固态纳米孔生物传感器信号采集系统的设计

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自从人类第一张基因图谱问世以来,加快了基因测序的发展。第二代基因测序方法的先后产生,极大的推动了整个基因测序的发展,使得基因测序往低成本、快速、高通量方面迈上了一个新的台阶。由于基因测序对于生物科学研究具有十分重要的意义,我们希望得到更低成本,更快速,通量更高的新一代基因测序方法。新一代基因测序技术包含有Heliscope技术、SMRT技术和纳米孔测序。   本论文是用于固态纳米孔生物传感器的检测系统--固态纳米孔生物传感器的系统。一套完整的固态纳米孔生物传感器系统应包括前端放大电路,信号采集系统,控制系统及对应的应用软件。本文共分成三个部分,主要介绍信号采集系统的硬件设计和对应的应用软件的开发,以及信号采集系统在固态纳米孔生物传感器上的应用。在信号采集系统的硬件设计上,确立了以TMS320VC5509A为主控制器,Cy7C68013为通讯芯片,AD7671为模数转换芯片的系统,利用软件Protel99 SE设计出相应的电路原理图设计文件和印刷电路板设计文件,并进行了相应的调试,最后实现了采样频率可分别选择为10kHz,25kHz,50kHz,100kHz,500kHz和800kHz,可检测信号范围为-5V到+5V并能与上位机进行通讯的系统。在与系统对应的应用软件开发上,利用Microsoft Visual Studio2008软件,使用其提供的MFC类库进行对应的上位机开发。在上位机上,利用该软件实现了对系统的识别以及对系统所采集到的信号的实时图像显示和数据存储。最后作者利用自己所研制的系统和M公司的USB-6251仪器同时在固态纳米孔生物传感器上进行相应的实验,与使用NI公司的仪器得到的数据进行了对比,得到了类似结果,实现了在10kHz,25kHz,50kHz,100kHz,500kHz和800kHz频率下的数据采集,并且由于系统能实现最高100Mbps的速率传输,故比USB-6251具有在数据采样频率上具有更大的扩展性;通过实验发现固态纳米孔生物传感器具有良好的伏安特性。整个系统的研发对于我们设计专属于纳米孔生物传感器的检测系统具有重大的意义,使得其能更快的实现分子检测。  
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