JPS598973Y2 - 微小ガラス電極用電気加熱体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガラス毛細管加熱用電気加熱体に関する。

更に詳しくは微小ガラス電極を製造するに適するガラス
毛細管加熱用電気加熱体に関する。

本考案の．目的は微小ガラス電極の原材料であるガラス
毛細管を毎回確実に安定した一定の条件で加熱軟化せし
めることの出来る電気加熱体（以下これを単に加熱体と
略称することがある）を提供するにある。

本考案の加熱体の材料としては、空気中において加熱し
ても化学的に安定な白金、白金イリジウム合金又はニク
ロム合金が好ましく、この中でも加工性の点から白金イ
リジウム合金が最も好ましい材料である。

生物の細胞の内部の電位を測定することが生理学の研究
上極めて重要であることは関係者の良く知るところであ
る。

細胞内電位を測定するには、ガラス毛細管を加熱軟化せ
しめて引き伸し、極めて細い一端を有する管を作り、こ
れに塩類の水溶液（この液に色素を加えることもある）
を充填し、その尖端を細胞に突刺して行う。

この様な技術は比較的最近発達したものである。

上記の細胞内電位測定用の微小ガラス電極を製作するに
は、普通外径１．５ｍｍ、内径Ｑ．７５ｍｍ又は外径１
．０ｍｍ、内径Ｑ．５ｍｍで長さ９Ｑ ｍｍ程度のパイ
レツクスＲガラス製の毛細管を加熱し引伸して行う。

微小ガラス電極の尖端をチップ（Ｔｉｐ） 、同電極の
ガラス管の細くなり始める部分を肩（Ｓｈｏｕｌｄｅｒ
）又肩からチップまでをテーパー（Ｔａｐｅｒ）と称す
る。

細胞の大きさは種類雑多であるが大体太さが数μ以下１
μ程度のものが多く、上記の微小ガラス電極のチップの
太さは外径０．０５μ程度以下のものが望ましい。

又微小ガラス電極のテーパーの長さも重要な意味を有す
る。

これが長いと電極の尖端を目的の細胞に突刺す際にフラ
フラゆれて突刺し難く不都合である。

従ってテーパーは短かい方が好ましい。

チップの尖端を斜に研いで細胞に突刺し易くすることが
行われるが、このチップの尖端を斜に研ぐ為にもテーパ
ーが短い方が良い。

細胞の電位測定に適する微小電極は微小で特にチップの
径０．０５μ以上という厳しい要求の他テーパーを短く
する困難な注文がある。

この様な製作に困難を伴う製品を作るには、先ず原材料
のガラス毛細管の規格を定め、規格通りのものを使用す
る。

次にこのガラス毛細管を加工する際の加熱温度、加熱時
間、引張り張力、冷却等の諸条件を厳密にコントロール
して試行錯誤により好適な条件を見出さねばならない。

この為に諸条件を任意に設定し得る自動式の装置が使用
されることが多い。

従来一般に電気加熱体として帯状のものをＵ字状に懸垂
したものを使用しガラス毛細管をこの加熱体中央附近に
垂直に通して加熱する方法が採用されている。

ところが加熱体は通電されて高温に達すると強度が弱ま
り変形する傾向が強い。

又この加熱体はガラス毛細管等と接触して変形すること
も多い。

ガラス毛細管をこのＵ字状加熱体の中央部に通した場合
ガラス毛細管と加熱体との間隔はＱ．５ｍｍ以下の狭い
ものとなる場合が多く加熱体の僅かな変形もこの間隔を
大きな割合で変え加熱条件に多大な影響を与え、得られ
る微小ガラス電極の形状に予想以上の影響を与える。

本考案者は微小ガラス電極の製作につき長期間検討を続
けて来たが、この帯状加熱体の欠点を問題視し、その改
良に種種工夫をこらした結果、懸垂部の帯状加熱体をそ
の長手方向に対し直角方向に湾曲せしめることにより変
形の少い加熱体をつくる上に実際的に大きな効果を挙げ
ることを見出し本考案の端緒をつかんだ。

