TWI640768B - 電化學測定方法、電化學測定裝置及變頻器 - Google Patents

電化學測定方法、電化學測定裝置及變頻器 Download PDF

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Abstract

本發明係一種電化學測定方法、電化學測定裝置及變頻器，係在於包含測定對象物之電解液中，加以設置進行與測定對象物電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和藉由作用極與外部電源而連結之對極，測定施加測定用電壓於作用極與對極之間，因應測定對象物的量而流動至作用極與對極之間的電流之電化學測定方法，其中，執行設置測定對象物消耗用電極於電解液中，於測定對象物消耗用電極與對極之間，由施加測定用電壓與同極性之消耗用電壓，氧化或還原測定對象物者而進行消耗之測定對象物消耗步驟，和在消耗用電壓的施加停止後，使新的測定對象物擴散之測定對象物擴散步驟，和在使新的測定對象物擴散之後，於作用極與對極之間，施加測定用電壓而測定電流之電化學測定步驟。

Description

電化學測定方法、電化學測定裝置及變頻器
此發明係有關測定來自細胞或細胞塊，組織片其他生物體試料及包含生物體關連物質之非生物體試料(以下，在本申請中係總括單稱為「生物體試料」)之化學物質(化學反應生成物)的電化學測定方法，電化學測定裝置及使用於電化學測定之變頻器。
將經由以細胞或細胞塊，組織片等之生物體試料引起之化學反應所生成之物質，作為定量之情況，係在醫療，藥物研發等的現場中，對於生物體試料的生死判斷，機能性評估等為必要之技術。對於自生物體試料所釋放之化學反應生成物的定量方法之一，有著電化學測定，例如，對於M.Sen,et al.,“Biosensors and Bioelectronics”2013年，48輯，p.12-18(以下、稱為文獻1)，係加以記載有經由電化學測定而進行肝細胞之分化的進行狀態觀察者。
電化學測定係對於加以***有與外部電源連結之2個以上的電極之電解液內的測定對象物而言，藉由 電極而自測定對象物，奪取電子，或者由供予電子至測定對象物者，使氧化或還原反應產生之同時，測定流動在電極間之電流而檢測氧化還原反應之有無，即測定對象物之有無的方法。
一般的電化學測定裝置係由進行與測定對象物電子之收受而使氧化還原反應進行之作用極，藉由作用極與外部電源而連結，補償在作用極所產生之電子移動的對極，可移動藉由測定系統內之離子之電子，為了將測定系統全體作為閉合電路之電解液，為了取得電壓的基準之參照極等而加以構成。
在文獻1中，對於自老鼠的胚胎幹細胞(embryonic stem cell：ES細胞)製作之ES細胞塊的類胚體(embryoid body：EB)而言，以電化學測定而間接性地測定存在於ES細胞之細胞膜的未分化標誌之鹼性磷酸酶(Alkaline Phosphatase：ALP)。
未加以限定機能之幹細胞則對於加以限定機能之體細胞產生變化之反應，係一般稱為分化，而顯示未引起有分化之物質係稱作未分化標誌。
ALP係為細胞之未分化標誌之同時，具有在鹼性條件下，加水分解磷酸酯化合物之特性。ALP係例如，作為使磷酸酯化合物p-胺苯基磷酸酯(p-aminophenyl phosphate：PAPP)變化為p-胺苯酚(p-aminophenol：PAP)之反應的酵素而作用。經由酵素反應所生成之PAP係為有電化學活性之物質，經由將參照極作為基準而電壓 施加於作用極之時，由p-醌-亞胺(p-quinone imine：PQI)所氧化。即，經由酵素反應，氧化還原反應之2次的反應，ALP之存在係作為在電化學測定之電流值而加以檢測。
在文獻1中，將 40μm作用極，以250μm間距，20×20=400個、使用具備成陣列狀之多點電極電流測定裝置而進行測定。此裝置係經由自400個的電極所得到之電極電流值而2次元且經時性地成像數μm~數百μm之生物體試料之反應的樣子。
在上述文獻1的測定係由
