IPA^® ist eine neue Produktfamilie von integrierten Patch-Clamp-Verstärkern für effiziente rauscharme Ganzzellableitungen.  Das IPA-System kann entweder mit einem (IPA) oder mit zwei Aufnahmekanälen ausgestattet sein (Double IPA).  Integriert ist ein Verstärker mit neuester Technologie mit entsprechenden Digital-Analog-Wandlern und eine Hochgeschwindigkeits-USB-Schnittstelle.  Aufnahme, Datenverarbeitung und –analyse erfolgt mit der maßgeschneiderten Software SutterPatch^® , basierend auf Igor Pro (WaveMetrics, Inc.).

Externe Ein- und Ausgänge

Externe Signale, wie zum Beispiel physiologische Meßwerte und Stimulus-Signale, können mit vier zusätzlichen Analogeingängen aufgenommen werden.  Das IPA-Sysrem unterstützt auch die Steuerung von Peripheriegeräte, wie zum Beispiel Wellenlängenwechsler oder Perfusionsvorrichtungen.  Dazu sind 2 analoge und digitale (TTL-) Ausgänge vorhanden.  Alternativ zu dem Standard-Adapterkabel kann optional auch das Patch-Panel angeschlossen werden. Dieses ermöglicht einen benutzerfreundlichen Anschluß der zusätzlichen Aus- und Eingänge an der Gerätevorderseite.

Double IPA mit zwei Meßköpfen (headstages)

SutterPatch^®-Software

Das IPA-System ist zusammen mit der zugehörigen Software SutterPatch^® so entwickelt worden, dass mit der eigentlichen Messung zugleich auch alle Verstärkereinstellungen und experimentellen Parameter automatisch aufgenommen und in Verbindung mit den übrigen Rohdaten abgespeichert werden. Auf diese Weise werden nicht nur alle Verstärker- und Datenakquisionseinstellungen sondern auch die Zeitabläufe des gesamten Experiments sicher registriert und in den Datensätzen festgehalten.  Da Verstärker und Datenaufnahme vollständig Computer-gesteuert sind, sind über die Software auch alle Einstellungen in der Hardware zugänglich, und jede Änderung während eines laufenden Experiments kann hinterher reproduzierbar nachvollzogen werden, ungeachtet ob die jeweilige Zustandsänderung vorher programmiert war oder durch den Nutzer während des Experiments manuell vorgenommen wird.

Registrierung von externen Daten

Neben der Funktion, Statusänderungen der angeschlossenen Peripheriegeräte automatisch mit aufzunehmen, kann der Nutzer auch Ereignisse wie zum Beispiel Stimulation oder sonstige Veränderungen in nicht mit dem IPA-System verbundenen Peripheriegeräten in die laufende Datenaufnahme eintragen und mit abspeichern lassen.

Informationen über Randbedingungen und Umgebungsparametern sowie detaillierte Angaben über die untersuchte Probe können ebenfalls mit den Rohdaten gespeichert werden.  Über 500 Metadaten-Kategorien sind zur Verwendung vorkonfiguriert. Beispiele dafür sind Tierart und -stamm, Datum und Uhrzeit der Zellpräparation, Badlösungen, Pipettenwiderstand, Geräteeigenschaften, und weitere Informationen über die verwendeten Stimuli.

Datanausgabe und -analyse

Die SutterPatch^®-Software wurde entwickelt, um die Datendurchsicht und -analyse komplexer Datensätze für den Nutzer erheblich zu vereinfachen.  Das „scope“-Fenster eignet sich zur Darstellung in verschiedenen Modi, in zwei- und innovative dreidimensionalen Graphen.  Die dreidimensionale Darstellung ist besonders hilfreich bei der Entwicklung neuer Assays.  Dazu verwendet SutterPatch^® die in der neuesten Version von Igor Pro vorhandene Anzeigeoptionen mit eigenen Routinen, die speziell für Elektrophysiologie-Anwendungen maßgeschneidert sind. Sowohl der Anfänger als auch der in Patch-Clamp-Aufnahmen weit Erfahrene wird mit SutterPatch^® sehr schnell zurechtkommen.

Anwendungsmodule ermöglichen spezifische Funktionalitäten für einzelne Anwendungen.

Bislang verfügbar:

• Event Detection Module: ein Deconvolutions-Algorithmus zur Erfassung von synaptischen Freisetzungsereignissen (Minis), auch vor einem verrauschten Signalhintergrund
• Action Potential Analysis Module:  Phasen-Graphik, Zeit- und Wellenformstatistiken
• Camera Module: eine akkurate Möglichkeit, die Identität und den Zustand der aufgenommenen Zelle zu dokumentieren

Patch-Clamp-Ganzzellableitungen in Spanungs- und Stromklemme können mt dem IPA-System besonders einfach durchgeführt werden.

