適用于膜片鉗電化學技術系統的新型碳纖電極的制作方法
【專利摘要】本發明屬于膜片鉗技術領域。具體而言,涉及一種新型碳纖電極,適用于膜片鉗電化學技術中,在玻璃微管內對所鉗制膜片進行電化學信號的采集。本發明采用硅橡膠作為絕緣材料,在保持較高信噪比的同時避免傳統的高溫加熱方法對設備和手法的依賴性,制備方法簡單易行。套管材料選用外徑較小(約0.2毫米)的聚丙烯管,整體外形纖細,易于在玻璃微管內移動。尾端部分的設計使得電信號的傳導連接方式更為簡單,且可以插拔的方式進行碳纖電極的更換,易于操作。
【專利說明】
適用于膜片鉗電化學技術系統的新型碳纖電極
技術領域
[0001]本發明屬于膜片鉗技術領域。具體而言,涉及一種新型碳纖電極,適用于膜片鉗電化學技術中,在玻璃微管內對所鉗制膜片進行電化學信號的采集。
【背景技術】
[0002]膜片鉗技術與電化學技術是研究突觸活動機制的常用手段。為了更精確地解答單個囊泡融合和回收過程中的諸多問題,1997年德國馬普研究所的Lindau課題組將膜片鉗技術中的細胞貼附式膜電容記錄方法與電化學記錄方法相結合,創建了膜片鉗電化學技術(patch amperometry technique)。該技術是將碳纖電極插入到玻璃微管中并靠近所鉗制的膜片,在以細胞貼附式膜電容方法記錄單個囊泡融合的同時可以電化學方法記錄神經遞質的釋放,從而獲得較為精確的囊泡內神經遞質的濃度數據。
[0003]碳纖電極作為該技術中記錄神經遞質釋放的核心部件,由于其使用環境有別于常規電化學記錄系統,在近期的使用中也突顯出一些有待改進的地方:該技術中所使用的碳纖電極的制備采用聚乙烯管(內置碳纖)熔融法,需要購置特殊的高溫加熱設備且對手法較為依賴;作為原材料之一的聚乙烯管的尺寸相對較大(外徑0.61毫米),且需要與另一根作為地線的銀絲并排插入內徑為1.16 _米的玻璃微管內,因此當碳纖電極在玻璃微管內前后移動時易于受阻;使用氯化鉀溶液作為導電媒介連接碳纖與記錄用銀絲,導電性相對金屬差,容易發生漏液短路且在保存時易于析出晶體影響再次使用。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的缺陷,本發明提供一種適用于膜片鉗電化學技術系統的新型碳纖電極,其外型纖細、制備方法簡單,且具有使用方便的特點。
[0005]本發明的目的通過適用于膜片鉗電化學技術系統的新型碳纖電極實現,所述電極特征是:以硅橡膠作為絕緣材料包裹露出第一聚丙烯管的碳纖的頭端,留在第一聚丙烯管內的碳纖的尾端經導電銀膠與細銅絲的頭端相連接,所述的細銅絲的中端固定在第二聚丙烯管內,其尾端在聚乙烯管內與記錄用銀絲相接觸連接,完成信號的采集和傳遞過程。
[0006]具體地,本發明涉及以下方面:
[0007]本發明的第一個方面提供一種碳纖電極,所述碳纖電極以絕緣材料I包裹露出第一聚丙烯管4的碳纖2的頭端,留在第一聚丙烯管4內的碳纖2的尾端與細銅絲3的頭端相連接,所述細銅絲3的中端固定在第二聚丙烯管7內,其尾端在聚乙烯管8內與記錄用銀絲9相接觸。
[0008]在一個優選的實施方案中,其中絕緣材料I為硅橡膠,所述硅橡膠用40瓦的白熾燈烘烤片刻后完成拉絲塑形,無需高溫加熱。
[0009]在一個優選的實施方案中,其中碳纖2的尾端與細銅絲3的頭端經導電銀膠5相連接。
[0010]在一個優選的實施方案中,其中第一聚丙烯管4的外徑為0.1?0.3毫米,優選為0.2毫米,其頭端呈鏟形頭或尖頭。
