高通量纳米孔检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高通量纳米孔检测装置，其包括装置本体，装置本体内设置有基底层，基底层开设有至少一个微孔，每个微孔顶部设置有具有纳米孔道的基膜层、底部设置有检测电极。待检测分子分布于所述微孔上方，与每个微孔顶部的纳米孔道结合或通过孔道，产生特异信号，通过分析这些信号，可分析待检测物的浓度，每个检测电极对应的微孔都可以单独检测，大大降低了检测下限，实现了微量检测的效果，同时该装置检测时间短、成本低。该装置可同时装载多个纳米孔道，提高了检测效率，且可更换液体和样品，进一步降低了检测成本。所述高通量纳米孔检测装置可广泛应用于基于纳米孔技术的DNA测序、生物分子及小分子的检测和分析。

High throughput nanoscale detection device

The utility model discloses a high throughput nano hole detection device, which comprises a device body, a base layer arranged in the body, at least one micropore in the base layer, a base film layer with a nanometer pass and a detection electrode at the bottom. The detected molecules are distributed above the micropores, and the specific signals are produced by combining with the nanoscale channels at the top of each micropore or through the channels. By analyzing these signals, the concentration of the detected objects can be analyzed. The micropores corresponding to each detection electrode can be detected separately, greatly reducing the detection limit and realizing trace detection. The device has short detection time and low cost. The device can simultaneously load multiple nano channels, improve the detection efficiency, and replace liquid and sample, thus further reducing the detection cost. The high-throughput nanopore detection device can be widely applied to DNA sequencing based on nanopore technology, detection and analysis of biomolecules and small molecules.

