CN108709921A - 多通道纳米孔道-膜检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明多通道纳米孔道‑膜检测系统，采用纳米尺寸的孔道，含有样品检测模块和主控模块：样品检测模块含有样品检测池、成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元、换液通道单元和第一、第二电极，其中：样品检测池含有第一、第二池体单元、薄膜和绝缘上盖；成膜通道单元含有提拉通道和磷脂注入通道；孔道注入通道单元含有孔道注入通道；进样通道单元含有进样通道；换液通道单元含有第一和第二换药通道；主控模块含有电压控制模块、数据采集模块、信息处理模块、流体操作模块、用户操作模块、电源模块和数据显示模块；能实现不同的操作组合，对不同的检测对象实现自动化、高效、快速的超灵敏检测分析。

Description

多通道纳米孔道-膜检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及生命化学中分析检测单分子检测技术领域，具体地说是一种具有多通道的纳米孔道-膜检测系统以及检测方法。

背景技术

这里所述的“纳米孔道”是指纳米尺寸的孔道。所述的纳米孔道-膜系统是指纳米孔道通过嵌入在磷脂双分子膜上，实现其自身交换膜内外特异性分子功能的系统。所述“纳米孔道-膜系统”包括：毒素蛋白单体在溶液中自组装并嵌入磷脂双分子层形成的生物纳米孔道；细胞膜上用于转运特异性物质的水通道、离子通道；人工合成有机小分子自组装的通道；DNA自组装通道等等。

目前，纳米孔道-膜系统在生化分析领域、电化学领域和医疗领域有很广泛的应用，例如：基于纳米孔道的单分子分析技术——它是利用单个分子在电场力驱动下穿过纳米孔道时产生的微弱离子流特征电信号来研究生物分子的个体行为，实现在水溶液条件下、无需任何标记，实时监测单个生物分子的组成、结构等信息，并可拓展到对单分子弱相互作用的研究。此外，纳米孔道-膜系统还可用于自组装膜材料、药物毒理学和单细胞检测等方向的研究。

单分子检测技术是纳米孔道-膜系统的重要应用方向，其基本原理是：在外加电场力的驱动下,单个待测分子会被纳米孔道捕获，由于单个待测分子在穿过纳米孔道的过程中物理占位效应及与孔道中氨基酸残基的相互作用强度不同，使得流经纳米孔道时的离子电流发生变化，形成阻断的电流信号。每一个阻断电流信号的阻断电流幅值、阻断时间、阻断信号频率及信号形状与所述单个待测分子在孔道内的个体行为信息直接相关。因此，单分子检测分析技术可利用单个待测分子穿过纳米孔道时产生的微弱特征离子流阻断信号来实现在单分子水平上对单个待测分子行为的分析与检测。通过对大量单个阻断电流信号的统计处理，可实现对单个待测生物分子个体行为信息的解读。基于纳米孔道的DNA单分子检测分析方法因其快速、无需PCR扩增、无需荧光标记就能直接获取碱基序列信息而被视为最具前景的“第三代DNA测序技术”。

然而，构建纳米孔道-膜系统的操作流程较为复杂，对操作人员的要求高。目前市面上还没有纳米孔道-膜系统全自动化的检测装置。目前已有的纳米孔道-膜系统商品化装置，主要是通过两种方式进行工作：一是，直接将负载纳米孔道的基片作为耗材，省略在磷脂膜上镶嵌孔道步骤。但这样做耗材过于昂贵，且易于损坏、不易储存，也无法重复利用。二是，采用芯片集成来实现多通道分析，但这样做成膜步骤需要额外制备囊泡，且成膜率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多通道纳米孔道-膜检测系统，所述检测系统基于嵌入式的控制程序，只需用户设定参数和流程，即可自动在检测池中构建磷脂双分子层并镶嵌纳米孔道，完成成膜上孔和数据的采集、实时记录检测池中样品分子通过纳米孔道-膜系统时的电流数据信号并进行在线处理；再通过集成流体操作模块能自动对样品检测池进行加样、换液和清洗等操作；在操作过程中，所述检测系统的状态能以数据形式反馈给用户。所述检测系统具有小型化、高通量、低成本的优势。本发明的第二目的是，提供所述检测系统的检测方法，利用所述检测法能操作所述检测系统实现自动化、高效、快速的超灵敏检测分析。

