[发明专利]纳米孔基因测序微电流检测装置

说明书

本发明公开了一种纳米孔基因测序微电流检测装置，包括微电流检测电路，微电流检测电路包括电压恒定电路，以及相对设置的传感器电极和公共电极；电压恒定电路包括运算放大器、反馈电阻、差分放大器和偏压输出电路，运算放大器的负极输入端分别与传感器电极、反馈电阻的一端电连接，公共电极接地；运算放大器的正极输入端分别与差分放大器的负极输入端、偏压输出电路的输出端电连接，运算放大器的输出端分别与差分放大器的正极输入端、反馈电阻的另一端电连接。本发明公开的纳米孔基因测序微电流检测装置可解决现有微电流检测装置测量精度低的技术问题。

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种纳米孔基因测序微电流检测装置。

背景技术

目前，基于单分子水平的第三代基因测序技术在读长、成本、速度上具备较为显著的优势，是现在研究的热点之一。纳米孔基因测序的原理是电压通过至少两个电极作用于电解液室，使得电解液室中的离子或其他小分子物质可穿过纳米孔形成稳定可检测的离子电流，然后根据DNA分子上不同碱基的化学性质差异导致穿过纳米孔时引起的电流变化幅度不同，从而判定DNA的序列信息。因此精确测量DNA单链通过纳米孔时产生的微弱特征电流变化是实现高准确性基因测序的关键技术之一。

然而，当前用于测量该微弱特征电流变化的微电流检测装置普遍存在测量精度较低的技术问题，具体表现为，在测量过程中，当对位于脂质膜两侧的两电极之间施加一定电压用于驱动单链DNA穿过纳米孔时，两电极之间的压差极易因非法拉第过程的存在而发生波动，同时由于DNA单链通过纳米孔时产生的特征电流变化极其微弱，一般在皮安量级，因此压差的波动将极大地影响微电流的检测精度，进而影响基因测序的准确性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种纳米孔基因测序微电流检测装置，旨在解决现有微电流检测装置测量精度低的技术问题。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种纳米孔基因测序微电流检测装置，包括微电流检测电路，所述微电流检测电路包括电压恒定电路，以及相对设置的传感器电极和公共电极；所述电压恒定电路包括运算放大器、反馈电阻、差分放大器和偏压输出电路，所述运算放大器的负极输入端分别与所述传感器电极、所述反馈电阻的一端电连接，所述公共电极接地；所述运算放大器的正极输入端分别与所述差分放大器的负极输入端、所述偏压输出电路的输出端电连接，所述运算放大器的输出端分别与所述差分放大器的正极输入端、所述反馈电阻的另一端电连接。

进一步地，所述电压恒定电路还包括反馈电容，所述反馈电容与所述反馈电阻相并联。

进一步地，所述微电流检测电路还包括模数转换器和数据处理器，所述偏压输出电路包括数模转换器，所述差分放大器的输出端与所述模数转换器的输入端电连接，所述模数转换器的输出端与所述数据处理器的输入端电连接；所述数模转换器的输入端与所述数据处理器的输出端电连接，所述数模转换器的输出端与所述运算放大器的正极输入端电连接。

进一步地，所述微电流检测电路还包括去噪电路，所述去噪电路设于所述差分放大器的输出端与所述模数转换器的输入端之间的通路上。

进一步地，所述微电流检测电路还包括输入失调补偿电路，所述输入失调补偿电路的输出端分别与所述传感器电极、所述反馈电阻的一端、所述运算放大器的负极输入端电连接。

进一步地，其特征在于，所述微电流检测电路还包括第一加法器、零点过充补偿电路、高频补偿电路和偏置电压后补偿电路，其中，所述第一加法器的输入端分别与所述零点过充补偿电路的输出端、偏置电压后补偿电路的输出端电连接，所述第一加法器的输出端与所述高频补偿电路的输入端电连接；所述高频补偿电路的输出端与所述去噪电路的输入端电连接，所述零点过充补偿电路的输入端与所述差分放大器的输出端电连接。