CN101627301A - 电化学测定用电极板、和具有该电化学测定用电极板的电化学测定装置、以及用该电化学测定用电极板定量目标物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够高精度并且高灵敏度地测定试样液中包含的目标物质的浓度的电化学测定用电极板。本发明的电化学测定用电极板(1)包括：基板(31)；设置在上述基板上表面的上层(40)；设置在上述基板下表面的下层(11)；夹在上述基板的上表面与上述上层之间的第一电极体(32)；和夹在上述基板下表面与上述下层之间的第二电极体(12)，上述上层具有多个上层，上述第一电极体具有由上述第一电极体中的、经上述上层贯通孔从上述上层的上表面露出的部分构成的多个第一电极(32d)，上述基板具有多个基板贯通孔(33)，上述第二电极体具有由上述第二电极体中的、经上述上层贯通孔和上述基板贯通孔从上述上层的上表面露出的部分构成的多个第二电极(12d)。

Description

电化学测定用电极板、和具有该电化学测定用电极板的电化学测定装置、以及用该电化学测定用电极板定量目标物质的方法

技术领域

本发明涉及高灵敏度地检测和定量在生物体内微量地包含的物质的电化学测定用电极板。

背景技术

近年来，正在开发使酶所具有的特别的催化作用和具有电极反应活性的电子介体(mediator)组合，对血液中包含的蔗糖(sucrose)、葡萄糖等的糖类进行定量的电化学测定用电极板。

在这种电化学测定用电极板中，通过在使糖类和酶之间发生反应后，对电子介体进行电化学测定，经电子介体间接地对试样液中包含的糖类进行定量。

因为该方法对糖类的奇异性高，操作时的温度的影响小，定量装置的结构也简单，所以通过使用该方法，普通人能够在家庭等中简便地对糖类进行定量。

电化学测定用电极板适合于对生物体中包含的微量溶液样品的分析。因此，尝试将电化学测定用电极板与各种各样的有机材料或者无机材料相组合应用于传感器等。因为电化学测定用电极板的电极应答速度，随着电化学测定用电极板所具有的微小电极的面积减少而提高，所以正在对各种电极形状、电极的细微化进行研讨。

但是，伴随着电极面积的减少，得到的电流值减少。例如，当使电极面积细微化至大约数百μm²时，能够检测出的电流值降低至数十～数nA量级。因此，在测定时发生噪声应答的增加和灵敏度降低。所以，为了消除这些不良情况，在专利文献1～4中研讨了集成有多个微小电极的电化学测定用电极板。

在专利文献1～4中，提出了再现性良好地在基板上制作大量与邻接的微小电极之间的距离保持一定的微小电极的方法。

图17表示专利文献1中记载的现有技术的电化学测定用电极板的结构的整体图(图17(a))和部分放大图(图17(b))。该电化学测定用电极板200，叠层有绝缘性基板201、作为氧化电极起作用的下部电极体202、绝缘层203、作为还原电极起作用的表面电极204。在表面电极204的表面形成有大量圆筒形的细微孔5，在该细微孔5中露出下部电极体202的膜面。

绝缘性基板201，例如由在硅基板201a的主表面覆盖有氧化膜201b的所谓的附着氧化膜的硅基板构成。下部电极体202是在基板201上的氧化膜201b的表面(即，绝缘体的表面)由金属、半金属、碳材料或半导体形成的氧化电极。表面电极204，是在绝缘层203上与下部电极体202同样，由金属、半金属或半导体形成的还原电极。由从下部电极体202的细微孔5露出的部分(以下，作为氧化电极202)和表面电极204构成作用电极对。即，氧化电极202a和表面电极204均作为作用电极起作用，更详细地说，如上所述的那样，下部电极体202的露出部作为氧化电极起作用，表面电极204作为还原电极起作用。此外，在图17中，207是为了使外部引线与下部电极体202的一个端部连接而开口的电极引出用开口部。这里细微孔205指的是完全贯通绝缘层203和表面电极204，到达下部电极体202表面的孔。

在使用如上所述的电化学测定用电极板的电化学测定装置中，为了得到电流应答，对下部电极体202和表面电极204施加电位。当电化学测定装置由氧化电极202a、表面电极204、对极(未图示)这3个电极构成时，设对极在试样溶液中所示的电位为零，在氧化电极体202a-对极之间，表面电极204-对极之间施加电位。此外，当电化学测定装置由氧化电极体202a、表面电极204、参照电极(未图示)、补助电极(未图示)这4个电极构成时，设参照电极在试样溶液中表示的电位为零，对氧化电极202a-参照电极之间，表面电极204-参照电极之间施加电位。

在专利文献4和非专利文献1中，提出取圆筒形的细微孔205的间隔比它的直径大的电化学测定用电极板的方案，报告了使用该电极板的电化学测定结果。在这些文献中，作为大(macro)电极的表面电极204具有比作为微小电极的集合体的下部电极大的面积。当测定时，分别在氧化电极202a上施加能够引起氧化反应的电位，并且在表面电极204上施加能够引起还原反应的电位。由此，报告了在氧化电极202a和表面电极204之间发现自感应氧化还原循环，表观上能够得到高的电流应答的情况。

这样一来，经存在于试样液中的电子介体，对糖类等的目标物质进行定量。

此外，即便对氧化电极202a施加引起还原反应的电位，对表面电极204施加引起氧化反应的电位，也发现同样的自感应氧化还原循环。

这里，使用图18说明在专利文献4、非专利文献1和2中记载的自感应氧化还原循环。

图18中的自感应氧化还原循环在2个作用电极，即微小电极221和大电极222上进行。

在微小电极221的表面，通过发生还原体224的氧化反应生成氧化体225，在微小电极221流通氧化电流。

通过在大电极222中接近微小电极221的部分222a的表面，使氧化体225被还原成为还原体226，由此在大电极222流通还原电流。

进一步通过还原体225扩散到达微小电极221的表面，再次引起从还原体224到氧化体225的氧化反应，在微小电极221流通氧化电流。结果，通过在大电极222a的表面将从微小电极221生成的氧化体225还原形成还原体226，能够将还原体224供给微小电极221的表面。

因此，在微小电极221和大电极222a之间产生氧化反应和还原反应循环的所谓的氧化还原循环反应，结果在微小电极221稳定地流通电流，能够检测出在试样液中微量地包含的目标物质并对其进行定量。

而且为了提高高灵敏度测定的有效性，在基板上形成更多的微小电极221，尽可能多地形成进行氧化还原循环的由氧化电极和还原电极构成的电极对。

专利文献1：日本第2556993号专利公报(第6页，第一图)

专利文献2：日本第2564030号专利公报(第7页，第2图)

专利文献3：日本特开2006-78404号专利公报(第25页，图1)

专利文献4：日本第3289059号公报(第16页，图5)

专利文献5：日本特开2007-010429号公报(图3，图4)

非专利文献1：J.Electrochem.Soc.，138卷，12号，3551页

非专利文献2：青木幸一等著“使用微小电极的电化学测定法”(公司)电子信息通信学会编平成10年2月10日发行48-49，70-71页

发明内容

如图17所示，当作为还原电极起作用的表面电极204的面积比氧化电极202a的面积大得多时，产生下面那样的问题。

在大电极222a上生成的还原体226扩散，但是它不仅到达微小电极221(与图17中的氧化电极202a相当)，而且如图18的右侧所示，它的一部分也到达大电极222(与图17中的表面电极204相当)中远离微小电极221的部分222b上。这种还原体227通过氧化反应形成氧化体228。即，在大电极222上也发生氧化反应(也参照日本特开平3-246460号专利公报的第4图)。

