CN111505090A - 电化学测定方法、电化学测定装置以及转换器 - Google Patents

电化学测定方法、电化学测定装置以及转换器 Download PDF

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Abstract

在于包测定对象物的电解液中设置与测定对象物进行电子的得失而使其进行氧化还原反应的作用极以及经由外部电源与作用极相连的对电极、对作用极与对电极之间施加测定用电压并根据测定对象物的量测定流经作用极与对电极之间的电流的电化学测定方法中，在电解液中设置测定对象物消除用电极，并执行：测定对象物消除步骤，对测定对象物消除用电极与对电极之间施加与测定用电压相同极性的消除用电压，将测定对象物通过氧化或还原而消除；测定对象物扩散步骤，在停止施加消除用电压之后，使新的测定对象物扩散；电化学测定步骤，在使新的测定对象物扩散之后，对作用极与对电极之间施加测定用电压而测定电流。

Description

电化学测定方法、电化学测定装置以及转换器
本申请是申请日为2016年10月11日、申请号为201680066920.0、发明名称为“电化学测定方法、电化学测定装置以及转换器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
该发明涉及对出自于细胞、细胞块、组织片、其他的生物体试样以及包含生物体相关物质的非生物体试样(以下，在本申请中一并地简称为“生物体试样”。)的化学物质(化学反应生成物)进行测定的电化学测定方法、电化学测定装置以及电化学测定所使用的转换器。
背景技术
定量测定细胞、细胞块、组织片等生物体试样中引发的化学反应所生成的物质，是医疗、新药开发等的现场中判定生物体试样的存活和死亡、评价功能性等所必要的技术。从生物体试样释放的化学反应生成物的定量测定方法之一有电化学测定，例如在非专利文献1中，通过电化学测定进行肝细胞的分化的进展状态的观察。
电化学测定是如下方法：通过对插入有与外部电源相连的两个以上的电极的电解液内的测定对象物，经由电极从测定对象物夺去电子，或向测定对象物给予电子，从而在进行氧化或还原反应的同时，测定流经电极间的电流而检测氧化还原反应的有无、即测定对象物的有无。
一般的电化学测定装置由使其在与测定对象物之间进行电子的得失而进行氧化还原反应的作用极、经由外部电源与作用极相连并补偿在作用极产生的电子移动的对电极、能够经由测定系统内的离子移动电子并用于使测定系统整体成为闭合电路的电解液、用于获取电压的基准的参照电极等构成。
在非专利文献1中，对于由小鼠的胚胎干细胞(embryonic stem cell：ES细胞)制作的、作为ES细胞块的拟胚体(embryoid body：EB)，通过电化学测定间接地测定了存在于ES细胞的细胞膜的未分化标记即碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase:ALP)。
功能不受限定的干细胞变化成功能受限的体细胞的反应一般被称作分化，表示未引起分化的物质被称作未分化标记。
ALP是细胞的未分化标记，同时具有在碱性条件下将磷酸酯化合物水解的性质。ALP例如作为使磷酸酯化合物对氨基苯基磷酸酯(p-aminophenyl phosphate：PAPP)向对氨基苯酚(p-aminophenol：PAP)变化的反应的酶发挥作用。通过酶反应生成的PAP是电化学活性的物质，通过以参照电极为基准向作用极施加电压，从而向对苯醌亚胺(p-quinoneimine:PQI)氧化。即，通过酶反应、氧化还原反应这两次反应，ALP的存在被作为电化学测定中的电流值而检测出。
在非专利文献1中，使用以250μm间距呈阵列状配备20×20＝400个φ40μm的作用极的多点电极电流测定装置进行了测定。该装置利用由400个电极获得的电极电流值，二维并且随时间成像出几μm～几百μm的生物体试样的反应情形。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:M.Sen，etal.，“Biosensors and Bioelectronics”2013年，48卷，p.12－18
