(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929540.2 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 长春理工大 学 地址 130022 吉林省长 春市卫星路7089号 (72)发明人 马辰昊　袁梦　 (74)专利代理 机构 长春众邦菁华知识产权代理 有限公司 2 2214 专利代理师 曲博 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) C12Q 1/686(2018.01) (54)发明名称 数字PCR检测系统 (57)摘要 数字PCR检测系统属于光电检测技术领域， 目的在于解决现有技术存在的难以高精度地检 测荧光信号和难以高效率地进行数字PCR检测以 及检测系统体积过大的问题。 本发 明包括的激发 光源模块包括多色激发光源； 荧光信号检测模块 包括多个荧光探测器； 激发光源模块的多色激发 光源经二向色镜 Ⅲ反射并经微滴传送模块的平 凸物镜垂直入射至微滴传送模块， 多色激发光源 照射在微滴传送模块内的样品微滴上并反射多 色荧光信号， 反射的多色荧光信号经二向色镜 Ⅲ 透射进入荧光信号检测模块， 多色荧光信号经荧 光信号检测模块分成多束并分别进入相应的荧 光探测器转化为数字信号； 经样品微滴上产生的 散射光信号进入微滴计数模块， 通过微滴计数模 块计算微滴个数。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114994007 A 2022.09.02 CN 114994007 A 1.数字PCR检测系统， 包括激发光源模块 （10） 、 荧光信号检测模块 （20）,其特征在于， 还 包括微滴传送模块 （40） 、 微 滴计数模块 （5 0） 以及二向色镜 Ⅲ（30） ； 所述激发光源模块 （10） 包括多色激发光源， 激发光源模块 （10） 的多色激发光源整合为 同一输出 方向； 所述 荧光信号检测模块 （20） 包括多个荧 光探测器； 所述激发光源模块 （10） 的多色激发光源经二向色镜 Ⅲ（30） 反射并经微滴传送模块 （40） 的平凸物镜 （42） 垂直入射至微滴传送模块 （40） ， 多色激发光源照射在微滴传送模块 （40） 内的样品微滴 （43） 上并反射多色荧光信号， 反射的多色荧光信号经二向色镜 Ⅲ（30） 透 射进入荧光信号检测模块 （20） ， 所述多色荧光信号经荧光信号检测模块 （20） 分成多束并分 别进入相应的荧光探测器转化为数字信号； 多色激发光源照射在微滴传送模块 （40） 内的样 品微滴 （43） 上产生的散射光信号进入微滴计数模块 （50） ， 通过所述微滴计数模块 （50） 计算 微滴个数。 2.根据权利要求1所述的数字PCR检测系 统， 其特征在于， 所述激发光源模块 （10） 包括 第一激发光源子模块、 第二激发光源子模块、 第三激发光源子模块、 第四激发光源子模块、 二向色镜 Ⅰ（15） 以及X ‑棱镜Ⅰ（14） ； 所述第三激发光源子模块的光束以及第四激发光源子模 块的光束分别经二向色镜 Ⅰ（15） 反射和透射为同一方向的光束， 并与第一激发光源子模块 以及第二激发光源子模块的光束 经X‑棱镜Ⅰ（14） 整合并输出作为激发光源模块 （10） 的输出 光束。 3.根据权利要求2所述的数字PCR检测系统， 其特征在于， 所述第一激发光源子模块包 括激发光源 Ⅰ（111） 、 与所述激发光源 Ⅰ（111） 对应的准直透镜组 Ⅰ（121） 以及与所述激发光源 Ⅰ（111） 对应的滤光片 Ⅰ（131） ； 所述激发光源 Ⅰ（111） 发出的经准直透镜组 Ⅰ（121） 进行缩束准 直并滤光片 Ⅰ（131） 进行 滤光后射入X ‑棱镜Ⅰ（14） ； 所述第二激发光源子模块包括激发光源 Ⅱ（112） 、 与所述激发光源 Ⅱ（112） 对应的准直 透镜组Ⅱ（122） 以及与所述激发光源 Ⅱ（112） 对应的滤光片 Ⅱ（132） ； 所述激发光源 Ⅱ（112） 发出的经准直透镜组 Ⅱ（122） 进行缩束准直并滤光片 Ⅱ（132） 进行滤光后射入X ‑棱镜Ⅰ （14） ； 所述第三激发光源子模块包括激发光源 Ⅲ（113） 、 与所述激发光源 Ⅲ（113） 对应的准直 透镜组Ⅲ（123） 以及与所述激发光源 Ⅲ（113） 对应的滤光片 Ⅲ（133） ； 所述激发光源 Ⅲ（113） 发出的经准直透镜组 Ⅲ（123） 进行缩束准直并滤光片 Ⅲ（133） 进行滤光后射入二向色镜 Ⅰ （15） ， 经二向色镜 Ⅰ（15） 反射后射入X ‑棱镜Ⅰ（14） ； 所述第四激发光源子模块包括激发光源 Ⅳ（114） 、 与所述激发光源 Ⅳ（114） 对应的准直 透镜组Ⅳ（124） 以及与所述激发光源 Ⅳ（114） 对应的滤光片 Ⅳ（134） ； 所述激发光源 Ⅳ（114） 发出的经准直透镜组 Ⅳ（124） 进行缩束准直并滤光片 Ⅳ（134） 进行滤光后射入二向色镜 Ⅰ （15） ， 经二向色镜 Ⅰ（15） 透射后射入X ‑棱镜Ⅰ（14） 。 