불연속형 단일전극 전압 클램프(dSEVC)란?
불연속형 단일전극 전압 클램프(dSEVC)에서는, 전압 기록 및 전류 통과 작업에 동일한 마이크로피펫이 할당됩니다. 시간 공유법을 사용하여 두 작업 간의 상호작용을 방지합니다(그림 1).
그림 1. 불연속형 단일전극 전압 클램프의 회로 도면.
단일 마이크로피펫(ME1)이 세포에 침투하며, 기록된 전압(Vp)은 단위-이득 헤드스테이지(A1)를 통해 완충됩니다. Vp는 순간 막 전위(Vm)와 완전히 동일하다고 가정합니다. 샘플 및 유지 회로(SH1)는 Vm을 샘플링하며 주기의 나머지 기간에는 기록된 값(Vms)을 유지합니다.
Vms는 차등 증폭기(A2)에서 지령 전압(Vcmd)과 비교됩니다. 스위치 S1이 전류 통과 위치에 있는 경우, 이 증폭기의 출력은 제어된 전류원(CCS)의 입력이 됩니다. CCS는 마이크로피펫의 저항과 관계없이 CCS의 입력 전압에 직접적으로 비례하는 전류를 마이크로피펫에 주입합니다. 이 트랜스 전도도 회로의 이득은 GƮ입니다.
전류 주입 기간은 타이밍 파형의 시작 시점에 표시됩니다.
그림 2. 불연속형 단일전극 전압 클램프의 타이밍 파동
S1은 마이크로피펫에 사각 펄스 전류가 주입되는 동안 전류 통과 위치에 있어 Vp의 상승을 유발합니다. 상승 속도는 용액에 대한 유리 마이크로피펫의 벽을 통한 전기용량의 기생 효과와 버퍼 증폭기의 입력 시 전기용량으로 인해 제한됩니다. Vp의 최종 값은 대부분 마이크로피펫 저항 Rp를 통과한 통과 전류 Io가 유발한 마이크로피펫 전체의 IR 전압 강하로 구성됩니다. 막 전위(Vm)로 구성된 Vp의 아주 작은 분획만이 팁에 기록됩니다.
그런 다음, S1이 전압 기록 위치로 스위치 됩니다. CCS의 입력이 0볼트이면 출력 전류는 0이며, Vp는 수동적으로 감쇠합니다. 전압 기록 기간 동안, Vp는 Vm 방향으로 점근적으로 감쇠합니다. Vp가 1 밀리볼트 이내 또는 Vm 미만의 값에 도달할 수 있도록 반드시 충분한 시간이 허용되어야 합니다. 이를 위해서는 최대 9 마이크로피펫 시간 상수(ʈp)만큼의 기간이 필요합니다. 전압 기록 기간이 끝나는 시점에, Vm의 새로운 샘플값을 측정하여 새로운 주기가 시작됩니다. 기록 목적으로 사용되는 실제 전압은 Vms입니다.
하단의 타이밍 파형에서 보이듯이, Vms는 평균값에 대해 작은 값으로 증가합니다. Vms(avg)와 Vcmd 간 차이는 CCS의 이득(GƮ)이 유한하므로 상승하는 클램프의 항정 상태 오차(Ɛ)입니다. GƮ가 증가함에 따라 오차는 점차 작아집니다.
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