．於含有4.7×10-3mol/L之PAPP的電解液，投入老鼠EB
．自投入後，酵素反應則開始，經由細胞膜內ALP，而PAPP係變化為PAP
．PAP係自EB表面，擴散至電極附近，而到達至電極表面
．等待擴散安定，施加電壓至電極
．PAP係變化為PQI
．取得電極間電流值
之過程而加以進行，而圖1係將橫軸作為時間而顯示此過程者。
在圖1中，將EB投入至電解液，自酵素反應開始之瞬間至電壓施加為止之時間A係想定開始自EB表 面PAP擴散，而電解液內之PAP濃度分布產生安定之時間，而加以設定，而自電壓施加至導入電流值為止之時間B係想定經由在電極產生之氧化還原反應，電極附近之PAP濃度分布的變化產生安定之時間，而加以設置。
但在歷經如此過程之EB的ALP活性測定中，成為會產生有測定的不確定度者。
例如，在同時測定複數之EB的情況，以滴管等配置EB於陣列狀的電極上時，對於分為複數次進行配置的情況，EB則於加以接觸於PAPP之時間產生有不同之故，自酵素反應開始至電壓施加為止之時間A係在各EB為不同，EB周圍之PAP濃度分布及電流值係假設所有的EB則具有同樣的活性(每單位時間的PAP釋放速度)，亦顯示不同的值。即，對於測定電流值，係成為混入存在有EB之具有的ALP活性的大小之不同，和經由自酵素反應開始至電壓施加為止之時間A的長度之不同的雙方者。
另外，假設，即使作為將複數的EB同時放入於PAPP溶液，在某時進行之EB群的測定結果，和在不同時進行之EB群的測定結果係亦認為例如，經由歸因於EB投入時之作業者的放入方式之液體晃動之不同等，而此等EB群間的測定結果之比較為困難者。
此發明的目的係提供：在加以複數次反覆之測定的各次間及以1次測定複數之樣本之情況的各樣本間，作為呈謀求測定條件的均一化，進而可進行正確的測 定，而做成呈可正確地進行複數次測定的各次間及1次之測定的各樣本間之測定結果的比較之電化學測定方法，電化學測定裝置及使用於其電化學測定之變頻器。
如根據此發明，在於包含測定對象物之電解液中，加以設置進行與測定對象物電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和藉由作用極與外部電源而連結之對極，測定施加測定用電壓於作用極與對極之間，因應測定對象物的量而流動至作用極與對極之間的電流之電化學測定方法中，執行設置測定對象物消耗用電極於電解液中，於測定對象物消耗用電極與對極之間，由施加測定用電壓與同極性之消耗用電壓，氧化或還原測定對象物者而進行消耗之測定對象物消耗步驟，和在消耗用電壓的施加停止後，使新的測定對象物擴散之測定對象物擴散步驟，和在使新的測定對象物擴散之後，於作用極與對極之間，施加測定用電壓而測定電流之電化學測定步驟。
另外，如根據本發明，在具備：收容電解液與在電解液中，使測定對象物產生之生物體試料的電解液槽，和加以設置於電解液槽，進行與測定對象物電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和加以設置於電解液槽之對極，和施加測定用電壓於作用極與對極之間的測定用電壓施加手段，和測定在施加測定用電壓時，因應測定對象物的量而流動至作用極與對極之間的電流之電流測定手段的電化學測定裝置中，作為具有：對於電解液槽，設置進行與測定對象物電子之收受而進行氧化還原反應的測定 對象物消耗用電極，而在未施加測定用電壓於作用極與對極之間時，於測定對象物消耗用電極與對極之間，施加測定用電壓與同極性之消耗用電壓之消耗用電壓施加手段者。
更且，如根據本發明，可收容電解液與加以浸漬於電解液中之生物體試料的電解液槽則加以搭載於LSI晶片上，而使用於自生物體試料產生之測定對象物的電化學測定之變頻器係作為於劃定在電解液槽之底面之感測器範圍，加以配置有配列成陣列狀而加以設置於LSI晶片的複數之第1電極，和呈位置於複數之第1電極之各周圍地，加以設置於LSI晶片的第2電極者。