为实现以上目的，本发明采取了以下技术方案。

一种多通道纳米孔道-膜检测系统，采用毒素蛋白聚合物、水通道、离子通道、有机小分子自组装的或者DNA自组装的纳米尺寸的孔道，含有样品检测模块、主控模块和样品检测池，其特征在于，所述样品检测模块含有样品检测池、成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元、换液通道单元和第一电极、第二电极，其中：所述样品检测池含有第一池体单元、第二池体单元、薄膜和绝缘上盖；所述成膜通道单元含有提拉通道和磷脂注入通道；所述孔道注入通道单元含有孔道注入通道；所述进样通道单元含有进样通道；所述换液通道单元含有第一池体单元和第二池体单元上的第一换药通道和第二换药通道；所述主控模块含有电压控制模块、数据采集模块、信息处理模块、流体操作模块、用户操作模块、电源模块和数据显示模块，其中：

——所述电压控制模块用于接受信息处理模快的电压控制指令，经过数模转化器，对输出电压进行调理并输出到电极上；

——所述数据采集模块用于调理和放大、降噪纳米通道信号，具有模数转换器转化模拟信号为数字信号并能发送到信息处理模块；

——所述信息处理模块能通过嵌入式系统或者计算机软件来实现采集数据并进行原始数据分析：提取出纳米孔道-膜系统中的单分子事件的特征信号，获取统计信息并反馈到显示模块；能控制自动成膜上孔步骤的运行；能获取用户操作模块输入条件并反馈到电压控制模块；

——所述流体操作模块用于接受信息处理模块的信息，协助信息处理模块，将信息转化为实际动作，驱动成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元来改变样品检测池内溶液环境，便于自动成膜；

——所述用户操作模块具有操作按钮，用于设置自动成膜上孔的操作，包括：采样频率、操作电压、环境条件、滤波设置、增益值；能用于切换实时监测和数据记录查看，用户操作模块的输入信息能在数据显示模块上直观显示；能用于启动和停止自动成膜上孔的操作；

——所述电源模块用于对多通道纳米孔道-膜检测系统进行供电，其中的具有直流直流转换的模块(DCDC模块)能将交流电转换为直流电、输入电压；具有稳压芯片，能为系统输出低噪音、高稳定的电压电源；

——所述数据显示模块具有用于显示电流信号的曲线、当前环境状态、输入的数据、提取到的数据的特征。

进一步，所述样品检测池含有绝缘上盖、提拉通道、第一电极、第二电极、孔道注入通道、进样通道、磷脂注入通道、第一池体单元、第二池体单元、第一样品检测池、第二样品检测池、电极稳定凹槽Ⅰ、电极稳定凹槽Ⅱ、薄膜、提拉孔道、第一换药通道和第二换药通道：所述第一池体单元和第二池体单元以其上的第一样品检测池和第二样品检测池处相结合，在结合处设置一薄膜，在所述第一样品检测池和第二样品检测池的后面各设置一个电极稳定凹槽(电极稳定凹槽Ⅰ、电极稳定凹槽Ⅱ；所述绝缘上盖通过所述提拉通道和提拉孔道设置在所述第二池体单元上，在所述绝缘上盖的中间并列设置所述孔道注入通道、进样通道和磷脂注入通道，在所述绝缘上盖的两侧各设置一个电极(第一电极和第二电极)，所述电极的下端需保证低于抽提操作时的最低液面。

进一步，所述第一池体单元、第二池体单元和所述绝缘上盖均采用绝缘材料的结构件。

进一步，所述绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、特氟龙或者聚醚醚酮(PEEK)材料。

进一步，所述第一样品检测池与第二样品检测池为仅由薄膜孔连通的两个样品检测池：池体内的溶液分别通过电极与外部的主控模块连接；第一样品检测池与成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元连接；第二样品检测池与换液通道单元连接；所述成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元都与流体操作模块连接，由所述流体操作模块控制所述成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元的开通或关闭。

进一步，所述薄膜采用厚度为0.1微米～1000微米的绝缘膜，采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、特氟龙、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或硅水凝胶的绝缘材料，在薄膜上含有微米孔，用于稳定地负载磷脂双分子层膜。

