專利名稱：氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物微電極技術(shù)。
目前使用的氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極，包括內(nèi)PH敏感電極和電極外管兩部分，電極外管由玻璃管、外管內(nèi)充液、空氣隙、參比電極、通氣管構(gòu)成，由于其采用以蠟封方式獲得的空氣隙來實(shí)現(xiàn)氣體敏感，故其外管的玻璃管需由雙層玻璃構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度大，而蠟封技術(shù)更不易掌握，操作更難，廢品率高。目前采用的內(nèi)PH敏感電極為PH玻璃微電極或銻微電極，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜、制作困難且靈敏度差。(參考文獻(xiàn)1.C.P.Pui，G.A.RechnitzandR·F·Miller，Anal.chem.，50(2)，330－333(1978)。2.J，P，Joseph，Anal，chim，Acta，169，249－256(1985)，)本實(shí)用新型的目的是對現(xiàn)有的氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極加以改進(jìn)，使其結(jié)構(gòu)簡單、易于制作，并使其性能得到改善，如靈敏度提高、電極壽命延長等。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的關(guān)鍵是將原有空氣隙氣敏微電極電極外管的玻璃管的雙層玻璃結(jié)構(gòu)，變?yōu)閱螌硬ＡЫY(jié)構(gòu)，通過對其尖端的增水化處理，依靠表面張力的作用形成自然狀態(tài)的空氣隙，以取代原來復(fù)雜的用蠟封技術(shù)獲得的空氣隙，并以中性載體液態(tài)離子交換劑PH微電極作為內(nèi)PH敏感電極，取代原有的PH玻璃微電極或銻電極。故實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體方案是這種氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極由內(nèi)PH敏感電極和電極外管兩部分組成，其內(nèi)PH敏感電極采用中性載體液態(tài)離子交換劑PH微電極，這種中性載體液態(tài)離子交換劑PH微電極由中性載體液態(tài)離子交換劑、玻璃管、PH電極內(nèi)充液、參比電極和通氣管構(gòu)成，其玻璃管的一端為圓錐狀尖端，另一端為圓形截面端。中性載體液態(tài)離子交換劑位于玻璃管的尖端內(nèi)，參比電極和通氣管則由環(huán)氧樹脂固定于玻璃管的截面端開口處。電極外管由玻璃管、外管內(nèi)充液、參比電極、通氣管和空氣隙構(gòu)成。其玻璃管由單層玻璃構(gòu)成，它的一端為圓錐狀尖端，另一端為圓形截面端，外管玻璃管的管徑較內(nèi)PH敏感電極玻璃管的管徑大，外管參比電極、通氣管與內(nèi)PH敏感電極一道由環(huán)氧樹脂固定于玻璃管的截面端。外管內(nèi)充液位于外管管腔內(nèi)，浸泡住大部分內(nèi)PH敏感電極，內(nèi)PH敏感電極的尖端接近于外管尖端處的外管內(nèi)充液的彎曲面?？諝庀段挥谕夤軋A錐狀尖端的腔隙內(nèi)，為一狹小的空氣間隙，是通過對外管的憎水化處理，依靠表面張力的作用獲得的。
附圖是該實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意

圖1－電極外管玻璃管2－內(nèi)PH敏感電極玻璃管3－外管內(nèi)充液4－PH電極內(nèi)充液5－參比電極6－通氣管7－環(huán)氧樹脂
8－中性載體液態(tài)離子交換劑9－空氣隙該實(shí)用新型的具體實(shí)施例是內(nèi)PH敏感電極和電極外管的玻璃管均選用硼硅玻璃管制成。內(nèi)PH敏感電極的制作將潔凈的、外徑為1.5mm、內(nèi)徑為1.0mm的硼硅玻璃管裝在微電極拉制儀上，控制電流為16安培、磁力為0，拉得微電極管。在顯微鏡下用微操作器將微電極管的尖端在毛玻璃棒上碰擊，以獲得直徑為0.5～2μm的尖端。將斷尖后的微玻璃管置于烤箱內(nèi)，于190～200℃下烘烤30分鐘后，加入20μlN，N′－二甲基三甲基硅烷胺于相同溫度下保持45分鐘，關(guān)斷烘箱電源，冷卻后取出電極管。由電極管的粗端(截面端)灌入少量的中性載體液態(tài)離子交換劑，使其在尖端內(nèi)的高度為1.5～2.0mm。然后再灌入PH電極內(nèi)充液40mM KH2PO4，23mMNaOH，15mMNacl。以Ag－Agcl電極絲作參比電極，以毛細(xì)膠管作通氣管，二者以快速環(huán)氧樹脂固定于玻璃管的粗端，并使參比電極與內(nèi)充液接觸。至比即制得內(nèi)PH敏感電極——中性載體液態(tài)離子交換劑PH微電極。