发明内容
发明将要解决的课题
所述非专利文献1中的测定通过
·向含有4.7×10－3mol/L的PAPP电解液投入小鼠EB
·刚投入之后酶反应开始，通过细胞膜内ALP，PAPP向PAP变化
·PAP从EB表面扩散至电极附近，达到电极表面
·等待扩散稳定，向电极施加电压
·PAP向PQI变化
·取得电极间电流值
这一过程进行，图1以横轴作为时间示出该过程。
在图1中，将EB投入电解液，从酶反应开始的瞬间到施加电压为止的时间A，是设想PAP从EB表面开始扩散、电解液内的PAP浓度分布稳定的时间而设置的，从电压施加到获取电流值为止的时间B，是设想在电极中进行的氧化还原反应使得电极附近的PAP浓度分布的变化稳定的时间而设置的。
然而，在经历这样的过程的EB的ALP活性测定中，可能产生测定的不精确。
例如，在同时测定多个EB的情况下，用吸移管等向阵列状的电极上配置EB时，在分多次进行配置的情况下，EB接触PAPP的时刻产生不同，因此从酶反应开始至施加电压为止的时间A在各个EB中不同，即使全部EB具有相同的活性(每单位时间的PAP释放速度)，EB周围的PAP浓度分布以及电流值也示出不同的值。即，测定电流值中混合存在EB所具有的ALP活性的大小的不同、从酶反应开始至施加电压为止的时间A长度带来的不同这两方面。
另外，假设同时将多个EB放入PAPP溶液，在某时进行的EB组的测定结果、在不同时刻进行的EB组的测定结果，认为例如因EB投入时的作业者的放入方式所引起的液面摇晃的不同等，难以比较这些EB组间的测定结果。
该发明的目的在于，提供在被重复多次的测定的各次之间以及以一次测定多个样品的情况下的各样品之间实现测定条件的均匀化，由此能够进行准确的测定，并能够准确地进行多次测定的各次之间以及一次测定的各样品间的测定结果的比较的电化学测定方法、电化学测定装置以及该电化学测定所使用的转换器。
用于解决课题的手段
根据该发明，在于包含测定对象物的电解液中设置与测定对象物进行电子的得失而使其进行氧化还原反应的作用极、经由外部电源与作用极相连的对电极、并对作用极与对电极之间施加测定用电压而根据测定对象物的量测定流经作用极与对电极之间的电流的电化学测定方法中，在电解液中设置测定对象物消除用电极，并执行如下步骤：测定对象物消除步骤，对测定对象物消除用电极与对电极之间施加与测定用电压相同极性的消除用电压，将测定对象物通过氧化或还原而消除；测定对象物扩散步骤，在停止施加消除用电压之后，使新的测定对象物扩散；电化学测定步骤，在使新的测定对象物扩散之后，对作用极与对电极之间施加测定用电压而测定电流。
另外，根据该发明，为一种电化学测定装置，具备：电解液槽，其收容电解液与在电解液中产生测定对象物的生物体试样；作用极，其设于电解液槽，与测定对象物进行电子的得失而使其进行氧化还原反应；对电极，其设于电解液槽；测定用电压施加机构，其对作用极与对电极之间施加测定用电压；电流测定机构，在施加测定用电压时，根据测定对象物的量测定流经作用极与对电极之间的电流，其中，在电解液槽中设有与测定对象物进行电子的得失而使其进行氧化还原反应的测定对象物消除用电极，具有消除用电压施加机构，在未对作用极与对电极之间施加测定用电压时，该消除用电压施加机构对测定对象物消除用电极与对电极之间施加与测定用电压相同极性的消除用电压。
并且，根据该发明，为一种转换器，其在LSI芯片上安装有电解液槽而成，该电解液槽能够收容电解液与浸渍于电解液中的生物体试样，所述转换器用于从生物体试样产生的测定对象物的电化学测定，在划分于电解液槽的底面的传感器区域中，具有以阵列状排列而设于LSI芯片的多个第一电极、以位于多个第一电极各自的周围的方式设于LSI芯片的第二电极。
发明效果
该发明的电化学测定方法在电解液中将生成、扩散的测定对象物暂时消除之后，再次使测定对象物生成、扩散而进行测定，此外，该发明的电化学测定装置可进行这样的测定。由此，采用该发明的电化学测定方法、电化学测定装置，能够实现测定对象物的生成、扩散条件的均匀化，即能够实现测定条件的均匀化，能够进行准确的测定。
由此，能够准确地进行例如被重复多次的测定的各次之间、以一次测定多个样品(生物体试样)情况下的各样品之间的测定结果的比较。