經由本發明之電化學測定方法，係成為在一旦消耗生成，擴散於電解液中之測定對象物之後，再次，使測定對象物生成，擴散而進行測定的構成，另外，經由本發明之電化學測定裝置係成為可進行如此測定之構成。因而，如根據經由本發明之電化學測定方法，電化學測定裝置，可謀求測定對象物的生成，擴散條件的均一化，即，可謀求測定條件之均一化，而成為可進行正確之測定。
經由此，例如，成為可正確地進行加以複數次反覆之測定的各次間，或以1次測定複數之樣本(生物體試料)之情況的各樣本間之測定結果的比較者。
另外，經由本發明之變頻器係成為使用於如此之電化學測定而為最佳之構成。
20~24、130‧‧‧測定對象物消耗用電極
10‧‧‧作用極
31‧‧‧EB
40‧‧‧電解液槽
41‧‧‧電解液
50‧‧‧對極
60‧‧‧參照極
70‧‧‧恆電位器
100‧‧‧LSI晶片
101‧‧‧感測器範圍
110‧‧‧基板
131‧‧‧金屬板
131a‧‧‧網目
132‧‧‧墊片
圖1係顯示電化學測定之以往測定過程之一具體例的圖表。
圖2係顯示經由在圖1所示之電化學測定之酵素反應的時間A之不同而生成之電流值之計算結果的不同之圖表。
圖3係顯示在本發明之測定對象物消耗用電極之第1例的斜視圖。
圖4係顯示在本發明之測定對象物消耗用電極之第2例的斜視圖。
圖5係圖4所示之測定對象物消耗用電極之平面圖。
圖6A係一部分省略之圖5的部分擴大圖。
圖6B係未省略而顯示之對應圖6A的正面圖。
圖7係與以往的測定過程同時顯示經由本發明之電化學測定之測定過程的圖表。
圖8係顯示執行經由第1例之測定對象物消耗用電極之測定對象物消耗步驟情況之電流值的計算結果之圖表。
圖9係顯示執行經由第2例之測定對象物消耗用電極之測定對象物消耗步驟情況之電流值的計算結果之圖表。
圖10係顯示執行經由第3例之測定對象物消耗用電極之測定對象物消耗步驟情況之電流值的計算結果之圖表。
圖11係顯示經由有著對流情況之有無執行測定對象物消耗步驟的電流值之計算結果的不同之圖表。
圖12係顯示在本發明之測定對象物消耗用電極之第4例的斜視圖。
圖13係顯示經由本發明之測定對象物消耗用電極之第5例的斜視圖。
圖14係為了說明經由本發明之電化學測定裝置之一實施例的構成圖。
圖15A係顯示經由本發明之變頻器的一實施例之平面圖。
圖15B係圖15A所示之變頻器之剖面圖。
圖16係圖15A所示之變頻器之斜視圖。
圖17A係顯示為了構成圖4所示之測定對象物消耗用電極之具體的構件形狀的斜視圖。
圖17B係使用圖17A所示之構件而加以構成之測定對象物消耗用電極之斜視圖。
圖18係加以設置圖17B所示之測定對象物消耗用電極之變頻器的斜視圖。
首先，將老鼠EB之ALP活性測定作為例，對於進行經由有限要素法之數值解析的結果而加以說明。作為數值解析軟體，使用COMSOL Multiphysics Ver4.4。於以下，顯示解析樣品形狀，邊界條件。
<解析樣品形狀>
準備2.3mm×2.3mm×1.3mm之解析空間，將 40μm之電極(作用極)，設置為陣列狀於解析空間底面。電極的厚度係作為可充分無視程度的值而設定上，指定1nm。
將原點放置於2.3mm×2.3mm之解析空間底面中心，配合電極陣列全體中心與解析空間底面中心之電極，而以250μm間距設置8×8=64個，其中，對於中心附近的第4行第5列的電極上配合中心，配置仿造 300μm之EB的球體。球體與正下方之電極的間隔係考慮解析網目之容易切割度，採取3μm之距離。
<邊界條件>
解析空間內係設定濃度4.7×10-3mol/L之基質pAPP而作為空間內濃度初期值，解析空間4邊的壁與天頂係解析空間外則作為濃度4.7×10-3mol/L之解放邊界而設定。EB表面(球體表面)係依照下述所示之米開勒斯．曼登之式(1)，作為依存於表面附近之PAPP濃度而加以釋放PAP之邊界，做成酵素反應的樣本。
v：PAP釋放速度[mol/s]
[S]：基質PAPP濃度(4.7×10-3mol/L)
Vmax：PAPP濃度最大時反應速度(3.33×10-12mol/s)
Km：米開勒斯．曼登常數(1.7×10-3mol/L)