本考案は懸垂部２と上部に筒軸に実質的に平行する欠落
部７のある短筒部４を有し、全体が帯状電気伝道体でも
って構威された電気加熱体において、懸垂部の帯状電気
伝導体がその長手方向と直角方向に湾曲していることを
特徴とする電気加熱体である。

上記の短筒部はほぼその中心軸にガラス毛細管をおいて
、これを周囲から均等に加熱するに適している。

この短筒部はガラス毛細管を大体均等に加熱することが
できる実質的に円筒状であればよいので、必ずしも厳密
に円筒状でなくてもよい。

なおこの短筒部の上部には前記の通り短簡の軸に実質的
に平行する欠落部がある。

この欠落部はガラス毛細管の出し入れの便の為のもので
ある。

こ．の欠落部を大きすぎるとガラス毛細管の上下の加熱
が不均一になる傾向を生ずる。

好ましくは、この欠落部のなす角度は短筒部の中心軸か
ら見て９０゜以下が良い。

従来多く使用されたＵ字状の加熱体ではガラス毛細管の
上下の加熱に差があったが本考案により著しく改善され
た。

本考案の実施態様として実用新案登録請求の範囲第２項
に懸垂部がＶ字状に上部に開いた電気加熱体が挙げられ
ている。

この様なＶ字状加熱体においてはガラス毛細管を加熱体
中心軸に挿入する場合も又加熱されて引伸ばされたガラ
ス毛細管を加熱体からつり上げる場合も（この様な方式
のガラス毛細管自動引伸し装置が多く使用されている）
加熱体と接触する心配がなく、又加熱し引伸ばされたガ
ラス毛細管をつり上げる場合は加熱体から徐々に離れる
ことになるので冷却が緩慢に行われ有利である。

本考案の懸垂部２は短筒部４を懸垂する役目をはたすが
、又その上端を大体水平に折曲げて炉壁５の上辺に乗せ
且真鍮片等とビス等により固定接続して陽極及び陰極と
するに適している。

本考案ではこの懸垂部が前記の通り湾曲（湾曲とは折曲
げられている状態も含む）しているので本考案の加熱体
は構造的に強く常温では勿論高温においても変形が少い
。

本考案のこの性質は微小ガラス電極を作戒する為にガラ
ス毛細管より所望の形状の管を繰返し長期間にわたり安
定して多数生産する上に大きな効果がある。

次に懸垂部における帯状電気伝導体（帯状はリボン状と
表現することもできる）の湾曲について附記する。

懸垂部の湾曲した帯状電気伝導体をその長手方向に対し
て垂直な面で切断した場合に得られる曲線において、そ
の両端の線又はその両端における接線がなす角度は湾曲
のない場合Ｏ゜で、これが湾曲の程度が進むにつれて５
゜、１０゜と角度が大きくなる。

この角度は１０〜３６０゜が好ましく、この範囲を越゛
えると下限以下では機械的強度が余り上がらず、上限を
越えると短筒部との接続が難かしくなって好ましくない
。

最も好ましいのは２０〜１８０゜である。懸垂部の湾曲
は短筒部に到達する迄にゆるめられる。

又懸垂部の上端をほぼ水平Ｃこ折曲げて炉壁５の上辺に
掛ける場合は、懸垂部の湾曲を、ゆるめて水平部に至ら
せる。

小細胞内部研究用の新微小電極技術 Ｎｅｗ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅｓ ′ｆｏｒＩｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ
Ｗｏｒｋ ｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｃｅｌｌｓなる表題でケ
イ・テイ・ブラウン氏等はＮｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，
１９７７．Ｖｏｌ， ２ ｐ， ｐ， ８１３ 〜８
２７， Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ．Ｒｒｉｎｔ
ｅｄｉｎ Ｇｒｅａｔ Ｂｒｉｔａｉｎニ詳細な報告を
発表し、関係者の注目を集めている。

同報告のｐ．８１４右欄１４〜ｌ７行目に同氏等が使用
した微小電極製造用電気加熱体につき、加熱体は９０゜
白金、１０％イリジウムのリボンで゛このリボンの厚さ
は０ ．００２インチ、幅は約２ｍｍである。

