[發(fā)明專利]微電流檢測(cè)電路及基因測(cè)序裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010462987.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN113740397A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張風(fēng)體;蔣可;蘇云鵬;鄒耀中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都今是科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N27/48;C12M1/34
• 代理公司: 北京華睿卓成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11436
• 代理人: 彭武

本公開實(shí)施例提供一種微電流檢測(cè)電路及基因測(cè)序裝置，該檢測(cè)電路包括納米孔電壓施加單元，用于向納米孔測(cè)試腔的公共電極和檢測(cè)電極施加電壓，驅(qū)動(dòng)單個(gè)核苷酸分子通過納米孔；積分電路單元，用于對(duì)納米孔測(cè)試腔的檢測(cè)電極輸出的微電流信號(hào)進(jìn)行積分放大，轉(zhuǎn)換為積分電壓信號(hào)；輸出電路單元，用于接收該積分電路單元轉(zhuǎn)換后的積分電壓信號(hào)并輸出；補(bǔ)償電流輸入單元，用于施加補(bǔ)償電流到納米孔測(cè)試腔的檢測(cè)電極。該實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了納米孔基因測(cè)序的快速響應(yīng)，提升測(cè)序準(zhǔn)確度，便于大規(guī)模集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種微電流檢測(cè)電路及基因測(cè)序裝置，可用于基因測(cè)序的生物微電流信號(hào)以及其他應(yīng)用領(lǐng)域pA級(jí)微電流的檢測(cè)。

背景技術(shù)

納米孔測(cè)序法是采用電泳技術(shù)，借助電泳驅(qū)動(dòng)單個(gè)分子逐一通過納米孔來實(shí)現(xiàn)測(cè)序。納米孔(nanopore)為直徑約為1～10納米的通道，包括固態(tài)納米孔和生物納米孔。單鏈的DNA(或RNA)分子由于自身的帶電性質(zhì)，在電場(chǎng)中會(huì)自發(fā)的穿過納米孔，并在穿越的過程中引起納米孔電阻的變化，產(chǎn)生所謂的阻斷電流。DNA(RNA)的四種不同的堿基A、T(U)、C和G由于自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異，它們穿越納米孔時(shí)對(duì)電流產(chǎn)生的阻斷影響具有可識(shí)別的差異，產(chǎn)生各自對(duì)應(yīng)的特征阻斷電流。對(duì)特征阻斷電流進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，便可以確定相應(yīng)堿基的類型從而測(cè)定核酸序列。

現(xiàn)有的納米孔測(cè)序方式中，以Genia Technologies公司的測(cè)序技術(shù)為例，其采用經(jīng)修飾的核苷酸類似物在核酸合成的同時(shí)進(jìn)行測(cè)序，修飾后的核苷酸類似物包含用于合成的核苷酸和連接子，不同的連接子能夠產(chǎn)生比核酸更有效的特征阻斷電流，通過對(duì)連接子檢測(cè)能夠有效提高堿基識(shí)別度，但是只檢測(cè)連接子的情況下難以避免連接子阻斷電流被讀取，但核苷酸本身卻并未真正參與合成反應(yīng)的情況，造成信號(hào)被多余讀取的錯(cuò)誤(insertion error)。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的納米孔測(cè)序技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)使其不僅能檢測(cè)連接子，而且能檢測(cè)核苷酸本身，以提高測(cè)序準(zhǔn)確度和快速響應(yīng)能力。這需要更高的采樣頻率和更嚴(yán)格的噪聲控制手段。

發(fā)明內(nèi)容

本公開實(shí)施例提供一種微電流檢測(cè)電路及基因測(cè)序裝置，用于快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)通過納米孔的核苷酸分子類型進(jìn)行判斷，完成測(cè)序功能。

第一方面，本公開實(shí)施例提供一種微電流檢測(cè)電路，包括：

納米孔電壓施加單元，用于向納米孔測(cè)試腔的公共電極和檢測(cè)電極施加電壓，驅(qū)動(dòng)單個(gè)核苷酸分子通過納米孔；

積分電路單元，用于對(duì)納米孔測(cè)試腔的檢測(cè)電極輸出的微電流信號(hào)進(jìn)行積分放大，轉(zhuǎn)換為積分電壓信號(hào)；

輸出電路單元，用于接收該積分電路單元轉(zhuǎn)換后的積分電壓信號(hào)并輸出；

補(bǔ)償電流輸入單元，用于施加補(bǔ)償電流到納米孔測(cè)試腔的檢測(cè)電極。

在可選的實(shí)施方式中，所述納米孔電壓施加單元包括鉗位管，所述鉗位管的第一通路端連接所述檢測(cè)電極，所述鉗位管的第二通路端連接所述積分電路單元，所述鉗位管的控制端輸入鉗位電壓。

在可選的實(shí)施方式中，所述納米孔電壓施加單元包括正向鉗位管和反向鉗位管，所述正向鉗位管和反向鉗位管的第一通路端連接所述檢測(cè)電極，所述正向鉗位管和反向鉗位管的第二通路端連接所述積分電路單元，所述正向鉗位管的控制端輸入第一鉗位電壓，所述反向鉗位管的控制端輸入第二鉗位電壓；所述正向鉗位管的電流方向是從所述檢測(cè)電極流向所述積分電路單元，所述反向鉗位管的電流方向是從所述積分電路單元流向所述檢測(cè)電極。

在可選的實(shí)施方式中，所述積分電路單元包括積分電容和積分復(fù)位開關(guān)，所述積分電容的第一端連接所述鉗位管的第二通路端，所述積分電容的第二端接地；所述積分復(fù)位開關(guān)的第一通路端與所述積分電容的第一端相連，所述積分復(fù)位開關(guān)的第二通路端連接復(fù)位電壓，用于對(duì)所述積分電容的電壓進(jìn)行復(fù)位。