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CN115876866A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202111163753.0(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7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，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；所述纳米孔钳位电路包括第一运算放大电路和第一钳位管组成的充电通路以及第二运算放大电路和第二钳位管组成的放电通路；积分复位电路，用于在所述纳米孔钳位电路的充电通路和放电通路分别导通时，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CN115876866A度和效率。CN115876866A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，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；所述纳米孔钳位电路包括第一运算放大电路和第一钳位管组成的充电通路以及第二运算放大电路和第二钳位管组成的放电通路；积分复位电路，用于在所述纳米孔钳位电路的充电通路和放电通路分别导通时，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，所述第一钳位管的源极和第二钳位管的源极相连，并与所述检测电极相连；所述第一钳位管的漏极和第二钳位管的漏极相连，并连接至所述积分复位电路。3.如权利要求2所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一运算放大电路的负输入端连接所述检测电极，正输入端连接公共电平，输出端与所述第一钳位管的控制端连接；所述第二运算放大电路的负输入端连接所述检测电极，正输入端连接公共电平，输出端与所述第二钳位管的控制端连接。4.如权利要求1所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一钳位管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二钳位管包括第三晶体管和第四晶体管；其中，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，并连接至第一切换控制信号；所述第一切换控制信号控制所述纳米孔钳位电路在充电通路和放电通路之间切换。5.如权利要求4所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一运算放大电路的负输入端连接所述检测电极，正输入端连接公共电平，输出端与所述第一晶体管的控制端连接；所述第二运算放大电路的负输入端连接所述检测电极，正输入端连接公共电平，输出端与所述第三晶体管的控制端连接。6.如权利要求3所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一运算放大电路包括第五晶体管，所述第二运算放大电路包括第六晶体管，所述第五晶体管和第六晶体管的控制端连接第二切换控制信号；所述第五晶体管和第六晶体管用于在所述第二切换控制信号的作用下分别控制所述第一运算放大电路和第二运算放大电路的电源导通和关断以及控制所述纳米孔钳位电路在充电通路和放电通路之间切换。7.如权利要求5或6所述的纳米孔测序电路单元，其特征在于，所述第一运算放大电路和第二运算放大电路还包括偏置电压输入端，其中所述第一运算放大电路的偏置电压输入端输入第一偏置电压，所述第二运算放大电路的偏置电压输入端输入第二偏置电压。8.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