TYPISCHE ANWENDUNGEN

• Ableitungen aus Gewebeschnitten
• Experimente mit Zellkulturen
• Studien an Zelllinien an adhärierenden oder dispergierten Zellen
• In-vivo Patch-Clamp
• Studien an Zellnetzwerken
• Optogenetik

EIGENSCHAFTEN

• Voll-integrierter Patch-Clamp-Verstärker und Datenakquisitionssystem mit schneller und einfacher Einrichtung
• Ideal geeignet für Patch-Clamp-Ganzzell-Ableitungen in Gewebeschnitten sowie adhärenten und suspendierten Zellkulturen
• Über Computer-Steuerung automatische Kompensation von Elektroden- und Zellkapazität
• Durch Spannungs- und Stromklemme Möglichkeit, die Elektrophysiologie der Zell vollständig zu charakterisieren
• Durch die zugehörige SutterPatch^®-Software ein umfassendes Datenmanagement, ene intuitive Benutzerführung und eine leicht zu bedienende Datenanalyse
• Entfernung von Netzbrummen in SutterPatch^®

DATENBLATT

Der IPA^® und der Double IPA^® sind integratiere Computer-gesteuerte Patch-Clamp-Verstärker mit einer beziehungsweise zwei Messköpfen (Headstages), optimiert für Ganzzellableitung.

Verstärker

• Leerlauf- (RMS-) Rauschen 1,4 pA bei einer Bandweite von 0,1 - 10 kHz
• 500 MΩ Headstage für einen Messbereich von ±20 nA
• Schnelle und langsame Kapazitätekompensation der Pipette und der Zelle
• Pipettenkompensation schnell bis zu 25 pF; langsam bis zu 2,5 pF
• Zell-Kompensation: C_m von 1 - 100 pF ; R_s von 1 - 100 MΩ
• Automatische Kompensations-Routinen
• Serienwiderstandsvorhersage (0 - 100 MΩ)
• Vierpol Bessel-Tiefpassfilter (Grenzfrequenz  0,5 - 20 kHz)
• Ausgangsverstärkungsfaktoren: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100
• Haltepotential ±1000 mV
• Spannungsinjektion ±20 nA
• Current-Clamp-Brückenkompensation und Kapazitätsneutralisierung

Datenakquisition

• Integriertes Datenakquisitionssystem macht weitere externe Datenschnittstellen überflüssig
• Steuerung von Datenakquisitionssystem und Verstärker über denselben USB-Anschluss
• Auslesefrequenz von insgesamt bis zu 300 kHz
• Bis zu 6 Eingagskanäle mit  1 - 50 kHz Auslesefrequenz in jedem Kanal
• Haltepotentialsteuerung mit einer Auflösung von 1 - 10 kHz in jedem Kanal
• Zusätzliche Eingangs- und Ausgangskanäle für weitere Peripheriegeräte:
  
  • 4 analoge Eingangskanäle (± 10 V)
  • 2 analoge Ausgangskanäle (± 10 V)
  • 8 digitale Ausgangskanäle (TTL)
• Datenakquisition kann mittels der eingeabuten Uhr oder von außen mit externem (TTL-) Trigger gesteuert werden

SutterPatch^®-Software

• Basierend auf Igor Pro (WaveMetrics, Inc.), Version 7 oder neuer
• Vollständige Kontrolle des Experiments über „Paradigm“ und „Routine“
• Wellenform-Editor zur einfachen Erstellung und Bearbeitung von sogar auch sehr komplexen Stimualtionsmustern und Nutzer-spezifischen Vorlagen
• Für jedes Experiment werden sämtliche Metadaten zusammen mit den Rohdaten abgespeichert
• Umfassende Datenanalyseroutinen und Graphik-Ausgabe in publikationsfähiger Qualität
• Benötigt mindestens Windows 7 (64-bit) oder Mac OS X, mindestens 10.11 (El Capitan)

Software SutterPatch^®

Optionale Erweiterung: das IPA Patch Panel

Bei dem IPA und dem Double IPA liegt ein so genanntes „Oktopus“-Kabel bei, an dem die anlogen und digitalen Ausgänge sowie die digitalen Ausgänge über BNC angeschlossen werden können.  Das optionale Patch Panel, mit einer 1,25 cm starken massiven Aluminium-Frontplatte im Design der IPA-Frontplatte.  Darauf befinden sich die zusätzlichen Ein- und Ausgangsbuchsen.  Die Frontplatte passt in ein Rack, in 2U Höhe.  Das IPA Ptach Panel wird mit einem 76 cm langen Anschlußkabel ausgeliefert und wird anstelle des „Oktopus“-Kabels an den IPA oder Double IPA angeschlossen.

Patch Panel

TECHNISCHE DATEN

Amessungen
IPA^®:    48 cm × 30,5 cm × 4,5 cm
DOUBLE IPA^®:   48 cm × 27 cm × 9 cm
Patch Panel:   48 cm × 5 cm × 9 cm

Gewicht
IPA: 4 kg
DOUBLE IPA: 3,7 kg
Patch Panel:  1,6 kg

Stromversorgung
110/240 V
50/60 Hz Netzspannung