4.根据权利要求3所述的数字PCR检测系统， 其特征在于， 所述激发光源 Ⅰ（111） 、 激发光 源Ⅱ（112） 、 激发光源 Ⅲ（113） 、 激发光源 Ⅳ（114） 为LED光源、 卤素光源、 激光光源或汞灯光 源。 5.根据权利要求2所述的数字PCR检测系 统， 其特征在于， 所述荧光信号检测模块 （20） 包括X‑棱镜Ⅱ（25） 、 二 向色镜Ⅱ（26） 、 第一荧光检测子模块、 第二荧光检测子模块、 第三荧 光检测子模块以及第四荧光检测子模块； 第一激发光源子模块和 第一荧光检测子模块形成权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114994007 A 2第一检测 通路， 第二激发光源子模块和第二荧光检测子模块形成第二检测通路， 第三激发 光源子模块和 第三荧光检测子模块形成第三检测通路， 第四激发光源子模块和 第四荧光检 测子模块形成第四检测通路； 入射至荧光信号检测模块 （20） 的光经X ‑棱镜Ⅱ（25） 分成三 束， 第一束 经二向色镜 Ⅱ（26） 反射及透射后分别进入第一荧光检测子模块以及第二荧光检 测子模块； 第二束 进入第三 荧光检测子模块， 第三束 进入第四荧 光检测子模块。 6.根据权利要求5所述的数字PCR检测系统， 其特征在于， 所述第一荧光检测子模块包 括荧光探测器 Ⅰ（211） 、 与荧光探测器 Ⅰ（211） 对应的针孔滤波器 Ⅰ（221） 、 与荧光探测器 Ⅰ （211） 对应的准直透镜组 Ⅴ（231） 以及与荧光探测器 Ⅰ（211） 对应的滤光片 Ⅴ（241） ； 进入第 一荧光检测子模块的光束经滤光片 Ⅴ（241） 滤光后经准直透镜组 Ⅴ（231） 准直再经针孔滤 波器Ⅰ（221） 滤波后被荧 光探测器 Ⅰ（211） ， 并经荧 光探测器 Ⅰ（211） 接收转换为数字信号； 所述第二荧光检测子模块包括荧光探测器 Ⅱ（212） 、 与荧光探测器 Ⅱ（212） 对应的针孔 滤波器Ⅱ（222） 、 与荧光探测器 Ⅱ（212） 对应的准直透镜组 Ⅵ（232） 以及与荧光探测器 Ⅱ （212） 对应的滤光片 Ⅵ（242） ； 进入第二荧光检测子模块的光束经滤光片 Ⅵ（242） 滤光后经 准直透镜组 Ⅵ（232） 准直再经针孔滤波器 Ⅱ（222） 滤波后被荧光探测器 Ⅱ（212） ， 并经荧光 探测器Ⅱ（212） 接收转换为数字信号； 所述第三荧光检测子模块包括荧光探测器 Ⅲ（213） 、 与荧光探测器 Ⅲ（213） 对应的针孔 滤波器Ⅲ（223） 、 与荧光探测器 Ⅲ（213） 对应的准直透镜组 Ⅶ（233） 以及与荧光探测器 Ⅲ （213） 对应的滤光片 Ⅶ（243） ； 进入第三荧光检测子模块的光束经滤光片 Ⅶ（243） 滤光后经 准直透镜组 Ⅶ（233） 准直再经针孔滤波器 Ⅲ（223） 滤波后被荧光探测器 Ⅲ（213） ， 并经荧光 探测器Ⅲ（213） 接收转换为数字信号； 所述第四荧光检测子模块包括荧光探测器 Ⅳ（214） 、 与荧光探测器 Ⅳ（214） 对应的针孔 滤波器Ⅳ（224） 、 与荧光探测器 Ⅳ（214） 对应的准直透镜组 Ⅷ（234） 以及与荧光探测器 Ⅳ （214） 对应的滤光片 Ⅷ（244） ； 进入第四荧光检测子模块的光束经滤光片 Ⅷ（244） 滤光后经 准直透镜组 Ⅷ（234） 准直再经针孔滤波器 Ⅳ（224） 滤波后被荧光探测器 Ⅳ（214） ， 并经荧光 探测器Ⅳ（214） 接收转换为数字信号。 7.根据权利要求6所述的数字PCR检测系统， 其特征在于， 所述荧光探测器 Ⅰ（211） 、 荧光 探测器Ⅱ（212） 、 荧光探测器 Ⅲ（213） 以及荧光探测器 Ⅳ（214） 为PMT光电倍增管、 APD雪崩光 电二极管 （52） 、 光子计数探 头、 ICCD像增探测器或E MCCD电子倍增C CD探测器。 8.根据权利要求1 ‑7中任意一项所述的数字PCR检测系 统， 其特征在于， 所述微滴传送 模块 （40） 包括： 流道 （41） ， 所述流道 （41） 的进液端包括中间的主通道以及与主通道汇聚一点的位于两 侧的分通道； 所述流道 （41） 检测点位置处为平凸物镜 （42） ， 多色激发光源经平凸物镜 （42） 入射至微 滴传送模块 （40） ； 以及驱动装置 （44） ， 通过所述驱动装置 （44） 使样品微滴 （43） 在 所述流道 （41） 内形成层 流， 由流道