電極外管的制作將潔凈的外徑為4mm、內(nèi)徑為3.2mm的硼硅玻璃管裝置在垂直的微電極拉制器上，先在大電流、強(qiáng)磁力條件下將玻璃管拉細(xì)展長約20mm后，關(guān)斷電源，再將玻璃管上升，使拉細(xì)部分的下部置于加熱線卷的中心，減小電流與磁力，開啟電源，繼續(xù)拉得尖端直徑約2～5μm的微電極管。將此管的尖端浸入4％(V／V)的二甲基二氯硅烷的四氯化碳溶液，取出后放在由電阻絲線卷制成的加熱器上(控制溫度為150～200℃)烘烤數(shù)秒鐘，再將電極尖端置入二甲基二氯硅烷溶液，然后再在加熱器上烘烤，將此過程連續(xù)重復(fù)40～50次，再將電極置入烤箱內(nèi)于110℃下烘烤約2小時(shí)，即可獲得憎水性能良好的電極尖端。此時(shí)即可注入外管內(nèi)充匯，如作氨電極使用，則由粗端注入氨電極內(nèi)充液5×10－4MNH4cl，10－2MNacl；如作二氧化碳電極使用則注入二氧化碳電極內(nèi)充液5×10－4MNaHco3，10－2MNacl。灌注外管內(nèi)充液時(shí)應(yīng)注意控制外管尖端內(nèi)空氣隙的長度，使其長約為120～250μm即可。仍以Ag－Agcl電極絲作參比電極，以毛細(xì)膠管作通氣管，將已制備好的內(nèi)PH敏感電極插入電極外管內(nèi)，使內(nèi)PH敏感電極的尖端與電極外管尖端部位的外管內(nèi)充液的彎曲面相距約5～10μm，然后用快速環(huán)氧樹脂將內(nèi)PH敏感電極與外管參比電極、通氣管一道固定于外管的粗端管口處，待固化后即可進(jìn)行校正、測定。
該微電極的校正可以按經(jīng)典的完全轉(zhuǎn)換法進(jìn)行。校正NH，氣敏電極時(shí)使用0.1MK2HPO4溶液(PH11.0)作底液，校正CO2氣敏微電極時(shí)使用0.1M檸蒙酸鹽(PH4.5)作底液，加入NH4cl標(biāo)準(zhǔn)溶液或NaHco3標(biāo)準(zhǔn)溶液，以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，對電極性能予以譯價(jià)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，則以被測生物底液作為本底溶液，通入NH3或CO2的標(biāo)準(zhǔn)氣體，獲得校正曲線，由校正曲線查出被測組分的含量。
這種空氣隙氣敏微電極較現(xiàn)有的空氣隙氣敏微電極結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，電極響應(yīng)速度快，一般少于25秒(現(xiàn)有空氣隙氣敏微電極響應(yīng)速度一般為1～3分鐘)。氨微電極對銨鹽的線性響應(yīng)范圍為3×10－5～10－2M，響應(yīng)斜率為80mv／10倍，電極的檢測極限為2×10－5M。在流動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)銨濃度從10－4M突然改變?yōu)?0－3M時(shí)，其95％穩(wěn)定態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)時(shí)間為10～15秒。電極的電位漂移約為0.3mv／hr。相應(yīng)的二氧化碳微電極對NaHCO3的線性響應(yīng)范圍為2×10－4～5×10－2M，響應(yīng)斜率常為59mv／10倍，電極的檢測極限為10－4M，其95％穩(wěn)定態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)時(shí)間為25秒，電極的電位漂移小于0.3mv／hr。此外，此種微電極的壽命也比現(xiàn)有同類微電極壽命長，一般為1～2周，(現(xiàn)有同類電極壽命僅為2～3天)。
權(quán)利要求1.一種氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極，由內(nèi)PH敏感電極和電極外管組成，電極外管包括有玻璃管、外管內(nèi)充液、參比電極、通氣管和空氣隙，其特征在于這種空氣隙氣敏微電極的電極外管的玻璃管由單層玻璃構(gòu)成，它的內(nèi)PH敏感電極為中性載體液態(tài)離子交換劑PH微電極。
專利摘要一種氨、二氧化碳空氣隙氣敏微電極，由內(nèi)pH敏感電極和電極外管構(gòu)成，其電極外管包括有玻璃管、外管內(nèi)充液、空氣隙、參比電極和通氣管，電極外管的玻璃管由單層玻璃構(gòu)成。其內(nèi)pH敏感電極采用的是中性載體液態(tài)離子交換劑pH微電極。此種微電極與現(xiàn)有同類微電極相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，靈敏度高，響應(yīng)速度快，電極壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/30GK2033121SQ8820636
公開日1989年2月22日 申請日期1988年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月2日
發(fā)明者馬逸龍 申請人:武漢同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)