另外，本发明的转换器适用于这样的电化学测定。
附图说明
图1是表示电化学测定的以往的测定过程的一具体例的图表。
图2是表示因图1所示的电化学测定中的酶反应的时间A的不同而产生的电流值的计算结果的不同的图。
图3是表示该发明中的测定对象物消除用电极的第一例的立体图。
图4是表示该发明中的测定对象物消除用电极的第二例的立体图。
图5是图4所示的测定对象物消除用电极的俯视图。
图6A是省略了一部分的图5的局部放大图。图6B是未省略地示出的、与图6A对应的主视图。
图7是将该发明的电化学测定的测定过程与以往的测定过程一同表示的图表。
图8是表示执行基于第一例的测定对象物消除用电极的测定对象物消除步骤的情况下的电流值的计算结果的图。
图9是表示执行基于第二例的测定对象物消除用电极的测定对象物消除步骤的情况下的电流值的计算结果的图。
图10是表示执行基于第三例的测定对象物消除用电极的测定对象物消除步骤的情况下的电流值的计算结果的图。
图11是表示存在对流情况下的测定对象物消除步骤的执行有无所带来的电流值的计算结果的不同的图。
图12是表示该发明中的测定对象物消除用电极的第四例的立体图。
图13是表示该发明的测定对象物消除用电极的第五例的立体图。
图14是用于说明该发明的电化学测定装置的一实施例的构成的图。
图15A是表示该发明的转换器的一实施例的俯视图。图15B是图15A所示的转换器的剖面图。
图16是图15A所示的转换器的立体图。
图17A是表示用于构成图4所示的测定对象物消除用电极的具体的部件形状的立体图。图17B是使用图17A所示的部件而构成的测定对象物消除用电极的立体图。
图18是设置有图17B所示的测定对象物消除用电极的转换器的立体图。
具体实施方式
首先，以小鼠EB的ALP活性测定为例，说明进行了基于有限元法的数值分析的结果。作为数值分析软件，使用了COMSOL Multiphysics Ver4.4。以下，示出分析模型形状、边界条件。
＜分析模型形状＞
准备2.3mm×2.3mm×1.3mm的分析空间，将φ40μm的电极(作用极)以阵列状设置于分析空间底面。电极的厚度作为可充分忽略的程度的值，在设定上指定为1nm。
将原点置于2.3mm×2.3mm的分析空间底面的中心，将电极阵列整体的中心与分析空间底面的中心对齐，以250μm间距设置8×8＝64个电极，并向其之中的中心附近的第四行第五列的电极上对准中心地配置了模仿φ300μm的EB的球体。球体与正下方的电极的间隔考虑到分析网的易切割程度，采取了3μm的距离。
＜边界条件＞
分析空间内设定浓度4.7×10－3mol/L的基质pAPP而作为空间内浓度初始值，分析空间四边的壁与顶部设定成分析空间外为浓度4.7×10－3mol/L的释放边界。EB表面(球体表面)根据下述所示的米氏方程的式(1)，取决于表面附近的PAPP的浓度而成为释放PAP的边界，形成酶反应的模型。
[式1]
Figure BDA0002385216720000061
v：PAP释放速度[mol/s]
[S]：基质PAPP浓度(4.7×10－3mol/L)
Vmax：PAPP浓度最大时反应速度(3.33×10－12mol/s)
Km：米氏常数(1.7×10－3mol/L)
为了呈现出PAP的氧化还原反应，在电极上在施加电压时将PAP浓度设定为零，利用PAP浓度梯度计算出电流值。电流值与垂直于电极的方向的浓度角度成比例，遵循式(2)。
[式2]
Figure BDA0002385216720000062
i：电极上的任意的点(x，y，z)处的电流密度[A/m2]
C：任意的点(x，y，z)处的PAP浓度[mol]
z：与电极垂直的成分
x，y：与电极水平的成分
F：法拉第常数(96485C/mol)
D：氧化还原种PAP扩散系数(6.47×10－10m2/s)
n：反应电子数(n＝2)
此外，为了在视觉上容易理解地评价PAP浓度分布的影响，将64个电极内、与载置EB的电极相同列的七个(沿着Y轴的七个)电极的电流值用于评价。
