dPatch 数字贴片钳放大器系统

dPatch® 放大器系统是围绕一个简单的想法构建的：如果我们构建一个使用*新技术制造下一代膜片钳放大器的全新设计会怎样？我们聘请了业内*优良的硬件和软件设计师，这些工程师创造了市场上**的放大器。我们要求他们设计的放大器系统，使用*新的数字架构，并将其与现代、易于使用但功能强大的软件平台配对。

由此产生的设计代表了对如何以远远超过市场上任何其他产品的带宽地降低噪声和保留信号以获得尽可能干净的录音的彻底重新思考。dPatch 放大器系统的数字架构在信号处理中使用了进的方法，例如现场可编程门阵列 (FPGA) 和 Arm 核心处理器——当市场上**的放大器在 20 多年前设计时，这些技术是不可用的. 该设计的处理能力*终实现了完全集成的动态钳位以及数字电容和电阻补偿。随附的 SutterPatch® 软件通过直观且易于学习的界面促进数据采集、管理和分析。

dPatch 放大器系统的架构可提供单探头或双探头配置，可交换探头，或在单探头单元中添加**个探头，即插即用操作。两个探头可独立配置为电压钳或 FastFollower™ 电流钳。

传奇支持

Sutter 长期以来一直支持我们的产品并不断改进它们。虽然市场上的其他放大器在 20 年内没有更新，但 dPatch 将在未来继续开发和支持 WELL。我们所有的产品都是在美国制造的，如果您需要任何帮助，我们会提供免费支持。

5 MHz 采样率，高达 22 位分辨率

dPatch 的一项独特功能是前端数据采样系统。每个探头以 5 MHz 连续采样。输出滤波在 100 Hz 和 1 MHz 之间有 13 种设置。在 1 MHz 时可实现 18 位的分辨率。对于较低的滤波器设置，自动下采样可提高分辨率，同时优化数据速率。在 1 kHz 的带宽设置下，dPatch 系统提供优于 22 位的信号分辨率。

无需主动冷却

主动冷却会导致许多问题，从长远来看实际上会产生更多的“噪音”。放大器前置放大器中的主动冷却使用 Peltier 电池，该电池可以冷却电子设备以获得更好的性能，但会在电池的另一侧产生大量热量。产生的热量会导致热漂移，这使得在进行单通道工作时几乎不可能保持修补。这是用户认为“操纵器漂移”的*常见来源。作为一家制造显微操作器的公司，我们对系统在完整电生理装置中的性能高度敏感。

主动冷却可以帮助在纸面上获得更好的噪音规格，但在现实世界中，缺点远远超过了规格方面的轻微收益。dPatch 探头的开发目标之一是在室温下实现相当的噪声性能，而无需冷却探头。在两种电阻反馈模式下，dPatch 放大器甚至比任何竞争对手的系统都更安静。此外，珀耳帖元件的有限预期寿命引起了我们认为不可接受的可靠性问题。

内置数据采集系统意味着没有第三方计算机接口

dPatch 采用无多路复用器设计，提供 8 个全差分模拟输入通道、4 个模拟输出通道和 16 个数字输出 (TTL)。所有 I/O 通道都被连续采样（模拟输入为 200 kHz，模拟和数字输出为 250 kHz）并可通过用户界面使用。

SUTTERPATCH 软件

dPatch 放大器系统与 SutterPatch 软件相结合，旨在自动捕获和存储所有放大器设置、刺激信息和外部实验参数，并将它们与原始数据轨迹及时关联。这包括所有放大器和采集设置，以及实验的时间和进度。放大器级的完全集成计算机控制意味着采集软件始终了解放大器和数字化仪的内部状态，并可以跟踪可能发生的任何变化。这与更改是自动触发还是由用户启动无关。

●新功能●动态夹具

dPatch 放大器系统的砖利数字架构为动态钳位提供了理想平台。dPatch 由片上系统提供支持，该片上系统提供跨现场可编程门阵列 (FPGA) 和两个高速 ARM 核心处理器的并行处理。在这个架构中实现了几个复杂的动态钳位模型。在每个模型中，应用电流值的更新都发生在 dPatch 和计算机之间没有通信的情况下。根据模型的复杂性，可以实现高达 500 kHz 的更新速率。（在 SutterPatch 软件页面上阅读更多信息）

