[发明专利]高吞吐量的电生理学测量系统中的电压偏移校正

说明书

背景技术

电生理学筛选技术对于药物研发是非常重要的。它们的发展归功于自动化高吞吐量的电生理学测量系统，这些系统具有大容量资料库，用以筛选和获取数据，从而为药物研发程序提供支持。

离子通道在许多类型的组织功能的调节中起到了关键作用。离子通道自身是通过跨膜离子（阳离子和阴离子）梯度以及膜电位的动态变化这两方面来被调节的，并且离子通道生成电流以作为它们的活动性的有用指标。

一种典型的用于离子通道筛选的高吞吐量电生理学测量系统包括多个第一隔室，每个第一隔室包括一个孔（或多个孔），其将第一隔室连接到第二隔室。此外，每个第一隔室包括第一电极，并且第二隔室包括第二电极。这些电极连接到电子数据采集系统。这些隔室填满了电解质水溶液（分别为第一溶液和第二溶液），并且将生物膜置于这些孔中从而将第一隔室与第二隔室分开。通过在这些电极上施加电压并测量通过电极的电流，可对生物膜的电生理学特性进行研究。

已经注意到，这样的系统中使用的电极可能无法具有稳定、清晰的电化学电势。每个电极可能易于发生电压误差或电压偏移，误差范围多达几十毫伏特（mV）。此外，第一溶液与第二溶液之间的电化学梯度（也称为接点电位）可能会导致电压误差（或电压偏移），这会达到一百毫伏特或更高的数值。

当包含很多通道（例如，384个通道）以及使用了可能导致电压偏移（电压误差）的廉价的小型低功率组件时，电子数据采集系统可能运行不正常。来自全部通道的电压偏移会极大地加重电压误差，这会损害数据的采集。

为了补偿这样的电压误差，可在数据采集系统中并入补偿电路。补偿电路可包含可编程的数模转换器（修正DAC或tDAC），每个电极/数据通道配备一个tDAC。对tDAC进行编程从而补偿电压偏移。但是，tDAC的需求使得其在多通道系统中是难于令人满意的。tDAC需要有足够的分辨率和足够大的电压范围来对电压偏移进行完全补偿。对于很多通道的情况，偏移补偿tDAC的成本和复杂性会变得非常可观，组装过程变得困难，可靠性变差。

因此，需要一种改进的方法，利用进行了电压偏移校正的高吞吐量测量系统来执行离子通道筛选。

发明内容

提供了一种在使用高吞吐量测量系统执行的电生理学测量过程中用于对施加到电极上的指令电压进行控制的计算机执行方法。对电极施加初始指令电压从而获得分别与各个电极相关的基准电流。根据这些基准电流确定公共偏移电压，并根据初始指令电压和公共偏移电压确定调整后指令电压。将调整后指令电压施加到至少一个电极上从而获得通过电极测得的调整后电流。根据通过电极测得的调整后电流来确定电极的局部偏移电压。施加到电极的后继指令电压合并了公共偏移电压和局部偏移电压。

还提供了一种在使用高吞吐量测量系统执行的电生理学测量过程中用于对施加到电极上的指令电压进行控制的系统。感测模块配置为将指令电压施加到电极上，当感测模块将初始指令电压施加到电极上时，这些电极分别测量各自的基准电流。公共偏移电压确定模块根据这些基准电流来确定公共偏移电压。调整后指令电压确定模块根据初始指令电压和公共偏移电压来确定调整后指令电压。局部偏移电压确定模块根据感测模块将调整后指令电压施加到电极上时通过电极测得的调整后电流来确定至少一个电极的局部偏移电压。电压控制模块将调整后指令电压和局部偏移电压配置给感测模块，从而使得施加到电极的后继指令电压合并了公共偏移电压和局部偏移电压。

附图说明

通过下面的本发明的描述、陈述以及附图，将会更好地理解本发明的特征、方面和优点，附图中：

图1示出了在电生物学测量过程中用于对施加到电极的指令电压进行控制的高吞吐量测量系统的实施方式示例的示意图；

图2A示出了分别在三个通道上测得的通过施加初始指令电压而产生的三个基准电流的三个曲线图；

图2B示出了分别在图2A的三个通道上测得的通过施加调整后指令电压而产生的三个调整后电流的三个曲线图；

图2C示出了分别在图2A的三个通道上测得的通过施加包含有公共偏移电压和局部偏移电压的后继电压而产生的三个后继电流的三个曲线图；

图3为显示了多通道高吞吐量测量系统中在施加指令电压的情况下得到的电流测量结果的截图的一部分；

图4为在使用高吞吐量测量系统执行的电生理学测量过程中对施加到电极上的指令电压进行控制的示例方法步骤的流程图。

具体实施方式