CN114089024B - 电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置 - Google Patents

电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置。电路包括：放大单元，用于放大来自传感器的电信号；比较单元，用于基于放大单元输出的电压信号和预设电压，得到初始脉冲信号；延时单元，电连接比较单元，用于将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；电阻单元，电阻单元的两端分别与传感器单元的输出端和延时单元输出端电连接，用于基于目标脉冲信号对放大单元进行充放电；计算单元，电连接延时单元，用于基于延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流。根据本申请实施例的电流测量电路、测量方法及装置，能够避免因放大单元的无限增益而定时放电，进一步避免了放电时瞬时电流对测量结果的影响，提高了电流测量的精度。

Description

电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置
技术领域
本申请属于纳米孔测序技术领域，尤其涉及一种电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置。
背景技术
纳米孔基因测序是通过测量流经薄膜纳米孔的电流信号，实现对通过薄膜纳米孔的基因序列的判定。在进行电流测量时，由于电流值非常小，通常为几十至几百皮安，有时能达到上千皮安，需要采用放大电路进行测量，通常采用电容跨阻放大（Capacitive Transimpedance Amplifier，CTIA）电路进行测量。
电容跨阻放大电路在进行测量时将电流信号转换为电压信号，并进行放大，利用模数转换单元（Analog to Digital，ADC）对放大后的电压信号进行采样，获得测量结果。上述方法中，电容跨阻放大电路具有无限增益，需要进行定期对电容放电，在定期放电操作中，放电形成的瞬时电流有可能对相邻的极微弱被测电流信号造成干扰，影响最终的电流测量的准确度。
发明内容
本申请实施例提供一种电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置，能够避免对放大单元的定时放电时产生的瞬时电流的影响，提高了电流测量的精度。
第一方面，本申请实施例提供一种电流测量电路，电路包括：
放大单元，电连接传感器单元，用于放大来自传感器的电信号；
比较单元，电连接放大单元，用于当放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
延时单元，电连接比较单元，用于将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；
电阻单元，电阻单元的两端分别与放大单元的输入端和延时单元输出端电连接，用于基于目标脉冲信号向放大单元反馈充放电电流；
计算单元，电连接延时单元，用于基于延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，目标电流为流经传感器单元的电流。
第二方面，本申请实施例提供了一种电流测量方法，通过第一方面的电流测量电路实现，其特征在于，包括：
通过放大单元，放大来自传感器单元的电信号；
通过比较单元，当放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
通过延时单元，将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；
通过电阻单元，基于目标脉冲信号向放大单元反馈充放电电流；
通过计算单元，基于延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，目标电流为流经传感器单元的电流。
第三方面，本申请实施例提供了一种纳米孔测序装置，包括：电流测量电路，电流测量电路为第一方面的电流测量电路。
本申请实施例的电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置，能够通过延时单元将经过目标电流的放大单元的电压信号进行延时输出，同时通过预设电压，将放大后的电压信号转换成电压脉冲信号，基于脉冲信号实现自动放电，避免了在对放大单元定时放电时产生的瞬时电流对测量结果造成的影响，提高了电流测量的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种电流测量电路的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种电流测量电路图；
图3是本申请实施例提供的一种各节点电压与电流的时序波形图；
