專利名稱：一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微細(xì)探測工具，特別涉及一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針及其制造方法。
背景技術(shù)：
微注射/微電極復(fù)合探針在進(jìn)行微注射的同時，微電極可以對微注射的區(qū)域進(jìn)行電化學(xué)特性檢測，可應(yīng)用于在對生物組織或細(xì)胞進(jìn)行微注射化學(xué)溶液的同時，通過微電極檢測所注射區(qū)域的生物組織或細(xì)胞的活動。目前，微注射/微電極復(fù)合探針通常為由玻璃毛細(xì)管和微錐電極構(gòu)成微注射/微錐電極復(fù)合探針，如M.L.Tsai等在“Journal ofNeuroscience Methods，1997，72，1-4”中就公開了一種這樣的復(fù)合探針，其主要結(jié)構(gòu)為將拉制成錐形的玻璃毛細(xì)管作為微注射探針，然后將此微注射探針和一微錐電極并排粘接，從而制備出微注射/微電極復(fù)合探針。上述微注射/微錐電極復(fù)合探針存在的問題是微注射口和微電極之間存在一定的距離，不利于微電極對微注射口的附近區(qū)域的原位信號的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種基于微電子加工技術(shù)的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針及其制造方法，具有工藝簡單、加工精度高，所制造的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣性好的特點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針，包括一絕緣套筒、貫穿于絕緣套筒中心的玻璃毛細(xì)管，所述玻璃毛細(xì)管的前端為錐形；所述玻璃毛細(xì)管軸向設(shè)置有并行的導(dǎo)線，錐形尖端至錐形后端的外徑設(shè)有電極膜層，電極膜層和導(dǎo)線在錐形后端處由導(dǎo)電膠連接，錐形前端的電極膜層外設(shè)置絕緣膜層，錐形的尖端露出電極膜層，絕緣套筒兩端由環(huán)氧樹脂密封。
上述方案中，所述的電極膜層為貴金屬膜層；所述的絕緣膜層為陶瓷膜層。
一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的制造方法，它包括下述步驟(1)將玻璃毛細(xì)管按順序用去離子水、無水乙醇、去離子水進(jìn)行超聲波清洗；(2)用熱拉伸工藝將玻璃毛細(xì)管的一端拉制成；(3)在玻璃毛細(xì)管的錐形尖端至后端的外徑表面采用射頻磁控濺射工藝沉積上電極膜層；(4)用導(dǎo)電膠將電極膜層和導(dǎo)線在錐形后端處粘接并使導(dǎo)線與玻璃毛細(xì)管并行；(5)將與導(dǎo)線并行的玻璃毛細(xì)管組裝到絕緣套筒內(nèi)，絕緣套筒兩端用環(huán)氧樹脂封接；(6)在錐形前端的電極膜層外采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝再沉積上絕緣膜層；(7)用手術(shù)刀在沉積有絕緣膜層的玻璃毛細(xì)管的尖端切割出電極膜層的表面。
上述制造方法中，所述電極膜層采用貴金屬材料來沉積；所述絕緣膜層是以陶瓷材料的構(gòu)造來形成。
本發(fā)明的有益效果是，在錐形的玻璃毛細(xì)管基底上先后沉積電極材料薄膜和絕緣材料薄膜，從而實(shí)現(xiàn)微電極位于微注射口處，使得微注射和微電極復(fù)合探針結(jié)構(gòu)緊湊，有利于微電極對微注射口的附近區(qū)域的原位信號的測量；采用射頻磁控濺射工藝可以進(jìn)行多種電極材料薄膜的制造，如金薄膜、鉑薄膜和銀薄膜；采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝可以進(jìn)行多種絕緣材料薄膜的制造，如二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、碳化硅薄膜等，因此，可以針對不同的使用環(huán)境和使用條件制造不同的絕緣材料薄膜。由于本發(fā)明方法是基于微電子工業(yè)的薄膜制造工藝進(jìn)行微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的制造，因此可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)、成本低廉。


圖1是本發(fā)明的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中的A-A向視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明如圖1和圖2所示，一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針，包括一塑料套筒17、貫穿于塑料套筒17中心的玻璃毛細(xì)管13，玻璃毛細(xì)管13的前端11為錐形；玻璃毛細(xì)管13軸向設(shè)置有并行的銅導(dǎo)線14，錐形尖端18至后端12的外徑設(shè)有電極膜層20，電極膜層20和銅導(dǎo)線14在錐形后端12處由銀粉導(dǎo)電膠16連接，錐形前端11的電極膜層20外設(shè)置絕緣膜層21，錐形的尖端18露出電極膜層20，塑料套筒17兩端由環(huán)氧樹脂15密封。
在上述結(jié)構(gòu)中，電極膜層20可為貴金屬膜層，如金薄膜、鉑薄膜或銀薄膜，本實(shí)施例為金薄膜；所述的絕緣膜層21可為二氧化硅、氧化鋁等氧化物陶瓷薄膜或氮化硅、碳化硅等非氧化物陶瓷薄膜，本實(shí)施例為氧化硅薄膜。
