DE69532699T2

DE69532699T2 - Hochspannungssteuerung für Transfektion

Info

Publication number: DE69532699T2
Application number: DE69532699T
Authority: DE
Inventors: Charles W. Concord Ragsdale
Original assignee: Bio Rad Laboratories Inc
Current assignee: Bio Rad Laboratories Inc
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2015-06-14
Also published as: JP2007190033A; CA2150444C; JP3939770B2; JP2006288403A; EP0689289A3; CA2150444A1; EP1515437A1; DE03017179T1; DE04024743T1; EP0689289B1; EP1369996A3; US5729426A; EP1369996B1; EP1369996A2; US5656926A; DE689289T1; JP4185123B2; DE69535341D1; DE69532699D1; EP0689289A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Transfektion und Zellfusion, und, genauer ausgedrückt, ein Gerät und ein Verfahren zum Leiten von Hochspannungsströmen zu einer Suspension von Zellen und DNA, die gewöhnlich in einer Küvette enthalten sind.
Im biotechnischen Gebiet ist es bekannt, geklonte DNA in Säugetier- und andere Zellen unter Verwendung einer elektrischen Entladung hoher Spannung einzubringen. Diese Verfahrensweise, gewöhnlich als "Transfektion" bezeichnet, beinhaltet typischerweise die Erzeugung einer Suspension von Zellen in einer phosphatgepufferten Salzlösung (PBS) und Zugabe geklonter DNA. Ein Hochspannungsimpuls, der an die Suspension von einem Impulsgenerator angelegt wird, veranlasst die Zellen, die exogene DNA aufzunehmen und auszudrücken. Verschiedene Impulsgeneratoren stehen zu diesem Zweck zur Verfügung.
US-Patent 4,750,100 schafft einen Transfektionshochspannungsregler, der einen Hochspannungsstrom in eine Suspension von Zellen und DNA leiten kann. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform für ein darin offenbartes Transfektionssystem 10 zum Zuführen von Spannung und Strom zu einer Last 20. Das Transfektionssystem 10 umfasst einen Steuerprozessor 30, ein Ladesystem 32, eine Auslöserversorgung 34, einen Auslöser 36, einen Kondensator 40, einen ersten Widerstand 42, einen zweiten Widerstand 44, einen dritten Widerstand 46 und einen Hochjoule- oder Hochenergieschalter 50.
Der Steuerprozessor 30 gibt ein Steuersignal an das Ladesystem 32 aus, um die Erzeugung eines Ladestroms zu veranlassen. Die Auslöserversorgung 34 arbeitet auf einem Spannungspegel, der an einem Ausgangsanschluss des Ladesystems vorliegt. Die Auslöserversorgung 34 umfasst eine Ladungsspeichereinrichtung, um den Auslöser 36 mit einer geeigneten Auslöseenergie zu versorgen.
Der Widerstand 42 ist an den Ausgangsanschluss des Ladesystems 32 und einen Ladungsknotenpunkt 52 angeschlossen. Der Widerstand 44 ist zwischen den Knotenpunkt 52 und Erde geschaltet. Der Widerstand 42 begrenzt Stromfluss in den Knotenpunkt 52, um Verwendung eines kleineren Transformators im Ladesystem 32 zu ermöglichen. Der Kondensator 40 ist zwischen den Knotenpunkt 52 und Erde gekoppelt, und ein Eingangsanschluss des Hochjoule- oder Hochenergieschalters 50 ist an den Knotenpunkt 52 gekoppelt. Der Widerstand 44 gibt in Reihe mit dem Widerstand 46 nach und nach die auf dem Kondensator 40 gespeicherte Ladung ab. Ein Kontrollsignal für den Steuerprozessor 30 wird durch den Widerstand 44 und Widerstand 46 erzeugt.
Der Hochenergieschalter 50 umfasst typischerweise einen halbleitergesteuerten Gleichrichter (SCR) (oder siliziumgesteuerten Gleichrichter), wie gut bekannt ist. Der Hochenergieschalter 50 liefert eine Ausgangsspannung und einen Strom an seinem Ausgangsanschluss als Reaktion auf ein Eingangstorsignal. Nach Auslösung wird die in dem Kondensator 40 gespeicherte Ladung/Energie durch den Hochenergieschalter 50 und in die Last 20 über eine Lastleitung 53 geleitet. Die Last 20 ist gewöhnlich eine geerdete Küvette, die ausgelegt ist, um Zellsuspensionen und dergleichen zu enthalten.
Der Steuerprozessor 30 ist an den Auslöser 36 angeschlossen und wird ein Auslösesignal an den Auslöser 36 ausgeben. Als Reaktion auf das Auslösesignal leitet der Auslöser 36 die gespeicherte Auslösungsenergie als das Torsteuersignal für den Hochenergieschalter 50. Typischerweise muss das Torsteuersignal eine höhere Spannung als die Spannungspegel aufweisen, die geeignet durch den Steuerprozessor 30 erzeugt werden.
Das Transfektionssystem 10 umfasst ferner eine Handsteuereinheit 54 zum Einstellen gewünschter Spannungspegel und zum Initiieren von Betrieb. Typischerweise umfasst die Handsteuereinheit 54 zwei unabhängige, normalerweise offene Schalter, die beide geschlossen gehalten werden müssen, um das System zu betätigen. Ein solches System reduziert die Gefahr eines Elektroschocks der Bedienungsperson.
In Betrieb gibt der Steuerprozessor 30 das Steuersignal an das Ladesystem aus, wenn ein Benutzer die Handsteuerung 54 aktiviert. Das Ladesystem 32 lädt den Kondensator 40 auf einen Spannungspegel über dem durch die Steuereinheit 54 eingestellten vorgeschriebenen Spannungspegel auf, ohne den Hochenergieschalter 50 auszulösen, wie durch die Kontrollspannung bestimmt wird. Der Steuerprozessor 30 deaktiviert das Steuersignal an das Ladesystem 32 und wartet, dass der Spannungspegel am Knotenpunkt 52 (wie von der Kontrollspannung bestimmt) auf den richtigen Pegel abfällt, entladen durch den Widerstand 44 und den Widerstand 46. Wenn die Spannung korrekt ist, gibt der Steuerprozessor 30 das Auslösesignal an den Auslöser 36 aus, der seinerseits das Torsteuersignal für den Hochenergieschalter 50 ausgibt.
Als Reaktion auf das Torsteuersignal leitet der Hochenergieschalter 50 die auf dem Kondensator 40 gespeicherte Ladung zur Last 20 über die Lastleitung 53. Die Ausgangsspannung vom Hochenergieschalter 50 klingt exponential ab, wie gut bekannt ist, und ist eine Funktion der Kapazität des Kondensators 40 und des Widerstands der Last 20.
Das Transfektionssystem 10 kann Spannungen über 3.000 Volt und Ströme über 1.000 Ampere zuführen. Aufgrund der Größe der beteiligten Spannungen und Ströme und der Anforderung, dass die Ausrüstung häufig durch menschliche Bedienungspersonen gehandhabt wird, besteht ein durchgehendes Ziel in der Verbesserung der verknüpften Sicherheitsmerkmale und Verfahrensweisen.
Wie oben beschrieben ist, verwendet das Transfektionssystem 10 einen halbleitergesteuerten Gleichrichter (SCR) (oder siliziumgesteuerten Gleichrichter)-Hochenergieschalter. Dieser Gerätetyp bleibt die einzige praktische Einrichtung zum Liefern sauberer Wellenformen bei Strömen von über 1000 Ampere. Hinzufügung mehrerer SCR-Zellen in Reihe erzeugt einen Hochspannungsschalter. Die Beschaffenheit eines SCR besteht darin, Strom bis zu seinem Schmelzstrom zu liefern. Über diesem Punkt fährt der SCR fort, Strom zu liefern, aber als ein vollständiger Kurzschluss. Nach Auslösung wird sich der SCR nicht ausschalten, bis ein Eingangsstrom unter seinen Haltestrom abfällt.
Aufgrund der Größe der beteiligten Spannungen und Ströme ist es erwünscht, den Ausgangsstrom von dem SCR nach Erhalt des gewünschten Ausgangsstroms zu steuern. Wie oben beschrieben ist, ist es nutzlos, zu versuchen, den Ausgangsstrom durch Abschalten des SCR zu begrenzen, wenn der Ausgangsstrom von dem SCR einen gewünschten Pegel erreicht. Ferner ist es aufgrund des Potentialbereichs der beteiligten Ströme unpraktisch, Stromnebenschlussdämpfungswiderstände zu verwenden.
Während der Lastwiderstand abhängig von vielen Faktoren variieren wird, gibt es Zeiten, wenn der effektive Widerstand der Last ein Minimum von etwa zwanzig Ohm betragen wird. Die maximale Spannung beträgt typischerweise etwa 2500 Volt und deshalb beträgt der maximale Strom normalerweise etwa 125 Ampere. Unglücklicherweise wird aufgrund der Größe der Spannungen manchmal ein Funkenüberschlag erfolgen, der den Last- (Küvetten-) Widerstand auf effektiv null Ohm reduzieren wird. Die Entladung des Transfektionsstroms ohne Widerstand kann die Ausrüstung beschädigen, die SCRs schmelzen und Gefahren für das die Ausrüstung bedienende Personal erhöhen.