首先，按照图1所示的过程，计算了从酶反应开始至施加电压为止的时间A为3秒、从施加电压至获取电流值为止的时间B为0.1秒的情况下的电流值，以及时间A为20秒、时间B为0.1秒的情况下的电流值。将结果表示在图2中。如图2所示，从酶反应开始至施加电压为止的时间A的不同在电流值中呈现为不同。此外，图2将EB正下方的电极位置设为y＝0μm，将来自EB正下方的电极与两侧各三个的电极的电流值作图(后述的图8－11的图表也相同)。
该发明执行：测定对象物消除步骤，在电解液中设置测定对象物消除用电极，对测定对象物消除用电极与对电极之间施加与测定用电压相同极性的消除用电压，将测定对象物氧化或还原从而消除；测定对象物扩散步骤，在停止施加消除用电压之后，使新的测定对象物扩散；电化学测定步骤，使新的测定对象物扩散之后，向作用极与对电极之间施加测定用电压而测定电流，以下，对数值分析所使用的测定对象物消除用电极的3个形状(形状1－3)进行说明。
·形状1：将与作用极相同极性的测定对象物消除用电极设置在与作用极相同的平面上。测定对象物消除用电极隔开不会与作用极导通的程度的间隙而全面配置于作用极的周围。图3示出该测定对象物消除用电极，在φ40μm的作用极10的周围以同心的环状隔开20μm的间隙而全面配置有测定对象物消除用电极21。在图3中，31表示φ300μm的EB。EB31位于作用极10的正上方。
·形状2：将与作用极相同极性的测定对象物消除用电极作为三维格栅状配置于作用极的附近。图4、5、6A、6B示出该测定对象物消除用电极22的配置、构成。三维格栅将沿着XY方向的二维格栅在Z方向上层叠三片而构成。格栅的粗细程度设为30μm，间距设为500μm。对250μm间距的作用极10，在图4、5、6A、6B所示的那种位置配置测定对象物消除用电极22。此外，三片二维格栅的Z方向的间隔设为100μm。
·形状3：同时采用形状1与形状2的构造。
测定对象物消除用电极与作用极相同，以在施加电压时PAP浓度成为零的方式设定分析边界条件，从而使电压向测定对象物消除用电极的施加再现。
图7的P1表示所述的图2所示的计算结果的过程，图7的P2表示包含基于测定对象物消除用电极的测定对象物消除步骤的过程、即基于该发明的电化学测定方法的过程。
对于从酶反应开始起3秒后与20秒后的状态，对作用极与测定对象物消除用电极施加与测定用电压相同极性的消除用电压执行10秒的测定对象物消除步骤(PAP浓度分布消除步骤)之后，停止施加消除用电压，再次经过使酶反应进行3秒而使新的测定对象物扩散的测定对象物扩散步骤之后，对作用极施加测定用电压，执行电化学测定步骤，计算出0.1秒后的电流值。
图8－10分别示出测定对象物消除用电极为形状1、形状2以及形状3的情况下的电流值的计算结果。
测定对象物消除步骤后的反应(测定对象物的生成、扩散···测定对象物扩散步骤)无论测定对象物消除步骤前的时间是3秒还是20秒，都为恒定，因此期望的是测定对象物消除步骤前的时间为3秒、20秒这两者的结果一致。形状1、2、3各自的结果相比于图2所示的结果，3秒与20秒的结果充分接近。
接下来，考虑例如在电解液存在对流的情况下，电解液的流动扰乱EB所形成的PAP浓度分布，给测定带来影响。关于这一点，说明对电解液存在对流的情况下的、基于该发明的电化学测定方法的效果进行计算的结果。
对下述3个情况(情况1－3)进行了计算。
·情况1：从酶反应开始至施加电压为止的时间为10秒，施加电压后0.1秒后的电流值
·情况2：酶反应开始时在与作用极的排列平行的方向(Y方向)上存在50μm/s的对流的情况下，从酶反应开始至施加电压为止的时间为10秒，施加电压后0.1秒后的电流值
·情况3：酶反应开始时在与作用极的排列平行的方向(Y方向)上存在50μm/s的对流的情况下，在10秒的对流之后，使用作用极以及与作用极相同极性的测定对象物消除用电极执行10秒的测定对象物消除步骤，之后，停止施加消除用电压，再次使酶反应进行，经过10秒的测定对象物扩散步骤之后，对作用极施加电压，施加电压后0.1秒的电流值
图11示出这些情况1～3的电流值的计算结果，可知如果没有测定对象物消除步骤，则在对流作用下，如情况2那样，结果畸变，在偏离原来位置(EB所存在的位置)的位置产生电流值的峰值，相对于此，在执行了测定对象物消除步骤的情况3下，获得接近情况1的原本应得的电流值的电流值，可知能够将对流、液面摇晃的影响去除。
