Стеклянные капилляры для микроэлектродов предназначены для изготовления микроинструмента при проведении исследований в электрофизиологических экспериментах для регистрации потенциалов, генерируемых возбудимыми тканями организма животных и человека. Помимо этого стеклянные микрокапилляры применяются в качестве отборников проб для хроматографического анализа и проведении лабораторных исследований.
В настоящей работе описывается установка для изготовления стеклянных микрокапилляров для последующего изготовления микроэлектродов. Основой этой установки является конструкция, разработанная С.А. Евдокимовым и О.А. Никитиным [1].
Оптимальным материалом для изготовления заготовок стеклянных микроэлектродов служат стеклянные трубки диаметром 13–25 мм, толщиной стенки 1,5–3 мм марки «Пирекс». Установка позволяет изготавливать заготовки с вплавленными внутрь него стеклянными капиллярами – филаментами. Такой прием при дальнейшем изготовлении микроэлектродов значительно облегчает и упрощает его заполнение электролитом [2].
Установка позволяет из пирексовых трубок изготовлять капилляры различного внешнего диаметра, с заданным соотношением толщины стенки к диаметру внутреннего отверстия.
Установка работает следующим образом. Разогрев пирексовой трубки (1) производится в вертикальной печи, изготовленной из шамотной глины, внутри которой в спиральную канавку шириной 8 мм и глубиной 10 мм помещена спираль из сплава И–626 толщиной 1 мм, способного выдержать температуру 1200 °С. (находится внутри теплоотражающего кожуха из нержавеющей стали (2). Сверху и снизу печь закрыта металлическими пластинками (11, 14). Такая конструкция позволяет поддерживать температурные параметры печи в стабильном режиме. Температура в печи контролируется с помощью термодатчика (8) укрепленного внутри печи и соединенного с цифровым индикатором (7).
Рис. 1. Установка для изготовления стеклянных капилляров. Обозначения и описание деталей в тексте
Диаметр внутреннего отверстия печи 40 мм, длина 170 мм. Печь укреплена на стене с помощью металлических кронштейнов. Для термоизоляции на стене укреплена металлическая пластина из нержавеющей стали и лист минеральной ваты. Для регулировки разогрева печи используется автотрансформатор ЛАТ–2, напряжение на выходе которого контролируется по показаниями вольтметра (на Рисунке не показаны). Пирексовая трубка (1) подается в вертикальную печь с помощью толстой нитки (3), перекинутой через блок (не показано) и намотанной на катушку (15) диаметром 19 мм, связанную через вал и редуктор с осью мотора постоянного тока FC280SA–08600 (рис. 1). Регулируя напряжение на нем при помощи блока питания Б5–7 можно регулировать скорость подачи трубки в печь. Для предотвращения колебаний пирексовой трубки (1) внутри печи, над печью устанавливается направляющая втулка (12).
Для вытягивания капилляров используется синхронный мотор GAL5–240TD с встроенным редуктором, установленный на подвижном столике (16). Вал этого мотора с помощью фрикционной передачи (6) (диски диаметром соответственно 100 и 40 мм) связан с резиновым валиком диаметром 35 мм, спаренным с таким же прижимным валиком (4), выполненным из термостойкой вакуумной резины. Скорость вращения резиновых валиков можно регулировать, перемещая с помощью винтовой подачи столик (16), изменяя, таким образом, коэффициент фрикционной передачи (6). Непрерывно идущий после ведущего и прижимного валиков (4) капилляр (5) обрезается ручными кусачками по мере достижения необходимой длины (1 метр).
Рис. 2. Готовые капилляры с двумя внутренними филаментами диаметром 1,3 мм, изготовленные на установке и разрезанные алмазным надфилем длиной 100-110 мм для последующего изготовления микроэлектродов
Такое устройство установки позволяет, регулируя с помощью ЛАТ–2 нагрев печи, с помошью Б5–7 скорость подачи исходной пирексовой трубки в печь, задавать соотношение между внутренним отверстием получающихся в капилляров и толщиной их стенки. Фрикционная передача (6), регулируемая ручкой (17) позволяет управлять скоростью вращения вальцов (4), что задает наружный диаметр капилляра (5) в пределах 0,5–1,5 мм.
Поддержание стабильной температуры внутри печи (880 °С) способствует получению капилляров со стабильными внешним диаметром и толщиной стенок. Из одной пирексовой трубки диаметром 10–13 мм и рабочей длиной 1 метр получается большая партия (30–35 метров) однотипных капилляров.
В последующем это облегчает изготовление микроэлектродов. Для улучшения капиллярных свойств изготавливаемых капилляров внутри пирексовской трубки (4) устанавливаются два филамента – капилляры диаметром 0,5–1 мм и длиной 1 метр из предыдущей партии. При последующей вытяжке пиресксовой трубки филаменты сплавляются со стенками трубки, образуя внутренние ребра. Такие «самозаполняющиеся» микроэлектроды по своим свойствам не отличаются от обычных, имея явное преимущество в быстроте и в качестве заполнения их электролитом. Такая конструкция микроэлектродов позволяет заполнять их гелиевым электролитом, который дает возможность длительной и стабильной регистрации активностей нейронов и синаптических передач в переживающих срезах мозга [3].
В дальнейшем, при изготовлении микроэлектродов филаменты значительно облегчают заполнение микроэлектродов электролитом (сокращается время заполнения, уменьшается количество пузырьков воздуха).
На рис. 2 показаны готовые заготовки капилляров для изготовления микроэлектродов. Они хранятся в закрытой стеклянной посуде и срок годности таких капилляров неограничен.
Установка проста, удобна и надежна в эксплуатации, способствует снижению брака при вытяжке капилляров.