Es ist bekannt, einen Grenzscheinwiderstand in Reihe mit der Last einzuschließen, um den maximalen Strom zu begrenzen und dadurch die mit Funkenüberschlägen verknüpften Gefahren zu senken. Ein solcher Grenzscheinwiderstand würde zwischen dem Hochenergieschalter 50 und der Last 20 in der Lastleitung 53 hinzugefügt werden. Obwohl der Reihenscheinwiderstand sich in der Größenordnung von 1,5 Ohm befindet, wenn der Widerstand der Küvette niedrig ist, kann der Grenzscheinwiderstand einen bedeutenden Spannungsabfall erzeugen, wodurch der tatsächliche Spannungspegel geändert wird, der an die Last von dem auf dem Kondensator 40 gespeicherten gewünschten Pegel angelegt wird.
Das in 1 gezeigte Transfektionsgerät enthält einen Handschalter 54 zum manuellen Betätigen des Transfektionssystems 10. Bei konventionellen Systemen ist es während manuellen Operationen bekannt, dass die Verwendung von zwei Impulsschaltern wie oben beschrieben benötigt wird. Zum Aufladen des Kondensators 40 müssen beide Schalter gedrückt und zusammen gehalten werden. Ein solches System wirkt zum Reduzieren der Möglichkeit, dass eine Bedienungsperson Hochspannungsteile der Ausrüstung während Betrieb berühren wird, solange die Ladungs- und Entladungsprozesse ohne Unterbrechung stattfinden. Wenn eine Bedienungsperson den Betrieb vor Erreichen der Kondensatorentladung anhält, dann können gefährliche Spannungspegel in dem Kondensator 40 vorhanden sein.
Zum Erzeugen genauer Ergebnisse mit dem Transfektionssystem 10 muss eine präzise Ladung/Energie an die Last 20 angelegt werden. Um genau die im Kondensator 40 gespeicherte präzise Ladung/Energie zu bestimmen, wird ein genauer Kapazitätswert benötigt. Aufgrund der Größe der Ladung/Energie, die der Kondensator 40 speichern muss, ist unglücklicherweise die einzige mögliche Option bis heute zum Erzeugen langer Zeitkonstanten (bis zu 3,5 Sekunden) gewesen, Elektrolytkondensatoren zu verwenden. Es ist unerschwinglich teuer, Präzisionsschichtkondensatoren der Größe zu erhalten, die für lange Zeitkonstanten in einem Transfektionssystem benötigt werden. Die Verwendung langer Zeitkonstanten erfordert jedoch maximale Spannungen von nur 500V, die für Elektrolyten möglich sind. Für Hochspannungs- (2500V) Versuche ist die benötigte Zeitkonstante kürzer (50 MSEC oder weniger), so dass Präzisions- (±5% oder ±10%) Schichtkondensatoren möglich sind. Infolgedessen verwenden konventionelle Transfektionssysteme mit langer Zeitkonstante Kondensatoren mit einer Standardtoleranz von ±25%. Der Stand der Technik für Elektrolytkondensatoren ist etwa ±20%. Solche Variationen und Ungenauigkeit in der Kapazität des Speicherkondensators 40 reduzieren die Wirksamkeit konventioneller Transfektionssysteme, da verschiedene Zellen eine spezifische Zeit-Energie-Zufuhr erfordern.
Das Fehlen von Präzision von Elektrolytkondensatoren stellt auch ein Problem beim Schaffen von Kondensatorerweiterungsmodulen für das Transfektionssystem 10 dar. Beim Verwenden des Transfektionssystems 10 ist Feinsteuerung verschiedener Pegel von Ladung/Energie für verschiedene Anwendungen erforderlich. Es ist erwünscht, einen Satz von Kondensatoren bereitzustellen, die vom Benutzer ausgewählt werden können, um gewünschte Transfektionsenergieprofile zu erhalten.
In einigen Anwendungen wird die gewünschte Ausgangsspannung relativ klein sein. Während der SCR besonders wirksam als ein Schalter für hohe Spannungs- und Strompegel ist, kann der SCR problematisch bei Verwendung niedriger Spannungen sein. Zum Beispiel kann die tatsächliche Last etwa 1000 Ohm betragen. Ein typischer Haltestrom für einen SCR beträgt etwa 60 Milliampere. Dies erfordert, dass die Spannung am Knotenpunkt 52 größer als etwa 60 Volt sein wird. Wenn die Spannung am Knotenpunkt 52 unter 60 Volt fällt, bei einer Last von 1000 Ohm, werden einige konventionelle Hochenergieschalter abfallen und die Ausgangswellenform beschneiden. In der Praxis ist es erwünscht, dass Betriebsspannungen für einen in der vorliegenden Anwendung verwendeten SCR 200 Volt für beste Genauigkeit übersteigen. Deshalb ist es erwünscht, einen Hochenergieschalter zu schaffen, der sowohl bei hohen als auch niedrigen Spannungspegeln arbeiten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Gerät und ein Verfahren zum einfachen und wirksamen Verbessern von Transfektionssystemen des Standes der Technik. Die vorliegende Erfindung ist ein Hochspannungs-Transfektionskontroller, der Merkmale zum Messen des tatsächlichen Lastwiderstands und Ausgleichen jeglicher Auswirkungen eines Grenzscheinwiderstands in Reihe mit der Last liefert. Außerdem misst die bevorzugte Ausführungsform des Transfektionskontrollers der vorliegenden Erfindung die tatsächliche effektive Kapazität eines Speicherkondensators, oder von Kondensatoren, und stellt dem Benutzer durch Verwendung eines Erweiterungsmoduls wirksam einen Satz vom Benutzer auszuwählender Kondensatoren mit einer effektiven ±10% Toleranz zur Verfügung, wenn die Toleranz der einzelnen Elektrolytkondensatoren ±20% beträgt.
Die bevorzugte Ausführungsform enthält zwei Abschnitte. Ein Abschnitt des Systems verarbeitet 200–2500 V und ein anderer Abschnitt verarbeitet niedrige Spannungen (50–500V). Der Transfektionskontroller umfasst einen verbesserten Hochenergieschalter, der in einer Betriebsart von niedriger Spannung und hohem Strom bei einer niedrigen Abfallspannung arbeitet (zur Verwendung mit den 500 V (maximal) Elektrolytkondensatoren). Außerdem wird ein zusätzliches Schutzschaltsystem in Form einer Eingangskurzschlussschaltung nicht nur Aufladung des Speicherkondensators verhindern, außer wenn ein Sicherheitsschalter betätigt wird, es wird ferner Ladung von dem Kondensator an Erde nebengeschlossen, wenn die Ladungsoperation unterbrochen werden sollte, oder wenn Strom von dem Transfektionssystem entfernt wird.
Einem Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Gerät zum Leiten eines ersten vorbestimmten Stromprofils auf einem zweiten vorbestimmten Hochspannungspegel in eine chemische Lösung geschaffen, umfassend: einen Hochjoule- oder Hochenergieschalter mit einem Tor, einem Eingang zum Empfang eines Hochspannungsstroms, und einem Ausgang zum Emittieren eines Hochspannungsstroms; einen Grenzscheinwiderstand mit einem ersten Anschluss, der an den Ausgang des Hochenergieschalters gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss zum Koppeln an die chemische Lösung; eine elektrische Ladungsspeichereinrichtung, die mit dem Eingang des Hochenergieschalters gekoppelt ist, um den Hochenergieschalter mit dem Hochspannungsstrom zu versorgen; einen Steuerprozessor, der an das Tor des Hochenergieschalters zum Ausgeben eines Torsignals gekoppelt ist, um den Hochenergieschalter zu aktivieren, wenn ein auf der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung gespeicherter Spannungspegel ungefähr gleich einem ausgleichenden Hochspannungspegel wird; und ein Grenzscheinwiderstand-Ausgleichsgerät, das an den zweiten Anschluss des Grenzscheinwiderstands und an den Steuerprozessor gekoppelt ist, um dem Steuerprozessor eine Messung von Lastwiderstand durch die chemische Lösung zu dem Steuerprozessor zur Bestimmung des ausgleichenden Hochspannungspegels zu liefern, der größer als der zweite vorbestimmte Hochspannungspegel ist, um dadurch einen Widerstand des Grenzscheinwiderstands so auszugleichen, dass ein tatsächlicher Spannungspegel an dem zweiten Anschluss ungefähr gleich dem zweiten vorbestimmten Spannungspegel wird.
Einem anderen Aspekt der Erfindung zufolge, wird ein Verfahren zum Betreiben eines Transfektionssystems geschaffen, das zum Befördern eines vorspezifizierten Hochspannungsstroms zu einer chemischen Lösung durch einen Schutzwiderstand ausgelegt ist, und das die folgenden Schritte umfasst: Messen eines ersten Widerstands der chemischen Lösung; und Betreiben des Transfektionssystems bei einem spezifischen Hochspannungsstrompegel, der größer als der vorspezifizierte Hochspannungsstrom ist, um einen Spannungsabfall aufgrund eines zweiten Widerstands des Schutzwiderstands auszugleichen.