图4是本申请实施例提供的一种可调延时单元的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种可调延时单元的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种电阻单元的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种电流测量方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
目前的利用CTIA电路进行微弱电流测量时，因为电容跨阻放大电路具有无限增益，需要对电容进行定期放电，增加了电路的复杂性，同时，放电产生的瞬时电流也会对相邻的极微弱的被测电流造成影响，影响测量精度。
为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种电流测量电路、测量方法及纳米孔测序装置。下面首先对本申请实施例所提供的电流测量电路进行介绍。
图1示出了本申请一个实施例提供的电流测量电路的结构示意图。如图1所示，电流测量电路包括：
放大单元120，电连接传感器单元110，用于放大来自传感器单元110的电信号；
比较单元130，电连接放大单元120，用于当放大单元120输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当放大单元120输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
延时单元140，电连接比较单元130，用于将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；
电阻单元150，该电阻单元150的两端分别与放大单元120的输入端和延时单元140的输出端电连接，用于基于目标脉冲信号向放大单元120反馈充放电电流；
计算单元160，电连接延时单元140，用于基于延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，目标电流为流经传感器单元110的电流。
本实施例中，传感器单元110包括的薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容为并联关系，传感器单元110的一端接地，另一端与放大单元120连接。目标电流经过薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容，输出到后续的放大单元120。
本实施例中，放大单元120的输入端电连接薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容，可以用于通过目标电流将放大单元120和传感器单元110之间的电连接点的电信号进行放大，以输出到后续的比较单元130，其中放大单元为积分放大电路。
本实施例中，比较单元130的输入端电连接放大单元120的输出端，用于当放大单元120输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当放大单元120输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号，以输出到后续的延时单元140。
本实施例中，延时单元140的输入端电连接比较单元130的输出端，可以用于将比较单元130输出的初始脉冲信号进行延时输出，得到目标脉冲信号，以输出到后续的计算单元160。
本实施例中，电阻单元150的两端分别与放大单元120的输入端和延时单元140的输出端电连接，当延时单元140输出的目标脉冲信号为高电平时，电阻单元150所在回路的电流方向为从延时单元140输出端到放大单元120的输入端（参见图2中箭头I1所示的方向）；当延时单元140输出的目标脉冲信号为低电平时，电阻单元150所在回路的电流方向为从放大单元120的输入端到延时单元140的输出端（参见图2中箭头I2所示的方向）。
本实施例中，计算单元160的输入端电连接延时单元140的输出端，可以用于基于延时单元140输出的目标脉冲信号产生的脉冲电压对目标电流值进行计算。
本实施例中，薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容的一端接地，放大单元通过目标电流将薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容两端的电信号放大，放大后的电压信号通过比较单元和延时单元输出得到目标脉冲信号。当输出的电压信号为脉冲信号的高电平时，可以通过电阻单元所在回路进行放电。根据电压脉冲信号计算得到目标电流值。避免了在定期对电容放电时，产生瞬时电流的影响，提高了电流的测量精度。
图2示出了本申请一个具体实施例提供的电流测量电路的结构示意图。如图2所示，放大单元包括运算放大器U1和积分电容；其中，运算放大器的同相输入端用于接入工作电压Vbias1；运算放大器的反相输入端电连接传感器单元，运算放大器的输出端与积分电容的一端和比较单元电连接；积分电容的另一端与运算放大器的反相输入端电连接。其中，运算放大器接入的工作电压Vbias1为纳米孔测序工作电压。
