دانلود مقاله تقویت کننده پچ کلمپ روی یک تراشه
تعداد کلمات فایل انگلیسی:3778کلمه 6صفحه pdf
تعداد صفحات فایل ترجمه:11صفحه word فونت14 Arial
چکیده
در این مقاله، ما اولین اجرای دو کاناله و کاملا ترکیب شده از یک سیستم اندازه گیری پچ کلمپ را ارائه می دهیم. با این تراشه پچ، دو ثبت تمام حفره ای متقارن همراه با نویز های rms 8 pA در پهنای باند 10 kHz به دست می آید. ظرفیت خازنی و مقاومت سری های الکترود می تواند تا 10 pF و 100 با کنترل کامپیوتری جبران شود. ثبت جریان های 7/1 Nav و ثبت hERG، توانایی های سیستم را نشان می دهد. سیستم مورد نظر، یک سیستم بزرگ و تجاری همراه با آموزش های پچ کلمپ است. با کاهش تقویت کننده های پچ کلمپ به اندازه یک میکرو تراشه میلی متری، این کار باعث شناسایی سیستم های پچ کلمپ موازی و توان بالا می شود. نتایج این کار در زمینه تحقیقات کانال یونی و غربالگری دارو استفاده می شود. پچ کلمپ در یک فرایند سیلیکون روی کریستال 5/0 متری اجرا می شود. اندازه 3 در 3 متر مربع است و مصرف نیرو در کانال با تامین نیروی 3/3 اV انجام می شود.
مقدمه
امپلی فایر پچ کلامپ ابزاری است که برای توصیف فعالیت یونی کانال استفاده می شود. برای نمایش اجزای دارویی یا مشخصات کانال های بیان شده، سیستم های پچ کلامپ با توان بالا استفاده می شوند. در اینجا، ضبط ها از سلول ها ساخته شده اند. هر سلول، از یک ظرف دیواره 384 یا 96 ساخته شده است. در این سیستم ها، ضبط ها از پیپت شیشه ای ساخته نشده اند، اما در انتهای هر دیواره یک الکترود سطحی وجود دارد (شکل 1). یک بخش مهم از این سیستم های ضبطی موازی، یک آرایه با چگالی بالا از آمپلی فایرهای پچ کلمپ است. در این مقاله یک آمپلی فایر پچ کلامپ کوچک شده با قابلیت های اندازه گیری تمام حفره کامل ارائه شده است. محدودیت های مهم در ساخت سیستم های پچ کلامپ موازی، هزینه و اندازه آمپلی فایرها، اتلاف گرما و گفت و گوی متقابل بین کانال ها می باشد. البته اتلاف گرما باعث محدودیت مجاورت آمپلیفایرها به سلول ها می شود. آمپلی فایر پچ کلامپ ادغام شده در این مقاله ارائه شده است. این آمپلی فایر، تمام شرط های طراحی را حل کرده و براساس تجربه های معرفی شده در مقالات می باشد (ویراکون و همکاران، 2009، 2007 a,b، لیوالا و همکاران، 2006، a,b,c). سیستم پچ کلامپ دو کاناله مساحت 3 × 3 mm2 را اشغال می کند و تنها 5 میلی وات انرژی در هر کانال را به عهده می گیرد. این سیستم از یک فرایند ساخت سیلیکون روی کریستال استاندارد استفاده می کند. با استفاده از این فناوری، توان پارازیتی و اثر گفت و گوی متقابل کاهش می یابد.
Patch-clamp amplifiers on a chip
a b s t r a c t
We present the first, fully integrated, two-channel implementation of a patch-clamp measurement sys- tem. With this “PatchChip” two simultaneous whole-cell recordings can be obtained with rms noise of 8 pA in a 10 kHz bandwidth. The capacitance and series-resistance of the electrode can be compensated up to 10 pF and 100 MK respectively under computer control. Recordings of hERG and Nav 1.7 currents demonstrate the system’s capabilities, which are on par with large, commercial patch-clamp instrumen- tation. By reducing patch-clamp amplifiers to a millimeter size micro-chip, this work paves the way to the realization of massively parallel, high-throughput patch-clamp systems for drug screening and ion-channel research. The PatchChip is implemented in a 0.5 µm silicon-on-sapphire process; its size is 3 × 3 mm2 and the power consumption is 5 mW per channel with a 3.3 V power supply.
