0.18μmCMOSプロセスを用いたパッチクランプ測定システムの設計

摘要

神経細胞の解析手段として細胞のイオン電流を測定できるパッチクランプ法があり、今後の研究のために測定システムの小型化が必要とされている。本研究では0.18μmCMOSプロセスを用いたパッチクランプ測定システム用LSIを設計した。システムには電流信号を電圧に変換するI-Vコンバータ、ピぺット-細胞間の寄生直列抵抗成分を補償する抵抗補償システム、ピぺットの寄生容量を補償する容量補償システムが含まれる。容量補償システムは最大で70 pFまでのピぺット容量の補償を可能とした。また細胞膜電位を固定する外部信号V_(CMD)は、寄生直列抵抗成分を20 MΩと想定した場合、その寄生成分によって帯域を1.41 kHzに制限される。再設計した抵抗補償システムはこれを2.35 kHzに伸ばした。%The Patch Clamp, which can measure ion-channel current of membrane, is one of the way to analyze the neuron and its measurement system is required to be minimized. We designed LSI Measurement system for Patch Clamp using 0.18/μm CMOS process. This system includes following block ； I-V Converter for converting current to voltage, R_s compensation system for compensating pipette-cell parasitic serial resistance, and C_p compensation system for compensating pipette parasitic capasitance. Capacitance Compensation system can compensate up to 70pF.When R_s is 20MΩ, the freaquency range of input Voltage V_(CMD) is limited to1.41kHz cause of the parasitics. Resistance Compensation system expanded its freaquency range up to 2.35kHz.