在一些实施例中，积分电容包括n个电容，n个电容之间为并联关系；放大单元还包括n个第一开关，每个第一开关分别与一个电容串联，其中n为大于等于2的整数，n个电容的电容值不同。
如图2所示，与运算放大器连接的积分电容为多个并联电容C1，C2，……，Cn，每个并联电容均串联一个第一开关SW1，SW2，……，SWn。
在一些实施例中，如图2所示，传感器单元包括并联的薄膜纳米孔等效电阻Re1和薄膜纳米孔寄生等效并联电容Cp1。传感器单元的一端接地，另一端与运算放大器U1的反相输入端电连接。传感器单元用于产生目标电流Is，由于传感器一端接地，电压为0，另一端连接运算放大器U1的反相输入端，在运算放大器U1处于线性工作区时，其反相输入端电压Vx2与同相输入端电压相等，电压均为Vbias1，因此产生流经薄膜纳米孔等效电阻Re1和薄膜纳米孔寄生等效并联电容Cp1的目标电流Is。
具体地，本发明用于纳米孔基因测序装置。该装置中，带有纳米级小孔的绝缘薄膜将液体腔室分隔为两个小室，两个小室中各自具有电极，同时两个电极具有不同的电势。单链DNA(ssDNA)在电极电势差的驱动下，由一个小室穿过绝缘薄膜上的纳米级小孔，前往另一个小室。当单链DNA在穿过纳米孔时，由于不同碱基的性质差异，会导致电极间的电流出现幅值上的变化，通过读取电极间电流的变化，即可获得DNA序列信息。图2中Re1为薄膜纳米孔的等效电阻，Cp1为薄膜纳米孔的寄生等效并联电容。单链DNA在穿过纳米孔时，由于碱基对薄膜纳米孔的堵塞，导致薄膜纳米孔对电极间的电流的电阻作用变大，并且因不同碱基的性质差异导致不同碱基对薄膜纳米孔的堵塞程度不同，因此图2中薄膜纳米孔被等效为可变电阻Re1；即，图2中的Re1阻值发生变化，导致流经薄膜纳米孔的待测电流Is发生变化。在进行基因测序时，Is的幅值在几十至数百皮安之间。本发明用于对基因测序时的电流信号Is进行测量。在运算放大器U1处于线性工作区时，其反相输入端电压Vx2与同相输入端电压相等，均为Vbias1。Vbias1即为进行纳米孔基因测序时，两个小室内电极之间的电势差，即纳米孔测序工作电压。
在一些实施例比较单元包括电压比较器，电压比较器的反相输入端用于接入预设电压；电压比较器的同相输入端电连接放大单元的输出端，电压比较器用于当接收自放大单元的电压信号大于预设电压时输出高电平，当接收自放大单元的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；电压比较器的输出端与可调延时单元电连接。如图2所示，电压比较器U2接入阈值电压Vbias2，对放大单元输出的电压Vx1和阈值电压Vbias2进行比较，当Vx1大于Vbias2时，输出高电平VH；当Vx1小于Vbias2时，输出低电平VL，即电压比较器U2输出高电平为VH，低电平为VL的初始电压脉冲信号Vx3（参见图3）。应知道，预设电压的值、高电平、低电平均可以设置，对此不作限定，但电压比较器高电平应高于工作电压、电压比较器低电平应低于工作电压。
在一些实施例中，延时单元包括可调延时单元，可调延时单元的输入端与电压比较器的输出端电连接；可调延时单元的输出端与计算单元电连接，可调延时单元用于将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号。如图2所示，可调延时单元可由多个压控延时反相器级联而成。可调延时单元U3将得到的初始电压脉冲信号Vx3按照预设时延Td进行延时输出，得到目标脉冲信号Vo。
在一些实施例中，电阻单元包括并联的m个电阻，其中m为大于等于2的整数，m个电阻的阻值不同。当延时单元输出电压为高电平时，由于高电平高于放大单元与传感器单元之间电连接点的工作电压，产生从延时单元输出端，经过电阻单元，到放大单元输入端的电流，从而向放大单元的积分电容提供放电电流；当延时单元输出电压为低电平时，由于低电平低于放大单元与传感器单元之间的电连接点的工作电压，产生从放大单元输入端，经过电阻单元，到延时单元输出端的电流，从而向放大单元的积分电容提供充电电流。通过延时单元的输出电压和电阻可以计算得到充电电流和放电电流的电流值。具体地，延时单元的输出电压与电阻单元中的电阻的比值为该电阻所在回路的电流，当使积分电容放电时，回路的电流的方向为图2中I1所示方向，回路电流的大小I1为 （VH-Vbias1）/Rn，Rn为选自R1-Rm中的任一电阻，向放大单元的积分电容提供的放电电流的大小为I1-Is；当使积分电容充电时，回路的电流的方向为图2中I2所示方向，回路电流的大小I2为 （Vbias1-VL）/Rn，Rn为选自R1-Rm中的任一电阻，向放大单元的积分电容提供的充电电流的大小为I2+Is。
在一些实施例中，电阻单元还包括m个第二开关，每个第二开关分别与一个电阻串联。
如图2所示，电阻单元包括并联的m个电阻R1，R2，……，Rm，每个电阻均串联一个开关T1，T2，……，Tm。
