一种基于非线性斜坡量化的纳米孔DNA测序电路

技术特征：
1.一种基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，包括：检测阵列，所述检测阵列包括多个呈阵列排布的检测单元；多个纳米孔传感单元；每个所述纳米孔传感单元包括相对设置的公共电极和单元电极、以及位于所述公共电极和单元电极之间的生物腔；所述生物腔包括生物膜，所述生物膜包括纳米孔，多个所述检测单元的输入端分别与多个所述单元电极对应连接；所述检测单元，用于将不同碱基穿过纳米孔时产生的电流信号转换为电压信号；量化模块，包括：信号发生单元、比较单元及转换单元；其中，所述信号发生单元，用于生成斜坡信号；所述比较单元，用于根据所述斜坡信号及所述电压信号生成脉冲信号；所述转换单元，用于将所述脉冲信号的时域宽度量化为数字码，得到碱基序列信息。2.根据权利要求1所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述检测单元包括积分放大器，所述比较单元包括第一比较器，所述信号发生单元包括第一斜坡发生器，所述转换单元包括第一时间数字转换器；其中，针对每个所述检测单元，所述积分放大器的输入端与对应的单元电极连接、输出端与所述第一比较器的第一输入端连接，所述第一比较器的第二输入端与所述第一斜坡发生器连接、输出端与所述第一时间数字转换器的输入端连接。3.根据权利要求1所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述检测阵列中，所述检测单元包括积分放大器，所述比较单元采用与所述检测单元相同的方式阵列排布；其中，所述比较单元包括第二比较器，每个所述积分放大器的输入端与对应的单元电极连接、输出端与对应的第二比较器的第一输入端连接，形成阵列排布的多个第一子模块。4.根据权利要求3所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述信号发生单元包括第二斜坡发生器；其中，位于同一行的所述第一子模块中，各所述第二比较器的第二输入端连接至同一第二斜坡发生器。5.根据权利要求4所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述转换单元包括第二时间数字转换器；其中，位于同一列的所述第一子模块中，各所述第二比较器的输出端连接至对应的行选择开关，并通过对应的行选择开关与同一第二时间数字转换器连接。6.根据权利要求1所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述生物膜所在的平面与所述公共电极和所述单元电极均平行，且所述生物膜将所述生物腔划分为第一腔体和第二腔体；其中，所述第一腔体位于所述单元电极和所述生物膜之间，所述第二腔体位于所述生物膜与所述公共电极之间。7.根据权利要求6所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述生物腔包括具有导电性的离子溶液。8.根据权利要求1所述的基于非线性斜坡量化的纳米孔dna测序电路，其特征在于，所述纳米孔的直径为1～3nm。

技术总结
本发明公开了一种基于非线性斜坡量化的纳米孔DNA测序电路，包括：检测阵列，包括多个呈阵列排布的检测单元；多个纳米孔传感单元；每个纳米孔传感单元包括相对设置的公共电极和单元电极、以及生物腔；生物腔包括生物膜，生物膜包括纳米孔，多个检测单元的输入端分别与多个单元电极对应连接；检测单元，用于将不同碱基穿过纳米孔时产生的电流信号转换为电压信号；量化模块，包括信号发生单元、比较单元及转换单元；由于本发明将电压信号转换为脉冲信号，即从电压域转换至时域，可以降低在量化阶段产生的噪声与失调；同时，时域信号的处理也避免了在电压域处理时需要电容阵列或面积较大的模拟模块，降低了量化时所消耗的功耗与占用的版图面积。用的版图面积。用的版图面积。


技术研发人员：靳刚 严加智 汤华莲 包军林 刘伟峰 王一润
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/4/29