為了表現PAP之氧化還原反應，而在電極上，在電壓施加時，將PAP濃度作為零而設定，自PAP濃度梯度而計算電流值。電流值係與垂直於電極之方向的濃度梯度作為比例，依照式(2)。
i：在電極上之任意的點(x，y，z)之電流密度[A/m2]
C：在任意的點(x，y，z)之PAP濃度[mol]
z：垂直於電極的成分
x，y：水平於電極的成分
F：法拉第常數(96485C/mol)
D：氧化還原種PAP擴散係數(6.47×10-10m2/s)
n：反應電子數(n=2)
然而，為了將PAP濃度分布的影響，視覺上容易了解而進行評估，將64個之電極之中，與載置有EB之電極相同列的7個(沿著Y軸之7個)的電極之電流值，使用於評估。
首先，作為依照圖1所示之過程者，計算自酵素反應開始至電壓施加為止之時間A為3秒，而自電壓施加至導入電流值為止之時間B為0.1秒情況之電流值，和時間A為20秒，而時間B為0.1秒情況之電流值。將結果示於圖2。如圖2所示，自酵素反應開始至電壓施加為止之時間A之不同，則對於電流值成為不同而顯現。然而，圖2係將EB正下方之電極位置作為y=0μm，繪製自EB正下方之電極與兩側各3個之電極的電流值(後述之圖8-11的圖表亦為相同)。
此發明係執行設置測定對象物消耗用電極於電解液中，於測定對象物消耗用電極與對極之間，由施加測定用電壓與同極性之消耗用電壓，氧化或還原測定對象物者而進行消耗之測定對象物消耗步驟，和在消耗用電壓的施加停止後，使新的測定對象物擴散之測定對象物擴散步驟，和在使新的測定對象物擴散之後，於作用極與對極之間，施加測定用電壓而測定電流之電化學測定步驟之構成，以下，對於使用於數值解析之測定對象物消耗用電極之3個形狀(形狀1-3)加以說明。
．形狀1：將作用極與同極性之測定對象物消耗用電極，設置於與作用極同一平面上。測定對象物消耗用電極係拉開未與作用極導通程度之間隙，全面配置於作用極之周圍。圖3係顯示此測定對象物消耗用電極者，對於 40μm之作用極10周圍，係拉開20μm之間隙於同心的環狀而加以全面配置測定對象物消耗用電極21。圖3 中，31係顯示 300μm之EB。EB31係位於作用極10之正上方。
．形狀2：將作用極與同極性之測定對象物消耗用電極，作為3次元格子狀而配置於作用極之附近。圖4，5，6A，6B係顯示此測定對象物消耗用電極22之配置，構成者。3次元格子係將沿著XY方向的2次元格子，層積3片於Z方向而加以構成。格子的粗度係作為□30μm、間距係作為500μm。對於250μm間距的作用極10而言，於如圖4，5，6A，6B所示之位置，配置測定對象物消耗用電極22。然而，3片之2次元格子之Z方向的間隔係做成100μm。
．形狀3：併用形狀1與形狀2之構造。
測定對象物消耗用電極係與作用極相同，由在電壓施加時，PAP濃度則呈成為零地設定解析邊界條件者，再次顯現對於測定對象物消耗用電極之電壓施加。
圖7之P1係顯示上述圖2所示之計算結果的過程者，而圖7之P2係顯示包含經由測定對象物消耗用電極之測定對象物消耗步驟的過程，即，經由本發明之電化學測定方法之過程者。
作為對於自酵素反應開始3秒後與20秒後之狀態而言，於作用極與測定對象物消耗用電極，施加測定用電壓與同極性之消耗用電壓，而執行10秒之測定對象物消耗用步驟(PAP濃度分布消耗步驟)之後，停止消耗用電壓的施加，再次，使酵素反應產生3秒而歷經使新的 測定對象物擴散之測定對象物擴散步驟之後，於作用極施加測定用電壓，執行電化學測定步驟之構成，計算0.1秒後之電流值。
圖8-10係各顯示測定對象物消耗用電極為形狀1，形狀2及形狀3情況之電流值的計算結果者。
測定對象物消耗步驟後之反應(測定對象物之生成，擴散．．．測定對象物擴散步驟)係因無關於測定對象物消耗步驟前之時間為3秒，或20秒，而為一定之故，而測定對象物消耗步驟前之時間為3秒，或20秒雙方的結果則為一致者為佳。各形狀1，2，3之結果係3秒與20秒之結果則充分成為較圖2所示之結果接近者。
接著，例如對於電解液存在有對流之情況，電解液的流動係混亂EB之所形成之PAP濃度分布，認為對於測定帶來影響者。關於此點，對於電解液有著對流情況，對於經由本發明之電化學測定方法的效果進行計算的結果，加以說明。