进一步，所述薄膜上的微米孔是通过高频电火花的电子束轰击而制备的；在薄膜上制备微米孔的位置、大小和数量能按需要进行调节。

为实现上述第二目的，本发明采取了以下技术方案。

利用所述多通道纳米孔道-膜检测系统的检测方法，其特征在于，含有以下步骤：

(1)抽提成膜

打开成膜通道单元的磷脂注入通道，按稳定的速率(0.1～1000μL/s)通入所需量(0.1～1000μL)的磷脂膜溶液；

打开成膜通道单元的提拉通道进行一次抽提：使第二样品检测池的液面低于薄膜微孔所在水平面，使漂浮在液面的磷脂层能依附于薄膜上；

再注液使液面恢复，施加电压击穿薄膜微孔处的磷脂层，获得膜电容数值；

再次抽提进行成膜；

(2)自组装

打开孔道注入通道单元的孔道注入通道，注入所需量(0.1～100μL)的纳米孔道材料，待纳米孔道材料在步骤的磷脂层中自组装形成纳米通道；

可通过数据信号的大小判断自组装是否完成；

(3)分析

打开进样通道单元的进样通道，向第一样品检测池或第二样品检测池内注入配置的待检样品溶液，检测该样品在步骤的纳米孔道中的数据信号并分析处理；

(4)换药

打开换液通道单元并控制第一换药通道、第二换药通道进行换药或者排液。

进一步，所述检测方法能依据需求进行编程和配置，能实现不同的操作组合，用于不同的检测对象、检测环境和检测流程。

本发明的积极效果是：

(1)提供了一种由样品检测模块、主控模块和样品检测池构成的多通道纳米孔道-膜检测系统，能实现不同的操作组合，用于不同的检测对象、检测环境和检测流程。

(2)提供了利用所述多通道纳米孔道-膜检测系统的检测方法，能引入自动成膜上孔模块，减少检测过程的准备时间，极大简化繁琐的操作，显著提高检测的效率和成功率。

(3)具有小型化、高通量、低成本的优势：使制作成本和检测物样品的成本都得到降低，而小型化也能更有利于高通量的发展，使之便捷性和灵活性更好，能适应便携式应用场合的使用要求。

(4)检测池信息与主控模块进行数据交换，在主控模块上能实现数字显示、数据存储、数据处理、报表生成，而且易于功能的扩展和更新，便于用户观察、记录、分析和收集信息；能实现自动化、高效、快速的超灵敏检测分析。

附图说明

图1是本发明多通道纳米孔道-膜检测系统的结构及连接关系图。

图2是样品检测池的结构示意图。

图3是样品检测池中薄膜的制备原理示意图。

图中的标号分别为：

1、样品检测模块； 2、主控模块；

3、样品检测池； 4、成膜通道单元；

5、孔道注入通道单元； 6、进样通道单元；

7、换液通道单元； 8、电压控制模块；

9、数据采集模块； 10、信息处理模块；

11、流体操作模块； 12、用户操作模块；

13、电源模块； 14、数据显示模块；

15、绝缘上盖； 16、提拉通道；

1701、第一电极； 1702、第二电极；

18、孔道注入通道； 19、进样通道；

20、磷脂注入通道； 2101、第一池体单元；

2102、第二池体单元； 2201、第一样品检测池；

2202、第二样品检测池； 2301、电极稳定凹槽Ⅰ；

2302、电极稳定凹槽Ⅱ； 24、薄膜；

25、提拉孔道； 2601、第一换药通道；

2602、第二换药通道； 27、第一金属尖端；

28、第二金属尖端。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明多通道纳米孔道-膜检测系统的具体实施方式，但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

参见图1。一种多通道纳米孔道-膜检测系统，采用毒素蛋白聚合物、水通道、离子通道、有机小分子自组装的或者DNA自组装的纳米尺寸的孔道，含有样品检测模块1和主控模块2。