接着，该氧化体228扩散，到达大电极222中接近微小电极221的部分222a上。在那里通过还原反应，形成还原体226。还原体226扩散到达微小电极221的表面再次被氧化形成氧化体225(或者，再次到达大电极222中远离微小电极221的部分222b)。

即，在图17的表面电极204上同时发生氧化反应和还原反应。结果，想要在氧化电极202a检测出的还原体的氧化也同时在表面电极204上发生。

因此，在表面电极204产生的还原体并没有在氧化电极202a上高效率地氧化，在高灵敏度化方面产生问题。

此外，由于表面电极204作为大电极起作用而施加电位时的充电电流较大。因此，也产生了与作为微小电极的氧化电极202a相比反应达到稳定状态的时间变长的课题。

本发明是为了解决上述课题而提出的，本发明的目的是提供能够经电子介体而高精度并且高灵敏度地定性测定或定量测定试样液中包含的糖类等的目标物质的浓度的电化学测定用电极板。

为了解决上述课题，本发明的电化学测定用电极板，包括：由绝缘体构成的基板；设置在上述基板上表面的由绝缘体构成的上层；设置在上述基板下表面的由绝缘体构成的下层；夹在上述基板上表面和上述上层之间的第一电极体；和夹在上述基板下表面和上述下层之间的第二电极体，上述上层具有多个上层贯通孔，上述第一电极体，具有由上述第一电极体中的、经上述上层贯通孔从上述上层的上表面露出的部分构成的多个第一电极，上述基板具有多个基板贯通孔，上述第二电极体，具有由上述第二电极体中的、经上述上层贯通孔和上述基板贯通孔从上述上层的上表面露出的部分构成的多个第二电极，在俯视观察时，上述多个基板贯通孔均不与上述第一电极体重合，在上述各第一电极的周围，配置有与上述第一电极的中心间距离相等的4个第二电极，在上述各第二电极的周围，配置有与上述第二电极的中心间距离相等的4个第一电极，上述各第一电极的面积和上述各第二电极的面积均实质上相同。

在本发明的一个方式中，上述第一电极体，由形成以依次连结上述第一电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接上述多个分支部的一端的主干部构成。

在本发明的一个方式中，上述第二电极体，由形成以依次连结上述第二电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接上述多个分支部的一端的主干部构成。

在本发明的一个方式中，上述第一电极体由具有多个切除部的金属板构成，上述多个切除部通过将比与上述多个基板贯通孔对应的区域还大一圈的区域切除而成。

在本发明的一个方式中，上述第二电极体，由全部包括上述多个第二电极的金属板构成。

在本发明的电化学测定用电极板中，优选上述各上层贯通孔的剖面面积与上述各第一电极的面积实质上相同，上述各基板贯通孔的剖面面积与上述各第二电极的面积实质上相同。

在本发明的一个方式中，上述各上层贯通孔的剖面形状和上述各基板贯通孔的剖面形状为正四边形。

在本发明的一个方式中，上述各上层贯通孔的剖面形状和上述各基板贯通孔的剖面形状为正六边形。

又，上述电化学测定用电极板，与参照电极和辅助电极组合，或者与对极组合，构成电化学测定装置。该电化学测定装置也包括在本发明的主旨中。

而且，利用该电化学测定用装置进行的如下所述的对含有电子介体的试样液中包含的目标物质进行定量的方法也包括在本发明的主旨中。本发明的对目标物质进行定量的方法包括：使上述参照电极、上述辅助电极和上述电化学测定用电极板，或者上述对极和上述电化学测定用电极板与上述试样液接触的接触工序；对上述第一电极体和上述第二电极体的一方扫描正电位，对另一方施加负电位，或者对上述第一电极体和上述第二电极体的一方施加正电位，对另一方扫描负电位，测定在上述第一电极体和上述第二电极体之间流动的电流值的电流测定工序；和根据在上述电流测定工序中得到的电流值计算上述目标物质的量的计算工序。

本发明的上述目的，其它目的，特征和优点，将从通过参照附图对下面的优选实施方式进行的详细说明中清楚地了解。

根据本发明，能够高精度并且高灵敏度地测定试样中包含的目标物质的浓度。

附图说明

图1是示意性表示第一实施方式的电化学测定用电极板的立体图。

图2是示意性表示第一实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图3是示意性表示氧化电极体和还原电极体的分支部的一部分形状的平面图。

图4是具有第一实施方式的电化学测定用电极板的电化学测定装置的概略图。

图5是表示检量线作成方法的一个例子的图。

图6是示意性表示在第一实施方式的电化学测定用电极板形成有参照电极和辅助电极的电极板的立体图。

图7是示意性表示第二实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图8是表示图7的电化学测定用电极板中的上层贯通孔的排列的一部分的俯视图。

图9是示意性表示第三实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图10是示意性表示第四实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图11是示意性表示第五实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图12是示意性表示第六实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图13是示意性表示第七实施方式的电化学测定用电极板的分解立体图。

图14是表示实施例1的电化学测定用电极板的制造工序的剖面图。

图15是表示比较例1的电化学测定用电极板的制造工序的剖面图。

图16是表示实施例3的电化学测定用电极板的制造工序的剖面图。

图17是表示现有技术的电化学测定用电极板的结构的立体图。

图18是示意性表示在现有技术的电化学测定用电极板的电极上生成的氧化还原反应的图。

符号说明：

1、60、70、80、81、82、83、84  电化学测定用电极板

3，4  切口部

10    氧化电极设置层

12    氧化电极体(第二电极体)

12a   氧化电极体的分支部

12b   氧化电极体的主干部

12c   氧化电极引线

12d   氧化电极

21    电极的集合体

22    参照电极

23    辅助电极

24    试样液容器

25    控制装置

26    记录器

27    电化学测定装置

30    还原电极设置层

31    基板

33    基板贯通孔

32    还原电极体(第一电极体)

32a   还原电极体的分支部

32b   还原电极体的主干部

32c   还原电极引线

32d   还原电极

40    上层

41    上层贯通孔

41a   露出氧化电极的上层贯通孔

41b   露出还原电极的上层贯通孔

61    参照电极

62    辅助电极

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的优选实施方式。

(第一实施方式)

图1是示意性表示第一实施方式的电化学测定用电极板的立体图。电化学测定用电极板1的结构为：从下侧顺次地叠层下层11、基板31、上层40，在下层11和基板31之间夹有氧化电极体12，在基板31和上层40之间夹有还原电极体32。在上层40，矩阵状地形成有多个上层贯通孔41。更详细地说，形成有横方向8列，纵方向4行，合计32个上层贯通孔41。各上层贯通孔41的剖面形状为正方形，在电化学测定用电极板1的上表面使还原电极体32露出的上层贯通孔41b、和在电化学测定用电极板1的上表面使氧化电极体12露出的上层贯通孔41a交替地以等间隔被配置。上层贯通孔41a，经在图1中未表示的基板31上的基板贯通孔在电化学测定用电极板1的上表面使氧化电极体12露出。在俯视图上，令形成有上层贯通孔41的横方向的位置依次为A、B、C、D、……、H，令纵方向的位置为a、b、c、d。而且上层贯通孔41(X，x)表示横方向的位置在X(X＝A、B、C、D、……、H)，纵方向的位置在x(x＝a、b、c、d)的上层贯通孔41。