計算係對於下述3個案例(案例1-3)進行。
．案例1：自酵素反應開始至電壓施加為止之時間為10秒，電壓施加後0.1秒後之電流值
．案例2：於在酵素反應開始時對於作用極的排列而言平行的方向(Y方向)，存在有對流為50μm/s情況中，自酵素反應開始至電壓施加為止之時間為10秒，電壓施加後0.1秒後之電流值
．案例3：於在酵素反應開始時對於作用極的 排列而言平行的方向(Y方向)，存在有對流為50μm/s情況，10秒的對流之後，使用作用極及與作用極同極性之測定對象物消耗用電極而執行10秒的測定對象物消耗步驟，之後，停止消耗用電壓的施加，再次，產生酵素反應，在歷經10秒的測定對象物擴散步驟之後，於作用極施加電壓，電壓施加後0.1秒之電流值。
圖11係顯示此等案例1~3之電流值的計算結果，如未有測定對象物消耗步驟，經由對流而如案例2，結果則產生偏差，對於在自本來的位置(存在有EB之位置)偏移之位置，產生有電流值之峰值而言，了解到在執行測定對象物消耗步驟之案例3中，可得到接近於案例1之本來應可得到之電流值的電流值者，而了解到可除去對流或液體搖晃之影響者。
對於進行以上數值解析之結果進行過說明，但在於包含測定對象物之電解液中，設置進行與測定對象物電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和藉由作用極與外部電源而連結之對極，於作用極與對極之間，施加測定用電壓，因應測定對象物的量而測定流動至作用極與對極之間的電流之電化學測定中，如上述，如執行測定對象物消耗步驟，電解液中之至少對於測定帶來影響，存在於範圍內之測定對象物係由完全被氧化或還原而加以消耗，其生成及擴散的過程係加以初期化而成為重置電解液中之狀態者。因而，由將後續之測定對象物擴散步驟的時間控制為一定者，在加以複數次反覆之測定的各次間及以 1次測定複數之樣本之情況的各樣本間，成為可將測定對象物之生成，擴散的條件作為均一化，也就是可謀求測定條件的均一化者。
另外，經由如此執行測定對象物消耗步驟之時，可排除電解液之液體搖晃或對流等之影響，更且將使測定對象物產生之樣品(生物體試料)投入至電解液之後，可以測定者之所期望的時間進行測定。
然而，在上述中，作為於測定對象物消耗用電極及作用極雙方，施加消耗用電壓而執行測定對象物消耗步驟之構成，但例如，亦可作為將消耗用電壓，僅施加於測定對象物消耗用電極而執行測定對象物消耗步驟之構成。
測定對象物消耗用電極之形狀係不限於上述的例，而例如可作為如圖12或圖13所示的形狀。在圖12中，測定對象物消耗用電極23係加以作為環狀而設置於與作用極10同一平面上，加以配置於 40μm之作用極10的周圍。構成環狀之測定對象物消耗用電極23的外徑係例如，作為 120μm，而內徑係例如作為 80μm。
圖13係將測定對象物消耗用電極做成2次元格子狀者，測定對象物消耗用電極24係加以設置於與作用極10同一平面上，呈於作用極10之周圍圍繞作用極10地加以配置。在此例中，格子的寬度係作為50μm，而間距係作為250μm。
測定對象物消耗用電極係亦可作為加上於此 等圖12及圖13所示之形狀，配合前述圖4，5，6A，6B所示之形狀2(3次元格子)而具有者。然而，對於使測定對象物產生之生物體試料為小之情況等，測定對象物消耗用電極係認為即使僅設置於與作用極同一平面上，亦發揮效果。
其他，亦可構築具有與前述形狀2(3次元格子)不同形狀之3次元性之擴散的測定對象物消耗用電極。例如，於將金的細線凝縮為鋼絲絨狀之構成，設置為了將生物體試料配置於內部的孔或凹部，呈未與作用極接觸地，支持或懸架於作用極之上方亦可。或者，亦可使用於具有適度之空隙率的多孔質狀的素材表面，施以鍍金之構成等。
接著，對於經由本發明之電化學測定裝置之構成加以說明。