所述样品检测模块1含有样品检测池3、成膜通道单元4、孔道注入通道单元5、进样通道单元6、换液通道单元7以及第一电极1701和第二电极1702。

所述样品检测池3含有绝缘上盖15、提拉通道16、第一电极1701、第二电极1702、孔道注入通道18、进样通道19、磷脂注入通道20、第一池体单元2101、第二池体单元2102、第一样品检测池2201、第二样品检测池2202、电极稳定凹槽Ⅰ2301、电极稳定凹槽Ⅱ2302、薄膜24、提拉孔道25、第一换药通道2601和第二换药通道2602(参见图2)。所述第一池体单元2101和第二池体单元2102为箱体结构，由面板、底板、前后板和侧板构成，采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、特氟龙或者聚醚醚酮(PEEK)材料为绝缘材料的结构件。在箱体的一侧设置第一样品检测池2201或第二样品检测池2202。所述第一池体单元2101和第二池体单元2102以其上的第一样品检测池2201和第二样品检测池2202处相结合，在结合处设置一薄膜24；在所述第一样品检测池2201和第二样品检测池2202的后面各设置一个电极稳定凹槽Ⅰ2301或电极稳定凹槽Ⅱ2302。

所述成膜通道单元4含有提拉通道16和磷脂注入通道20。所述孔道注入通道单元5含有孔道注入通道18。所述进样通道单元6含有进样通道19。所述换液通道单元7含有第一池体单元2101和第二池体单元2102上的第一换药通道2601和第二换药通道2602。

所述绝缘上盖15为平板结构(续见图2)，采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、特氟龙或者聚醚醚酮(PEEK)材料为绝缘材料的结构件。所述绝缘上盖15通过提拉通道16和提拉孔道25设置在所述第二池体单元2102上，在所述绝缘上盖15的中间开孔并列设置所述孔道注入通道18、进样通道19和磷脂注入通道20，在所述绝缘上盖15的两侧开孔各设置一个电极(第一电极1701或第二电极1702)，将所述电极的下端需保证低于抽提操作时的最低液面。

所述第一样品检测池2201与第二样品检测池2202为仅由薄膜24孔连通的两个样品检测池：池体内的溶液分别通过第一电极1701或第二电极1702与外部的主控模块2连接，其中：第一样品检测池2201与成膜通道单元4、孔道注入通道单元5、进样通道单元6和换液通道单元7连接；第二样品检测池2202与换液通道单元7连接；所述成膜通道单元4、孔道注入通道单元5、进样通道单元6和换液通道单元7都与流体操作模块11连接，由所述流体操作模块11控制所述成膜通道单元4、孔道注入通道单元5、进样通道单元6和换液通道单元7的开通或关闭。

所述薄膜24采用厚度为1微米～1000微米的绝缘膜，采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、特氟龙、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或硅水凝胶的绝缘材料，在薄膜24上含有微米孔，用于稳定地负载磷脂双分子层膜。

所述薄膜24上的小孔是通过高频电火花的电子束轰击而制备的(参见图3)：实施中可利用220V的高频变压器和高频震荡发生器产生的电子束通过第一金属尖端27和第二金属尖端28在薄膜24上击穿一个小孔，孔径的大小可通过调整薄膜与高频震荡发生器的距离来调整。运用所述方法能得到从纳米到毫米级别的小孔。然后将所述薄膜24夹在第一样品检测池2201与第二样品检测池2202之间并用物理方式或化学方式进行固定。上述工作做好后应盖上绝缘上盖15，要防止漏液在接触部位涂覆真空硅脂。在薄膜24上制备小孔的位置和数量能按需要进行调节。

所述主控模块2含有电压控制模块8、数据采集模块9、信息处理模块10、流体操作模块11、用户操作模块12、电源模块13和数据显示模块14。

其中：

——电压控制模块8用于接受信息处理模快的电压控制指令，经过数模转化器，对输出电压进行调理并输出到电极上。

——数据采集模块9用于调理和放大、降噪纳米通道信号，具有模数转换器转化模拟信号为数字信号并能发送到信息处理模块。

——信息处理模块10能通过嵌入式系统或者计算机软件来实现采集数据并进行原始数据分析：提取出纳米孔道-膜系统中的单分子事件的特征信号，获取统计信息并反馈到显示模块；能控制自动成膜上孔步骤的运行；能获取用户操作模块输入条件并反馈到电压控制模块。

——流体操作模块11用于接受信息处理模块的信息，协助信息处理模块，将信息转化为实际动作，驱动成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元来改变样品检测池3内溶液环境，便于自动成膜。