电化学测定用电极板1，具有为了在端部近旁露出设置在氧化电极体12的氧化电极引线12c而形成的切口部3、和为了在端部近旁露出设置在还原电极体32的还原电极引线32c而形成的切口部4。

图2是图1所示的电化学测定用电极板1的分解立体图。如图2所示，第一实施方式的电化学测定用电极板1，从下侧依次叠层有氧化电极设置层10、还原电极设置层30和上层40。氧化电极设置层10由下层11和设置在下层11上表面的氧化电极体12构成。还原电极设置层30由基板31和设置在基板31上表面的氧化电极体32构成。下层11、基板31、上层40均为绝缘体。

氧化电极体12如图2所示夹在下层11和基板31之间。同样，还原电极体32夹在基板31和上层40之间。

上层40具有多个上层贯通孔41。在图2中，设置有32个上层贯通孔41。在32个上层贯通孔41中，从左上的上层贯通孔41a(a，A)的横向的上层贯通孔41b(a，B)、和以该上层贯通孔41b作为基点在纵方向和横方向上隔1个的贯通孔41b露出还原电极32的一部分。在还原电极体32中，从各上层贯通孔41a露出的部分，即，在图2中，在氧化电极体32上画有斜线的部分，与试样液接触，作为还原电极32d起作用。在图2中，设置有16个还原电极32d。在还原电极体32中，形成有上层40的部分，即，在图2中在还原电极体32上没有画斜线，空白地表示的部分，不与试样液接触。因此，该部分不作为还原电极起作用。还原电极体32，由将从上层贯通孔41b露出的部分往返邻接的2个列在纵方向上依次连结同时延伸设置的具有锯齿状形状的多个分支部32a、和连接全部的分支部32a的一端的主干部32b构成。另外，还原电极体32在该主干部32b的一端具有还原电极引线32c。

基板31具有多个基板贯通孔33。在图2中，设置有16个基板贯通孔33。16个基板贯通孔33，按照在上层贯通孔41中，位置和形状与不露出还原电极体32的一部分的16个上层贯通孔41a一致并重叠的方式被设置。在上层贯通孔41中，从不露出还原电极体32的一部分的16个上层贯通孔41a，经基板贯通孔33露出氧化电极体12的一部分。即，在图2中，在氧化电极体12上画有斜线的部分，与试样液接触，作为氧化电极12d起作用。在图2中，设置有16个氧化电极12d。在氧化电极体12中，形成有基板31的部分，即，在图2中，在氧化电极体12上没有画斜线，空白地表示的部分，不与试样液接触。因此，该部分不作为氧化电极起作用。氧化电极体12，由将从上层贯通孔41a经基板贯通孔33露出的部分往返邻接的2个列在纵方向上顺次连结同时延伸设置的具有锯齿状形状的多个分支部12a、和连接全部分支部12a的一端的主干部12b构成。氧化电极体12在该主干部12b的一端具有还原电极引线12c。

使用图3更具体地说明本实施方式的电化学测定用电极板1中的氧化电极体12和还原电极体32的形状。在本实施方式中，各个分支部12a和32a形成“锯齿状”。术语“锯齿状”一般指直线向左右多次曲折的形状或者周期地排列大致Z字型的配线的形状，在本说明书中也是同样的。图3是示意性表示氧化电极体12和还原电极体32的分支部12a和32a的一部分形状的平面图。如图3所示，本实施方式中的“锯齿状”，是由沿长边方向延伸出来的长边方向延伸设置部51、53、55、57；和连接不同列上的最接近的长边方向延伸设置部，并且相对于长边方向延伸设置部以角度R设置的连接部52、54、56构成的形状。长边方向延伸设置部51、53、55、57分别包括氧化电极12d或还原电极32d。

返回到图2，上层贯通孔41和基板贯通孔33均沿垂直方向贯通，是在垂直方向实质上具有一定剖面形状和一定剖面面积的形状。各上层贯通孔41的面积和各基板贯通孔33的面积实质上相同。其剖面形状为正方形，其剖面面积例如为1μm²～10000μm²。当超过10000μm²时，发生如图18的右侧所示的不希望有的反应，结果，在高灵敏度化方面产生问题。下层11、基板31和上层40的厚度分别优选为5μm以上100μm以下。还原电极32d的面积与上层贯通孔41b的剖面面积相同，氧化电极12d的面积与基板贯通孔33的剖面面积相同。

能够分别独立地对氧化电极体12和还原电极体32施加电位，使在各个电极上能够进行目标物质的电化学反应，更具体地说是进行氧化反应和还原反应。通过在氧化电极12d的电化学反应产生的电信号在氧化电极体12传送，能够经氧化电极引线12d由检流计等的计测器进行定量。同样地通过在还原电极32d的电化学反应产生的电信号在还原电极体32传送，能够经还原电极引线32d由检流计等的计测器进行定量。

在俯视图中，各氧化电极12d，与在上下和左右方向的4个方向上中心间距离相同的4个还原电极32d邻接。同样，在俯视图中，各还原电极32d，与在上下和左右方向的4个方向上中心间距离相同的4个氧化电极12d邻接。即，各电极32d，12d，是通过能够在电化学上成对地起作用的4个电极32d、12d相邻接，当使用本实施方式的电化学测定用电极板1利用电化学法对试样溶液中的氧化还原物质进行定量时，能够通过高效率的氧化还原循环高精度地对上述氧化还原物质进行定量。

下面具体地叙述构成本实施方式的电化学测定用电极板1的部件的材料。作为下层11，使用表面或全体具有绝缘性的基板。例如，能够使用在硅基板的表面覆盖有作为绝缘层的SiO₂膜的附氧化膜硅基板；石英玻璃板；氧化铝基板；由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜等的树脂材料等构成的基板。

氧化电极体12和还原电极体32由金属、金属氧化物、半导体等具有电导性的材料形成。作为具有电导性的材料，能够使用金、铂、钯、银、铬、钛、镍等的金属，p和n型硅、p和n型锗、硫化镉、二氧化钛、氧化锌、磷化镓、砷化镓、磷化铟、硒化镉、碲化镉、二砷化钼，硒化钨，二氧化铜，氧化锡，氧化铟，铟锡氧化物等的半导体，其它的科琴黑等的导电性碳。作为电极材料优选使用稳定的金、铂、钯。

基板31和上层40能够使用以SiO₂为代表的硅氧化物或氮化硅，利用常压CVD、减压CVD、等离子体CVD、溅射等方法形成。另外，能够通过旋转涂敷等将自旋玻璃(东京应用化学株式会社制)、Elastosil(エラストジル)(WACKER ASAHIKASEI SILICONE CO.，LTD.制)等的硅树脂；Kapton(DuPont-Toray/TDC(東レ·デユポン株式会社)制)等的聚酰亚胺及其衍生物；JER(ジエイイ一ア一ル)(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd制)等的环氧树脂；Sumikon(スミコン)(SumitomaBakelite Coppany Limited制)等的热硬化制树脂；PMER(ピ一エムイ一ア一ル)(东京应用化学工业株式会社制)、SU-8(エスユ一エイト)(化学药品Microchem株式会社制)等的光致抗蚀剂或感光性树脂等的树脂材料涂敷，并进行烘烤，利用使基于电子线、紫外线的曝光、显影工序等组合的方法而制作。从后述的孔形成工序的加工容易性出发，优选使用硅氧化物、氮化硅、光致抗蚀剂材料或者感光性树脂。