圖14係模式性地顯示電化學測定裝置之構成者。電化學測定裝置係成為具備：收容電解液41，與在電解液41中使測定對象物產生之生物體試料30的電解液槽40，對於電解液槽40係加以設置作用極10與測定對象物消耗用電極20與對極50與參照極60之構成。作用極10與測定對象物消耗用電極20係在圖14中，簡略化而顯示，但如前述，作用極10係作為以特定的間距而加以多數配列為陣列狀之構成，而測定對象物消耗用電極20係作為具有圖3所示之測定對象物消耗用電極21，圖4，5，6A，6B所示之測定對象物消耗用電極22，圖12 所示之測定對象物消耗用電極23，圖13所示之測定對象物消耗用電極24之任一構成，或者併用測定對象物消耗用電極21，23，24之任一，和測定對象物消耗用電極22之構成者。圖14中，90係顯示鹽橋。
作用極10，測定對象物消耗用電極20，對極50及參照極60係在此例中，如圖14所示，加以連接於恆電位器70。恆電位器70係由包含可變電源71與電壓計72與電流計73而加以構成，在經由此恆電位器70而對於作用極10與對極50之間的測定用電壓的施加及施加測定用電壓時，因應測定對象物的量而加以進行流動至作用極10與對極50之間的電極間電流的測定。
另外，在未施加測定用電壓於作用極10與對極50之間時，對於測定對象物消耗用電極20與對極50之間的測定用電壓與同極性之消耗用電壓之施加，亦經由恆電位器70而加以進行。對於作用極10之測定用電壓的施加係加以進行為將開關81作為ON，而將開關82，83作為OFF者，而對於測定對象物消耗用電極20之消耗用電壓的施加係經由將開關82，83作為ON，而將開關81作為OFF之時而加以進行。然而，亦可作為呈將開關81作為ON，而對於作用極10亦施加消耗用電壓。
在圖14中，測定對象物消耗用電極20係成為自恆電位器70加以施加消耗用電壓之構成，但並不限於此等，而消耗用電壓之施加係亦可作為呈使用與恆電位器70另外的電源而進行。
接著，對於使用於自生物體試料產生之測定對象物的電化學測定，經由本發明之變頻器之構成，參照圖15A，15B及圖16而加以說明。
此變頻器係稱作生物LSI晶片之構成，可收容電解液41與加以浸漬於電解液41中之生物體試料的電解液槽40，則成為加以搭載於LSI晶片100上之構成。對於電解液槽40之中央係加以形成有穴42，而LSI晶片100係呈於此穴42之下端封塞穴42地加以配置。
LSI晶片100及電解液槽40係加以搭載固定於基板110上，對於基板110係加以形成有與進行傳感器的控制之外部裝置的連接用之多數的配線圖案111。圖15B中，120係顯示連接LSI晶片100與配線圖案111之銲接線。
對於LSI晶片100之上面係加以構成有感測器範圍101。在圖15A中，將感測器範圍101，附上陰影而顯示，於電解液槽40之底面的穴42之位置，加以劃定有感測器範圍101。雖省略詳細圖示，但在此例中，於感測器範圍101， 40μm之作用極(第1電極)則以250μm間距，20×20=400個、配列成陣列狀而加以形成。另外，與作用極同一平面上，呈位置於各作用極的周圍地加以形成測定對象物消耗用電極(第2電極)。測定對象物消耗用電極係作為具有前述圖3，圖12，圖13所各顯示之測定對象物消耗用電極21，23，24之任一構成者。
LSI晶片100係具備：對於各作用極及測定對 象物消耗用電極之電壓施加機能，將在各作用極之反應，作為電流值而檢測，進行放大之機能，更且開關機能等。作用極及測定對象物消耗用電極係例如，經由剝離法而加以形成。
圖15A，15B及圖16所示之變頻器係成為於與作用極同一平面，具備測定對象物消耗用電極之構成，但更且亦可作為具備如前述之圖4，5，6A，6B所示之3次元格子構造的測定對象物消耗用電極之構成。
圖17A，17B係顯示配置於變頻器之3次元格子構造的測定對象物消耗用電極(第3電極)之具體的構成者，圖18係顯示對於圖15A，15B及圖16所示之變頻器而言，加以追加3次元格子構造的測定對象物消耗用電極的變頻器者。
