什么是不连续单电极电压钳 (dSEVC)?

在不连续单电极电压钳 (dSEVC) 中,电压记录任务和电流发送任务被分配给同一个微电极。时间共享技术用来防止两项任务之间产生交互(图 1)。

典型的间断单电极电压钳电路图。
图 1. 不连续单电极电压钳电路图。

一个微电极 (ME1) 穿透细胞,记录电压 (Vp) 被单位增益探头 (A1) 缓冲。假设 Vp 完全等于瞬时膜电位 (Vm)。采样保持电路 (SH1) 采集 Vm 样品并在余下的周期时间内保持所记录的数值 (Vms)。

将 Vms 与微分放大器 (A2) 中的指令电压 (Vcmd) 进行比较。如果开关 S1 在电流传递位置,这个放大器的输出将成为受控制电流源 (CCS) 的输入。CCS 将电流注入到微电极中,该电流与 CCS 的输入电压成正比,而与微电极的电阻无关。转导电路的增益为 GƮ。

电流注入的周期在定时波形开始时进行说明。

不连续单电极电压钳定时波
图 2. 不连续单电极电压钳的定时波

S1 显示在电流通过的位置,在此位置,电流被注入微电极,导致 Vp 的上升。上升的速率受限于电容通过玻璃微电极壁到溶液的依附性作用以及缓冲放大器输入时电容的影响。Vp 最终值主要由电流 Io 通过微电极电阻 Rp 而产生的微电极内的 IR 电压降所组成。只记录吸头处一小部分由膜电位 (Vm) 组成的 Vp

S1 随后切换到电压记录位置。当 CCS 的输入为 0 伏特时,它的输出电流为零且 Vp 被动衰减。在电压记录期间,Vp 向 Vm 渐进衰减。必须给予足够的时间让 Vp 达到 1 毫伏以内或低于 Vm。这需要至多达九倍的微电极时间常数 (ʈp) 的时间。在电压记录周期结束时,采集一个新的 Vm 样品,并开始一个新的周期。用于记录目的的实际电压为 Vms

根据底部定时波形所示,Vms 以较小增量向平均值变动。Vms(avg) 与 Vcmd 的差值为膜片钳的稳态误差 (Ɛ),系 CCS 增益 (GƮ) 有限所致。当 GƮ 增加时,误差进行性减小。

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