Weitere bevorzuge Merkmale sind in den Ansprüche 2 bis 14 und 16 bis 19 definiert.
Bezugnahme auf die restlichen Teile der Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und Patentansprüche wird andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verdeutlichen. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Struktur und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im folgenden detailliert in bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Ziffern identische oder funktional ähnliche Elemente.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines konventionellen Hochspannungs-Transfektionssystems;
2 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Hochspannungs-Transfektionssystem, das ein Lastwiderstandsmessgerät einschließt;
3 ist eine schematische Detaildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der in 2 gezeigten Widerstandsmessschaltung;
4 ist ein schematisches Detaildiagramm einer Eingangskurzschluss-Auslöseschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
5 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Kapazitätsmessgerät einschließt;
6 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform für eine Hochenergieschalterschaltung mit niedriger Spannung, hohem Strom und niedrigem Abfall;
7 ist ein Blockdiagramm für eine in dem Niederspannungstreiber von 6 verwendete Auslöseschaltung;
8 ist ein schematisches Detaildiagramm des in 6 gezeigten Niederspannungstreibers; und
9 ist ein schematisches Detaildiagramm einer bevorzugten Ausführungsform für ein Kondensatorerweiterungsmodul.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
2 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Hochspannungs-Transfektionssystem 100, das ein Lastwiderstandsmessgerät 102 zum Messen eines Widerstands einer Last 104 einschließt. Das Transfektionssystem 100 umfasst einen Steuerprozessor 110, ein Ladesystem 112, einen Hochjoule- oder Hochenergieschalter 114, einen Spannungsteiler 116, einen Speicherkondensator 120, einen Grenzwiderstand 122, eine Nebenschlussschaltung, die einen SCR-Eingangskurzschluss 130 mit einem Reihenwiderstand 132 einschließt, und einen Betriebssteuerschalter 134. Der Steuerprozessor 110 umfasst einen Mikroprozessor zum Realisieren der hier beschriebenen Merkmale. Der SCR-Eingangskurzschluss 130 schließt einen SCR ein.
Der Steuerprozessor 110 liefert ein Ladesignal an das Ladesystem 112. Das Ladesystem 112 ist eine Hochspannungs-Schaltenergiewandlerschaltung, die im wesentlichen konstanten Strom zu einem Ausgangsanschluss liefert. Der Speicherkondensator 120 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Ladesystems 112 und Erde gekoppelt. Der Spannungsteiler 116 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Ladesystems 112 und Erde gekoppelt, wobei ein Stufenanschluss an den Steuerprozessor 110 gekoppelt ist.
Der Hochenergieschalter 114 umfasst einen Eingangsanschluss (Anode), einen Ausgangsanschluss (Kathode) und einen Toranschluss. Der Eingangsanschluss ist an den nichtgeerdeten Anschluss des Speicherkondensators 120 gekoppelt, der Toranschluss ist an den Steuerprozessor 110 gekoppelt, und der Ausgangsanschluss ist an den Grenzwiderstand 122 gekoppelt. Der SCR-Eingangskurzschluss 130 umfasst einen Eingangsanschluss (Anode), einen Ausgangsanschluss (Kathode) und einen Toranschluss. Der Reihenwiderstand 132 ist an den Eingangsanschluss des Hochenergieschalters 114 und an den Eingangsanschluss der Eingangskurzschlussschaltung 130 gekoppelt. Der Ausgangsanschluss des SCR-Eingangskurzschlusses 130 ist an Erde gekoppelt, und der Toranschluss ist an den Steuerprozessor 110 gekoppelt.
Der Grenzwiderstand 122 ist in Reihe zwischen den Ausgangsanschluss des Hochenergieschalters 114 und die Last 104 geschaltet. Der Grenzwiderstand 122 hat typischerweise einen sehr niedrigen Widerstand, in der Größenordnung von etwa 1,5 Ohm. In der bevorzugten Ausführungsform, in der ein Hochspannungsabschnitt (200–2500V) und ein Niederspannungsabschnitt (50–500V) vorhanden ist, werden 0,5 Ohm für den Widerstand des Grenzwiderstands 122 beim Betreiben des Niederspannungsabschnitts und 1,5 Ohm beim Betreiben des Hochspannungsabschnitts verwendet. Das Lastwiderstandsmessgerät 102 ist an einen Knotenpunkt zwischen dem Grenzwiderstand 122 und der Last 104 gekoppelt.
Das Lastwiderstandsmessgerät 102 umfasst einen Oszillator zum Erzeugen eines 20 KHz Signals niedriger Amplitude. Die Lastwiderstandsschaltung 102 arbeitet in einer gut bekannten Weise zum Injizieren eines Signals niedriger Amplitude in die Last 104, zum Erzeugen des Widerstands der Last. Das Messsystem ist jedoch gegen Hochspannung geschützt, die während Impulszuführung erzeugt wird. Die gemessenen Widerstandsergebnisses werden dem Steuerprozessor 110 geliefert.
3 ist ein schematisches Detaildiagramm einer bevorzugten Ausführungsform für die in 2 gezeigte Widerstandmessschaltung 102. Die Widerstandmessschaltung 102 umfasst einen Oszillator 150, Bandpassverstärker 152, zwei Hochspannungswiderstände (Widerstand 156 und Widerstand 158), vier Zener-Dioden (Diode 160, Diode 162, Diode 164, und Diode 166) und drei Kondensatoren (Kondensator 170, Kondensator 172 und Kondensator 174). Ein Ausgang des Oszillators 150 ist durch den Kondensator 170 an einen Knotenpunkt 180 gekoppelt. Eine Kathode der Diode 160 ist an einen Knotenpunkt 180 gekoppelt und eine Anode der Diode 160 ist an eine Anode der Diode 162 gekoppelt, deren Kathode an Erde gekoppelt ist.
Der Widerstand 156 und Kondensator 172 werden in Reihe zwischen den Knotenpunkt 180 und einen Knotenpunkt 182 gekoppelt, wobei der Widerstand 156 mit dem Knotenpunkt 180 verbunden ist und der Kondensator 172 mit dem Knotenpunkt 182 verbunden ist. Der zu messende Widerstand, wie zum Beispiel der Widerstand der in 2 gezeigten Last 104, ist an den Knotenpunkt 182 gekoppelt.
Der Kondensator 174 und der Widerstand 158 sind in Reihe zwischen den Knotenpunkt 182 und einen Knotenpunkt 184 geschaltet, wobei der Kondensator 174 mit dem Knotenpunkt 182 verbunden ist und der Widerstand 158 mit dem Knotenpunkt 184 verbunden ist. Eine Diode 164 und eine Diode 166 weisen jeweils eine Anode und eine Kathode auf. Die Anoden sind miteinander verbunden, wobei die Kathode der Diode 164 mit dem Knotenpunkt 184 verbunden ist und die Kathode der Diode 166 mit Erde verbunden ist.
Ein Bandpassverstärker 152 umfasst einen Eingang, einen Ausgang und einen Bereichsauswahleingang (nicht gezeigt). Der Eingang des Verstärkers 152 ist mit einem Knotenpunkt 184 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 152 ist mit einem Analog-Digital-(A/D)Wandler (nicht gezeigt) des Steuerprozessors 110 verbunden. Der Bandpassverstärker liefert eine Verstärkung von etwa 100–400.
In Betrieb injiziert die Widerstandmessschaltung 102 Sinuswellen vom Oszillator 150 mit einer Frequenz von etwa 20 KHz und einer Amplitude von etwa fünfzig Millivolt in den Knotenpunkt 182. Der Bandpassverstärker 152 (ein Wechselstromverstärker) stellt eine Spannung von dem Knotenpunkt 182 wieder her, die ungefähr proportional zum Widerstand der Last 104 ist. Die analoge Ausgangsspannung wird dem Steuerprozessor 110 geliefert. Der Steuerprozessor 110 digitalisiert den Ausgangswert vom Verstärker 152. Durch Verwendung einer Nachschlagtabelle (nicht gezeigt) linearisiert der Steuerprozessor 110 die Widerstandswerte zum Bestimmen des Widerstands der Last 104. Der Bereichsauswahlschalter erlaubt der Widerstandmessschaltung 102, den Widerstand im Bereich von 5–1.000 Ohm zu messen.
Der Betriebssteuerschalter 134 umfasst zwei in Reihe geschaltete Impulsschalter, die zwischen einem Eingang des Steuerprozessors 110 und Erde eingefügt sind. Zum Betätigen des Transfektionssystems 100 muss ein Benutzer jeden der Impulsschalter des Steuerschalters 134 drücken und halten.