另外，当制造电化学测定用电极板1时，应该在下层11的上表面形成氧化电极体12，在基板31的上表面形成还原电极体32，进行导电性材料的图案形成。在电极的图案形成时，能够使用使蒸镀、溅射等的成膜方法和蚀刻方法组合的方法；使成膜方法和金属掩模组合进行的方法；使用光致抗蚀剂进行的提离法(lift-off)；使用掩模的网板印刷、激光熔蚀(laser abrasion)法；或者基于喷墨印刷法的直接描绘方法。

关于在下层11上依次叠层，形成还原电极体32后，将光致抗蚀剂或感光性树脂材料作为材料形成上层40的情形进行说明。在形成有还原电极体32的基板31上涂敷在上层40的形成时使用的感光性树脂的前体材料，并进行烘烤(baking)工序。在此重叠具有图案的图像掩模，上述图案是正方形的具有同一面积的多个孔在横方向和纵方向上以同一中心间距离排列而成，利用电子线、紫外线等对掩模图案进行曝光、显影，将图案转印在基板上的光致抗蚀剂或感光性树脂材料之后，进行显影、烘烤，由此能够得到具有上层贯通孔41的上层40。将它作为掩模对基板31进行蚀刻，形成基板贯通孔33。或者也可以在叠层上层40的工序之前形成基板贯通孔33。

如果用以上的制造方法，则能够容易地形成具有同一剖面形状和同一剖面面积的上层贯通孔41和基板贯通孔33，由此容易使分别来自氧化电极12d和还原电极32d的反应生成物浓度一致。另外，通过使对电极的中心间距离一定能够使在各个对电极之间进行的氧化还原循环反应的速度相等。通过这些作用，能够极快地达到稳定状态。结果，能够高精度地对试样液中包含的目标物质进行定量。

在本实施方式的电化学测定用电极板1中，因为上层贯通孔41、基板贯通孔33成为试样液的通道，所以当试样液是水溶液时，优选上层贯通孔41、基板贯通孔33的内壁为亲水性。因此，作为上层40和基板31，优选选择硅基板、玻璃基板等的具有亲水性表面的基板，或者由亲水性的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚萘二甲酸乙二醇酯膜基板等的聚脂材料构成的基板。当使用具有疏水性的基板时，优选使用乙醇、异丙醇等对上层贯通孔41或基板贯通孔33的内壁实施亲水化处理。

[电化学测定用装置的说明]

图4表示具有第一实施方式的电化学测定用电极板的电化学测定装置(以下，简称为“测定装置”)。

如图4所示，在测定装置27中，电化学测定用电极板1、参照电极22和辅助电极23被浸在盛满试样容器24的试样液中。因此，这些电极与试样液接触。另外，在电化学测定用电极板1的表面，在横方向和纵方向上交替地形成多个氧化电极12d和还原电极32d，形成电极的集合体21。参照电极22是作为对电化学测定用电极板1施加的电位的基准的电极。使参照电极22在试样液中表示的电位为零，分别对氧化电极12d、还原电极32d施加电位。

辅助电极23是为了在测定装置27中使安培定律成立，用于对电流进行补偿的电极。控制装置25，经氧化电极引线12c和还原电极引线32c与电化学测定用电极板1电连接，同样地也与参照电极22、辅助电极23电连接。利用记录器26，记录从控制装置25输出的电流应答。

[电化学测定方法的说明]

下面，说明试样液中包含的电子介体的定量方法。

用循环伏安法(cyclic voltammetry)等的方法，预先调查电子介体的氧化反应进行的电位和还原反应进行的电位，用于后面说明的氧化电极的电位的值和还原电极的电位的值。此外，电位的基准是参照电极22在试样液中显示的平衡电位。即，分别对氧化电极12d和还原电极32d施加的电位是当令参照电极22为0V时的相对电位。

在将氧化电极12d和还原电极32d的电位输入到控制装置25后，开始测定。虽然将在后述的实施例中详细地进行说明，但是具体地说，对氧化电极12d从0V开始缓慢地施加正电压。在后述的实施例中，使对氧化电极12d施加的电压缓慢地从0V变化到+0.7V。而且，将其称为“扫描”。即，在本说明书中使用的术语“扫描”是指使电位连续地变化。与此相对照，在本说明书中使用的术语“施加”是指使电位急剧地变化到预先决定的电位。

这时，优选继续对还原电极施加与参照电极相同的电位(在许多情形中，为0V)。对氧化电极12d施加电压的速度(以下，称为“扫描速度”)一般为5mV/秒以上500mV/秒以下。在后述的实施例中，为100mV/秒。

此外，在上述说明中，对氧化电极12d扫描正电位，对还原电极32d施加负电位。但是，也可以对氧化电极12d施加正电位，对还原电极32d扫描负电位。

利用控制装置25经氧化电极引线12c检测在氧化电极12d的氧化反应中得到的电流。同样地利用控制装置25经还原电极引线32c检测在还原电极32d的还原反应中得到的电流。检测出的电流被输出到记录器26，将所记录的氧化电流值和标准试样的氧化电流测定结果(后述的检量线)进行比较，能够对试样液中的检测对象物质进行定量。

将记录在记录器26的还原电流值和标准试样的还原电流测定结果进行比较，也能够对试样液中的检测对象物质进行定量。为此，优选预先使用本实施方式的检测装置制作标准试样的检量线。

这里，关于使用检量线，定量试样液中的检测对象物质的方法，即，计算试样液中的检测对象物质的浓度的方法进行说明。

首先，准备标准试样。在该标准试样中，包含有浓度已知的还原型电子介体(这里，假定为亚铁氰化钾)。将该浓度已知的标准试样用作试样液，通过如图4所示的电化学测定装置，将还原型电子介体的浓度和利用电化学测定装置测定的反应电流值之间的关系画成曲线图。在图5中表示了该曲线图的一个例子。

如图5上部的曲线图所示，画出反应电流值相对于亚铁氰化钾浓度的曲线，作成检量线。于是，如图5下部的曲线图所示，当关于某个未知浓度的试样得到反应电流值为20μA时，因为根据已作成的检量线可知亚铁氰化钾浓度为200μA，所以关于使用检量线的浓度未知的试样，能够实现对亚铁氰化钾浓度的定量。

如图4所示，这里，假定当还原型电子介体的浓度为100μA时，反应电流值为10μA，当还原型电子介体的浓度为300μM时，反应电流值为30μA，当还原型电子介体的浓度为500μA时，反应电流值为50μA。将它们在曲线图上做曲线，画出检量线。通过这样做，根据浓度已知的标准试样得到检量线。

下面，使用浓度未知的试样液，通过图4所示的电化学测定装置得到反应电流值。当这里得到的反应电流值为20μA时，根据检量线能够得知试样液中包含的还原型电子介体的浓度。根据该还原型电子介体的浓度，计算出试样液中包含(或者已经包含)的目标物质的量。

此外，实际上，检量线的制作和目标物质的量的计算等都是用计算机进行，这是不言而喻的。

[关于参照电极、辅助电极的说明]

也可以代替参照电极22和辅助电极23这2个电极，而使用一个对极进行测定。但是优选参照电极22和辅助电极23独立地设置。这是因为在作为电位的基准的参照电极或对极中流通电流的期间，在其表面进行电极的反应，如果伴随反应进行的电子介体的浓度变化增大，则作为本实施方式的检测装置的基准的电位发生变动，不能够进行正确的测定。