——用户操作模块12具有操作按钮，用于设置自动成膜上孔的操作，包括：采样频率、操作电压、环境条件、滤波设置、增益值；能用于切换实时监测和数据记录查看，用户操作模块的输入信息能在数据显示模块14上直观显示；能用于启动和停止自动成膜上孔的操作。

——电源模块13用于对多通道纳米孔道-膜检测系统进行供电，其中的具有直流直流转换的模块(DCDC模块)能将交流电转换为直流电、输入电压，具有稳压芯片，能为系统输出低噪音、高稳定的电压电源。

——数据显示模块14具有用于显示电流信号的曲线、当前环境状态、输入的数据、提取到的数据的特征。

利用本发明的多通道纳米孔道-膜检测系统的检测方法，含有以下步骤：

(1)抽提成膜

①打开成膜通道单元4的磷脂注入通道20，按稳定的速率(0.1-1000μL/s)通入所需量(0.1-1000μL)磷脂膜溶液。

②打开成膜通道单元4的提拉通道16进行一次抽提：使第一样品检测池2201的液面低于薄膜24微孔所在水平面，使漂浮在液面的磷脂层能依附于薄膜24上。

③再注液使液面恢复，施加电压击穿薄膜24微孔处的磷脂层，获得膜电容数值。

④再次抽提进行成膜。

(2)自组装

打开孔道注入通道单元5的孔道注入通道18，注入所需量(0.1-1000μL)的纳米孔道材料，待纳米孔道材料在步骤1的磷脂层中自组装形成纳米通道。可通过数据信号的大小判断自组装是否完成。

(3)分析

打开进样通道单元6的进样通道19，向第一样品检测池2201、第二样品检测池2202内注入配置的待检样品溶液，检测该样品在步骤(2)的纳米孔道中的数据信号并分析处理。

其具体的操作为：在两侧的第一样品检测池2201、第二样品检测池2202内分别加入电解质溶液并将电解质溶液浸没第一电极1701和第二电极1702，将磷脂正葵烷溶液通过成膜通道单元4的磷脂注入通道20注入第一样品检测池2201，使用提拉法在第一样品检测池2201、第二样品检测池2202之间薄膜24的小孔处形成磷脂双分子层膜。通过电压控制模块8的电流放大器探头向磷脂双分子层膜的两端施加电压。

在磷脂双分子层膜的成膜过程中，通过膜的电容监测其形成质量，并利用膜的电压考察磷脂双分子层膜的机械强度。

待形成稳定的磷脂双分子层膜后，通过孔道注入通道单元5在第一样品检测池2201中注入纳米孔道材料。当纳米孔道材料在磷脂双分子层膜上自组装形成一个稳定的纳米通道时，离子流将量子化阶跃。在一定的电压、浓度条件下，单个孔道分子形成的纳米通道的开孔电流是一定的。在数据采集模块9检测到稳定的开孔电流后，将待测单分子注入第一样品检测池2201或第二样品检测池2202，待测单分子受外加电压的驱动定向移动，逐一通过纳米通道。这时，检测所产生的电流并将采集的信号放大、滤波，将得到的模拟信号通过信息处理模块10的数模转换器转换为数字量再传输到数据显示模块14，就能实时观测并记录纳米通道中的单分子的实验数据。

(4)换药

打开换液通道单元7并控制第一换药通道2601、第二换药通道2602进行换药或者排液。

所述利用所述多通道纳米孔道-膜检测系统的检测方法能依据需求进行编程和配置，实现不同的操作组合，用于不同的检测对象、检测环境和检测流程。

在实施中，本发明的多通道纳米孔道-膜检测系统可与计算机(台式机或笔记本电脑)通过USB数据线连接，实现信息的实时传递。将数据显示模块14和用户操作模块12依附于计算机上，通过计算机在相应的软件界面中输入检测的操作条件，实现用户操作模块的作用；再通过计算机显示屏的显示功能将处理后的数据显示在相应的软件界面。将信息处理模块10、电压控制模块8、流体操作模块11、数据采集模块9、电源模块13和样品检测池3都集成在一个检测装置中，实现该装置的便携化。由信息处理模块10将处理好的数字信号通过USB数据线传输给计算机；而计算机则将处理后的数据显示在显示屏上，并将用户输入的数据再传回信息处理模块10，实现计算机与检测装置的交互。

