到样品上，其中样品在以样品台速度移动的样品台上，其中样品包括分别在与第一激发光束和第二激发光束相互作用之后产生第一荧光发射和第二荧光发射的第一荧光团和第二荧光团；b)引导第一荧光发射撞击第一传感器阵列并产生以第一电荷速度行进穿过第一传感器阵列的电荷，并且引导第二荧光发射撞击第二传感器阵列并产生以第二电荷速度行进穿过第二传感器阵列的第二电荷，其中第一电荷速度和第二电荷速度中的至少一个与样品台速度同步；以及c)在扫描维度上扫描样品，并重复步骤a)和步骤b)以形成样品的图像。在实施例中，样品还包括分别在与第一激发光束和第二激发光束相互作用之后产生第三荧光发射和第四荧光发射的第三荧光团和第四荧光团；以及引导所述第三荧光发射撞击第三传感器阵列并产生以第三电荷速度行进穿过第三传感器阵列的第三电荷，并且引导所述第四荧光发射撞击第四传感器阵列并产生以第四电荷速度行进穿过第四传感器阵列的第四电荷。

6、在附图和以下描述中阐述了本文所描述的主题的一个或多个变型的细节。本文所描述的主题的其它特征和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。

技术特征：

1.一种成像系统，包括：

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第一光学系统被配置成将所述第一激发光束引导到所述样品的第一区并将所述第二激发光束引导到所述样品的第二区，其中所述第一区和所述第二区分离约10μm至约500μm。

3.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括第一光学元件，所述第一光学元件包括：

4.根据权利要求3所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括第二光学元件，所述第二光学元件在所述第一光学元件下游并且被配置成聚焦所述第一荧光发射、所述第二荧光发射、所述第三荧光发射和所述第四荧光发射。

5.根据权利要求4所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括带通滤光器，所述带通滤光器被配置成选择性地透射所述第一荧光发射、所述第二荧光发射、所述第三荧光发射和所述第四荧光发射。

6.根据权利要求5所述的成像系统，其中检测相机包括所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列、所述第三传感器阵列和所述第四传感器阵列。

7.根据权利要求3所述的成像系统，其中所述第一光学元件是二向色楔形物。

8.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括第一光学元件，所述第一光学元件被配置成：朝向所述第一传感器阵列反射所述第一荧光发射，并朝向所述第三传感器阵列反射所述第三荧光发射；并且

9.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括：

10.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述第二光学系统包括：

11.根据权利要求8所述的成像系统，其中第一检测相机包括所述第一传感器阵列和所述第三传感器阵列，并且第二检测相机包括所述第二传感器阵列和所述第四传感器阵列。

12.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述第一光学元件是二向色分束器。

13.根据权利要求1所述的成像系统，其中每个传感器阵列是tdi传感器阵列。

14.根据权利要求1所述的成像系统，其中每个传感器阵列的宽度为约1,000至20,000个像素。

15.根据权利要求1所述的成像系统，其中每个传感器阵列的宽度为约1,000至20,000个像素并且长度为约10至300个像素。

16.根据权利要求1所述的成像系统，其中每个传感器阵列的宽度为约8,000个像素并且长度为约128个像素。

17.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述样品台是电动平移台。

18.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述样品台包括位置编码器，其中所述位置编码器产生使所述电荷的所述转移同步的同步信号。

19.根据权利要求1所述的成像系统，还包括准直透镜、光束整形透镜或柱面透镜。

20.根据权利要求1所述的成像系统，还包括一个或多个线发生器。

21.一种对样品成像的方法，包括：

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述样品还包括分别在与第一激发光束和第二激发光束相互作用之后产生第三荧光发射和第四荧光发射的第三荧光团和第四荧光团；以及

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述方法包括同时对包括四种不同荧光团的所述样品成像。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一激发光束和所述第二激发光束包括激发线。

25.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中扫描所述样品包括移动所述样品台。

26.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中扫描所述样品包括以恒定速度移动所述样品台。

27.根据权利要求21中任一项所述的方法，还包括将所述样品的所述图像的数据表示存储在计算机可读存储器中。

28.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中所述激发光束包括uv辐射、vis辐射或ir辐射。

29.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中所述激发光束包括波长为405nm、470nm、488nm、514nm、520nm、532nm、561nm、633nm、639nm、640nm、800nm、808nm、912nm、1024nm或1500nm的激发光束。

30.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中所述样品包括修饰核苷酸。

31.根据权利要求21中任一项所述的方法，其中所述样品包括具有多个单独位点的阵列。

技术总结
在一方面，提供了一种成像系统。在非限制性示例实施例中，所述成像系统包括多个传感器阵列(例如，两个或四个独立的时间延迟积分[TDI]传感器阵列)、照射样品的两个光源(例如，两个激光器)、将来自每个光源的一个激发光束引导到样品上的第一光学系统、将来自所述样品的荧光发射引导到每个传感器阵列的第二光学系统。在实施例中，当所述荧光发射撞击所述传感器阵列时，形成空间图像。空间图像是由所述发射在所述传感器的平面中形成的图像。在实施例中，所述空间图像及其移动与样品台同步。在实施例中，所述荧光发射在所述传感器中产生的电荷行进穿过所述传感器阵列，其中电荷从所述传感器阵列的一行到下一行的转移与台运动同步。在实施例中，当图像扫过每个传感器阵列时(即，当扫描所述样品时)，所述传感器阵列的一个或多个像素收集电荷。

技术研发人员：F·特兰特舒克,E·N·格列泽
受保护的技术使用者：奇异基因组学系统公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14