因此，优选将输入阻抗设定得极大以使电流不流入参照电极22。优选阻抗值在10的6次方欧姆以上。能够将银氯化银电极，饱和甘汞电极等用于参照电极22。

优选辅助电极23的表面积大。辅助电极23的优选的表面积为电极的集合体21的10倍以上。其理由是存在着当辅助电极23的电极表面积小不能够流过充分的电流时，由电化学测定用电极板1得到的电流不能够充分地流入到控制装置25中，从而不能够得到正确的电流值，或因为流通电流而辅助电极23的电位发生大的变动，从而发生水的电分解等不希望有的反应的情形。

作为辅助电极23，优选使用难以引起电极自身的氧化还原反应、腐蚀反应的贵重金属电极。例如，优选使在铂线上析出铂黑而具有大的电极面积的铂电极。

在图6中，表示构成与图4所示的电化学测定用装置不同的测定装置的电极板。图4所示的电化学测定用电极板60，在第一实施方式的电化学测定用电极板1，一体地形成有参照电极61和辅助电极62。参照电极61和辅助电极62形成在上层40上。即，在第一实施方式的电化学测定用电极板1的表面涂敷抗蚀剂，在其上重叠具有参照电极和对极的图案的图像掩模之后，利用紫外线或电子线对图案进行曝光、显影，将图案转印到基板上的抗蚀剂。此后，利用溅射、蒸镀、CVD、网板印刷、喷墨印刷等的方法形成电极层，此后用剥离抗蚀剂的提离(Lift-off)法制作参照电极61、辅助电极62，能够得到使作为作用电极的氧化电极12d和还原电极32d、参照电极61、辅助电极62被一体化的电极板60。这时，为了制作参照电极61，选择1根作用电极以外的电极，在其上用电镀、电解聚合法、印刷法形成并制作作为指示物质的金属、有机氧化还原性高分子。又，作为参照电极61上的指示物质能够举出银、氯化银、聚乙烯二茂铁等。

当使用电化学测定用电极板60时，因为作用电极、参照电极、对极这3电极在平板状的同一电化学测定用电极板60内形成，所以用它们构成的电化学测定用装置适合于少量的试样、微量浓度区域的测定，适用于生物体试样的分析。

(第二实施方式)

图7是示意性表示第二实施方式的电化学测定用电极板70的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板70，与第一实施方式的电化学测定用电极板1比较，在上层40和基板31形成的贯通孔的形状不是正方形而是正六边形，上层40和基板31的贯通孔的排列不同，另外，氧化电极体12的分支部12a和还原电极体32的分支部32a的形状不同。下面，只说明与第一实施方式的电化学测定用电极板1不同的地方。

在本实施方式的电化学测定用电极板70中，上层贯通孔41和基板贯通孔33的剖面形状为正六边形。首先，说明上层40的多个上层贯通孔41的排列。在配置有上层贯通孔41的横方向的位置标注A～P标号，在纵方向的位置标注a～d标号。在纵方向的位置a和c横方向的位置(A、C、E、……、K、M、O)上形成有上层贯通孔41。在纵方向的位置c和d同样地在(B、D、F、……、L、N、P)形成有上层贯通孔41。图8是表示上层40的上层贯通孔41的排列的一部分的俯视图。在图8中，为了方便，只在露出还原电极32d的上层贯通孔41b画阴影线，与露出氧化电极12d的上层贯通孔41a区别。另外，在几个与上层贯通孔41最接近的上层贯通孔41之间画直线，使得容易确认与最接近的上层贯通孔41的位置关系。在上层40上，在各行(纵方向的位置为a～d)中行方向上交替地以成为相同中心间距离的方式排列有上层贯通孔41b和上层贯通孔41a。而且，隔一行地重复同一排列。1个上层贯通孔41a与4个上层贯通孔41b等间隔地排列。同样，1个上层贯通孔41b与4个上层贯通孔41a等间隔地排列。例如，如果关注1个上层贯通孔41a(D，b)，在周围4个上层贯通孔41b(E，a)、(B，b)、(E，c)、(F，b)按照以同一中心间距离接近的方式被构成。

在基板31中，以与上层贯通孔41a对应的方式形成有基板贯通孔33。另外，还原电极体32，以不与基板贯通孔33接触，包括与上层贯通孔41b对应的区域的方式形成。更具体地说，还原电极体32的分支部32a，按照以形成有上层贯通孔41b的邻接的2列(A和B、C和D、E和F、……、M和N、O和P)作为一组，包括与同一组内的上层贯通孔41b对应的区域，并且交替地将它们连结的方式，形成从一方到另一方延伸设置的锯齿状。而且，全部分支部32a的一端与主干部32b连接，将由分支部32a得到的电流汇聚。

另外，氧化电极体12，由多个分支部12a和主干部12b，形成与还原电极体32同样的形状。

上层贯通孔41和基板贯通孔33，均在垂直方向上贯通，形成在垂直方向上具有实质上一定的剖面形状和一定的剖面面积的形状。该剖面形状为正六边形，它的剖面面积优选为1μm²～10000μm²。

本实施方式的电化学测定用电极板70具有上述结构，由此得到与第一实施方式的电化学测定用电极板1同样的效果，当用本实施方式的电化学测定用电极板70，通过电化学法对试样溶液中的电子介体浓度进行定量时，能够通过高效率的氧化还原循环高精度地对电子介体浓度进行定量。

(第三实施方式)

图9是示意性表示第三实施方式的电化学测定用电极板80的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板80，与第一实施方式的电化学测定用电极板1比较，氧化电极体12的形状不同。在本实施方式中，氧化电极体12，不具有分支部，而由包括与基板贯通孔33对应的全部区域的金属板构成。在本实施方式中，不需要氧化电极体12的精细的图案形成工序。

(第四实施方式)

图10是示意性表示第四实施方式的电化学测定用电极板81的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板81，与第一实施方式的电化学测定用电极板1比较，氧化电极体12的形状和还原电极体32的形状不同。本实施方式的氧化电极体12，不具有分支部，由包括与基板贯通孔33对应的全部区域的金属板构成。还原电极32，同样不具有分支部，由具有多个切除部32e的金属板构成，上述多个切除部32e通过将比形成有基板贯通孔33的区域还大一圈的区域切除而形成。

(第五实施方式)

图11是示意性表示第五实施方式的电化学测定用电极板82的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板82，与图7所示的第二实施方式的电化学测定用电极板70比较，氧化电极体12的形状和还原电极体32的形状不同。氧化电极体12，不具有分支部，由包括与基板贯通孔33对应的全部区域的金属板构成。进一步，还原电极32，不具有分支部，由具有多个切除部32e的金属板构成，上述多个切除部32e通过将比形成有基板贯通孔33的区域还大一圈的区域切除而形成。

(第六实施方式)

图12是示意性表示第六实施方式的电化学测定用电极板83的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板83，与第一实施方式的电化学测定用电极板1比较，还原电极体32的形状不同。本实施方式的还原电极体32，不具有分支部，由具有多个切除部32e的金属板构成，上述多个切除部32e通过将比形成有基板贯通孔33的区域还大一圈的区域切除而形成。

(第七实施方式)

图13是示意性表示第七实施方式的电化学测定用电极板84的分解立体图。本实施方式的电化学测定用电极板84，与图7所示的第二实施方式的电化学测定用电极板70比较，还原电极体32的形状不同。本实施方式的还原电极体32，不具有分支部，由具有多个切除部32e的金属板构成，上述多个切除部32e通过将比形成有基板贯通孔33的区域还大一圈的区域切除而形成。