基于与计算机的连接可将检测系统的用户操作模块12和数据显示模块14都依托于计算机，从模块数量上减少装置成本并简化检测系统的设计；通过对计算机上相应软件的更新可以优化用户的操作、实现多种数据分析手段。

在实施中，本发明的多通道纳米孔道-膜检测系统可进一步微型化，可在信息处理模快10和数据显示模块14以及用户操作模块12之间加入无线通讯模块，如蓝牙、WiFi等，实现通过无线通讯将检测系统的数据发送到终端，如笔记本电脑、手机等。所述终端上应包含数据显示模块14和用户操作模块12。数据经信息处理模块10由无线通讯传递给终端，显示相应的图像画面；用户操作后，操作信息再由无线通讯传输给信息处理模块10。无线通讯可实现在终端上进行检测装置的控制，可使操作更加方便、携带更便利、设计更人性化。

在实施中，本发明的多通道纳米孔道-膜检测系统可进行多通道的集成。一个通道包含一个样品检测池和多通道单元、数据采集模块9、电压控制模块8以及流体操作模块11。多个通道并列地与信息处理模块10进行连接，形成一体式多通道的样品检测系统。所有的模块都集成在一台检测装置中，信息处理模块10可同时命令多个通道进行操作，数据显示模块14的显示屏可显示多个通道的数据信息和操作信息。用户可比较简便且直观地对多组数据信号进行观察，可以较为简便的进行对照实验、多变量实验和重复性实验等。

Claims (9)

1.一种多通道纳米孔道-膜检测系统，采用毒素蛋白聚合物、水通道、离子通道、有机小分子自组装的或者DNA自组装的纳米尺寸的孔道，含有样品检测模块(1)和主控模块(2)，其特征在于，所述样品检测模块(1)含有样品检测池(3)、成膜通道单元(4)、孔道注入通道单元(5)、进样通道单元(6)、换液通道单元(7)和第一电极(1701)、第二电极(1702)，其中：所述样品检测池(3)含有第一池体单元(2101)、第二池体单元(2102)、薄膜(24)和绝缘上盖(15)；所述成膜通道单元(4)含有提拉通道(16)和磷脂注入通道(20)；所述孔道注入通道单元(5)含有孔道注入通道(18)；所述进样通道单元(6)含有进样通道(19)；所述换液通道单元(7)含有第一池体单元(2101)和第二池体单元(2102)上的第一换药通道(2601)和第二换药通道(2602)；所述主控模块(2)含有电压控制模块(8)、数据采集模块(9)、信息处理模块(10)、流体操作模块(11)、用户操作模块(12)、电源模块(13)和数据显示模块(14)，其中：

——所述电压控制模块(8)用于接受信息处理模快的电压控制指令，经过数模转化器，对输出电压进行调理并输出到电极上；

——所述数据采集模块(9)用于调理和放大、降噪纳米通道信号，具有模数转换器转化模拟信号为数字信号并能发送到信息处理模块；

——所述信息处理模块(10)能通过嵌入式系统或者计算机软件来实现采集数据并进行原始数据分析：提取出纳米孔道-膜系统中的单分子事件的特征信号，获取统计信息并反馈到显示模块；能控制自动成膜上孔步骤的运行；能获取用户操作模块输入条件并反馈到电压控制模块；

——所述流体操作模块(11)用于接受信息处理模块的信息，协助信息处理模块，将信息转化为实际动作，驱动成膜通道单元、孔道注入通道单元、进样通道单元和换液通道单元来改变样品检测池(3)内溶液环境，便于自动成膜；

——所述用户操作模块(12)具有操作按钮，用于设置自动成膜上孔的操作，包括：采样频率、操作电压、环境条件、滤波设置、增益值；能用于切换实时监测和数据记录查看，用户操作模块的输入信息能在数据显示模块(14)上直观显示；能用于启动和停止自动成膜上孔的操作；

——所述电源模块(13)用于对多通道纳米孔道-膜检测系统进行供电，其中的具有直流-直流转换的模块能将交流电转换为直流电、输入电压；具有稳压芯片，能为系统输出低噪音、高稳定的电压电源；