跟踪其他外部数据

除了自动跟踪连接硬件的状态变化外，研究人员还可以手动触发标签以记录事件，例如使用未连接到放大器的仪器的刺激应用。有关环境参数的信息和更详细的样品特性规范可以与原始数据一起记录和存储。总共支持 650 多个元数据属性。示例包括：动物物种、基因型、制备细胞样品的日期/时间、记录溶液、移液器阻力、硬件特性以及有关所施加刺激的详细信息。

数据可视化与分析

SutterPatch 软件旨在简化复杂数据集的导航和分析。示波器窗口支持二维和**的三维显示的多种视图模式。3D 视图在分析开发过程中特别有用。SutterPatch 建立在经过验证的 Igor Pro 平台的*新版本之上，将原生 Igor Pro 功能与为电生理学应用量身定制的丰富功能相结合。无论是膜片钳程序的新手还是经验丰富的用户，使用 SutterPatch 软件都会感到自在。

应用程序模块为特定应用程序提供集中的功能。
目前可用：

• 事件检测模块：一种反卷积算法，即使在嘈杂的背景下也能出色地检测微型突触事件。

• 动作电位分析模块：相平面图、时序和波形统计。

• 摄像头模块：一种记录记录单元的身份和状况的简单方法。

实验室主力

虽然 dPatch 系统已准备好进行前沿研究，但其功能集使其在任何实验室环境中都具有立即价值。

• 三个探头反馈范围，可实现全细胞和单通道记录

• 自动补偿电极和全细胞电容

• 串联电阻补偿

• 简单的布线，快速简便的设置

• 数字化仪的高动态范围意味着无需可变增益级

• 数字化仪的高速意味着无需担心采样率

常见应用：

• 单通道录音

• 听觉研究和其他快速变化的信号

• 组织切片记录

• 培养细胞实验

• 贴壁或分散细胞的细胞系研究

• 光遗传学

• 纳米孔和纳米间隙研究

特征

• 免费技术支持

• 完全集成的单或双探头膜片钳放大器和数据采集系统确保快速简便的设置

• 针对组织切片、贴壁或解离细胞中的单通道和全细胞膜片钳记录进行了优化

• 全电脑控制提供电极和全细胞电容的自动补偿

• 电压钳位、FastFollower™ 电流钳位和完全集成的动态钳位功能，可**表征电池的电活动

• SutterPatch 中的线路频率降低

• SutterPatch 中用于高分辨率电容测量的软件锁定放大器

• 高带宽可以表征*快的信号

• 用于单通道和全细胞膜片钳记录的三个探头反馈范围

• **的数字补偿电路提供的精度和信号保真度

• 捆绑的 SutterPatch® 软件提供通用的数据管理、直观的导航和简化的数据分析。

配件

接地点
接地点 GP-17 为星形接地配置提供可靠的低电阻连接，这是在任何电生理设置中避免接地回路的成熟方法。接受 9 根香蕉插头 + 8 根 10 号规格的裸线或香蕉插头。底板使用随附的 ¼-20 和 M6 螺钉直接安装在英制或公制空气桌面上。由实心机加工黄铜制成，带有电镀香蕉/夹子连接器。

dPatch 扩展面板

dPatch 集成数字膜片钳放大器是一种计算机控制的单或双探头系统，针对单通道和全细胞记录应用进行了优化。

dPatch 的后面板。（点击查看大图）

放大器

• 硬件架构使所有数据转换都可以在准备工作附近执行，远离电源和高速数字电路等已知噪声源。

• 电压钳位和真正的电流钳位模式，在模式之间智能切换以避免电流伪影

• 三种探头反馈元件可供选择，以优化单通道和全细胞记录

反馈 元件	范围	模拟 带宽	噪声 10 kHz 带宽	移液器 补偿 范围	串联 电阻 范围	电池 容量 范围
电容式	±20 nA	1兆赫	<0.22 pA rms	20 pF	不适用*	不适用*
500兆欧	±20 nA	> 250 kHz	<0.7 pAr rms	20 pF	100兆欧	100 pF
50兆欧	±200 nA	> 250 kHz	<2.3 pA rms	20 pF	10兆欧	1000 pF

^*电容反馈范围针对单通道电压钳记录进行了优化。在此范围内禁用全细胞补偿和电流钳模式。

• 移液器补偿和全细胞补偿以及串联电阻补偿的自动补偿程序

• 串联电阻预测和校正独立可编程

• 8 极贝塞尔滤波器 0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、50、100、250、500、1000 kHz