在一些实施例中，计算单元电连接延时单元，用于基于延时单元输出的目标脉冲 信号计算目标电流，目标电流为流经传感器单元的电流。基于延时单元输出的目标脉冲信 号计算目标电流包括：计算单元用于基于延时单元输出的目标脉冲信号的频率和占空比计 算目标电流；或计算单元用于基于延时单元输出的目标脉冲信号进行滑动平均计算，得到 目标电流值。在进行目标电流计算时，积分电容的充放电速度远大于目标电流信号Is的变 化速度，即，在积分电容的一个充电与放电周期内，目标电流信号Is保持相对恒定。当计算 单元基于延时单元输出的目标电压脉冲信号的占空比计算目标电流时，根据延时单元的预 设时延Td计算积分电容的一个充电和放电的周期内，VO输出高电平VH的时间长度
Figure 653805DEST_PATH_IMAGE001
，以及 VO输出低电平VL的时间长度
Figure 633262DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 475316DEST_PATH_IMAGE003
Figure 257809DEST_PATH_IMAGE004
其中，I1为积分电容进行放电时，电阻单元所在回路的电流，I2为积分电容进行充电时，电阻单元所在回路的电流。
基于目标脉冲信号Vo的高电平VH的占空比
Figure 400077DEST_PATH_IMAGE005
，计算目标电流Is为：
Figure 284857DEST_PATH_IMAGE006
当计算单元用于基于延时单元输出的电压脉冲信号进行滑动平均计算时，通过计算得到一段时间窗口内的输出电压平均值，并根据充电电流值和放电电流值计算得到目标电流。
在一些实施例中，目标脉冲信号的频率和占空比随目标电流的变化而变化。
在一些实施例中，目标脉冲信号的频率和占空比随目标电流变化而变化，包括：当目标电流增大时，目标脉冲信号的输出波形体现为：低电平占空比变大，高电平占空比变小。
在一些实施例中，目标脉冲信号的频率和占空比随目标电流的变化而变化，还包括：当目标电流减小时，目标脉冲信号的输出波形体现为：低电平占空比变小，高电平占空比变大。
在一些实施例中，计算单元包括现场可编程门阵列FPGA，或微控制单元MCU。基于延时单元输出的电压脉冲信号的频率和占空比计算目标电流；或基于延时单元输出的电压脉冲信号进行滑动平均计算，得到目标电流值的过程可以由FPGA或MCU实现。
在一些实施例中，传感器单元包括薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容。
在一些实施例中，目标电流为进行纳米孔基因测序时流经所述薄膜纳米孔的电流。
如图2所示，计算单元包括滑动平均滤波器U4。应知道，滑动平均滤波器U4可以替换为其他计算器件，图2仅作为一种示例。
如图2所示的电路图其工作原理如下：在进行电流测量时，运算放大器U1的同相输入端接入工作电压Vbias1，基于传感器单元产生的目标电流Is和流经电阻单元的电流I1/I2得到输入至与运算放大器的反相输入端相连的积分电容的充放电电流，其中反相输入端电连接点Vx2处的电压为Vbias1。在上述充放电电流传输到积分电容后，积分电容对两个电流信号进行积分，得到电压信号Vx1，由运算放大器的输出端将电压信号Vx1传输至比较单元。比较单元的电压比较器U2将接收的电压信号Vx1与阈值电压Vbias2进行比较，输出初始脉冲信号Vx3至可调延时单元U3的输入端。可调延时单元U3将接收的初始脉冲信号Vx3经过预设时延Td进行输出目标脉冲信号Vo至计算单元U4。根据目标脉冲信号Vo和运算放大器U1的反相输入端电压 Vbias1之间的电压差，产生相应的经过电阻单元的电流I1或I2。同时计算单元U4根据电压脉冲信号Vo计算目标电流Is。其中，当目标脉冲信号Vo大于运算放大器U1的反相输入端Vx2的电压 Vbias1时，产生从延时单元输出端，流经电阻单元，至放大单元输入端的电流I1；当目标脉冲信号Vo小于运算放大器U1的反相输入端Vx2的电压Vbias1时，产生从放大单元输入端，流经电阻单元至延时单元输出端的电流I1。
具体地，对于并联的n个的积分电容，需要选择其中一个电容对应的开关闭合，其余开关为断开状态。当测量的目标电流Is较大时，选择电容值较大的积分电容，以获取更大的测量范围；当测量的目标电流Is较小时，选择电容值较小的积分电容，以获取更小的测量范围。对于并联的m个电阻，需要选择其中一个电阻对应的开关闭合，其余开关均为断开状态，当测量的目标电流Is较大时，选择电阻值较小的电阻，以提供较大的充放电电流I1、I2；当测量的目标电流Is较小时，选择电阻值较大的电阻，以提供较小的充放电电流I1、I2。对于可调延时单元的时延Td，当目标电流Is较小时，可以增大预设时延；当目标电流Is较大时，可以减小预设时延。基于对积分电容、电阻、时延的选择，可保证纳米孔测序电流Is在出现较大范围变化时，Vo输出脉宽调制信号的频率和占空比仍然保持在一定的合理区间，可以调整电流测量电路的电流测量测量范围。当计算单元采用滑动平均的方法进行计算时，还可以调整滑动时间窗口Ta，调整电流测量结果的精度。
在一种实施例中，各节点电压与电流的时序波形如图3所示。如图3所示，结合图2，可知：
当脉冲信号Vo处于低电平VL时，可调延时单元U3通过充电电流I2为积分电容充电，放大单元输出的电压Vx1逐渐增大；