[0011]在一個優選的實施方案中,其中第二聚丙烯管7與第一聚丙烯管4的連接部膨大呈錐管形狀,所述連接部的外徑為0.55?0.65毫米,優選為0.6毫米,其余部分的外徑為
0.1?0.3毫米,優選為0.2毫米。
[0012]在一個優選的實施方案中,其中聚乙烯管8的外徑為0.5?0.7毫米,優選為0.61毫米,內徑為0.2?0.4毫米,優選為0.28毫米。
[0013]在一個優選的實施方案中,其中記錄用銀絲9的直徑大于細銅絲3的直徑,且二者直徑之和略大于聚乙烯管8的內徑。
[0014]在一個優選的實施方案中,其中所述記錄用銀絲9的直徑為0.2?0.3毫米,優選為0.25毫米,所述的細銅絲3的直徑為0.05?0.15毫米,優選為0.1毫米。
[0015]在一個優選的實施方案中,其中第一聚丙烯管4與第二聚丙烯管7之間,以及第二聚丙烯管7與聚乙烯管8之間采用嵌套方式連接,連接部分均使用超級膠水6密封。
[0016]本發明的第二個方面提供本發明第一個方面所述碳纖電極用于膜片鉗電化學技術系統的用途。
[0017]本發明采用硅橡膠作為絕緣材料,在保證高信噪比的同時避免傳統的高溫加熱方法對設備及手法的依賴性,制備方法簡單易行。棄用0.61毫米外徑的聚乙烯管而改用0.2毫米外徑的聚丙烯管為碳纖套管的主要材料,制得的碳纖電極外形纖細,方便在玻璃微管內進行移動。此外,采用細銅絲替代氯化鉀溶液,導電性能更優且避免了漏液短路等問題,也易于保存。碳纖電極的尾部設計使細銅絲與記錄用銀絲在空間受限的聚乙烯管管腔內緊密接觸完成電信號傳遞,可通過插拔的方式進行更換碳纖電極,操作更為方便。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。
[0019]圖2是圖1所示實施例的聚乙烯管尾端的剖面圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將參照附圖,以示例而非限制的方式對本發明進行詳細說明。
[0021]參照圖1,本發明所述的碳纖電極包括:第一聚丙烯管4,內容碳纖2與細銅絲3,二者通過導電銀膠5連接固定,露出第一聚丙烯管4的碳纖2的頭端用絕緣材料I硅橡膠作絕緣處理;細銅絲3穿過第二聚丙烯管7,直達聚乙烯管8內與記錄用銀絲9相接觸;第一聚丙烯管4和第二聚丙烯管7,以及第二聚丙烯管7與聚乙烯管8之間采用嵌套方式連接,且連接部分均使用超級膠水6密封。
[0022]用于作絕緣材料I的硅橡膠在40瓦的白熾燈下烘烤片刻后,完成拉絲塑形并緊密包裹碳纖2,無需高溫加熱,該方法制備的碳纖電極的背景噪聲與傳統方法中以聚乙烯為絕緣材料的碳纖電極的結果接近(峰峰值約為5?10皮安),而對同等信號的響應則約為后者的2?5倍,即信噪比為傳統方法制備的2?5倍。
[0023]第一聚丙烯管4的頭端設計成鏟形,方便硅橡膠的拉絲塑形。根據實驗情況,也可將該部分修飾加工成尖頭,有利于碳纖電極在玻璃微管內的移動。
[0024]在實驗中,第一聚丙烯管4和第二聚丙烯管7置于玻璃微管內,除了二者之間的連接部的局部外徑稍大外(最大值約0.6毫米),大部分的外徑約為0.2毫米,比常用的聚乙烯管(外徑為0.61毫米)和聚丙烯加液槍頭的尺寸都要小,因此制備的碳纖電極外形更為纖細,易于在玻璃微管狹長的空間內移動。
[0025]如圖2所示,碳纖電極的尾端為聚乙烯管8,頭端與碳纖2相連接的細銅絲3在此段與膜片鉗探頭中的記錄用銀絲9相接觸連接。相較于聚丙烯等材料,聚乙烯管8的性質較柔韌,在一定范圍內可擴張而不破壞自身結構。因此,直徑約0.1毫米的細銅絲3與直徑
