dPatch® - низкошумный ультра-быстрый цифровой патч-кламп усилитель 

Цифровой патч-кламп усилитель dPatch® — это самый современный инструмент для проведения электрофизиологических экспериментов, разработанный компанией Sutter. Небывалые доселе возможности этого низкошумного высокоточного инструмента, доступные электрофизиологам, заключаются в высокоскоростной цифровой обработке сигнала вкупе с преобразованием данных высокого разрешения, а также в интуитивно-понятном пользовательском интерфейсе программы SutterPatch®.

Особенности усилителя dPatch®:

• Полностью интегрированный патч-кламп усилитель и система сбора данных с одной или двумя предусилительными головками. Имеет простую настройку.
• Оптимизирован для регистрации активности целых клеток в тканевых срезах, прилегающих либо разделенных клеток.
• Полностью компьютерное управление обеспечивает автоматическую компенсацию емкостей пипетки и целой клетки.
• Возможность установления фиксации как по напряжению, так и по току с целью более детального описания электрической активности клеток.
• Удаление электрической наводки в программе SutterPatch®.
• Широкая полоса пропускания обеспечивает регистрацию самых быстрых сигналов.
• Три диапазона обратной связи для предусилительных головок для одноканальной регистрации на целых клетках.
• Превосходная схема цифровой компенсации позволяет регистрировать сигналы со всей полнотой.
• Прилагаемое ПО SutterPatch® позволяет осуществлять универсальное управление данными, интуитивную навигацию и ускоренный анализ.

Усилитель dPatch® доступен в двух конфигурациях: с одной или двумя предусилительными головками. Переключение предусилительных головок, также как и добавление второй головки к одно-головочной версии осуществляется по типу операции plug-and-play. При этом каждая из двух головок независимо настраивается либо на кламп по напряжению, либо на высокоскоростной токовый кламп. Данные, поступающие с двух головок, обрабатываются параллельно и полностью синхронно.

Частота оцифровки 5 МГц с разрешением до 22 бит

Каждая предусилительная головка, подключенная к dPatch® сэмплируется на частоте 5 МГц. Фильтр на выходе может принимать одно из тринадцати значений: от 100 Гц до 1 МГц. При 1 МГц используется разрешение 18 бит. Для меньших установок фильтра частота оцифровки повышается при одновременной оптимизации скорости обработки данных. На частоте 1 кГц обеспечивается разрешение свыше 22 бит.

Оптимальный уровень шума как при емкостной, так и при резистивной обратной связи

При отведении тепла от предусилительной головки она неизбежно нагревается, приводя к термальному дрейфу пипетки и другим нежелательным эффектам. Уровень шума у предусилительных головок dPatch® при комнатной температуре достаточно низок даже при отсутствии охлаждения. В двух режимах с резистивной обратной связью усилитель dPatch® генерирует меньше шума, чем любой из аналогов.

Встроенная система сбора данных исключает использование сторонних оцифровщиков

При отсутствии мультиплексора dPatch® предоставляет 8 fully differential аналоговых входных каналов, 4 аналоговых выходных каналов и 16 цифровых выходов (TTL). Все каналы ввода/вывода непрерывно сэмплируются на частоте 200 кГц для аналоговых входов и 250 кГц для аналоговых и цифровых выходов. Также они все доступны через пользовательский интерфейс.

ПО SutterPatch®

Усилитель dPatch® под управлением программы SutterPatch® способен автоматически сохранять все настройки, информацию о стимулах и внешние параметры эксперимента, ассоциируя их во времени с получаемыми данными. Полный компьютерный контроль работы усилителя означает способность программы отслеживать изменения внутреннего состояния усилителя и оцифровщика в любой момент времени. При этом неважно, были ли эти изменения заданы автоматически или инициированы пользователем.

Отслеживание других внешних данных

Вдобавок к записываемым автоматически изменениям в статусе подключенной к усилителю аппаратуры экспериментатор может вручную добавлять метки, связанные с работой внешних приборов, например, при стимуляции инструментом, не соединенным с усилителем напрямую.

Информация о параметрах внешней среды и более детальные данные о текущих пробах могут сохраняться вместе с получаемыми данными. Поддерживается свыше 600 меток для метаданных. К примеру, можно записать: вид животного, генотип, дату и время взятия пробы, сопротивление пипетки, параметры оборудования и детальную информацию о приложенном стимуле.

Визуализация данных и анализ

Программа SutterPatch® позволяет упростить навигацию и анализ сложных наборов данных. Графическое окно поддерживает несколько режимов отображения, в том числе двумерный и инновационный трехмерный режимы. 3D-визуализация особенно полезна при разработке методов анализа. Программа SutterPatch® построена на базе хорошо зарекомендовавшей себя платформы Igor Pro, сочетая присущую ей функциональность с качествами, присущими электрофизиологическим приложениям. И новичок, и опытный пользователь патч-кламп программ смогут легко использовать все возможности ПО SutterPatch®.