- Introduction
The patch-clamp amplifier is a ubiquitous tool for character- izing ion-channel activity. For the screening of pharmaceutical compounds or the characterization of expressed channels, high- throughput patch-clamp systems are being developed, where recordings are made from cells in each well of a 96- or 384-well plate. In these systems the recording is made not with a glass pipette, but from a planar electrode at the bottom of each well (Fig. 1). An important part of such highly-parallel recording sys- tems is a high-density array of patch-clamp amplifiers. We present here a highly miniaturized patch-clamp amplifier with complete whole-cell measurement capabilities. Important constraints in building massively parallel patch- clamp systems have been the size and cost of the amplifiers, heat dissipation – which restricts the proximity of the amplifiers to the cells – and cross-talk between channels. The integrated “PatchChip” amplifier presented in this paper solves all of these design requirements, and is based on experience from our proto- types (Weerakoon et al., 2009, 2007a,b; Laiwalla et al., 2006a,b,c). The dual-channel patch-clamp system occupies 3 3 mm2 of area and consumes just 5 mW of power per channel. It is fabricated using a standard silicon-on-sapphire fabrication process, which allows parasitic capacitances and cross-talk effects to be minimized
کد:12435
دانلود رایگان فایل انگلیسی:
رمز فایل:www.downloadmaghaleh.com
دانلود مقاله دات کام 
توضیحات محصول
دانلود مقاله تقویت کننده پچ کلمپ روی یک تراشه
تعداد کلمات فایل انگلیسی:3778کلمه 6صفحه pdf
تعداد صفحات فایل ترجمه:11صفحه word فونت14 Arial
چکیده
در این مقاله، ما اولین اجرای دو کاناله و کاملا ترکیب شده از یک سیستم اندازه گیری پچ کلمپ را ارائه می دهیم. با این تراشه پچ، دو ثبت تمام حفره ای متقارن همراه با نویز های rms 8 pA در پهنای باند 10 kHz به دست می آید. ظرفیت خازنی و مقاومت سری های الکترود می تواند تا 10 pF و 100 با کنترل کامپیوتری جبران شود. ثبت جریان های 7/1 Nav و ثبت hERG، توانایی های سیستم را نشان می دهد. سیستم مورد نظر، یک سیستم بزرگ و تجاری همراه با آموزش های پچ کلمپ است. با کاهش تقویت کننده های پچ کلمپ به اندازه یک میکرو تراشه میلی متری، این کار باعث شناسایی سیستم های پچ کلمپ موازی و توان بالا می شود. نتایج این کار در زمینه تحقیقات کانال یونی و غربالگری دارو استفاده می شود. پچ کلمپ در یک فرایند سیلیکون روی کریستال 5/0 متری اجرا می شود. اندازه 3 در 3 متر مربع است و مصرف نیرو در کانال با تامین نیروی 3/3 اV انجام می شود.
مقدمه
امپلی فایر پچ کلامپ ابزاری است که برای توصیف فعالیت یونی کانال استفاده می شود. برای نمایش اجزای دارویی یا مشخصات کانال های بیان شده، سیستم های پچ کلامپ با توان بالا استفاده می شوند. در اینجا، ضبط ها از سلول ها ساخته شده اند. هر سلول، از یک ظرف دیواره 384 یا 96 ساخته شده است. در این سیستم ها، ضبط ها از پیپت شیشه ای ساخته نشده اند، اما در انتهای هر دیواره یک الکترود سطحی وجود دارد (شکل 1). یک بخش مهم از این سیستم های ضبطی موازی، یک آرایه با چگالی بالا از آمپلی فایرهای پچ کلمپ است. در این مقاله یک آمپلی فایر پچ کلامپ کوچک شده با قابلیت های اندازه گیری تمام حفره کامل ارائه شده است. محدودیت های مهم در ساخت سیستم های پچ کلامپ موازی، هزینه و اندازه آمپلی فایرها، اتلاف گرما و گفت و گوی متقابل بین کانال ها می باشد. البته اتلاف گرما باعث محدودیت مجاورت آمپلیفایرها به سلول ها می شود. آمپلی فایر پچ کلامپ ادغام شده در این مقاله ارائه شده است. این آمپلی فایر، تمام شرط های طراحی را حل کرده و براساس تجربه های معرفی شده در مقالات می باشد (ویراکون و همکاران، 2009، 2007 a,b، لیوالا و همکاران، 2006، a,b,c). سیستم پچ کلامپ دو کاناله مساحت 3 × 3 mm2 را اشغال می کند و تنها 5 میلی وات انرژی در هر کانال را به عهده می گیرد. این سیستم از یک فرایند ساخت سیلیکون روی کریستال استاندارد استفاده می کند. با استفاده از این فناوری، توان پارازیتی و اثر گفت و گوی متقابل کاهش می یابد.
Patch-clamp amplifiers on a chip
a b s t r a c t
We present the first, fully integrated, two-channel implementation of a patch-clamp measurement sys- tem. With this “PatchChip” two simultaneous whole-cell recordings can be obtained with rms noise of 8 pA in a 10 kHz bandwidth. The capacitance and series-resistance of the electrode can be compensated up to 10 pF and 100 MK respectively under computer control. Recordings of hERG and Nav 1.7 currents demonstrate the system’s capabilities, which are on par with large, commercial patch-clamp instrumen- tation. By reducing patch-clamp amplifiers to a millimeter size micro-chip, this work paves the way to the realization of massively parallel, high-throughput patch-clamp systems for drug screening and ion-channel research. The PatchChip is implemented in a 0.5 µm silicon-on-sapphire process; its size is 3 × 3 mm2 and the power consumption is 5 mW per channel with a 3.3 V power supply.
The patch-clamp amplifier is a ubiquitous tool for character- izing ion-channel activity. For the screening of pharmaceutical compounds or the characterization of expressed channels, high- throughput patch-clamp systems are being developed, where recordings are made from cells in each well of a 96- or 384-well plate. In these systems the recording is made not with a glass pipette, but from a planar electrode at the bottom of each well (Fig. 1). An important part of such highly-parallel recording sys- tems is a high-density array of patch-clamp amplifiers. We present here a highly miniaturized patch-clamp amplifier with complete whole-cell measurement capabilities. Important constraints in building massively parallel patch- clamp systems have been the size and cost of the amplifiers, heat dissipation – which restricts the proximity of the amplifiers to the cells – and cross-talk between channels. The integrated “PatchChip” amplifier presented in this paper solves all of these design requirements, and is based on experience from our proto- types (Weerakoon et al., 2009, 2007a,b; Laiwalla et al., 2006a,b,c). The dual-channel patch-clamp system occupies 3 3 mm2 of area and consumes just 5 mW of power per channel. It is fabricated using a standard silicon-on-sapphire fabrication process, which allows parasitic capacitances and cross-talk effects to be minimized
کد:12435
دانلود رایگان فایل انگلیسی:
رمز فایل:www.downloadmaghaleh.com