上述實(shí)施例的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的一種制造方法，按下述步驟進(jìn)行(1)將玻璃毛細(xì)管13和銅導(dǎo)線14按順序用去離子水、無水乙醇、去離子水進(jìn)行超聲波清洗，超聲清洗時間各為2分鐘，超聲波功率為350W，超聲波頻率為28KHz。
(2)用熱拉伸工藝將玻璃毛細(xì)管13的一端拉制成錐形11，錐形尖端18的內(nèi)直徑為50-100μm。
(3)采用射頻磁控濺射工藝在玻璃毛細(xì)管13的錐形尖端18至后端12的外徑表面沉積上金薄膜作為電極膜層20，金薄膜的厚度為200nm-300nm；沉積過程在JS-3X-80型射頻磁控濺射機(jī)臺上進(jìn)行，濺射靶材為金靶；主要工藝參數(shù)為工作氣體為氬氣，工作氣壓為1.0帕，襯底溫度為室溫，射頻功率為120W。
(4)用銀粉導(dǎo)電膠16將電極膜層20和銅導(dǎo)線14在錐形后端12處粘接并使銅導(dǎo)線14與玻璃毛細(xì)管13并行。
(5)將與銅導(dǎo)線14并行的玻璃毛細(xì)管13組裝到塑料套筒17內(nèi)，塑料套筒17兩端用環(huán)氧樹脂15密封。
(6)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在在錐形前端11的金薄膜20外再沉積上氧化硅薄膜作為絕緣膜層21，氧化硅薄膜的厚度為1μm-1.5μm；沉積過程在PECVD-2B型等離子體化學(xué)氣相噴射機(jī)臺上進(jìn)行，反應(yīng)氣體為硅烷和氧氣，其體積比為1∶2；主要工藝參數(shù)為襯底溫度為300℃±10℃，標(biāo)準(zhǔn)射頻頻率為13.56MHz，射頻功率60±20W。
(7)采用手術(shù)刀在沉積有氧化硅薄膜21的玻璃毛細(xì)管13的尖端18切割出電極膜層20的表面。
上述制造方法中，沉積的電極膜層20可采用貴金屬材料，如金薄膜、鉑薄膜或銀薄膜，本實(shí)施例為金薄膜；沉積的絕緣膜層21可采用二氧化硅、氧化鋁等氧化物陶瓷薄膜或氮化硅、碳化硅等非氧化物陶瓷薄膜，本實(shí)施例為氧化硅薄膜。
權(quán)利要求
1.一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針，包括一絕緣套筒(17)和貫穿于絕緣套筒(17)中心的玻璃毛細(xì)管(13)，所述玻璃毛細(xì)管(13)一端為錐形(11)；其特征是，所述玻璃毛細(xì)管(13)軸向設(shè)置有并行的導(dǎo)線(14)，錐形(11)的尖端(18)至后端(12)的外徑設(shè)有電極膜層(20)，電極膜層(20)和導(dǎo)線(14)在錐形后端(12)處由導(dǎo)電膠(16)連接，錐形(11)的電極膜層(20)外設(shè)置有絕緣膜層(21)，錐形(11)的尖端(18)露出電極膜層(20)，絕緣套筒(17)兩端由環(huán)氧樹脂(15)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針，其特征是，所述電極膜層(20)為貴金屬膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針，其特征是，所述的絕緣膜層(21)為陶瓷膜層。
4.一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的制造方法，其特征是，包括下述步驟(1)將玻璃毛細(xì)管(13)按順序用去離子水、無水乙醇、去離子水進(jìn)行超聲波清洗；(2)用熱拉伸工藝將玻璃毛細(xì)管(13)的一端拉制成圓錐形；(3)在玻璃毛細(xì)管(13)的錐形尖端(18)至后端(12)的外徑表面采用射頻磁控濺射工藝沉積上電極膜層(20)；(4)用導(dǎo)電膠(16)將電極膜層(20)和導(dǎo)線(14)在錐形后端(12)處粘接并使導(dǎo)線(14)與玻璃毛細(xì)管(13)并行；(5)將與導(dǎo)線(14)并行的玻璃毛細(xì)管(13)組裝到絕緣套筒(17)內(nèi)，絕緣套筒(17)兩端用環(huán)氧樹脂(15)密封；(6)在錐形前端(11)的電極膜層(20)外采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝再沉積上絕緣膜層(21)；(7)用手術(shù)刀在沉積有絕緣膜層(21)的錐形尖端(18)切割出電極膜層(20)的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的制造方法，其特征是，所述電極膜層(20)采用貴金屬材料來沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針的制造方法，其特征是，所述絕緣膜層(21)是以陶瓷材料來形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微注射和微環(huán)電極復(fù)合探針及其制造方法，其特征是，先用熱拉伸工藝將玻璃毛細(xì)管的一端拉制成圓錐形；錐形尖端至錐形后端的外徑沉積上電極膜層；玻璃毛細(xì)管軸向設(shè)置一并行的導(dǎo)線，電極膜層和導(dǎo)線在錐形后端處由導(dǎo)電膠粘接；然后將粘接好的電極膜層和導(dǎo)線穿入絕緣套筒，絕緣套筒兩端由環(huán)氧樹脂密封，再在錐形前端的電極膜層外沉積絕緣膜層，最后在沉積有絕緣膜層的錐形尖端切割出電極膜層的表面。
文檔編號A61M5/00GK1827041SQ20061004260
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者蔣莊德, 朱明智, 景蔚萱, 張卉, 楊彪 申請人:西安交通大學(xué)