Доступные отдельно программные модули предоставляют дополнительный функционал для определенных приложений.

В настоящее время доступны:

• Модуль распознавания событий — использует алгоритм деконволюции, облегчающий распознавание мелких синаптических сигналов даже на фоне шума.
• Модуль, анализирующий потенциалы действия — плоские фазовые графики, форма сигнала и временная статистика.
• Модуль камеры — легкий способ документирования принадлежности и положения регистрируемой клетки.

Лабораторная «рабочая лошадка»

Система dPatch®, готовая к передовым экспериментам, будет оценена по достоинству в любой лаборатории. Вот лишь некоторые ее преимущества:

• три диапазона обратной связи для предусилительных головок для оптимальной одноканальной регистрации на целых клетках;
• автоматическая компенсация емкости пипетки и емкости целой клетки; Автоматическая компенсация последовательного сопротивления;
• легкое подключение и настройка;
• большой динамический диапазон оцифровщика не требует переключения диапазонов усиления
• высокая скорость оцифровки не ограничивает ее частоту.

Усилитель

Архитектура оборудования позволяет проводить все преобразования данных вблизи препарата, в стороне от известных источников шума, таких как блоки питания и высокоскоростные цифровые схемы.
Режимы клампа по напряжению и истинного токового клампа могут быстро переключаться, на приводя к регистрации токовых артефактов.
Имеется выбор из трех элементов обратной связи для предусилительной головки с целью оптимизации одноканальной регистрации и записи на целых клетках:

*Диапазон емкостной обратной связи приспособлен для одноканальной регистрации с клампом по напряжению. Цельно-клеточная компенсация и режим с клампом по току недоступны для данного диапазона.

Автоматические программы компенсации для пипетки, целой клетки и последовательного сопротивления.
Предсказание и коррекция последовательного сопротивления программируются независимо.
фильтр Бесселя 8-порядка 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500, 1000 кГц.
Обработка сигнала на выходе фильтра с целью увеличения разрешения и уменьшения размера файла с данными.
Разрешение более 22 бит при 1 кГц.
Большой динамический диапазон АЦП уменьшает надобность в переключении диапазонов усиления предусилительной головки.
Диапазон фиксации напряжения ±1000 мВ.
Баланс моста при компенсации тока и компенсация емкости пипетки
Медленный трекинг потенциала для компенсации дрейфа базовой линии в режиме фиксации тока.

Сбор данных

Встроенная система сбора данных не требует установки внешнего оборудования для этих целей.
Частота оцифровки 5 МГц на предусилительную головку, разрешение 22 бита.
8 дополнительных аналоговых входов, 16-дифференциальных, ±10 В на входе, каждый канал непрерывно оцифровывается на частоте 200 кГц.
4 аналоговых выхода, 16 бит, ±10 В на выходе, каждый канал непрерывно обновляется на частоте 250 кГц.
16 цифровых выходов (TTL), каждый работает на частоте 250 кГц.
Независимые тригерные вход/выход для синхронизации со внешним оборудованием.
Один высокоскоростной порт USB 3.0 для управления сбором данных и усилителем.
Сложные управляющие формы сигналов.
Сбор данных может запускаться по встроенным микросекундным часам либо по внешнему сигналу (TTL).

Программа SutterPatch®

Построена на базе Igor Pro 8 (WaveMetrics, Inc.).
Полный экспериментальный контроль осуществляется с помощью парадигм (Paradigms) и шаблонов (Routines).
Редактор волновых форм для легкого создания самых сложных стимульных паттернов, а также определенных пользователем шаблонов.
Связанные метаданные позволяют сохранять всю необходимую информацию об эксперименте.
Исчерпывающие встроенные процедуры анализа данных и графики для публикаций.
Быстрая подстройка для подавления электрической наводки от сети.
Минимальные требования: Windows 7 (64 бит) либо Macintosh OS X 10.11 (El Capitan) или более новые версии ОС.

Технические характеристики:

Размеры:
dPatch: 48,2х28х9 см;
Предусилитель dPatch: 19,5х9х3 см;
Предусилительная головка dPatch: 10х3,5х1,9 см.

Вес:
dPatch: 6,8 кг.

Электропитание:
110/240 В, 50/60 Гц

Системные требования

Операционная система:
Windows 7 или более поздние 64-битные версии
Mac OS X 10.11 (El Capitan) или более новая

Минимальная конфигурация компьютерного оборудования:
Центральный процессор (CPU): Dual-core i5
Оперативная память (RAM): 6 Гб
Место на жестком диске: SSD, 500 Гб или более
Разрешение монитора: 1024 x 768 (XGA)
Компьютерные порты: (1) USB 3.0 высокоскоростной порт

Типичные приложения, в которых может использоваться усилитель dPatch®:

• одноканальная регистрация;
• исследование слуха и других быстро меняющихся сигналов;
• регистрация на тканевых срезах;
• эксперименты с клеточными культурами;
• изучение клеточных линий с прилегающими либо разделенными клетками;
• оптогенетика.