In Betrieb veranlasst der Betriebssteuerschalter 134 den Steuerprozessor 110, ein Steuersignal an das Ladesystem 112 auszugeben, damit das Ladesystem 112 seinen Ausgangsstrom erzeugt und zuführt. Der Ausgangsstrom des Ladesystems 112 lädt den Speicherkondensator 120 auf, wobei die Spannung am Eingang des Hochenergieschalters 114 erhöht wird. Der Steuerprozessor 110 kontrolliert den Spannungspegel am Eingang des Hochenergieschalters 114 über Rückmeldung von dem Spannungsteiler 116. Wenn der gewünschte Spannungspegel erreicht worden ist, deaktiviert der Steuerprozessor das Steuersignal an das Ladesystem 112 und löst den Hochenergieschalter 114 aus. Der Steuerprozessor 110 löst den Hochenergieschalter 114 durch Ausgeben des Auslösesignals an den Toranschluss aus. Auslösung des Hochenergieschalters 114 koppelt die in dem Speicherkondensator 120 gespeicherte Ladung/Energie an die Last 104 durch den Grenzwiderstand 122.
Danach entlädt sich der Speicherkondensator 120 durch die Last 104, bis die meiste seiner gespeicherten Ladung erschöpft ist. Die Erschöpfungsgröße während Entladung durch die Last 104 hängt von dem Haltestrom des Hochenergieschalters 114 ab. Der Grenzwiderstand 122 begrenzt die maximale Stromlast.
Zum Sicherstellen, dass der Grenzwiderstand 122 nicht nachteilig die Größe der an die Last 104 angelegten Spannung beeinflusst, bestimmt das Lastwiderstandsmessgerät 102 den tatsächlichen Lastwiderstand. Die Widerstandmessschaltung 102 versorgt den Steuerprozessor 110 mit der Widerstandsmessung der Last.
Da der Steuerprozessor 110 danach den tatsächlichen Lastwiderstand und den Wert des Grenzwiderstands 122 kennt, lässt der Steuerprozessor 110 den Spannungspegel auf dem Speicherkondensator 120 auf einen höheren Pegel ansteigen, um den Spannungsabfall über dem Grenzwiderstand 122 auszugleichen. Das Vorsehen von quantitativ bestimmten hochgetriebenen Spannungspegeln auf dem Speicherkondensator 120 ermöglicht dem Transfektionssystem 100, genaue Ausgangsspannungen sogar bei Verwendung des Grenzwiderstands 122 zu erzeugen. Der Grenzwiderstand 122 ermöglicht dem Transfektionssystem 100, Funkenüberschlag ohne Schaden zu tolerieren.
In 2 ist die Eingangskurzschluss-Nebenschlussschaltung gekoppelt an den Eingangsanschluss des Hochenergieschalters 114 gezeigt. Der Zweck des SCR-Eingangskurzschlusses 130 besteht darin, in dem Speicherkondensator 120 gespeicherte Ladung durch Leiten der gespeicherten Ladung an Erde zu entsorgen. In Betrieb veranlasst Ausgabe des Auslösesignals an den SCR-Eingangskurzschluss 130 den SCR-Eingangskurzschluss, als ein Niederwiderstandsschalter zu wirken. Der SCR-Eingangskurzschluss 130 bleibt solange eingeschaltet, wie der Eingangsstrom den Haltestrom übersteigt. Wenn der Strom abnimmt, schaltet sich der SCR- Eingangskurzschluss automatisch aus. Normale Strompegel, die aus der Entladung des Kondensators 120 resultieren, sind typischerweise viel höher als der Haltestrom. Daher entfernt der SCR-Eingangskurzschluss 130 wirksam potentiell gefährliche Ladungspegel, die in dem Speicherkondensator 120 gespeichert sind.
Die Verwendung des Reihenwiderstands 132 begrenzt die Größe des Eingangsstrom in den SCR-Eingangskurzschluss 130. Durch Begrenzen des Eingangsstroms in den SCR-Eingangskurzschluss 130 kann der SCR-Eingangskurzschluss kleinere, weniger teuere SCR-Geräte in seinem Aufbau verwenden. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Reihenwiderstand 132 einen Widerstand von etwa 1000 Ohm.
Wie oben beschrieben ist, wird das Transfektionssystem 100 nur arbeiten, wenn der Steuerschalter 134 richtig aktiviert ist. Der Steuerprozessor 110 wird ermitteln, ob einer der Impulsschalter des Steuerschalters 134 losgelassen wird, bevor der Kondensator 120 durch den Hochenergieschalter 114 in die Last 104 entladen wird. Loslassen eines oder beider der Impulsschalter führt dazu, dass der Steuerprozessor 110 den SCR-Eingangskurzschluss 130 auslöst, um jegliche auf dem Kondensator 120 gespeicherte Ladung zu entfernen.
Es ist nicht nur erwünscht, den SCR-Eingangskurzschluss 130 auszulösen, wenn ein Impulsschalter losgelassen wird, die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löst den SCR-Eingangskurzschluss 130 auch aus, wenn der Strom ausgeschaltet werden sollte. 4 ist ein schematisches Detaildiagramm einer Eingangskurzschluss-Auslöseschaltung 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die Auslöseschaltung 200 ist in der bevorzugten Ausführungsform in den Steuerprozessor 110 eingebaut und arbeitet, um Auslösung zu aktivieren, sollte der Betriebsstrom ausgeschaltet werden. Auslösung wird auch aktiviert, wenn ein Auslöseeingangskurzschluss-Eingangssignal ausgegeben wird.
Die Auslöseschaltung 200 umfasst einen bipolaren PNP-Transistor Q1, einen bipolaren NPN-Transistor Q2, und eine Diode D1. Die Diode D1 ist an Vcc (Versorgungsspannung) gekoppelt, die in der bevorzugten Ausführungsform 17 Volt beträgt. Die Diode D1 weist eine Anode gekoppelt an Vcc zum Leiten von Strom von Vcc auf. Die Auslöseschaltung 200 umfasst einen Widerstand 201, der in Reihe zu einer Kathode der Diode D1 geschaltet ist, und einen Kondensator 202, der zwischen den Widerstand 201 und Erde geschaltet ist. Ein Emitter des Transistors Q1 ist an einen Knotenpunkt N1 zwischen den Widerstand 201 und den Kondensator 202 gekoppelt.
Ein Kondensator 204 koppelt Vcc an eine Basis des Transistors Q1 und ein Widerstand 206 koppelt den Knotenpunkt N1 an die Basis des Transistors Q1. Ein Kondensator 208 koppelt die Basis des Transistors Q1 an Erde. Ein Kollektor des Transistors Q1 liefert das Auslöseausgangssignal.
Ein Widerstand 210 koppelt einen Kollektor des Transistors Q2 an die Basis des Transistors Q1. Ein Emitter des Transistors Q2 ist an Erde gekoppelt und eine Basis des Transistors Q2 empfängt das Auslöseeingangskurzschluss-Eingangssignal. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Kondensator 202 bei etwa 10 Mikrofarad und 25 Volt bemessen, und der Kondensator 204 und Kondensator 208 sind Kondensator mit 0,01 Mikrofarad.
Während in Betrieb der Auslöseschaltung 200 Energie zugeführt wird, fließt Strom durch die Diode D1 und den Widerstand 201 zum Aufladen des Kondensators 202. Der Kondensator 204 koppelt die Versorgungsspannung an die Basis des Transistors Q1, wodurch der Transistor Q1 nichtleitend gestaltet wird. Ausgabe des Auslöseeingangskurzschluss-Eingangssignals schaltet den Transistor Q2 ein, wodurch das Spannungspotential am Kollektor des Transistors Q2 auf einen niedrigen Wert gedrückt wird. Das niedrige Potential am Kollektor des Transistors Q2 veranlasst ein Absinken des Potentials an der Basis des Transistors Q1 auf einen niedrigen Wert, und schaltet ihn ein. Einschaltung des Transistors Q1 führt dazu, dass Vcc Strom zum Ausgeben des Auslösungssignals geliefert wird. Der Strom wird von in dem Kondensator 202 gespeicherter Ladung geliefert, was langsamer erfolgt, und bei einem niedrigen Strom, geladen durch D1 und den Widerstand 201.
Wenn Energie von dem System entfernt wird, fällt die Versorgungsspannung auf null ab. Der Versorgungsspannungspegel ist an die Basis des Transistors Q1 durch den Kondensator 204 gekoppelt. Wenn der Spannungspegel an der Basis des Transistors Q1 tief genug gefallen ist, wird der Transistor Q1 eingeschaltet. Während die an den Emitter des Transistors Q1 gekoppelte Versorgungsspannung nicht mehr zum Aktivieren des Auslösungssignals zur Verfügung steht, ist der Kondensator 202 groß genug zum Speichern einer ausreichenden Ladung zum Ausgeben des Auslösungsausschaltsignals.
Wie oben beschrieben ist, entfernt die Ausgabe des Auslösungssignals an den in 2 gezeigte SCR-Eingangskurzschluss 130 Ladung aus dem Speicherkondensator 120. Ein Kombination des Widerstands des Reihenwiderstands 132 und der Kapazität des Speicherkondensators 120 definiert die Zeitkonstante zum Entfernen der Ladung aus dem Speicherkondensator 120. Da die maximale für den Speicherkondensator 120 verwendete Hochspannungskapazität in der vorliegenden Ausführungsform etwa 50 Mikrofarad beträgt, und der Widerstand des Reihenwiderstands 132 etwa 1000 Ohm beträgt, ist die Zeitkonstante für Entladung durch den SCR-Eingangskurzschluss 130 im schlechtesten Falle 50 Millisekunden. Dies reduziert auch die Möglichkeiten von Funkenüberschlag durch den Kondensatorauswahlschalter, wenn der Kondensatorauswahlschalter gewechselt wird. Verschiedene Hochspannungskondensatoren werden durch einen Kondensatorschalter ausgewählt. Wenn der Schalter mit einem teilweise aufgeladenen Kondensator turnusmäßig gewechselt werden würde, würde Funkenüberschlag erfolgen. Nach der Zeit, wenn die Impulstasten umgekehrt wurden und die Hand sich zum Auswählen eines anderen Kondensators bewegt hat, wird der SCR-Eingangskurzschluss jedoch die Ladung abgelassen haben.