• 滤波器输出的信号处理以提高分辨率并减小数据文件大小

• 1 kHz 滤波器设置下超过 22 位的分辨率

• 模数转换器的高动态范围减少了对可变输出增益级的需求

• 保持电位 ±1000 mV

• 电流钳电桥补偿和移液器电容补偿

• 缓慢的保持电位跟踪补偿电流钳记录期间的漂移

数据采集

• 嵌入式数据采集系统无需外部数据采集板

• 每个探头 5 MHz 采样率，22 位分辨率

• 8 个辅助模拟输入，16 位全差分，±10 V 输入，每个都以 200 kHz 连续采样

• 4 个模拟输出，16 位，±10 V 输出，每个输出以 250 kHz 持续更新

• 16 个数字输出 (TTL)，每个都以 250 kHz 运行

• 独立触发输入/触发输出，用于同步外部仪器

• 单个 SuperSpeed USB 3.0 连接控制数据采集和放大器

• 复杂的命令波形

• 数据采集可以通过板载微秒时钟或外部 (TTL) 触发器启动

SutterPatch 软件

• 建立在 Igor Pro 8 (WaveMetrics, Inc.) 的基础上

• 范式和例程提供完整的实验控制

• 波形编辑器可轻松创建*复杂的激励模式或用户定义的模板

• 相关元数据存储有关您的实验的所有相关信息

• **的数据分析程序和出版质量的图形

• 快速响应在线降频

• 在 Windows 10 或更高版本（64 位）或 Macintosh OS X 10.11 (El Capitan) 或更高版本上运行

SutterPatch 软件截图

技术规格

尺寸
dPatch： 19 英寸 x 11 英寸 x 3.5 英寸 | 48.2 cm x 28 cm x 9 cm
dPatch 前置放大器： 7.6 in x 3.5 in x 1.2 in | 19.5 cm x 9 cm x 3 cm
dPatch Headstage： 3.7 in x 1.1 in x 0.66 in | 9.5 厘米 x 2.9 厘米 x 1.7 厘米
重量
dPatch： 15 磅 | 6.8 公斤
电气
110/240 伏特
50/60 赫兹电源线
*砖利号 US 10,393,727 B2

系统要求

*低配置：

• Windows 10（64 位）或 MacOS：10.11、El Capitan 或更高版本¹

• 处理器：双核 i5 ²

• 内存：8 GB

• 固态硬盘 (SSD)：500 GB 或更大

• 显示分辨率：1024 x 768 (XGA)

• 1 个可用的 USB 3.0 SuperSpeed 端口（在主板上，不是 PCIx 卡或类似卡）³

>50 kHz 带宽的推荐配置：

• Windows 10（64 位）或 MacOS：10.11、El Capitan 或更高版本¹

• 处理器：双核 i5 ²

• 内存：16 GB

• 固态硬盘 (SSD)：500 GB 或更大

• 显示分辨率 1920 x 1080（全高清）

• 1 个可用的 USB 3.0 SuperSpeed 端口（在主板上，不是 PCIx 卡或类似卡）³

SUTTERPATCH® 数据采集管理系统和分析软件：包含在所有 Sutter 仪器放大器系统中

¹不支持安装在 VMware 和 Parallels 等虚拟化软件平台中的操作系统。
²此时，WaveMetrics 并不完全支持基于 Apple Silicon M1 架构的 Mac 电脑上的 Igor Pro。有关技术详细信息，请参阅https://www.wavemetrics.com/news/igor-and-apple-arm-processors。初步实验表明，SutterPatch 软件可以在这些计算机上运行，在 Igor Pro 8 和 9 下运行，并且每个 Sutter 放大器系统都已连接。但是，与每项新技术一样，我们不能完全排除不兼容性。
^{3 个}USB 3.0 端口与 USB 2.0 高速规格兼容。
不支持较慢的 USB 2.0“全速”端口，有时会在较旧的 Windows PC 或 USB 附加卡上找到这些端口。
要在运行 Windows 的 PC 计算机上检查高速 USB 2.0 或 USB 3.0，请在“控制面板”>“设备管理器”>“通用串行总线控制器”部分中查找“增强型”主机控制器。由于这不提供到计算机物理端口的任何映射信息，并且可以有多种 USB 端口版本，您应该检查各个 USB 端口的 USB 2.0/3.0 高速运行性能。作为视觉指示器，USB 3.0 端口通常采用蓝色编码。
不支持 USB 集线器。不推荐使用 USB 插卡，即使它们正式满足高速或超高速规范。它们通常在架构上配置为 USB 集线器，可能会导致难以排除的间歇性传输错误。

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