基于液滴的单细胞测序系统
这类单细胞测序系统，使用微流控生成液滴。微流控芯片一般包括三相管道：细胞相（细胞，水相试剂），磁珠相（磁珠，水相试剂），油相（油）。由外界负压，稳定驱动三相流动，在芯片内三相管道的汇合点，油相包裹细胞相与磁珠相，产生百万级别的稳定大小（~百微米）的圆形液滴。液滴内形成了进行后续反应的独立空间。在液滴内，磁珠表面的短核酸序列，将捕获细胞中互补的核酸序列，最终通过常规扩增，添加标签与接头，完成单细胞内核酸的文库制备并上机测序。
泊松分布
理想状态下，最好每个液滴各含有一个细胞，与一个磁珠；这样一张微流控芯片便可生成百万个独立单细胞反应空间。但在实际应用中，一张芯片的有效液滴数只在几千~万级；此中原因在于，为了保证绝大多数液滴，不含有多于一个的细胞或者磁珠，液滴生成数量远远超过细胞或磁珠的投入量，大多数液滴内并不含有细胞和/或磁珠。也就是细胞或者磁珠在液滴内服从泊松分布(Poisson Distribution)。
在单个液滴内，所含细胞或者磁珠数 为 k 的概率，如下：
其中，lambda为细胞或者磁珠在液滴内的平均数，同时，根据泊松分布的规律，lambda也为细胞或者磁珠在液滴内的方差。为了保证大多数液滴内仅含单个细胞和/或磁珠，lambda需要足够小于1，而此时，如果算一下空液滴的概率，也就是当 k = 0时， P(k = 0) = e ^(-lambda) = 1/e ^ lambda, 空液滴很轻松就可以占去大半。在空液滴之外，也包含部分只有细胞（这种情况将导致细胞的低捕获率），或者只有磁珠的液滴，这样，又有一部分液滴没有最终生成单细胞数据。
次泊松分布
如何提高液滴的利用率？即需要在细胞相 和/或 磁珠相 打破泊松分布——将方差减小，从而可以有提高平均数的空间。如下图，黑线为泊松分布，红线为次泊松分布(Sub-Poisson Distribution)，蓝线为超泊松分布(Super-Poisson Distribution)。
相较于Drop-seq等使用的聚苯乙烯固体磁珠，inDrops与10x采用有弹性的胶体珠；由于胶体珠可以在微流控管道交汇处形变，能够耐受挤压，流速可控，最终可以达到几乎全部(98%)液滴含有规定数量的胶体珠（实现方差的超级小），在磁珠相打破了泊松分布(Sub-Poisson loading)（仅细胞相服从泊松分布），从而大大提高了细胞的捕获率。
如何在细胞相实现次泊松分布？微流控芯片产生液滴的步骤前，如果每个细胞可以被独立标签所标记，即可以在细胞相加入超过量的细胞（例如百万级别细胞），使得几乎所有生成液滴都将含有一个或者以上的细胞；由于每个细胞携带独立标签，即使单个液滴内，含有多个细胞，也可以在测序后的数据分析中，根据独立标签，将单个液滴内多个细胞对应数据拆分开。当然，这种策略很大程度依赖于细胞的标记效率与交叉污染率。
参考
https://liorpachter.wordpress.com/2019/02/07/sub-poisson-loading-for-single-cell-rna-seq/