以上说明了进行数值分析的结果，在包含测定对象物的电解液中设置与测定对象物进行电子的得失而使其进行氧化还原反应的作用极、经由外部电源与作用极相连的对电极，并对作用极与对电极之间施加测定用电压而根据测定对象物的量测定流经作用极与对电极之间的电流的电化学测定中，只要如所述那样执行测定对象物消除步骤，就可将电解液中的至少给测定带来影响的范围内存在的测定对象物全部通过氧化或者还原来消除，其生成以及扩散的过程被初始化，电解液中的状态复位。由此，将后续的测定对象物扩散步骤的时间控制为恒定，从而能够在被重复多次的测定的各次之间以及以一次测定多个样品的情况下的各样品之间使测定对象物的生成、扩散的条件均匀化，换句话说是能够实现测定条件的均匀化。
另外，通过如此执行测定对象物消除步骤，能够排除电解液的液面摇晃、对流等的影响，进而在产生测定对象物的样品(生物体试样)投入电解液之后，能够以测定者希望的时刻进行测定。
此外，在所述中，对测定对象物消除用电极以及作用极这两方施加消除用电压而执行测定对象物消除步骤，但例如也可以将消除用电压仅施加于测定对象物消除用电极而执行测定对象物消除步骤。
测定对象物消除用电极的形状并不局限于所述例子，例如也可以是图12、图13所示的那种形状。在图12中，测定对象物消除用电极23被设为环状而设于与作用极10相同的平面上，并配置于φ40μm的作用极10的周围。呈环状的测定对象物消除用电极23的外径例如被设为φ120μm，内径例如被设为φ80μm。
图13中将测定对象物消除用电极设为二维格栅状，测定对象物消除用电极24被设于与作用极10相同的平面上，并在作用极10的周围包围作用极10地配置。在该例子中，格栅的宽度被设为50μm，间距被设为250μm。
测定对象物消除用电极除了这些图12以及图13所示的形状之外，也可以一并具有前述的图4、5、6A、6B所示的形状2(三维格栅)。此外，在产生测定对象物的生物体试样小的情况下等，认为仅将测定对象物消除用电极设于与作用极相同的平面上也会发挥效果。
除此之外，也可以构建具有与前述的形状2(三维格栅)不同形状的三维的扩展的测定对象物消除用电极。例如，也可以在将金的细线凝聚成钢丝棉状者设置用于将生物体试样配置于内部的孔或者凹部，以不与作用极接触的方式支承或者悬架于作用极的上方。或者，也能够使用在具有适度的空隙率的多孔质状的材料的表面实施镀金而得的物体等。
接下来，对基于该发明的电化学测定装置的构成进行说明。
图14示意地示出电化学测定装置的构成。电化学测定装置具备电解液槽40，该电解液槽40收容电解液41与在电解液41中产生测定对象物的生物体试样30，在电解液槽40设有作用极10、测定对象物消除用电极20、对电极50、参照电极60。作用极10以及测定对象物消除用电极20虽然在图14中被简化地表示，但如前述那样，作用极10被设为以规定的间距呈阵列状排列有多个的构成，测定对象物消除用电极20被设为具有图3所示测定对象物消除用电极21、图4、5、6A、6B所示的测定对象物消除用电极22、图12所示的测定对象物消除用电极23、图13所示的测定对象物消除用电极24中的任一个而构成、或同时采用测定对象物消除用电极21、23、24中的任一个与测定对象物消除用电极22的构成。图14中，90表示盐桥。
作用极10、测定对象物消除用电极20、对电极50以及参照电极60在该例中如图14所示那样连接于恒电位仪70。恒电位仪70包含可变电源71、电压计72以及电流计73地构成，利用该恒电位仪70，进行测定用电压向作用极10与对电极50之间的施加、在施加测定用电压时根据测定对象物的量对流经作用极10与对电极50之间的电极间电流进行测定。
另外，在未对作用极10与对电极50之间施加测定用电压时，与测定用电压相同极性的消除用电压向测定对象物消除用电极20与对电极50之间的施加也由恒电位仪70进行。测定用电压向作用极10的施加通过使开关81为ON、使开关82、83为OFF来进行，消除用电压向测定对象物消除用电极20的施加通过使开关82、83为ON、使开关81为OFF来进行。此外，也可以将开关81设为ON而也对作用极10施加消除用电压。