5 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für das Transfektionssystem 100, das ein Kapazitätsmessgerät einschließt. Wie oben beschrieben ist, ist das Transfektionssystem 100 ein kapazitives Entladungssystem, das große Schicht- und Elektrolytkondensatoren zum Speichern der in dem System benötigten Ladung verwendet. Eine Zeitkonstante der Entladung sowie die Dauer der Entladung wird durch die Last und den bestimmten verwendeten Kondensator bestimmt.
Eine exponentiale Wellenform ist erwünscht, da sie sanfter zu Zellen als eine viel einfacher zu erzeugende Rechteckwelle ist. Da die Zeitkonstante von der Kapazität abhängt, ist es erwünscht, einen tatsächlichen Kapazitätswert des Speicherkondensators zum Zeitpunkt des Gebrauchs zu erhalten. Kapazitätswerte ändern sich im Verlauf der Zeit, und die Kapazität kann eine Funktion ausgedrückter Spannung und Frequenz sein. Deshalb ist es erwünscht, ein System zu schaffen, dass nicht nur die Kapazität zum Zeitpunkt des Gebrauchs misst, sondern auch die Kapazität in einem Verfahren misst, das ähnlich zum tatsächlichen Gebrauch ist.
Die Verwendung des SCR-Eingangskurzschlusses 130 vereinfacht die Messung der Kapazität des Speicherkondensators 120 durch Hinzufügung eines Spannungsteilers 300, eines Verstärkers 302, von drei Spannungskomparatoren (Komparator 304, Komparator 306 und Komparator 308), eines Zählers 310 sowie eines torgesteuerten Oszillators 312.
Der Spannungsteiler 300 skaliert die auf dem Speicherkondensator 120 vorhandene Spannung. Die skalierte Spannung wird dem Verstärker 302 zugeführt. Der Verstärker 302 ist ein Puffer und treibt einen Knotenpunkt 303 auf den skalierten Spannungspegel. Jeder der Spannungskomparatoren, Spannungskomparator 304, Spannungskomparator 306 und Spannungskomparator 308 weist einen Eingang gekoppelt an den Knotenpunkt 303 auf. Der Komparator 304 wird eingestellt, um ein Rückstellsignal an den Zähler 310 auszugeben, wenn der Spannungspegel am Knotenpunkt 303 einen vorspezifizierten Wert übersteigt. Der Komparator 304 und der Komparator 308 bauen zusammen einen Fensterkomparator auf. Ausgaben des Komparators 306 und Komparators 308 werden als verdrahtetes ODER behandelt, um eine UND-Funktion von den Komparatoren zu erzeugen und ein Tor-EIN-Signal an den torgesteuerten Oszillator 312 zu liefern, wenn der Spannungspegel zwischen zwei vorspezifizierten Spannungspegeln liegt. Eine Ausgabe des torgesteuerten Oszillators 312 wird dem Zähler 310 geliefert.
In Betrieb skaliert der Spannungsteiler 300 die auf dem Speicherkondensator 120 gespeicherte Hochspannung auf einen niedrigeren Spannungspegel. Es ist erwünscht, dass auf der niedrigsten Ausgangsspannung die Spitze der skalierten Wellenform mindestens 220 Volt aufweist. Der Komparator 204 wird in einer gut bekannten Weise eingestellt, um das Rückstellsignal auszugeben, wenn der Spannungspegel am Knotenpunkt 303 220 Volt übersteigt. Das Rückstellsignal löscht den Zähler 310.
Der Komparator 306 gibt das Torsignal aus, wenn der Spannungspegel am Knotenpunkt 303 unter 200 Volt fällt. In ähnlicher Weise gibt der Komparator 308 des Torsignal aus, solange der Spannungspegel am Knotenpunkt 303 (etwa 73,58) Volt übersteigt. Solange die Spannung zwischen 200 Volt und etwa 73,58 Volt bleibt, wird das Torsignal an den torgesteuerten Oszillator 312 ausgegeben. Die Dauer des Fensters stellt die Zeit für die Spannung am Knotenpunkt 303 dar, auf den Zeitkonstantenwert abzufallen, da die Spannungsverhältnisse
sind. Für eine Wellenform ist
da
Wenn das Verhältnis von
Daher ist die Fensterimpulsbreite genau gleich der Zeitkonstanten. Der Zähler 310 wird durch den Oszillator 312 getrieben, und der Oszillator 312 läuft nur während des Fensters. Der Wert des Zählers 310 ist daher proportional zur Zeitkonstanten.
Das Kapazitätsmesssystem wird erzeugt, indem zuerst der Speicherkondensator 120 aufgeladen und derselbe danach durch einen bekannten Widerstand entladen wird. Wenn der Widerstandswert bekannt ist, wie es der Fall ist, wenn der Eingangskurzschluss aktiviert wird, erzeugt der Zähler 310 Zählungen, die proportional zu der Kapazität des Speicherkondensators 120 sind, anstelle eine Zählung, die proportional zu einer Zeitkonstante ist, das heißt, wiederum, ein Produkt von Kapazität und Widerstand. Wenn der Eingangskurzschluss jedoch nicht ausgelöst wird, misst die Verwendung der Komparatoren, des torgesteuerten Oszillators und Zählers die Zeitkonstante direkt, ein anderes Parameter zum Auslesen. Durch Verwendung der Nebenschlussschaltung, die den Reihenwiderstand 132 einschließt (mit einem bekannten Widerstand), schließt das Transfektionssystem 100 die gewünschte Verbesserung ein, wobei die Kapazität direkt gemessen wird, die Zeitkonstante gemessen wird und die Kapazität unter Bedingungen gemessen wird, die ähnlich zum tatsächlichen Gebrauch sind, um Genauigkeit zu verbessern.
6 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Hochenergieschalterschaltung 400 mit niedriger Spannung, hohem Strom und niedrigem Abfall. Die Treiberschaltung 400 umfasst einen SCR 402. Die Treiberschaltung 400 kann deshalb in dem in 2 gezeigten Transfektionssystem 100 als der Hochenergieschalter 114 verwendet werden. Die Treiberschaltung 400 umfasst einen bipolaren Isolierschichttransistor 404 parallel mit dem SCR 402. Der Transistor 404 schaltet sich bei Haltestrom nicht aus. Daher liefert die Parallelkombination aus SCR 402 und Transistor 404 Vorteile beider Treibertypen: der SCR 402 liefert die sauberen Ausgangswellenformen bei hohen Spannungen und Strömen, und der bipolare Transistor 404 liefert den Niederspannungsbetrieb. Die Treiberschaltung 400 umfasst ferner einen Stromermittelungswiderstand 406 und eine Auslöseschaltung 408.
Der SCR 4023 umfasst ein Tor 410, das an einen Ausgang des Transistors 404 gekoppelt ist, eine Anode 412, die an einen Eingang der Treiberschaltung 400 gekoppelt ist, und eine Kathode 414 gekoppelt an einen Ausgang der Treiberschaltung 400. Ein Kollektor des Transistors 404 ist an die Anode 412 gekoppelt, ein Gate des Transistors 404 ist an einen Ausgang des Auslösers 408 gekoppelt, und ein Emitter des Transistors 404 ist an das Tor 410 gekoppelt.
Der Stromermittelungswiderstand 406 koppelt das Tor 410 an die Kathode 414. Die Auslöseschaltung 408 empfängt ein Torsteuersignal zum Aktivieren der Treiberschaltung 400.
In Betrieb wird der Transistor 404 eingeschaltet gelassen, bis der Speicherkondensator 120 (gezeigt in 2) beinahe vollständig entladen ist. Das Transfektionssystem 100 von 2 enthält einen Komparator (nicht gezeigt), der dem Steuerprozessor 110 anzeigt, wenn die der Last 104 zugeführte Wellenform auf weniger als fünf Volt abgefallen ist.
Der Transistor 404 ist nur betriebsfähig beim Steuern von Ausgangsströmen bis zu Strompegeln von etwa dreißig Ampere. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Stromermittelungswiderstand 406 etwa 0,1 Ohm auf, wodurch ihm die Bestimmung ermöglicht wird, wann der Transistor 404 etwa fünfzehn Ampere zum Ausgang steuert. Fünfzehn Ampere durch den Stromermittelungswiderstand 406 erzeugen eine Spannung am Tor 410, die zum Auslösen des SCR 402 ausreicht.