在以上实施方式中表示作为作用电极形成有2个作用电极(氧化电极、还原电极)的情形，但是本发明不限于此，也可以是还形成有其它的电极，将2个以上的作用电极任意组合而使用的构成。也能够用具有这种构成的电化学测定用电极板，在2个电极之间进行氧化还原循环反应，用其它电极进行试样液中包含的妨害物质的除去反应。具有这种构成的电化学测定用电极板，因为能够除去妨害物质的电流应答，适合于由各种成分构成的试样液的分析，所以适合于由各种成分构成的生物体试样的分析。

此外，也可以用与以上实施方式同样结构的电化学测定用电极板，按照在氧化电极体12和还原电极体32中分别进行与上述相反的化学反应(氧化反应和还原反应)的方式使用。即，也可以将电极体12用作还原电极体，将电极体32用作氧化电极体。

另外，在以上的实施方式中，只表示上层贯通孔41和基板贯通孔33的形状为正方形的情形(第一、第三、第四实施方式)和为正六边形的情形(第二、第五实施方式)，但是本发明不限定于此，只要各孔的剖面形状相同，则也可以是长方形或其它多角形、圆形。但是，优选为正方形或正六边形。

还原电极体32的图案，只要是包括与上层贯通孔41b对应的全部区域，并且不与基板贯通孔33接触的图案，则也可以是上述实施方式所示的图案以外的图案。另外，氧化电极体12的图案，只要是包含与基板贯通孔33对应的全部区域的图案，则也可以是上述实施方式所示的图案以外的图案。

本发明的电化学测定用基板，通过使氧化电极12d和还原电极32d与将基质氧化或还原的酶等的氧化还原剂、和包含电子介体的试样液接触，对氧化电极12d和还原电极32d施加电压，测定在氧化电极体12或还原电极体32中流通的电流，从而能够定性地测定基质，另外利用该电流值依赖于基质的浓度这一事实，能够定量地测定基质。

实施例

下面，制造实施例和比较例的电化学测定用电极板，进行氧化还原物质的电化学测定。

(实施例1的电极体)

作为实施例1，制造第一实施方式的电化学测定用电极板1。此外，与图1所示的电化学测定用电极板1比较，上层贯通孔41的个数不同。图14是表示其制造工序的剖面图。首先，将在表面形成有厚度1μm的SiO₂膜的厚度0.5mm的硅基板(信越化学工业株式会社制)用作下层11用的基板(图14(a))，为了提高抗蚀剂材料的密合性用旋转涂敷(Spin Coat)法在其上涂敷下层膜材料(Microchem株式会社制：MCCPRIMER 80/20)，在110℃进行180秒钟的烘烤。在其上涂敷2～3μm厚度的抗蚀剂材料(东京应用化学工业株式会社制：TSM R-8900LB)。将该基板放入烤炉中，在100℃进行30分钟的预烘烤工序。接着，使用铬掩模，通过掩模对准器(三笠(MIKASA)株式会社制)进行60秒钟的密合曝光。接着在显影液中进行25℃，120秒钟的显影，进行水洗，干燥后将掩模图案转印到抗蚀剂。此后，在120℃，30分钟的条件下进行主烘烤工序。

将施加有该抗蚀剂图案的基板安装在溅射装置(ULVAC株式会社制)内的规定位置，依次地形成铬和金的膜。在压力1.3Pa的氩气气氛中，溅射铬10秒钟，溅射金50秒钟，整体形成膜厚为130nm。此后，将基板浸渍在甲基乙基酮中进行超声波处理，剥离电极形成部分以外的抗蚀剂得到氧化电极体12(图14(b))。

下面使用等离子体CVD装置(ULVAC株式会社制)在氧化电极体12的上表面进行SiO₂的堆积。在硅烷气体流量10sccm，N₂O气体流量200sccm，压力80Pa，功率50W，基板温度300℃的条件下进行5分钟的堆积，结果形成430nm的SiO₂膜，得到作为绝缘层的基板31(图14(c))。在其上经过与氧化电极体12的图案的形成同样的工序得到还原电极体32(图14(c))。

用旋转涂敷法在形成有还原电极体32的基板表面涂敷感光性树脂材料(化学药品Microchem株式会社制：SU-82000)厚度为1μm，在70℃进行30分钟的烘烤后，通过使用具有上层贯通孔41a、41b的排列图案的铬掩模进行60秒钟的密合曝光，将掩模图案转印到树脂材料。在转印之后，在显影液中进行20℃、300秒钟的显影，并进行水洗、干燥，在作为绝缘层的上层40形成使还原电极32d露出的上层贯通孔41b(100μm²，10000个)的图案和使氧化电极12d露出的上层贯通孔41a(100μm²，10000个)的图案(图14(d))。此外，令最接近的上层贯通孔41a和41b的中心间距离为15μm。下面，将转印后的图案作为掩模在反应性离子蚀刻装置中在C₂F₆气的流量25sccm，压力0.25Pa，功率150W的条件下进行15分钟SiO₂的蚀刻，得到基板31中的基板贯通孔33的图案(图14(e))。所形成的电化学测定用电极板1的表面积为3mm²。

通过以上的工序，得到实施例1的电化学测定用电极板。

(比较例1的电极体)

作为比较例1，制造图17所示的具有现有技术的结构的电化学测定用电极板。图15是表示比较例1的电极体的制造工序的剖面图。作为图15(a)所示的基板201使用在表面形成有1μm的SiO₂膜的厚度为0.5mm的硅基板(信越化学工业株式会社制)。将其安装在溅射装置(ULVAC株式会社制)内的规定位置，在设置金属掩模后依次形成铬和金的薄膜。通过在压力1.3Pa的氩气气氛中，溅射铬10秒钟，溅射金50秒钟，使整体的膜厚形成为130nm，得到下部电极体202(图15(b))。接着除去金属掩模使用等离子体CVD装置(ULVAC株式会社制)在下部电极体202的上层堆积作为绝缘膜的SiO₂。作为溅射条件，在硅烷气体流量10sccm，N₂O气体流量200sccm，压力80Pa，功率50W，基板温度300℃的条件下，进行5分钟的堆积，结果，形成430nm的SiO₂膜，得到绝缘层208(图15(c))。

在其上安装另外的金属掩模，用与形成下部电极体202同样的条件形成130nm的铬-铂薄膜。由此，形成表面电极204(图15(d))。接着在该基板上涂敷2～3μm厚的抗蚀剂材料(东京应用化学工业株式会社制：TSMR-8900LB)。将该涂敷并形成抗蚀剂薄膜后的基板放入烤炉中，在100℃进行30分钟的预烘烤工序。此后，用铬掩模，用掩模对准器(三笠(MIKASA)株式会社制)进行60秒钟的密合曝光。接着在显影液中在25℃进行120秒钟的显影，并进行水洗、干燥，将掩模图案转印到抗蚀剂209(图15(e))。在120℃的条件下进行30分钟主烘烤工序。

将具有已转印了先前制作的掩模图案的抗蚀剂209的基板放入氩研磨装置中，在氩气体流量12sccm，压力0.03Pa，峰值电流90mA的条件下依次蚀刻金、铬后，放入到反应性离子蚀刻装置中，在C₂F₆气体流量25sccm、压力0.25Pa、功率150W的条件下进行15分钟的SiO₂的蚀刻。结果，得到具有使下部电极体202的一部分(以下，为氧化电极202a)被露出在底面的多个细微孔205的电极板。形成的细微孔205的面积为100μm²，共有10000个，中心间的距离为110μm，表面电极204的形成面积为300mm²。