当放大单元输出的电压Vx1增至高于电压比较器阈值电压Vbias2时，电压比较器U2输出翻转，其输出电压脉冲信号Vx3由低电平VL跳转为高电平VH；
可调延时单元U3在经过一定时长(Td)的延时之后，其输出电压脉冲信号Vo发生翻转，由低电平VL跳转为高电平VH；
可调延时单元U3开始通过放电电流I1为积分电容放电(I1>Is，此为脉宽调制电流测量电路正常工作的前提条件，即纳米孔测序电流Is须小于放电电流I1)，放大单元输出的电压Vx1电压逐渐减小；
当放大单元输出的电压Vx1下降至低于电压比较器阈值电压Vbias2时，电压比较器U2翻转，其输出电压脉冲信号Vx3由高电平VH跳转为低电平VL；
可调延时单元U3在经过一定时长(Td)的延时之后，其输出电压脉冲信号Vo由高电平VH跳转为低电平VL；
当目标电流Is增大时，积分电容的充电电流I2+Is增大，积分电容的充电速率加快，Vx1上升斜率变大；同时，积分电容的放电电流I1-Is减小，积分电容的放电速率减慢，Vx1的下降斜率变小。脉冲信号Vo的输出波形体现为：低电平VL占空比变小，高电平VH占空比变大；
当目标电流Is减小时，积分电容的充电电流I2+Is减小，积分电容的充电速率减慢，Vx1上升斜率减小；同时，积分电容的放电电流I1-Is增大，积分电容的放电速率变快，Vx1的下降斜率变大。脉冲信号Vo的输出波形体现为：低电平VL占空比变大，高电平VH占空比变小；
由上可知，脉冲信号Vo是一种脉宽调制信号，其占空比的变化能够反应作为模拟信号的目标电流Is的变化。
I1与I2均为已知电流大小，其中，I1为积分电容进行放电时，电阻单元所在回路的 电流，I2为积分电容进行充电时，电阻单元所在回路的电流。通过对脉宽调制信号Vo进行计 算，可计算得出纳米孔测序电流Is。具体地，当计算单元基于Vo的占空比计算目标电流时， 基于时延Td计算积分电容的一个充电和放电的周期内，VO输出高电平VH的时间长度
Figure 614207DEST_PATH_IMAGE001
，VO 输出低电平VL的时间长度
Figure 78686DEST_PATH_IMAGE002
。
基于目标脉冲信号Vo的高电平VH的占空比D，计算目标电流Is。
本实施例中，能够结合电流积分电路，将流经薄膜纳米孔的微弱电流进行放大，并将其转换为脉宽调制信号，通过对脉宽调制信号的频率和占空比进行测量，或者通过对脉宽调制信号进行滑动平均计算，得到电流信号的测量结果，具有高增益、高线性度的特点的同时，解决了电容定期放电给相邻纳米孔测序通道带来的噪音干扰，增大了电流测量范围。
在一些实施例中，可调延时单元可以通过采用级联不同数量的延时反相器实现，如图4所示；或可调延时单元通过设置不同延时电容容值实现，如图5所示，或可调延时单元通过FPGA实现。
在一些实施例中，对延时单元输出的电压脉冲信号的频率和占空比的测量可以通过计数器等电路实现。
在一些实施例中，如图6所示，电阻单元可以使用T型电阻网络实现，可以减小电阻单元在集成电路中占用的面积。
图7示出了本申请提供的一种电流测量方法的流程示意图，本申请的电流测量方法可以通过上述电流测量电路实现，方法包括：
S710、通过放大单元，放大来自传感器单元的电信号。
S720、通过比较单元，当放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号。
S730、通过延时单元，将初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号。
S740、通过电阻单元，基于目标脉冲信号向放大单元反馈充放电电流。
S750、通过计算单元，基于延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，目标电流为流经传感器单元的电流。
需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以基于对应功能单元实施，并能达到其相应的技术效果，为简洁描述，在此不再赘述。
基于上述实施例中的电流测量电路，本申请还提供了一种纳米孔测序装置，装置包括电流测量电路，装置可用于测量目标电流。
以上，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电流测量电路，其特征在于，包括：
放大单元，电连接传感器单元，用于放大来自所述传感器单元的电信号；
比较单元，电连接所述放大单元，用于当所述放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当所述放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
延时单元，电连接所述比较单元，用于将所述初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；
电阻单元，所述电阻单元的两端分别与所述放大单元的输入端和所述延时单元的输出端电连接，用于基于所述目标脉冲信号向所述放大单元反馈充放电电流；
计算单元，电连接所述延时单元，用于基于所述延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，所述目标电流为流经所述传感器单元的电流；