Wenn der SCR 402 ausgelöst wird, schließt er wirksam den Transistor 404 kurz, wobei der meiste des Stroms am Eingang der Treiberschaltung 400 durch ihn selbst zum Ausgang geleitet wird. Wenn die Eingangsspannung unter den Haltestrom des SCR 402 fällt, nimmt der Transistor 404 automatisch den Betrieb wieder auf. Die Auslöseschaltung 408 ist für die Lieferung einer ausreichenden Spannung zum Betrieben des Transistors 404 als Reaktion auf das Torsteuersignal verantwortlich. In der bevorzugten Ausführungsform isoliert die Auslöseschaltung 408 auch die Torspannung von Erde.
Abhängig von der bestimmten Anwendung, werden, wenn höhere Spannungen gewünscht sind, als es von einer einzelnen Treiberschaltung 400 möglicht ist, zwei oder mehr Treiberschaltungen wie die Treiberschaltung 400 in Reihe zum Hochtreiben der Ausgangstreibfähigkeit hinzugefügt. In der bevorzugten Ausführungsform enthält die Treiberschaltung 400 einen Schutzwiderstand von etwa 0,5 Ohm (nicht gezeigt) in Reihe mit dem Ausgang zum Begrenzen des maximalen Stroms. Die Treiberschaltung 400 liefert eine maximale Ausgangsspannung von etwa 500 Volt (obwohl sie bis etwa 600 Volt bedienbar ist), deshalb wird der maximale Ausgangsstrom etwa 1000 Ampere betragen.
7 ist ein Blockdiagramm für die Auslöseschaltung 408, die in der Treiberschaltung 400 von 6 verwendet wird. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auslöseschaltung 408 einen torgesteuerten 50 KHz Oszillator 500, der an eine Transformator/Gleichrichterschaltung 505 gekoppelt ist.
8 ist ein schematisches Detaildiagramm des in 6 gezeigten Niederspannungstreibers 400, das eine bevorzugte Ausführungsform der Auslöseschaltung 408 zeigt. In 8 schließt ein Oszillator 500 zwei Doppeleingangs-NAND-Gatter (NAND-Gatter 605 und NAND-Gatter 608), einen NPN-Transistor 610, einen Kondensator 612, und vier Widerstände (Widerstand 620, Widerstand 622, Widerstand 624 und Widerstand 626) ein.
Der Widerstand 620 koppelt das Eingangstorsteuersignal an Erde. Das NAND-Gatter 605 weist einen ersten Eingang gekoppelt an den nichtgeerdeten Anschluss des Widerstands 620 auf. Ein Anschluss des Widerstands 622 ist zwischen den zweiten Eingang des NAND-Gatters 605 und einen Knotenpunkt 580 geschaltet. Der Widerstand 624 koppelt einen Ausgang des NAND-Gatters 605 an den Knotenpunkt 580. Beide Eingänge des NAND-Gatters 608 sind zusammenkoppelt und mit dem Ausgang des NAND-Tors 605 gekoppelt. Der Kondensator 612 koppelt einen Ausgang des NAND-Gatters 608 an den Knotenpunkt 580. Der Widerstand 626 koppelt den Ausgang des NAND-Gatters 608 an eine Basis des Transistors 610. Ein Emitter des Transistors 610 ist an Erde gekoppelt. Ein Kollektor des Transistors 610 ist an einen Primärwicklungsanschluss des Transformators 650 (der an 17 Volt durch den Widerstand 660 angeschlossen ist) der Transformator/Gleichrichterschaltung 505 gekoppelt. Als Reaktion auf ein Torsteuersignal arbeitet der Oszillator 500 bei etwa 500 KHz und steuert den Transformator 650 an.
Die Transformator/Gleichrichterschaltung 505 umfasst einen Transformator 650, eine Diode 652, eine Zenerdiode 654, einen Kondensator 656 und vier Widerstände (Widerstand 660, Widerstand 662, Widerstand 664 und Widerstand 666). Der Transformator 650 weist eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf. Der Widerstand 660 koppelt Vcc an einen Anschluss der Primärwicklung gegenüberliegend vom Transistor 610. Eine Diode 652 und der Widerstand 662 schaffen einen Halbwellengleichrichter, der durch den Kondensator 656 geglättet wird. Die Zener-Diode 654 regelt die Ausgangswellenform auf der gewünschten Spannung zum Ansteuern des bipolaren Isolierschichttransistors 404. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Spannung am Gate des Transistors 404 etwa 15 Volt.
9 ist ein schematisches Detaildiagramm einer bevorzugten Ausführungsform für ein Kondensatorerweiterungsmodul 700. Ein Erweiterungsmodul ermöglicht Hinzufügen von Niederspannungs-(500 Volt) Elektrolytkondensatoren zum in 2 gezeigten Transfektionssystem 100 anstelle des Speicherkondensators 200. Das Erweiterungsmodul umfasst eine Mehrzahl von Kondensatoren, daher ist es erwünscht, elektronisches Schalten vorzusehen, um bestimmte der Kondensatoren des Erweiterungsmoduls auszuwählen. Da die Elektrolytkondensatoren außerdem für ein Maximum von 500 Volt bemessen sind, und die typische maximale Last 20 Ohm beträgt, muss die Schaltsteuerung des Erweiterungsmoduls in der Lage sein, Ströme von 25 Ampere zu bewältigen. Zusätzlich erlaubt die Erweiterungszelle vorzugsweise die parallele Hinzufügung von zwei oder mehr Kondensatoren.
Das Erweiterungsmodul 700 umfasst eine Mehrzahl Elektrolytkondensatoren, C₁ bis C_n. Jeder Kondensator weist einen ersten Anschluss gekoppelt an einen Ladungsknotenpunkt 702 auf. Das Ladungssystem 112 (gezeigt in 2) liefert Ladungsstrom zum Knotenpunkt 702, in der bevorzugten Ausführungsform etwa 200 Milliampere, Spitze (tatsächlich eine Reihe von 200 Milliampere Spitzenimpulsen bei etwa 35 KHz und etwa 33% Tastgrad). Gekoppelt an jeden Kondensator ist eine Zelle, die eine Hochleistungsdiode 703, einen Strombegrenzungswiderstand 704 und einen Leistungs-FET (oder bipolaren Isolierschichttransistor) 706 einschließt. In einer Zelle ist eine Kathode der Diode 703 an einen zweiten Anschluss des Kondensators C_i gekoppelt. Die Diode 703 umfasst eine Anode, die geerdet ist. Daher kann der Kondensator C_i nur unter Verwendung der Diode 703 entladen werden.
Zusätzlich weist der Strombegrenzungswiderstand 704 einen Anschluss gekoppelt an die Kathode der Diode 703 und einen zweiten Anschluss gekoppelt an eine Source des FET 706 auf. Ein Drain des FET 706 ist an Erde gekoppelt. Ein Steuersignal aktiviert oder deaktiviert den FET 706 abhängig davon, ob der Kondensator C_i in seiner Zelle aufzuladen ist.
In Betrieb wird ein Steuersignal an jeden FET 706 in jeder Zelle ausgegeben, die einen aufzuladenden Kondensator C_i enthält. Ladestrom am Ladungsknotenpunkt 702 lädt nur diejenigen Kondensatoren in Zellen mit aktiviertem FET 706 auf. Es fließt kein Strom durch die Diode 703 während Aufladung des Kondensators. Ein Strombegrenzungswiderstand 704 begrenzt den maximalen Strom im FET 706. Strom in einem bestimmten Kondensator C_i kann den von dem Ladesystem vorgesehenen maximalen Ladungsstrom übersteigen, wie zum Beispiel wenn ein FET 706 aktiviert wird, wenn ein anderer Kondensator C_i parallel eine Ladung speichert.
Zur Entladung der Kondensatoren C_i ist es unwichtig, welche Zellen einen aktivierten FET 706 aufweisen, alle Kondensatoren werden entladen. Die Kondensatoren C_i entladen sich durch die Diode 703 (eine Hochleistungsdiode wie zum Beispiel MR756), die Stromstöße über 1000 Ampere für kurze Impulse bewältigen kann.
Daher ermöglicht das Erweiterungsmodul 700 Aktivierung nur ausgewählter Kondensatorzellen für parallele Aufladung, parallele Entladung aller geladenen Zellen. Das Schalten wird elektronisch gesteuert und sicher für die Umschaltkomponenten. Infolgedessen verwendet das Erweiterungsmodul 700 zwölf Elektrolytkondensatoren (einen 25 Mikrofarad Kondensator, einen 50 Mikrofarad Kondensator und zehn 100 Mikrofarad Kondensatoren) zum Erzeugen von dreiundvierzig verschiedenen Kapazitätswerten bei einer Präzision von 25 Mikrofarad.
