CN1070713C - 生物学上应用的印刷电极 - Google Patents

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Abstract

一类生物学上应用的印刷电极包含一类支架在它上面印有或直接烧结了一类油膏或粘合剂，油膏或粘合剂包含由亲水聚合物或水溶性物质组成的亲水物质微粒和导电微粒，它能够有效地提高电极最大表面积，从而抑制电极退化并确保长时间维持一个稳定的电流。

Description

生物学上应用的印刷电极
技术领域
本发明涉及一类在生物学上应用的印刷电极，如：生物电极，典型的，例如：离子电泳用的电极，低频电流治疗仪的电极，或抽取生物电信息用的电极。
背景技术
在已知的生物学上应用的印刷电极中，电极的接触面的有效使用面积是电流输出或输入功率的决定步骤。例如：在离子电泳作用中，如用银(Ag)作离子电泳的阳极印刷电极，而氯化银(AgCl)作阴极印刷电极，当电流通过时，Ag在阳极表面转变成AgCl，结果有很大电阻的AgCl盖在Ag表面从而使Ag有效表面下降。因此应用恒压的直流电或脉冲电流时，电流随着时间下降，也就是说：所谓电极发生退化现象。在用这种电极监测生物活力时，这就成为产生噪音的一个原因。
发明的内容
考虑到上面提到的现有技术的情况，本发明的目的是提供一种在生物学上应用的、通过使导电微粒的数量达到最大程度以抑制电极退化的的印刷电极，而这些导电微粒能被用于生物电极表面上并确保稳定的电流能维持一段长的时间。
按照本发明，提供了一个生物学上应用的印刷电极，此电极包括一个印刷了含有亲水微粒和导电微粒的油膏(ink paste)或粘合剂的支架，而亲水微粒又包含亲水聚合物或水溶性物质。
附图简述
在下面将参照附图对本发明作详细说明。
图1是一个举例说明常规的离子电泳电极的应用示意图。
图2(a)是本发明的一个离子电泳多孔电极的示意图。
图2(b)是图2(a)中另一种电极的支架的示意图。
图3是本发明的一个简化装置的示意图。
图4图例说明本发明在第一实施方案中表现的电流变化。
图5图例说明本发明在第二实施方案中表现的电流变化。
图6图例说明在本发明中对照例中表现的电流变化。
附图中部位名称参考表
1、银电极
1A、阳极部分
2、化学容器
2A、阴极部分
3、亲水凝胶
4、氯化银电极
5、亲水凝胶
6、亲水微粒
7、银膏
8、银膏电极
9、搅拌器
10、氯化银电极
11、生理盐水
12、电极支架
13、电接触的联接末端
本发明的最好实施模式
按照本发明，提供一个在生物学上应用的印刷电极，该电极的制法是将包含亲水聚合物、水溶性糖、盐或其他水溶性物质的一种或多种颗粒与一种或多种导电微粒(银、镍、钛、氯化银、碳等)，在沸点较低的有机溶剂中的油膏和/或粘合剂中，通过浸渍进行混合，接着将其印到或直接烧结到支架上，或在减压或在常压下加热除去有机溶剂，从而形成膜或棒，这样，在水溶液或含水胶的使用期间电极表面的有效面积会增加，而电流稳定性也上升。
现在说明本发明的特点。
在按本发明生产这种生物学上应用的印刷电极时，用作亲水微粒的，包括至少一种选自葡萄糖、果糖、甘露醇、水解的淀粉、D-山梨醇、黄嘌吟胶等的糖类；至少一种选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基乙基纤维素等的纤维素衍生物；至少一种选自聚乙烯醇类等的亲水聚合物；至少一种选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、磷酸钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸氢钙、碳酸氢钠、乙酸钠、泛酸钙和泛酸钠等的盐；以及至少一种选自焦磷酸铁、抗坏血酸等的维生素，它们被混合在导电的油膏中。另外，亲水的微粒的大小范围没有特别限制，但优选3～200μm，更优选3～50μm。
另外，在按本发明生产印刷电极时，有可能使用导电的金属油膏组合物，它包含作为导电油膏至少一种粘合剂，该粘合剂选自：聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚、聚脲烷、甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、聚偏二氯乙烯和氯乙烯与乙酸乙烯或偏二氯乙烯或丙烯腈或乙烯的共聚物，和乙酸乙烯与偏二氯乙烯或丙烯腈或乙烯的共聚物，其中包含20～90％(重量)，优选60-80％(重量)的至少一种导电微粒(0.1～100μm大小)，导电微粒选自银、氯化银、钛、锂、铂等，其含量为上面提到的亲水微粒的1-50％(重量)，优选5～30％(重量)。