0.25毫米的記錄用銀絲9在(未擴張狀態下)內徑僅為0.28毫米的聚乙烯管8內由于空間受限而緊密接觸完成電信號的傳遞,而不再需要額外的導電媒介(如氯化鉀溶液或導電銀膠等)。且可通過簡單的插拔進行碳纖電極的更換,方便操作。
[0026]本發明采用硅橡膠作為絕緣材料,可獲得相較傳統方法更高的信噪比。通過烘烤法進行制備,避免了傳統的高溫加熱方法對設備及手法的依賴性,制備方法更為簡單易行。用0.2毫米外徑的聚丙烯管替代傳統方法中的0.61毫米外徑的聚乙烯管作為碳纖套管的主要材料,制得的碳纖電極外形纖細,方便在玻璃微管內進行移動。此外,采用細銅絲替代氯化鉀溶液,導電性能更優且避免了漏液短路等問題,也易于保存。碳纖電極尾端部分的獨特設計使得電信號的傳導連接方式更為簡單,且可以插拔的方式進行碳纖電極的更換,易于操作。
【主權項】
1.一種碳纖電極,所述碳纖電極以絕緣材料(I)包裹露出第一聚丙烯管(4)的碳纖(2)的頭端,留在第一聚丙烯管(4)內的碳纖(2)的尾端與細銅絲(3)的頭端相連接,所述細銅絲(3)的中端固定在第二聚丙烯管(7)內,其尾端在聚乙烯管(8)內與記錄用銀絲(9)相接觸。2.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中絕緣材料(I)為硅橡膠,所述硅橡膠用40瓦的白熾燈烘烤片刻后完成拉絲塑形。3.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中碳纖(2)的尾端與細銅絲(3)的頭端經導電銀膠(5)相連接。4.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中第一聚丙烯管(4)的外徑為0.1?0.3毫米,優選為0.2毫米,其頭端呈鏟形頭或尖頭。5.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中第二聚丙烯管(7)與第一聚丙烯管(4)的連接部膨大呈錐管形狀,所述連接部的外徑為0.55?0.65毫米,優選為0.6毫米,其余部分的外徑為0.1?0.3毫米,優選為0.2毫米。6.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中聚乙烯管(8)的外徑為0.5?0.7毫米,優選為0.61毫米,內徑為0.2?0.4毫米,優選為0.28毫米。7.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中記錄用銀絲(9)的直徑大于細銅絲(3)的直徑,且二者直徑之和略大于聚乙烯管(8)的內徑。8.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中記錄用銀絲(9)的直徑為0.2?0.3毫米,優選為0.25毫米,所述的細銅絲(3)的直徑為0.05?0.15毫米,優選為0.1毫米。9.根據權利要求1所述的碳纖電極,其中第一聚丙烯管(4)與第二聚丙烯管(7)之間,以及第二聚丙烯管(7)與聚乙烯管(8)之間采用嵌套方式連接,連接部分均使用超級膠水(6)密封。10.權利要求1-9任一項所述的碳纖電極用于膜片鉗電化學技術系統的用途。
【文檔編號】G01N27/30GK106033071SQ201510104447
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月10日
【發明人】申雪峰, 孫堅原, 陳培華, 張樹利
【申請人】中國科學院生物物理研究所