——所述数据显示模块(14)具有用于显示电流信号的曲线、当前环境状态、输入的数据、提取到的数据的特征。

2.根据权利要求1所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述样品检测池(3)含有绝缘上盖(15)、提拉通道(16)、第一电极(1701)、第二电极(1702)、孔道注入通道(18)、进样通道(19)、磷脂注入通道(20)、第一池体单元(2101)、第二池体单元(2102)、第一样品检测池(2201)、第二样品检测池(2202)、电极稳定凹槽Ⅰ(2301)、电极稳定凹槽Ⅱ(2302)、薄膜(24)、提拉孔道(25)、第一换药通道(2601)和第二换药通道(2602)：所述第一池体单元(2101)和第二池体单元(2102)以其上的第一样品检测池(2201)和第二样品检测池(2202)处相结合，在结合处设置一薄膜(24)，在所述第一样品检测池(2201)和第二样品检测池(2202)的后面各设置一个电极稳定凹槽(电极稳定凹槽Ⅰ(2301)、电极稳定凹槽Ⅱ(2302)；所述绝缘上盖(15)通过所述提拉通道(16)和提拉孔道(25)设置在所述第二池体单元(2102)上，在所述绝缘上盖(15)的中间并列设置所述孔道注入通道(18)、进样通道(19)和磷脂注入通道(20)，在所述绝缘上盖(15)的两侧各设置一个电极，所述电极的下端需保证低于抽提操作时的最低液面。

3.根据权利要求1所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述第一池体单元(2101)、第二池体单元(2102)和所述绝缘上盖(15)均采用绝缘材料的结构件。

4.根据权利要求3所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚二甲基硅氧烷、特氟龙或者聚醚醚酮材料。

5.根据权利要求2所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述第一样品检测池(2201)与第二样品检测池(2202)为仅由薄膜(24)孔连通的两个样品检测池：池体内的溶液分别通过电极与外部的主控模块(2)连接；第一样品检测池(2201)与成膜通道单元(4)、孔道注入通道单元(5)、进样通道单元(6)和换液通道单元(7)连接；第二样品检测池(2202)与换液通道单元(7)连接；所述成膜通道单元(4)、孔道注入通道单元(5)、进样通道单元(6)和换液通道单元(7)都与流体操作模块(11)连接，由所述流体操作模块(11)控制所述成膜通道单元(4)、孔道注入通道单元(5)、进样通道单元(6)和换液通道单元(7)的开通或关闭。

6.根据权利要求1所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述薄膜(24)采用厚度为0.1微米～1000微米的绝缘膜，采用聚二甲基硅氧烷、特氟龙、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯或硅水凝胶的绝缘材料，在薄膜(24)上含有微米孔，用于稳定地负载磷脂双分子层膜。

7.根据权利要求6所述的多通道纳米孔道-膜检测系统，其特征在于，所述薄膜(24)上的微米孔是通过高频电火花的电子束轰击而制备的；在薄膜(24)上制备微米孔的位置、大小和数量能按需要进行调节。

8.利用权利要求1所述的多通道纳米孔道-膜检测系统的检测方法，其特征在于，含有以下步骤：

(1)抽提成膜

打开成膜通道单元(4)的磷脂注入通道(20)，按稳定的速率0.1～1000μL/s通入所需量0.1～1000μL的磷脂膜溶液；

打开成膜通道单元(4)的提拉通道(16)进行一次抽提：使第二样品检测池(2202)的液面低于薄膜(24)微孔所在水平面，使漂浮在液面的磷脂层能依附于薄膜(24)上；

再注液使液面恢复，施加电压击穿薄膜(24)微孔处的磷脂层，获得膜电容数值；

再次抽提进行成膜；

(2)自组装

打开孔道注入通道单元(5)的孔道注入通道(18)，注入所需量0.1～100μL的纳米孔道材料，待纳米孔道材料在步骤(1)的磷脂层中自组装形成纳米通道；

可通过数据信号的大小判断自组装是否完成；

(3)分析

打开进样通道单元(6)的进样通道(19)，向第一样品检测池(2201)或第二样品检测池(2202)内注入配置的待检样品溶液，检测该样品在步骤(2)的纳米孔道中的数据信号并分析处理；

(4)换药

打开换液通道单元(7)并控制第一换药通道(2601)、第二换药通道(2602)进行换药或者排液。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法能依据需求进行编程和配置，能实现不同的操作组合，用于不同的检测对象、检测环境和检测流程。