我们现在要说明本发明电极结构用作离子电泳的氯化银电极的一个使用例子。通常，正如图1所示，阳极部分(1A)的银电极(1)通过一个药物溶液容器(2)或亲水凝胶(3)面向生物表面，而阴极部分(2A)的氯化银电极(4)通过亲水凝胶(5)与生物表面接触。本发明，正如图2(a)中所示的实例所表示的，是具有由水溶性微粒结构(6)均一地分散在银的印刷油膏(7)中的一种电极。当开始离子电泳时，微粒逐渐溶解在从凝胶渗透过的水或其水溶液中。结果，一个多孔电极结构就形成了。因此，它与只有表面可以使用的传统的银或氯化银印刷电极相比，能在长时间里保持稳定电流。图2(b)表示一个电极支架(12)形状的改进，包括在图2(a)中所示起支架作用的由相同部件或不同部件的组合，以及一个同外界电联接的组件。(13)是同外界电接触的联接末端。
另外，本发明的电极结构以干燥状态保存到临使用之前或以与凝胶等相接触的潮湿性状态保存后，也能充分满足使用的目标。
现在我们将举一个例子说明此电极的制造方法。
那就是例如把由一种亲水聚合物，水溶性糖或盐组成的一种或多种亲水微粒与一种或多种类型的导电微粒(如：银、镍、钛、氯化银、碳等)，一起混合和浸渍，再用一种在沸点相对低的有机溶剂中的油膏或粘合剂，印刷到或直接烧结到支架上，或在减压或常压下加热，除去有机溶剂以形成膜状或杆状电极。
上面例中提到的支架的实例有树脂，如：聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、赛珞玢、尼龙、聚酰亚胺、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，和如纤维素、纤维素酯、硝酸纤维素、人造纤维、聚酯尼龙等无纺织物。这些形成为具有一定软度和硬度的部件，但材料和形状没有特别限制。
为了进一步阐明本发明的作用，将用氯化银电极作为例子说明在生理盐水溶液中的实验。此实验采用图3中所示的简化装置进行。
银和氯化银电极平行安装，采用通过电极3V恒压为离子电泳电压，在此时间内电流的稳定性被测定和评估。
实施例
现在本发明将通过此电极的例子和实验作进一步详细解释说明，但本发明决不仅限于这些实例。
实施例1
本实验是通过使用对一种混合油膏在150℃下加热固化15分钟制得的银-氯化钠电极而进行的，所述油膏包含55-95％(重量)，优选70％(重量)的一种热固化导电银膏“DW-250H-5”(Toyobo制造)和5-45％(重量)，优选30％(重量)的水解淀粉(Wako PureChemical Industries制造)(颗粒大小不大于32μm)。加在Ag-淀粉阳极和AgCl阴极上的去极化脉冲离子电泳的电压为3V恒压，40KHz,30％功率，如图4所示，甚至在3小时后仍能提供基本上稳定的电流。
实施例2
本实验是通过使用对一种混合油膏在150℃下加热固化15分钟制得的银-氯化钠-淀粉电极而进行的，所述油膏包含55-95％(重量)，优选70％(重量)的热固化导电银膏“DW-250H-5”(Toyobo制造)，22.5～2.5％(重量)，优选15％(重量)氯化钠粉末(平均颗粒大小不大于32μm)，和22.5～2.5％(重量)水解淀粉(WakoPure Chemical Industries制造)(平均颗粒大小不大于32μm)。加在Ag-淀粉阳极和AgCl阴极上的去极化脉冲离子电泳的电压是在3V恒压，40KHz,30％功率。如图5所示，即使在3小时以后仍能提供基本上稳定的电流。
对照例子
作为对照，实验只在刚热固化过的导电银膏“DW-250H-5”(Toyobo制造)上进行，没有外加氯化钠，水解淀粉和其他亲水微粒(不用外加)，此电极的加工条件和操作条件与上面例子的相同。如在图6所示，与实施例1相比，在没有加亲水微粒的情形中，电流在实验开始15分钟内就明显下降。
工业应用性
正如上面所说，本发明在导电微粒中间加了水溶性微粒或亲水聚合物微粒。当用作生物电极，比如，用于离子电泳时，水分从含氯离子的水溶液或通过水溶性微粒或亲水聚合物微粒从凝胶中得到，多孔电极结构在导电过程中形成。因此，它可以提高导电微粒有效接触面表面面积，从而可在长的期间维持一个稳定的电流。
另外，除了上面提到离子电泳电极外，本发明还能用作多项仪器，如以低频治疗仪和生物电信息提取电极为代表的生物电极。

Claims (6)

1．一种包括有支架的生物学上应用的印刷电极，其中在支架上印刷有包含亲水微粒和导电微粒的油膏或粘合剂，其中亲水微粒包括亲水聚合物或水溶性物质。
2．权利要求1中的印刷电极，其中所说亲水微粒选自糖类、纤维素衍生物、盐和水溶性维生素中的至少一种。
3．权利要求2中的印刷电极，其中所说亲水微粒颗粒大小在3-200μm。
4．权利要求1中的印刷电极，其中所说导电微粒选自碳、银、氯化银、钛、镍和铂中的至少一种。
5．权利要求4中的印刷电极，其中导电微粒的颗粒大小在0.1-100μm。
6．权利要求1中的印刷电极，其中所说的粘合剂选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚、聚氨基甲酸乙酯、甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、氯乙烯聚合物、乙酸乙烯聚合物、乙烯聚合物和偏二氯乙烯聚合物中的至少一种。
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