纳米孔测序电路单元及基因测序装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115901907A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202111160649.6(22)申请日2021.09.30(71)申请人成都今是科技有限公司地址610041四川省成都市高新区科园南路88号12栋6层601、605号(72)发明人张风体蒋可苏云鹏邹耀中(74)专利代理机构北京华睿卓成知识产权代理事务所(普通合伙)11436专利代理师彭武(51)Int.Cl.G01N27/447(2006.01)C12Q1/6869(2018.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称纳米孔测序电路单元及基因测序装置(57)摘要本公开实施例提供一种纳米孔测序电路单元及基因测序装置，该纳米孔测序电路单元采用CMOS电路实现，用于实现对纳米孔的双向微电流信号进行检测，其包括：纳米孔钳位电路，用于稳定位于纳米孔一侧的检测电极电压，与位于纳米孔另一侧的公共电极在纳米孔的两端产生固定的电压差，并与积分复位电路构成充电和放电通路，借助电压差驱动单个核苷酸分子逐一通过所述纳米孔；积分复位电路，用于在纳米孔钳位电路构成充电和放电通路时，对纳米孔的双向微电流信号进行积分放大，转换为电压信号；输出电路，用于接收积分复位电路转换后的电压信号并输出。本公开实施例基于小面积的测序电路单元构建具有双向检测能力的高通量基因测序装置，可以提高检测精度和效率。CN115901907ACN115901907A权利要求书1/2页1.一种纳米孔测序电路单元，其特征在于，该纳米孔测序电路单元采用CMOS电路实现，用于实现对纳米孔的双向微电流信号进行检测，其包括：纳米孔钳位电路，用于稳定位于纳米孔一侧的检测电极电压，与位于所述纳米孔另一侧的公共电极在所述纳米孔的两端产生固定的电压差，并与积分复位电路构成充电和放电通路，借助所述电压差驱动单个核苷酸分子逐一通过所述纳米孔；积分复位电路，用于在所述纳米孔钳位电路构成充电和放电通路时，对所述纳米孔的双向微电流信号进行积分放大，转换为电压信号；输出电路，用于接收所述积分复位电路转换后的电压信号并输出。2.如权利要求1所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述纳米孔钳位电路包括运算放大电路、第一钳位管和第二钳位管；其中，所述运算放大电路输出第一级电压控制所述第一钳位管导通来形成所述充电通路，输出第二级电压控制所述第二钳位管导通来形成所述放电通路。3.如权利要求2所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述运算放大电路包括第一级电路和第二级电路，所述第一钳位管包括串联连接的第一晶体管和第二晶体管，所述第二钳位管包括串联连接的第三晶体管和第四晶体管，所述第一级电路输出所述第一级电压至所述第二级电路的输入端和所述第一晶体管的控制端，所述第二级电路输出所述第二级电压至所述第三晶体管的控制端。4.如权利要求3所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述运算放大电路还包括正输入端和负输入端，所述正输入端连接至公共电平，所述负输入端连接所述检测电极。5.如权利要求4所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述运算放大电路还包括偏置电压输入端，用于向所述第一级电路和第二级电路输入偏置电压。6.如权利要求5所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一级电路包括五晶体管运算放大器，所述第二级电路包括第一源极跟随器。7.如权利要求4‑6任一项所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极相连，所述第三晶体管的漏极和第四晶体管的源极相连；所述第一晶体管的源极和所述第三晶体管的源极相连，并与所述检测电极相连；所述第二晶体管的漏极和所述第四晶体管的漏极相连，并连接至所述积分复位电路；所述第二晶体管的控制端和所述第四晶体管的控制端相连，并连接至切换控制信号。8.如权利要求7所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述切换控制信号控制所述纳米孔钳位电路在充电状态和放电状态之间切换。9.如权利要求8所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一晶体管和第二晶体管包括PMOS管，所述第三晶体管和第四晶体管包括NMOS管，其中输出至所述第三晶体管的控制端的所述第二级电压大于输出至所述第一晶体管的控制端的所述第一级电压。10.如权利要求9所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述积分复位电路包括积分电容和第一复位开关，所述积分电容的第一端连接所述第一复位开关的第一端，同时连接至所述所述第二晶体管的漏极和所述第四晶体管的漏极，所述积分电容的第二端接地电位；所述第一复位开关的第二端连接预充值电压，用于周期性对所述积分电容的电压进行复位。11.如权利要求10所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述输出电路包括第二源2CN115901907A权利要求书2/2页极跟随器和