【技术实现步骤摘要】
高通量纳米孔检测装置
本技术属于纳米孔检测
，涉及一种纳米孔检测装置，具体地说涉及一种高通量纳米孔检测装置。
技术介绍
自20世纪70年代以来，随着光学、微机电加工(MEMS)、纳米科技等的飞速发展，科研人员已开发出了一些新型的可使分析化学工作者在单分子水平上探索生命体系的新工具，纳米孔检测技术就是其中一种。生物体内存在各种各样的纳米孔及纳米通道，它们是连接内部与外部并进行能量、物质交换的途径，科学家们受细胞膜上离子通道的启发制备了多种人工体系，如蛋白纳米孔与人工固态纳米孔等。不仅促进了新型生物传感器、纳流控装置、单分子检测等方面的快速发展，而且极大加快了第三代DNA测序研究的进展。纳米孔技术是一门新型单分子检测技术，其原理是当不同生物分子与纳米量级的孔道上的特异性探针结合或通过孔道时，会产生不同的电流信号，通过监测和分析这些电流信号达到检测分析物属性的目的。在过去十年间，纳米孔技术已逐渐被广泛应用于DNA测序、疾病检测、药物筛选和环境监测等方面的研究。目前，能否将纳米孔技术在DNA测序、疾病检测、药物筛选和环境监测等领域从理论研究转化为临床仪器，其中的关键点在于能否将该技术发展为芯片化和高通量化。但现有传统的纳米孔检测池多为商品化的电化学检测池，尚无芯片化产品，每个检测池中同时只能装载单个孔道，这大大限制了纳米孔技术的应用，同时，传统电化学检测池还存在体积大、不适用于微量样品检测的问题，并且池体通常采用开放式设计，这导致周围环境噪声对检测存在极大的干扰。
技术实现思路
为此，本技术正是要解决上述技术问题，从而提出一种可负载多个纳米孔道、可检测微量样品、体积小巧便于携带、不易被干扰的高通量纳米孔检测装置。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为：本技术提供一种高通量纳米孔检测装置，其包括装置本体，所述装置本体内设置有基底层，所述基底层开设有至少一个微孔，每个所述微孔顶部设置有具有纳米孔道的基膜层，每个所述微孔底部设置有检测电极。作为优选，所述检测电极练接于一CMOS芯片。作为优选，所述基膜层顶部设置有微流体模块。作为优选，所述装置本体顶部还设置有液流入口和液流出口。作为优选，所述微孔的孔径为2-200μm。作为优选，所述微孔顶部共同连接于一CIS电极。作为优选，每个所述检测电极还连接有信号放大电路，所述信号放大电路包括与所述检测电机连接的电阻和运算放大器，所述CMOS芯片与所述信号放大电路电连接。作为优选，所述微孔至少为三个。作为优选，所述基膜层为化学聚合物膜层，内部嵌有蛋白纳米孔道。本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本技术所述的高通量纳米孔检测装置，其包括装置本体，所述装置本体内设置有基底层，所述基底层开设有至少一个微孔，每个所述微孔顶部设置有具有纳米孔道的基膜层，每个所述微孔底部设置有检测电极，所述电极练接于CMOS芯片。待检测分子分布于所述微孔上方，与每个微孔顶部的纳米孔道结合或通过蛋白孔道，产生特异信号，通过分析这些信号，可分析待检测物的浓度，每个微孔下面设置有检测电极，检测电极又连接于CMOS芯片，这样检测时，每个检测电极对应的微孔都可以单独检测，大大降低了检测下限，实现了微量检测的效果，同时该装置检测时间短、成本低。该装置可同时装载多个纳米孔道，提高了检测效率，且可更换液体和样品，进一步降低了检测成本。所述高通量纳米孔检测装置可广泛应用于基于纳米孔技术的DNA测序、生物分子及小分子的检测和分析。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1是本技术实施例所述的高通量纳米孔检测装置的结构示意图。图中附图标记表示为：1-装置本体；2-基底层；3-微孔；4-纳米孔道；5-基膜层；6-检测电极；7-CMOS芯片；8-微流体模块；9-液流入口；10-液流出口。具体实施方式实施例本实施例提供一种高通量纳米孔检测装置，其可装载多个纳米孔道，检测下限低、检测时间短、成本低，可用于基于纳米孔技术的DNA测序、生物分子及小分子的检测和分析。本实施例中，所述的高通量纳米孔检测装置如图1所示，所述检测装置为便于携带、可实时检测的芯片式结构，包括装置本体1，所述装置本体1为芯片外壳，所述装置本体1内部设置有SU-8光刻胶材质的基底层2,所述基底层2开设有至少一个沿纵向(竖直方向)贯穿所述SU-8基底层2，所述基底层2至少开设有1个微孔3，本实施例中至少开设有3个微孔3，如图所示，优选为5个微孔，所述微孔3的孔径为2-200μm，本实施例中优选为80μm。每个所述微孔3顶部设置有一具有纳米孔道4的基膜层5，所述基膜层5为化学聚合物膜层，所述纳米孔道4为常规蛋白纳米孔道，所述蛋白纳米孔道可以为Phi29连接器蛋白孔道，SPP1、T3、T4、T5、T7等各种噬菌体连接器蛋白孔道。每个所述微孔3底部各设置有一检测电极6，所述检测电极6为trans电极，所述5个微孔3顶部还共同连接有一个CIS电极，这样再检测时，每个微孔3都可以被单独检测。所述检测电极6共同连接于一CMOS芯片7，所述CMOS芯片7与控制单元的检测软件电连接，将检测到的信号传输至检测软件进行分析。进一步地，为了实现液体的便捷更换、形成化学聚合物膜和嵌入蛋白孔道，所述基底层2顶部还设置有微流体模块8，进一步地，所述微流体模块8位于所述基膜层5顶部。所述装置本体1顶部还设置有用于注入液体和排出液体的液流入口9和液流出口10。所述微流体模块8与所述基膜层5之间的空间形成上池腔，所述基膜层5底部的微孔3为对应的下池腔结构。每个所述检测电极6还进一步连接于一信号放大电路，如图所示，所述信号放大电路包括与所述检测电极6连接的电阻和运算放大器，具体地，所述运算放大器的负极与所述检测电极6连接，运算放大器的正极接地，所述电阻一端与所述检测电极6连接，另一端与所述运算放大器连接，所述信号放大电路也与所述CMOS芯片7电连接。本实施例所述的高通量纳米孔检测装置的工作过程为：由液流入口9注入含有化学多聚体的电解质液体，当化学多聚体经过微孔3顶部时会平铺成膜，形成基膜层5，其信号可以被微孔3底部的检测电极6和CMOS芯片7检测到，电解质液体可由液流出口10流出。然后由液流入口9注入含有蛋白纳米孔道4的电解质溶液，当单个蛋白孔道嵌入所述基膜层5后，通过控制电压方向和电压大小限制更多的纳米孔道4嵌入，每个微孔3顶部的基膜层5嵌入蛋白纳米孔道后，即可开始检测或保存，当需要分析的生物样品由液流入口9注入后，待检测分子会平均分布到每个微孔3上方，与每个微孔3上方的蛋白纳米孔道4结合或通过所述纳米孔道4，产生特异信号，通过分析这些特异信号，可以分析待测物的浓度。所述检测装置可以大大降低检测下限，降低检测成本，缩短检测时间，只需微量生物样品即可满足检测要求，同时，其可同时装载多个纳米孔道，且可更换液体和样品，满足更多的检测需求。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高通量纳米孔检测装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内设置有基底层，所述基底层开设有至少一个微孔，每个所述微孔顶部设置有具有纳米孔道的基膜层，每个所述微孔底部设置有检测电极。

【技术特征摘要】
1.一种高通量纳米孔检测装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内设置有基底层，所述基底层开设有至少一个微孔，每个所述微孔顶部设置有具有纳米孔道的基膜层，每个所述微孔底部设置有检测电极。2.根据权利要求1所述的高通量纳米孔检测装置，其特征在于，所述检测电极连接于一CMOS芯片。3.根据权利要求2所述的高通量纳米孔检测装置，其特征在于，所述基膜层顶部设置有微流体模块。4.根据权利要求3所述的高通量纳米孔检测装置，其特征在于，所述装置本体顶部还设置有液流入口和液流出口。5.根据权利要求4所述的高通量纳米孔检测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：法金哈克，王少英，
申请(专利权)人：深圳宣泽生物医药有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44