3次元格子構造的測定對象物消耗用電極130係在此例中，經由3片的金屬板131，與計12個之墊片132而加以構成。金屬板131係由銅或鎳所成，厚度係作為30μm程度。由光微影法與蝕刻等，於金屬板131，如圖17A所示地形成網目131a。網目131a之L/S(線/空間)係作為30μm/470μm。於形成網目131a之金屬板131的四角，配置墊片132，由藉由墊片132而層積3片的金屬板131者，成為如圖17B所示之3次元格子構造的測定對象物消耗用電極130。墊片132之厚度係作為70μm，經由此而加以形成網目131a之金屬板131則以100μm間隔而加以層積。墊片132與金屬板131係以點熔接等而加 以固定，層積後，經由施以鍍金而完成3次元格子構造的測定對象物消耗用電極130。
3次元格子構造的測定對象物消耗用電極130係如圖18所示地，加以收容於穴42內而加以配置於感測器範圍101上。圖18中，140係顯示與為了施加消耗用電壓於測定對象物消耗用電極130之外部電源連結之配線。然而，亦可作為自LSI晶片100之感測器範圍101施加消耗用電壓於測定對象物消耗用電極130之構成者。
對極及參照極係作為與變頻器另外的構件，在測定時(使用時)加以投入至電解液41中。

Claims (22)

  1. 一種電化學測定方法，係在於包含測定對象物之電解液中，加以設置與前述測定對象物進行電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和藉由前述作用極與外部電源而連結之對極，測定施加測定用電壓於前述作用極與前述對極之間，因應前述測定對象物的量而流動至前述作用極與前述對極之間的電流之電化學測定方法，其特徵為執行設置測定對象物消耗用電極於前述電解液中，於前述測定對象物消耗用電極與前述對極之間，由施加前述測定用電壓與同極性之消耗用電壓，氧化或還原前述測定對象物而進行消耗之測定對象物消耗步驟，和在前述消耗用電壓的施加停止後，使新的測定對象物擴散之測定對象物擴散步驟，和在使前述新的測定對象物擴散之後，於前述作用極與前述對極之間，施加前述測定用電壓而測定前述電流之電化學測定步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之電化學測定方法，其中，在前述測定對象物消耗步驟中，對於前述作用極亦施加前述消耗用電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係加以設置於與前述作用極同一平面上。
  4. 如申請專利範圍第3項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成環狀，加以配置於前述作用極之周圍。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成格子狀，加以配置於前述作用極之周圍。
  6. 如申請專利範圍第3項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係加以全面配置於前述作用極之周圍。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係於前述電解液中具有3次元的擴散之構造而加以設置。
  8. 如申請專利範圍第7項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成3次元格子狀，在前述電解液中，於加以設置前述作用極的面之上方，自前述作用極離間加以配置。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之電化學測定方法，其中，前述測定對象物消耗用電極係作為配合加以設置於與前述作用極同一平面上之電極，和具有於前述平面的上方，自前述作用極離間加以配置，具有3次元的擴散之構造之電極而具有的形狀。