所述计算单元基于所述延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，包括：
所述计算单元用于基于所述延时单元输出的目标脉冲信号的频率和占空比计算目标电流；
或所述计算单元用于基于所述延时单元输出的目标脉冲信号进行滑动平均计算，得到目标电流值。
2.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述放大单元包括运算放大器和积分电容；
所述运算放大器的同相输入端用于接入工作电压；
所述运算放大器的反相输入端电连接所述传感器单元，所述运算放大器的输出端与所述积分电容一端和所述比较单元电连接；所述积分电容的另一端与所述运算放大器的反相输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的电流测量电路，其特征在于，所述积分电容包括并联的n个电容；所述放大单元还包括n个第一开关，每个所述第一开关分别与一个电容串联，其中n为大于等于2的整数，所述n个电容的电容值不同，能够根据所述目标电流的大小选择所述n个电容中的一个电容作为所述积分电容。
4.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述比较单元包括电压比较器；
所述电压比较器的反相输入端用于接入预设电压；
所述电压比较器的同相输入端电连接所述放大单元的输出端，所述电压比较器用于当所述放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当所述放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
所述电压比较器的输出端与所述延时单元电连接。
5.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述延时单元包括可调延时单元；
所述可调延时单元的输入端与所述电压比较器的输出端电连接；
所述可调延时单元的输出端与所述计算单元电连接，
能够根据所述目标电流的大小来调整所述可调延时单元的输出延时。
6.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述电阻单元包括并联的m个电阻，其中m为大于等于2的整数，所述m个电阻的阻值不同，能够根据所述目标电流的大小选择所述m个电阻中的一个电阻作为所述电阻单元。
7.根据权利要求6所述的电流测量电路，其特征在于，所述电阻单元还包括m个第二开关，每个所述第二开关分别与一个电阻串联。
8.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述目标脉冲信号的频率和占空比随所述目标电流的变化而变化。
9.根据权利要求8所述的电流测量电路，其特征在于，所述目标脉冲信号的频率和占空比随所述目标电流的变化而变化，包括：
当所述目标电流增大时，所述目标脉冲信号的输出波形体现为：低电平占空比变大，高电平占空比变小。
10.根据权利要求9所述的电流测量电路，其特征在于，所述目标脉冲信号的频率和占空比随所述目标电流的变化而变化，还包括：
当所述目标电流减小时，所述目标脉冲信号的输出波形体现为：低电平占空比变小，高电平占空比变大。
11.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述计算单元包括现场可编程门阵列FPGA，或微控制单元MCU，或滑动平均计算单元。
12.根据权利要求1所述的电流测量电路，其特征在于，所述传感器单元包括薄膜纳米孔的等效电阻和寄生等效并联电容。
13.根据权利要求12所述的电流测量电路，其特征在于，所述目标电流为在进行纳米孔基因测序时流经所述薄膜纳米孔的电流。
14.一种电流测量方法，通过权利要求1-13任一项所述的电流测量电路实现，其特征在于，包括：
通过放大单元，放大来自传感器单元的电信号；
通过比较单元，当所述放大单元输出的电压信号大于预设电压时输出高电平，当所述放大单元输出的电压信号小于预设电压时输出低电平，得到初始脉冲信号；
通过延时单元，将所述初始脉冲信号延时输出，得到目标脉冲信号；
通过电阻单元，基于所述目标脉冲信号向放大单元反馈充放电电流；
通过计算单元，基于所述延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，所述目标电流为流经所述传感器单元的电流；
所述通过计算单元，基于所述延时单元输出的目标脉冲信号计算目标电流，包括：
通过所述计算单元，基于所述延时单元输出的目标脉冲信号的频率和占空比计算目标电流；
或通过所述计算单元，基于所述延时单元输出的目标脉冲信号进行滑动平均计算，得到目标电流值。
15.一种纳米孔测序装置，其特征在于，包括电流测量电路，所述电流测量电路为包含权利要求1-13任一项所述的电流测量电路。
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