Ein Erweiterungsmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (Plus Modul) umfasst zwei 1100 Mikrofarad Kondensatoren zum Liefern eines Bereichs von 25–3275 Mikrofarad (131 Werte) mit einer Präzision von 25 Mikrofarad. Das Erweiterungsmodul umfasst auch einen 40 Mikrofarad Kondensator (einen Dither-Kondensator). Eine durch den Steuerprozessor gesteuerte Betriebsart ermöglicht dem Mikroprozessor, durch Verwendung der Kondensatormessfunktion unter Verwendung des SCR-Eingangskurzschlusses, alle der Kondensatoren zu messen. Folglich liegen dem Mikroprozessor dann die Informationen bezüglich des Kapazitätswerts nahe zur Gebrauchszeit vor. Wenn die Bedienungsperson einen gewünschten Kondensator auswählt, regelt der Mikroprozessor folglich die beste Kombination zum Erzeugen des tatsächlichen gewünschten Kapazitätswerts. Diese Verfahrensweise ermöglich es, das Kondensatoren von ± 20% zu Kondensatoren von ±10% werden. Diese Verfahrensweise ist ein wichtiges Merkmal der bevorzugten Ausführungsform des Transfektionssystems.
Zusammengefasst schafft die vorliegende Erfindung eine einfache, effiziente Lösung für ein Problem von Molekularbiologie. Während das Obige eine vollständig Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist, können verschiedene Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente verwendet werden. Deshalb sollte die obige Beschreibung nicht als den Umfang der Erfindung begrenzend angesehen werden, welcher durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Gerät zum Leiten eines ersten vorbestimmten Stromprofils auf einem zweiten vorbestimmten Hochspannungspegel in eine chemische Lösung, umfassend: einen Hochjoule-Schalter (114; 400) mit einem Tor, einem Eingang zum Empfang eines Hochspannungsstroms, und einem Ausgang zum Emittieren eines Hochspannungsstroms; einen Grenzscheinwiderstand (122) mit einem ersten Anschluss, der an den Ausgang des Hochjoule-Schalters gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss zum Koppeln an die chemische Lösung (104); eine elektrische Ladungsspeichereinrichtung (120), die mit dem Eingang des Hochjoule-Schalters gekoppelt ist, um den Hochjoule-Schalter mit Hochspannungsstrom zu versorgen; einen Steuerprozessor (110), der an das Tor des Hochjoule-Schalters zum Aktivieren eines Torsignals gekoppelt ist, um den Hochjoule-Schalter zu aktivieren, wenn ein auf der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung gespeicherter Spannungspegel ungefähr gleich einem ausgleichenden Hochspannungspegel wird; und ein Grenzscheinwiderstand-Ausgleichsgerät (102), das an den zweiten Anschluss des Grenzscheinwiderstands (122) und an den Steuerprozessor (110) gekoppelt ist, um dem Steuerprozessor eine Messung von Lastwiderstand durch die chemische Lösung zu dem Steuerprozessor zur Bestimmung des ausgleichenden Hochspannungspegels zu liefern, der größer als der zweite vorbestimmte Hochspannungspegel ist, um dadurch einen Widerstand des Grenzscheinwiderstands so auszugleichen, dass ein tatsächlicher Spannungspegel an dem zweiten Anschluss ungefähr gleich dem zweiten vorbestimmten Spannungspegel wird.
Gerät nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Ladesystem (112), das mit dem Steuerprozessor und der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung zum Aufladen der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung auf einen durch den Steuerprozessor bestimmten Energiepegel gekoppelt ist; und ein Spannungspegel-Kontrollgerät (116), das mit der Ladungsspeichereinrichtung gekoppelt ist, um dem Steuerprozessor mit einer Angabe des auf der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung gespeicherten Spannungspegels zu versorgen, wobei der Steuerprozessor das Ladesystem steuert, um die elektrische Ladungsspeichereinrichtung auf einen echten Spannungspegel aufzuladen, der größer als der zweite vorbestimmte Spannungspegel ist, so dass ein tatsächlicher Spannungspegel an dem zweiten Anschluss des Grenzscheinwiderstands etwa gleich dem zweiten vorbestimmten Spannungspegel ist, nachdem der Hochjoule-Schalter den Hochspannungsstrom durch den Grenzscheinwiderstand geleitet hat.
Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiter umfassend: eine Eingangskurzschlussschaltung (130) mit einem Eingang, der mit dem Eingang des Hochjoule-Schalters gekoppelt ist, einem Toreingang und einem Ausgang, der an eine Bezugsspannung gekoppelt ist, und auf ein Auslösesignal reagiert, das von dem Steuerprozessor an den Toreingang zum Ableiten der in der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung gespeicherten Ladung angelegt wird, wenn der Steuerprozessor das Auslösesignal aktiviert.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem der Steuerprozessor Mittel zum Aktivieren des Auslösesignals umfasst, wenn Betriebsstrom entfernt ist.
Gerät nach Anspruch 1, weiter umfassend: Mittel (300 bis 312), die an die elektrische Ladungsspeichereinrichtung (120) zum Messen einer Kapazität der elektrischen Ladungsspeichereinrichtungen gekoppelt sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend: Mittel (300 bis 312), die an die elektrische Ladungsspeichereinrichtung (120) zum Messen einer Zeitkonstanten der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung und der Last gekoppelt sind.
Gerät nach Anspruch 5, weiter umfassend: eine Eingangskurzschlussschaltung (130) mit einem Eingang, der an den Eingang des Hochjoule-Schalters durch einen Widerstand (132) gekoppelt ist, einem Toreingang und einem Ausgang, der an eine Bezugsspannung gekoppelt ist und auf ein Auslösesignal von dem Steuerprozessor an den Toreingang zum Ableiten von in der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung gespeicherter Ladung reagiert, wenn der Steuerprozessor das Auslösesignal aktiviert, wobei der Steuerprozessor das Auslösesignal an die Eingangskurzschlussschaltung aktiviert, um eine Kapazität der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung unter Verwendung der Kapazitätsmessmittel zu messen.
Gerät nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Spannungszähler (300), der mit der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung (120) zum Liefern einer Ausgangsspannung an einen Bezugsknoten (303) gekoppelt ist; einen ersten Spannungskomparator (304), der mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist, um ein Rückstellsignal zu aktivieren, wenn die Ausgangsspannung einen ersten Spannungspegel übersteigt; einen Fensterkomparator (306, 308), der mit dem Bezugsknoten (303) gekoppelt ist, um ein Torsignal zu aktivieren, wenn die Ausgangsspannung kleiner als ein zweiter Spannungspegel und größer als ein dritter Spannungspegel ist, wobei der zweiten Spannungspegel kleiner als der erste Spannungspegel ist und der dritte Spannungspegel etwa gleich dem zweiten Spannungspegel geteilt durch die Basis natürlicher Logarithmen (e) ist; einen Zähler (310) mit einem Eingang und einem Ausgang gekoppelt an den Steuerprozessor (110); der auf das Rückstellsignal zum Ansammeln einer Gesamtzählung von Übergängen eines an dem Eingang gelieferten Eingangssignals und Versorgen des Steuerprozessors mit der Gesamtzählung reagiert, wobei das Rückstellsignal die Gesamtzählung löscht; und einen torgesteuerten Oszillator (312) mit einem Ausgang, der an den Eingang des Zählers gekoppelt ist, und einem Toreingang, der an den Fensterkomparator gekoppelt ist und auf eine Aktivierung des Torsignals reagiert, um das Eingangssignal an den Zähler nur dann zu erzeugen, wenn das Torsignal aktiviert wird, wobei die Gesamtzählung proportional zu einem Produkt einer Kapazität der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung und eines Widerstands ist, durch den diese Kapazität abgeleitet wird.
Gerät nach Anspruch 8, weiter umfassend: eine Eingangskurzschlussschaltung (130) mit einem Eingang, der an den Eingang des Hochjoule-Schalters durch einen Widerstand (132) gekoppelt ist, einem Toreingang und einem Ausgang, der an eine Bezugsspannung gekoppelt ist und auf ein Auslösesignal von dem Steuerprozessor an den Toreingang zum Ableiten der in der Ladungsspeichereinrichtung (120) gespeicherten Ladung reagiert, wenn der Steuerprozessor das Auslösesignal aktiviert, wobei der Steuerprozessor das Auslösesignal an die Eingangskurzschlussschaltung aktiviert, um die elektrische Ladungsspeichereinrichtung durch den Widerstand zu entladen, wobei der Widerstand den Widerstand bereitstellt und die Gesamtzählung proportional zu der Kapazität der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung ist.
Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Hochjoule-Schalter umfasst: einen halbleitergesteuerten Gleichrichter (402) mit einer Anode (412), die an die elektrische Ladungsspeichereinrichtung gekoppelt ist, einer Kathode (414), die ausgelegt ist, um an die chemische Lösung zum Empfangen des Hochspannungsstroms gekoppelt zu werden, und einem Tor (410) zum Aktivieren des halbleitergesteuerten Gleichrichters, um den Hochspannungsstrom von der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung zu der chemischen Lösung zu leiten, wenn ein Spannungspegel an dem Tor einen ersten Schwellenwert übersteigt, wobei der halbleitergesteuerte Gleichrichter deaktiviert wird, wenn der Hochspannungsstrom an der Anode kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist; eine Auslöseschaltung (408), die auf ein Torsteuersignal zum Aktivieren eines Auslösesignals reagiert; einen Stromermittlungswiderstand (406), der an das Tor und an die Kathode gekoppelt ist; und einen bipolaren Transistor (404), dessen Kollektor an die Anode (412) gekoppelt ist, dessen Emitter an die Kathode (414) durch den Stromermittlungswiderstand (406) gekoppelt ist, und dessen Basis an die Auslöseschaltung (408) zum Empfangen des Auslösesignals gekoppelt ist, wobei der bipolare Transistor eingerichtet ist, um den Hochspannungsstrom zu der chemischen Lösung zu leiten, wenn die Hochspannung kleiner als der zweite Schwellenwert ist, wobei der durch den Stromermittlungswiderstand geleitete Hochspannungsstrom eine Ermittlungsspannung an dem Tor erzeugt, die größer als die erste Schwellenspannung ist, wenn der Hochspannungsstrom den zweiten Schwellenwert übersteigt.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Hochjoule-Schalter umfasst: einen halbleitergesteuerten Gleichrichter (402) mit einer Anode (412), die an die elektrische Ladungsspeichereinrichtung gekoppelt ist, einer Kathode (414), die ausgelegt ist, um an die chemische Lösung zum Empfangen des Hochspannungsstroms gekoppelt zu werden, und einem Tor (410) zum Aktivieren des halbleitergesteuerten Gleichrichters, um den Hochspannungsstrom von der elektrischen Ladungsspeichereinrichtung zu der chemischen Lösung zu leiten, wenn ein Spannungspegel an dem Tor einen ersten Schwellenwert übersteigt, wobei der halbleitergesteuerte Gleichrichter deaktiviert wird, wenn der Hochspannungsstrom an der Anode kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist; Mittel (404), die parallel an den halbleitergesteuerten Gleichrichter (402) zum Leiten des Hochspannungsstroms zu der chemischen Lösung gekoppelt sind, wenn der Hochspannungsstrom kleiner als der zweite Schwellenwert ist; und Mittel (406), die an einen Ausgang der Leitungsmittel gekoppelt sind, an das Tor gekoppelt sind und auf den Hochspannungsstrom reagieren, um den Spannungspegel größer als der erste Schwellenwert zu aktivieren, wenn der Hochspannungsstrom den zweiten Schwellenwert übersteigt.
Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die elektrische Ladungsspeichereinrichtung ein Kondensatorerweiterungsmodul (700) aufweist, das umfasst: eine Mehrzahl von Kondensatoren (C₁ bis C_n) jeweils mit einem ersten Anschluss, der für parallele Kopplung an einen Ladungsknoten (702) ausgelegt ist; und eine Mehrzahl entsprechender elektrischer Steuerschaltungen (703, 704, 706), wobei jede der Mehrzahl entsprechender elektrischer Steuerschaltungen an einen zweiten Anschluss eines entsprechenden einen der Mehrzahl von Kondensatoren gekoppelt ist, und jede entsprechende elektrische Steuerschaltung umfasst: eine Leistungsdiode (703) mit einer Anode, die an eine Bezugsspannung gekoppelt ist, und einer Kathode, die an den zweiten Anschluss des entsprechenden Kondensators gekoppelt ist; einen Widerstand (704) mit einem ersten Anschluss, der an den zweiten Anschluss des entsprechenden Kondensators gekoppelt ist; und einen Leistungs-Feldeffekttransistor (706), der ein Drain gekoppelt an die Bezugsspannung, eine Source gekoppelt an einen zweiten Anschluss des Widerstands, und ein Gate aufweist, wobei der Leistungs-Feldeffekttransistor auf ein Steuersignal an seinem Gate reagiert, um Strom aus der Source zum Drain fließen zu lassen; wobei Aktivierung des Steuersignals zu ausgewählten der Leistungs-Feldeffekttransistoren der Mehrzahl von Steuerschaltungen Aufladung nur derjenigen der Mehrzahl von Kondensatoren ermöglicht, die den ausgewählten der Leistungs-Feldeffekttransistoren entsprechen.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die elektrische Ladungsspeichereinrichtung ein Kondensatorerweiterungsmodul (700) aufweist, umfassend: eine Mehrzahl von Kondensatoren (C₁ bis C_n), jeweils mit einem ersten Anschluss, der ausgelegt ist, um parallel an einen Ladungsknoten (702) gekoppelt zu werden; und Mittel (703, 704, 706), die an die Mehrzahl von Kondensatoren zum Aufladen nur ausgewählter der Mehrzahl von Kondensatoren gekoppelt sind, während Entladung aller aufgeladenen Kondensatoren ermöglicht wird.
Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Grenzscheinwiderstand-Ausgleichsgerät eine Widerstandsmessschaltung zum Messen des Lastwiderstands durch die chemische Lösung vor Entladung des Hochspannungsstroms durch die chemische Lösung enthält, wobei die Widerstandsmessschaltung umfasst: einen Oszillator (150), der an einen Knoten (182) gekoppelt ist, welcher an die chemische Lösung gekoppelt ist, zum Injizieren eines Sinusstroms in die chemische Lösung durch den Knoten; einen Bandpassverstärker (152), der an den Knoten gekoppelt ist, zum Wiedergewinnen einer Spannung an dem Knoten, die den Widerstand der chemischen Lösung darstellt; ein erstes Paar anodenangeschlossener Schutz-Zenerdioden (160, 162), die zwischen einen Ausgang des Oszillators und Erde gekoppelt sind; und ein zweites Paar anodenangeschlossener Schutz-Zenerdioden (164, 166), die zwischen einen Eingang des Bandpassverstärkers und Erde gekoppelt sind.
Verfahren zum Betreiben eines Transfektionssystems (100), das zum Befördern eines vorspezifizierten Hochspannungsstroms zu einer chemischen Lösung (104) durch einen Schutzwiderstand (122) ausgelegt ist, und das die folgenden Schritte umfasst: Messen eines ersten Widerstands der chemischen Lösung; und Betreiben des Transfektionssystems bei einem spezifischen Hochspannungsstrompegel, der größer als der vorspezifizierte Hochspannungsstrom ist, um einen Spannungsabfall aufgrund eines zweiten Widerstands des Schutzwiderstands auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 15, das die folgenden weiteren Schritte aufweist: Aktivieren eines Auslösesignals, wenn Strom von dem Transfektionssystem entfernt wird; Auslösen einer Eingangskurzschlussschaltung (130), die an eine Ladungsspeichereinrichtung (120) gekoppelt ist, welche den Hochspannungsstrom bereitstellt, wenn das Auslösesignal aktiviert wird; und Entladen der Ladungsspeichereinrichtung durch die Eingangskurzschlussschaltung, wenn die Eingangskurzschlussschaltung aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das die folgenden weiteren Schritte umfasst: Entladen einer Ladungsspeichereinrichtung (120), die den Hochspannungsstrom bereitstellt, durch einen an eine Eingangskurzschlussschaltung (130) gekoppelten Widerstand (132); Abtasten eines auf der Ladungsspeichereinrichtung gespeicherten Spannungspegels, wenn die Ladungsspeichereinrichtung entladen wird; Betreiben eines Oszillators (213) nur während eines vorbestimmten Spannungsbereichs des Spannungspegels, um ein periodisches Signal zu liefern; Zählen von Übergängen des periodischen Signals zum Liefern einer Gesamtzählung, die proportional zu einem Produkt der Kapazität und eines Widerstandswertes des Widerstands (132) ist.
Verfahren nach Anspruch 15, das die folgenden weiteren Schritte aufweist: Betreiben eines halbleitergesteuerten Gleichrichters (402) eines Hochjoule-Schalters (400), um den Hochspannungsstrom von einer Ladungsspeichereinrichtung (120) zu der chemischen Lösung zu leiten, wenn der Hochspannungsstrom einen Schwellenwert übersteigt; und Betreiben eines bipolaren Transistors (404) des Hochjoule-Schalters zum Bereitstellen des Hochspannungsstroms, wenn der Hochspannungsstrom kleiner als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Transfektionssystem ausgelegt ist, um den Hochspannungsstrom von einem Kondensatorerweiterungsmodul der chemischen Lösung zuzuführen, wobei das Erweiterungsmodul eine Mehrzahl von Kondensatoren (C₁ bis C_n) einschließt, die parallel gekoppelt sind, wobei die Mehrzahl von Kondensatoren eine Mehrzahl von Nennkapazitätswerten liefert, die sich voneinander um ein Nenninkrement unterscheiden, und wobei die Kapazitätswerte jeweils eine zugehörige Präzisionstoleranz aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte aufweist: Einschließen eines Dither-Kondensators in das Erweiterungsmodul mit einem Nennkapazitätswert nicht gleich einem geraden Vielfachen des Nenninkrements und mit einem Toleranzwert gleich der zugehörigen Präzisionstoleranz; Messen eines tatsächlichen Kapazitätswerts jedes der Mehrzahl von Kondensatoren des Erweiterungsmoduls nach Installierung in dem Transfektionssystem; Auswählen eines gewünschten der Nennkapazitätswerte; und Auswählen einer Kombination der Mehrzahl von Kondensatoren, die eine Kombination der aktuellen Kapazitätswerte bereitstellt, welche sich von dem gewünschten einen Kapazitätswert um weniger als die zugehörige Präzisionstoleranz unterscheiden.