<使用实施例1和比较例1的电化学测定用电极板的电化学测定>

构成使用在实施例1中制作的电化学测定用电极板和在比较例1中制作的电化学测定用电极板的电化学测定装置，测定电子介体的应答电流。在这种电化学测定装置中，以氧化电极12d和还原电极32d(在比较例1中，氧化电极202a和表面电极204)被露出于试样液中的方式构成。将1mmol/l的亚铁氰化钾和1mmol/l的铁氰化钾的合计2mmol/l作为电子介体，将溶解在50mmol/l的支持电解质(氯化钾)中的水溶液用作试样液。参照电极使用银/氯化银电极(BAS株式会社制)。在辅助电极使用铂线。

经引线将实施例1的电化学测定用电极板与双恒电位仪(bipotentiostat)(CH instruments公司制：ALS740A)连接，相对于参照电极设定氧化电极12d的电位为从0至+0.7V，设定还原电极32d的电位为0V，设定电位的扫描速度为100mV/s，通过循环伏安法(cyclicvoltammetry)测量在氧化电极12d流通的反应电流。

另外，同样经引线将比较例1的电化学测定用电极板与双恒电位仪连接，以扫描速度100mV/s相对于用作参照电极的银/氯化银电极从0到+0.7V扫描氧化电极202a的电位。这时，设定表面电极204的电位相对于参照电极为0V。

结果，在比较例1的电化学测定用电极板中，观测氧化电极202a的电位从+0.6至+0.7V时伴随亚铁氰化钾的氧化反应的稳定电流，在+0.7V的值为15.1μA。在下列公式1中表示亚铁氰化钾的氧化反应式。

[公式1]

Fe(CN)₆ ^-4→Fe(CN)₆ ^-3+e^-(公式1)

另一方面，在实施例1的电化学测定用电极板中，观测氧化电极12d的电位也从+0.6至+0.7V时伴随亚铁氰化钾的氧化反应的稳定电流。在+0.7V的值为39.1μA。观测到比在比较例1的电化学测定用电极板中的值大的电流值，尝试应用图18的自感应氧化还原循环的说明图思考，认为在比较例1中在表面电极204(大电极222)被氧化的亚铁氰化钾，在实施例1中在还原电极32d(微小电极221)上已被高效率地氧化，因而氧化反应的电流值增加。像这样，可以认为在本实施例的电化学测定用电极板中通过在基板上排列多个具有同一形状和面积的微小电极对，使各个电极对彼此的反应面积一致，在两电极之间进行高效率的氧化还原循环反应。

另外，评价对比较例1的氧化电极202a和实施例1的氧化电极12d，急速地扫描电位至自然电位+0.4V而得到的氧化电流的时间依赖性。这时，比较例1的表面电极204和实施例1的还原电极32d的电位保持为0V。结果，比较例1的氧化电极202a的电流达到稳定状态需要26秒钟，与此相对，实施例1的氧化电极12d的电流达到稳定状态只需要6秒钟。可以认为比较例1的氧化电极202a需要表面电极204达到稳定状态的时间，与此相对，实施例1的氧化电极12d在具有同一面积和形状的电极对之间立即达到稳定状态。

从以上结果可知，在实施例1的电化学测定用电极板中，能够实现高灵敏度、迅速的测定。

(实施例2的电化学测定用电极板)

在实施例2中，制造各孔的剖面形状为正六边形的第二实施方式的电化学测定用电极板。制造方法与实施例1的不同仅为，在实施例1中在基板31的形成中使用等离子体CVD法，但是在实施例2的制造方法中，代替等离子体CVD法而使用溅射法形成。

将形成有氧化电极体12的基板安装在溅射装置(ULVAC株式会社制)内的规定位置，令氧气气体流量为5sccm，氩气体流量为5sccm，压力为0.3Pa，功率为500W，阳极电流为0.35A，阳极电压为2.21kV，靶(target)和基盘之间的距离为50mm，进行25分钟的堆积，形成基板31。此后，经与实施例1同样的工序在形成有还原电极体32的基板表面涂敷感光性树脂材料。接着经将具有正六边形的孔的图案的掩模图案转印到感光性树脂材料，形成上层贯通孔41和基板贯通孔33的工序，得到本实施例的电化学测定用电极板。令各孔的面积为21.7μm²，露出还原电极32d的上层贯通孔41b和露出氧化电极12d的上层贯通孔41a的个数共为10000个。以与4个上层贯通孔41b最接近的方式形成上层贯通孔41a，使其中心间距离为15μm。同样，以与4个上层贯通孔41a最接近的方式形成上层贯通孔41b，使其中心间距离为15μm。

(使用实施例2的电化学测定用电极板的电化学测定)

下面，在与实施例1同样的条件下构成使用实施例2的电化学测定用电极板的电化学测定装置，进行亚铁氰化钾的氧化电流的测定，与比较例1所示的电化学测定用电极板的测定相比较。在本实施例的电化学测定用电极板中，当相对于银/氯化银参照电极从0至+0.7V扫描下部电极12的电位时，观测从+0.6至+0.7V亚铁氰化钾的氧化反应的稳定电流，在+0.7V的值为40.8μA。在本实施例的电化学测定用电极板中，在反应开始10秒钟后得到稳定状态电流。

从以上结果可知，在实施例2的电化学测定用电极板中，与实施例1的电化学测定用电极板相同，也能够实现高灵敏度、迅速的测定。

(实施例3的电化学测定用电极板)

实施例3的电化学测定用电极板的结构与实施例1的电化学测定用电极板的结构相同。当在实施例1中形成基板31时，使用了SiO₂层，但是代替它在本实施例中使用感光性树脂层，在这一点有所不同。下面，说明本实施例的电化学测定用电极板的制造方法。图16是表示实施例3的电化学测定用电极板的制造工序的剖面图。准备作为下层11的基板(图16(a))，用与实施例1同样的方法在下层11形成氧化电极体12(图16(b))，在该下层11涂敷感光性树脂材料(化学药品Microchem株式会社制：SU-82000)厚度为430nm，在70℃进行25分钟的烘烤后，使用具有使氧化电极12d露出的基板贯通孔33的图案的铬掩模，将掩模图案转印到树脂材料。在转印后，在显影液中在20℃进行300秒钟的显影，并进行水洗、干燥形成具有基板贯通孔33(100μm²，1000个)的基板31(图16(c))。在其上涂敷与实施例1同种的2μm厚的抗蚀剂，经过烘烤工序，使用具有还原电极体32的图案的掩模，进行还原电极体32的图案的转印。此后经洗净·干燥工序，形成具有还原电极体32的图案的抗蚀剂116(图16(d))。接着在与实施例1同样的条件下形成钛、金的薄膜，得到基于提离法的还原电极体32(图16(e))。在其上用旋转涂敷法涂敷厚度为1μm的与基板31相同的感光性树脂材料，在70℃进行30分钟的烘烤形成上层40。此后，使用具有使氧化电极12d露出的上层贯通孔41a和使还原电极32d露出的上层贯通孔41b的图案的铬掩模进行60秒钟的密合曝光，由此将掩模图案转印到树脂材料。在转印后，在显影液中在20℃进行420秒钟的显影，并进行水洗、干燥而得到上层贯通孔41b(100μm²，10000个)。另外，通过在上层40形成上层贯通孔41a(100μm²，10000个)，并且在基板31形成同一形状的孔，而形成从上层40到基板31连续的贯通孔。此外，使在纵方向和横方向上邻接的上层贯通孔41a和上层贯通孔41b的中心间距离为15μm。从而得到本实施例的电化学测定用电极板(图16(f))。