このリボンは直径３．５ｍｍのループに形成されている
と記載されている。

このブラウン氏等のループ状加熱体は独特のものである
が、これを使用すると被加熱体であるガラス毛細管を径
３．５ｍｍのループ状加熱体の筒の軸に沿って内部に貫
通させる必要があるので、本考案の加熱体を使用する場
合に比し操作が困難となると考えられる。

本考案の場合は加熱体の短筒部の上方が欠落して開放さ
れているので、被加熱体であるガラス毛細管を加熱位置
に配置するのが容易で又加熱中もその存在を確認し易く
有利である。

次に、一部改造したアンドリウスー勝木式微小電極牽引
装置（高橋精器製）に本考案の一実施態様の電気加熱体
を使用して、微小ガラス電極を作威した具体的な使用例
につき説明する。

使用した電気加熱体はイリジウム入り白金製幅約５ｍｍ
、厚さ０．０５ｍｍの帯状（リボン状）のものである。

その懸垂部は内側に湾曲し大体円筒を軸方向に半等分し
た形状（湾曲度１８０゜）であった。

この懸垂部の上部両端を対称的にほぼ水平に外側に折曲
げこの折曲げ部を炉の上辺に掛け（第１図参照されたい
）ビスにて真鍮板に固定し、これを陽極及び陰極とした
。

この電気加熱体の短筒部４の中心軸にガラス毛細管を配
置した。

ガラス毛細管にはパイレックスＲガラス管の外径１．５
ｍｍ、内径０．７５ｍｍのものを使用した。

予めこのパイレックスガラス毛細管の両端に鋼スプリン
グによる弱い張力を加えて、上記電気加熱体に２．Ｏ
Ｖ、２６．５ Ａの電流を流し（加熱体の抵抗０．０７
５４７）ガラス毛細管の加熱を初める。

ガラス毛細管が軟化すると、予めセットした４．５ｍｍ
の距離だけ引伸ばされる。

そこで加熱体の電流は自動的に切られ、ガラス毛細管は
加熱体の上部につり上げられて冷却され始め、タイマー
により所定時間冷却された後自動的に強力に引伸ばされ
、ちぎれて目的のガラス電極ができ上る。

本考案の電気加熱体を使用して微小ガラス電極を製作し
た場合は、電気加熱体の形状は１ケ月にわたり合計約１
０００本のガラス電極を製造しても殆ど同一の電極を得
ることができた。

電気加熱体の懸垂部として湾曲しないものを使用すると
、原材料の規格、加熱体にかける電圧、ガラス毛細管に
与える張力、冷却時間等製造諸条件を厳密に同一にすべ
く十分配慮しても、電気加熱体が繰返して使用すること
により変形する。

その結果得られる微小ガラス電極のチップが太くなる。

そこでやむを得ず作業を中断し電気加熱体を修正型（又
は修正棒とも呼ぶ）を用いて変形した電気加熱体の形状
を元に戻す様修正する。

然しなから厳密には元に戻らないのでこの修正された加
熱体を使用して再度試行錯誤で好ましい条件をさがさね
ばならぬことが多い。

又修正の際に加熱体が割れて使用不可能となり、新品と
替えなくてはならぬ場合もよくある。

【図面の簡単な説明】

添付された図面は本考案の実施態様を例示するものであ
る。 第１図は本考案の電気加熱体とガラス毛細管を炉に納め
たところの縦断面図である。 第２図はＡ−Ａの横断面（部分）で炉壁の一部と本考案
の懸垂部の横断面が示されている。 第３図はＢ−Ｂ横断面（部分）で炉壁及びガラス毛細管
の一部と本考案の短筒部の横断面が示されている。 なお以上の図は全て拡大図である。 １は真鍮板、２は懸垂部、３はガラス毛細管、４は短筒
部、５は炉壁、６は炉、７は短筒部の欠落部を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 懸垂部２と上部に筒軸ｃ４実質的に平行する欠落部
   ７のある短筒部４を有し、全体が帯状電気伝導体でもっ
   て構或された電気加熱体において懸垂部の帯状電気伝導
   体がその長手方向と直角の方向に湾曲していることを特
   徴とする電気加熱体。 ２ 懸垂部がＶ字状に上部に開いた実用新案登録請求の
   範囲第↓項記載の電気加熱体。