  10. 一種電化學測定裝置，係具備：收容電解液與在前述電解液中，使測定對象物產生之生物體試料的電解液槽，和加以設置於前述電解液槽，與前述測定對象物進行電子之收受而進行氧化還原反應的作用極，和加以設置於前述電解液槽之對極，和施加測定用電壓於前述作用極與前述對極之間的測定用電壓施加手段，和測定在施加前述測定用電壓時，因應前述測定對象物的量而流動至前述作用極與前述對極之間的電流之電流測定手段的電化學測定裝置，其特徵為具有：對於前述電解液槽，設置與前述測定對象物進行電子之收受而進行氧化還原反應的測定對象物消耗用電極，而在未施加前述測定用電壓於前述作用極與前述對極之間時，於前述測定對象物消耗用電極與前述對極之間，施加前述測定用電壓與同極性之消耗用電壓之消耗用電壓施加手段。
  11. 如申請專利範圍第10項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係加以設置於與前述作用極同一平面上。
  12. 如申請專利範圍第11項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成環狀，加以配置於前述作用極之周圍。
  13. 如申請專利範圍第11項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成格子狀，加以配置於前述作用極之周圍。
  14. 如申請專利範圍第11項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係加以全面配置於前述作用極之周圍。
  15. 如申請專利範圍第10項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係於前述電解液中具有3次元的擴散之構造而加以設置。
  16. 如申請專利範圍第15項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係構成3次元格子狀，在前述電解液中，於加以設置前述作用極的面之上方，自前述作用極離間加以配置。
  17. 如申請專利範圍第10項記載之電化學測定裝置，其中，前述測定對象物消耗用電極係作為配合加以設置於與前述作用極同一平面上之電極，和具有於前述平面的上方，自前述作用極離間加以配置，具有3次元的擴散之構造之電極而具有的形狀。
  18. 一種變頻器，係使用於自生物體試料產生之測定對象物的電化學測定之變頻器，該變頻器包含有：LSI晶片；和搭載於前述LSI晶片上，可收容電解液與浸漬於前述電解液中之前述生物體試料的電解液槽；和配列為陣列狀，而設置於前述LSI晶片的複數的第1電極；和以位置於前述複數之第1電極的各周圍的方式設置於前述LSI晶片的第2電極；和3次元格子狀的第3電極，前述複數的第1電極和前述第2電極位置有於劃定在前述電解液槽之底面的感測器範圍，前述第3電極位置有於前述感測器範圍的上方。
  19. 如申請專利範圍第18項記載之變頻器，其中，前述第2電極係環狀電極群。
  20. 一種變頻器，係使用於自生物體試料產生之測定對象物的電化學測定之變頻器，該變頻器包含有：LSI晶片；和搭載於前述LSI晶片上，可收容電解液與浸漬於前述電解液中之前述生物體試料的電解液槽；和配列為陣列狀，而設置於前述LSI晶片的複數的第1電極；和以位置於前述複數之第1電極的各周圍的方式設置於前述LSI晶片的格子狀的第2電極，前述複數的第1電極和前述第2電極位置有於劃定在前述電解液槽之底面的感測器範圍。
  21. 一種變頻器，係使用於自生物體試料產生之測定對象物的電化學測定之變頻器，該變頻器包含有：LSI晶片；和搭載於前述LSI晶片上，可收容電解液與浸漬於前述電解液中之前述生物體試料的電解液槽；和配列為陣列狀，而設置於前述LSI晶片的複數的第1電極；和以不導通與前述第1電極並且位置於前述複數之第1電極的各周圍的方式設置於前述LSI晶片的第2電極，前述複數的第1電極位置有於劃定在前述電解液槽之底面的感測器範圍，前述第2電極形成於前述感測器範圍的整個表面上。
  22. 如申請專利範圍第20項或第21項記載之變頻器，更進而包含有：位置有於前述感測器範圍的上方的3次元格子狀的第3電極。
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