(使用实施例3的电化学测定用电极板的电化学测定)

下面在与实施例1的测定同样的条件下构成使用实施例3的电化学测定用电极板的电化学测定装置，进行亚铁氰化钾的氧化电流的测定。在实施例3的电化学测定用电极板中当相对于银/氯化银参照电极从0至+0.7V扫描氧化电极体12的电位时，观测从+0.6到+0.7V时亚铁氰化钾的氧化反应的稳定电流，在+0.7V的值为39.1μA。在本实施例的电化学测定用电极板中在反应开始7秒钟后得到稳定状态电流。根据该结果，可知在实施例3的电化学测定用电极板中，与实施例1的电化学测定用电极板相同，能够实现高灵敏度、迅速的测定。

作为从业者，可以从上述说明了解本发明的许多改良和其它的实施方式。所以，应该只将上述说明作为例示进行解释，它是为了指教从业者而提供的实施本发明的最佳方式的说明。在不脱离本发明精神的范围内，能够对本发明的构造和/或功能的详细情况进行实质的变更。

能够将本发明的电化学测定用电极板用于对在蔗糖、葡萄糖等的生物体试样中微量地包含的物质进行定量的电化学测定装置。另外，也能够用于构成对在饮用水等中微量地包含的有害成分浓度进行定量的电化学传感器、液体色层谱的检测器的电化学测定装置。

Claims (24)

1.一种电化学测定用电极板，其特征在于，包括：

由绝缘体构成的基板；

设置在所述基板上表面的由绝缘体构成的上层；

设置在所述基板下表面的由绝缘体构成的下层；

夹在所述基板上表面和所述上层之间的第一电极体；和

夹在所述基板下表面和所述下层之间的第二电极体，

所述上层具有多个上层贯通孔，

所述第一电极体，具有由所述第一电极体中的、经所述上层贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第一电极，

所述基板具有多个基板贯通孔，

所述第二电极体，具有由所述第二电极体中的、经所述上层贯通孔和所述基板贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第二电极，

在俯视观察时，

所述多个基板贯通孔均不与所述第一电极体重合，

在所述各第一电极的周围，配置有与所述第一电极的中心间距离相等的4个第二电极，

在所述各第二电极的周围，配置有与所述第二电极的中心间距离相等的4个第一电极，

所述各第一电极的面积和所述各第二电极的面积均实质上相同。

2.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述第一电极体，由形成以依次连结所述第一电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

3.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述第二电极体，由形成以依次连结所述第二电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

4.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述第一电极体由具有多个切除部的金属板构成，所述多个切除部通过将比与所述多个基板贯通孔对应的区域还大一圈的区域切除而成。

5.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述第二电极体，由全部包括所述多个第二电极的金属板构成。

6.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面面积与所述各第一电极的面积实质上相同，所述各基板贯通孔的剖面面积与所述各第二电极的面积实质上相同。

7.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正四边形。

8.根据权利要求1所述的电化学测定用电极板，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正六边形。

9.一种电化学测定装置，其由参照电极、辅助电极和电化学测定用电极板，或者对极和电化学测定用电极板构成，其特征在于：

所述电化学测定用电极板包括：

由绝缘体构成的基板；

设置在所述基板上表面的由绝缘体构成的上层；

设置在所述基板下表面的由绝缘体构成的下层；

夹在所述基板上表面和所述上层之间的第一电极体；和

夹在所述基板下表面和所述下层之间的第二电极体，

所述上层具有多个上层贯通孔，

所述第一电极体，具有由所述第一电极体中的、经所述上层贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第一电极，

所述基板具有多个基板贯通孔，

所述第二电极体，具有由所述第二电极体中的、经所述上层贯通孔和所述基板贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第二电极，

在俯视观察时，

所述多个基板贯通孔均不与所述第一电极体重合，

在所述各第一电极的周围，配置有与所述第一电极的中心间距离相等的4个第二电极，

在所述各第二电极的周围，配置有与所述第二电极的中心间距离相等的4个第一电极，

所述各第一电极的面积和所述各第二电极的面积均实质上相同。

10.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述第一电极体，由形成以依次连结所述第一电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

11.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述第二电极体，由形成以依次连结所述第二电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

12.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述第一电极体由具有多个切除部的金属板构成，所述多个切除部通过将比与所述多个基板贯通孔对应的区域还大一圈的区域切除而成。

13.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述第二电极体由全部包括所述多个第二电极的金属板构成。

14.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面面积与所述各第一电极的面积实质上相同，所述各基板贯通孔的剖面面积与所述各第二电极的面积实质上相同。

15.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正四边形。

16.根据权利要求9所述的电化学测定装置，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正六边形。

17.一种对试样液中包含的目标物质进行定量的方法，其利用由参照电极、辅助电极和电化学测定用电极板，或者对极和电化学测定用电极板构成的电化学测定装置，对试样液中包含的目标物质进行定量，该方法的特征在于：

所述试样液包含电子介体，

所述电化学测定用电极板包括：

由绝缘体构成的基板；

设置在所述基板上表面的由绝缘体构成的上层；

设置在所述基板下表面的由绝缘体构成的下层；

夹在所述基板上表面和所述上层之间的第一电极体；和

夹在所述基板下表面和所述下层之间的第二电极体，

所述上层具有多个上层贯通孔，

所述第一电极体，具有由所述第一电极体中的、经所述上层贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第一电极，

所述基板具有多个基板贯通孔，

所述第二电极体，具有由所述第二电极体中的、经所述上层贯通孔和所述基板贯通孔从所述上层的上表面露出的部分构成的多个第二电极，

在俯视观察时，

所述多个基板贯通孔均不与所述第一电极体重合；

在所述各第一电极的周围，配置有与所述第一电极的中心间距离相等的4个第二电极，

在所述各第二电极的周围，配置有与所述第二电极的中心间距离相等的4个第一电极，

所述各第一电极的面积和所述各第二电极的面积均实质上相同，所述方法包括下列工序：

使所述参照电极、所述辅助电极和所述电化学测定用电极板，或者所述对极和所述电化学测定用电极板与所述试样液接触的接触工序；

电流测定工序，对所述第一电极体和所述第二电极体的一方扫描正电位，对另一方施加负电位，或者对所述第一电极体和所述第二电极体的一方施加正电位，对另一方扫描负电位，测定在所述第一电极体和所述第二电极体之间流通的电流值；和

根据在所述电流测定工序中得到的电流值计算所述目标物质的量的计算工序。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述第一电极体，由形成以依次连结所述第一电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述第二电极体，由形成以依次连结所述第二电极的方式延伸设置的锯齿状的多个分支部、和连接所述多个分支部的一端的主干部构成。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述第一电极体由具有多个切除部的金属板构成，所述多个切除部通过将比与所述多个基板贯通孔对应的区域还大一圈的区域切除而成。

21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述第二电极体由全部包括所述多个第二电极的金属板构成。

22.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面面积与所述各第一电极的面积实质上相同，所述各基板贯通孔的剖面面积与所述各第二电极的面积实质上相同。

23.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正四边形。

24.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述各上层贯通孔的剖面形状和所述各基板贯通孔的剖面形状为正六边形。

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