HK1241965B

HK1241965B - Integrated device for use with an external light source for probing, detecting, and analyzing molecules by luminescence lifetime measurements

Info

Publication number: HK1241965B
Application number: HK18101019.5A
Authority: HK
Inventors: Jonathan M. Rothberg; Ali KABIRI; Jason W. Sickler; Brett J. Gyarfas; Jeremy Lackey; Gerard Schmid; Lawrence C. West; Benjamin CIPRIANY; Keith G. Fife; Farshid GHASEMI
Original assignee: Quantum-Si Incorporated
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2024-09-20

Claims

Dispositif intégré comprenant :
au moins un guide d'ondes (4-220) configuré pour propager une énergie d'excitation ;

un coupleur à réseau (4-216) configuré pour recevoir une énergie d'excitation incidente sur une surface du dispositif intégré et coupler l'énergie d'excitation dans l'au moins un guide d'ondes ;

une pluralité de pixels, un pixel de la pluralité de pixels comprenant :
un puits d'échantillonnage (4-222) formé sur la surface et configuré pour recevoir une énergie d'excitation de l'au moins un guide d'ondes ; et

au moins un capteur (4-230) positionné pour recevoir la luminescence d'un échantillon positionné dans le puits d'échantillonnage et configuré pour générer un signal qui fournit des informations d'identification de l'échantillon sur la base de la luminescence reçue et qui indique un paramètre temporel de la luminescence reçue ;

le paramètre temporel étant une durée de vie associée à la luminescence provenant de l'échantillon ; et

l'au moins un capteur étant configuré pour générer le signal en agrégeant, dans une pluralité d'intervalles (7-908), des porteurs de charge produits en réponse aux photons reçus de la luminescence émise par l'échantillon, chacun de la pluralité d'intervalles étant configuré pour stocker des porteurs de charge produits au cours de différentes périodes de temps respectives.
Dispositif intégré selon la revendication 1, l'au moins un capteur étant en outre configuré pour agréger des porteurs de charge dans la pluralité d'intervalles (7-908) au cours des différentes périodes de temps respectives par rapport à un temps après qu'une impulsion d'énergie d'excitation est délivrée au puits d'échantillonnage (4-222), et la charge stockée dans chacun de la pluralité d'intervalles indiquant le nombre de photons qui sont arrivés dans chacune des différentes périodes de temps respectives.
Dispositif intégré selon la revendication 1, comprenant en outre une couche de réflecteur (4-218) positionnée pour réfléchir une énergie d'excitation vers le coupleur à réseau (4-216).
Dispositif intégré selon la revendication 3, la couche de réflecteur (4-218) comprenant au moins un trou et le dispositif intégré comprenant en outre une région de couplage de source d'excitation (4-201) comprenant le coupleur à réseau (4-216) et ayant au moins un capteur de surveillance positionné pour recevoir une énergie d'excitation à travers l'au moins un trou dans la couche de réflecteur et mesurer une intensité de l'énergie d'excitation reçue.
Dispositif intégré selon la revendication 1, un pixel de la pluralité de pixels comprenant en outre au moins un élément de couplage entre le puits d'échantillonnage (4-222) et le guide d'ondes (4-220) pour coupler une énergie d'excitation du guide d'ondes au puits d'échantillonnage.
Dispositif intégré selon la revendication 1, un pixel de la pluralité de pixels comprenant en outre un déflecteur (4-226) pour empêcher l'énergie d'excitation d'être détectée par l'au moins un capteur.
Dispositif intégré selon la revendication 1, un pixel de la pluralité de pixels comprenant en outre au moins un filtre d'excitation positionné entre le guide d'ondes (4-220) et l'au moins un capteur pour filtrer sélectivement l'énergie d'excitation tout en transmettant l'énergie de luminescence provenant du puits d'échantillonnage (4-222).
Dispositif intégré selon la revendication 1, l'au moins un guide d'ondes (4-220) comprenant un guide d'ondes qui est effilé dans une dimension perpendiculaire à une direction de propagation de l'énergie d'excitation le long du guide d'ondes.
Dispositif intégré selon la revendication 1, le coupleur à réseau (4-216) ayant une largeur qui est effilé dans la direction du guide d'ondes (4-220).
Dispositif intégré selon la revendication 1, le puits d'échantillonnage (4-222) comprenant une nanoouverture formée dans un matériau métallique.
Dispositif intégré selon la revendication 1, l'au moins un guide d'ondes (4-220) étant configuré pour fournir une énergie d'excitation à une région d'excitation à l'intérieur du puits d'échantillonnage (4-222), et un échantillon situé dans la région d'excitation émettant une énergie de luminescence en réponse à l'énergie d'excitation rayonnant sur la région d'excitation.