在图14中，测定对象物消除用电极20被从恒电位仪70施加消除用电压，但并不局限于此，消除用电压的施加也可以使用区别于恒电位仪70的另一电源来进行。
接下来，参照图15A、15B以及图16，说明从生物体试样产生的测定对象物的电化学测定中使用的、该发明所涉及的转换器的构成。
该转换器被称作生物LSI芯片，采用了在LSI芯片100上安装有电解液槽40的构成，该电解液槽40能够收容电解液41与浸渍于电解液41中的生物体试样。在电解液槽40的中央形成有孔42，LSI芯片100以封堵孔42的方式配置于该孔42的下端。
LSI芯片100以及电解液槽40安装固定于基板110上，在基板110形成有与进行转换器的控制外部装置连接用的多个布线图案111。在图15B中，120表示将LSI芯片100与布线图案111连接的接合线。
在LSI芯片100的上表面构成有传感器区域101。在图15A中，将传感器区域101标注阴影来示出，在电解液槽40的底面的孔42的位置划分有传感器区域101。虽然省略详细图示，在该例中，在传感器区域101将φ40μm的作用极(第一电极)以250μm间距呈阵列状排列形成有20×20＝400个。另外，在与作用极相同的平面上、以位于各作用极的周围的方式形成有测定对象物消除用电极(第二电极)。测定对象物消除用电极具有前述的图3、图12、图13分别示出的测定对象物消除用电极21、23、24中的任一个的构成。
LSI芯片100具备向各作用极以及测定对象物消除用电极施加电压的功能、将各作用极中的反应作为电流值而检测并放大的功能、还有开关功能等。作用极以及测定对象物消除用电极例如由剥离法形成。
图15A、15B以及图16所示的转换器成为在与作用极相同的平面具备测定对象物消除用电极的构成，但也可以还具备前述的图4、5、6A、6B所示的那种三维格栅构造的测定对象物消除用电极。
图17A、17B示出配置于转换器的三维格栅构造的测定对象物消除用电极(第三电极)的具体构成，图18相对于图15A、15B以及图16所示的转换器，示出了追加三维格栅构造的测定对象物消除用电极后的转换器。
三维格栅构造的测定对象物消除用电极130在该例中由三片金属板131与共十二个隔件132构成。金属板131由铜或镍构成，厚度设为约30μm。通过光刻与蚀刻等在金属板131如图17A所示那样形成网131a。网131a的L/S(线/空间)设为30μm/470μm。在形成了网131a的金属板131的四角配置隔件132，经由隔件132层叠三片金属板131，从而成为图17B所示的那种三维格栅构造的测定对象物消除用电极130。隔件132的厚度设为70μm，由此形成了网131a的金属板131以100μm间隔层叠。隔件132与金属板131通过点焊等固定，在层叠后实施镀金，由此完成三维格栅构造的测定对象物消除用电极130。
三维格栅构造的测定对象物消除用电极130如图18所示那样收容于孔42内而配置在传感器区域101上。在图18中，140表示与用于对测定对象物消除用电极130施加消除用电压的外部电源相连的布线。此外，也能够设为从LSI芯片100的传感器区域101向测定对象物消除用电极130施加消除用电压的构成。
对电极以及参照电极为区别于转换器的独立部件，在测定时(使用时)被投入电解液41中。

Claims (5)

1.一种转换器，在LSI芯片上安装有电解液槽而成，该电解液槽能够收容电解液与浸渍于所述电解液中的生物体试样，所述转换器用于从所述生物体试样产生的测定对象物的电化学测定，其中，
在划分于所述电解液槽的底面的传感器区域中，具有以阵列状排列而设于所述LSI芯片的多个第一电极、以位于所述多个第一电极各自的周围的方式设于所述LSI芯片的第二电极。
2.根据权利要求1所述的转换器，其中，
在所述传感器区域上设有呈三维格栅状的第三电极。
3.根据权利要求1或2所述的转换器，其中，
所述第二电极由环状电极组构成。
4.根据权利要求1或2所述的转换器，其中，
所述第二电极设为格栅状。
5.根据权利要求1或2所述的转换器，其中，
所述第二电极以不与所述第一电极导通的方式全面形成于所述传感器区域。
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