JP2017207410A - 電気化学イメージング方法、電気化学測定装置及びトランスデューサ - Google Patents

Abstract

【課題】試料の多項目同時評価を可能とする。
【解決手段】電解液中で試料が発生、消費する測定対象物の密度分布のイメージを、測定領域に配列した作用極と対極との間に電圧を印加し、作用極に測定対象物との電子の授受による酸化還元反応をさせて個々の作用極に流れる電流を測定し、電流の測定領域における分布に基づいてイメージングする電気化学イメージング方法において、作用極は測定領域に各複数個ずつの作用極を含む複数の作用極群が、各作用極ごとに均一に互いに混交するように配列されたものとし、作用極と対極の間に作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加し、ここに複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なるものとし、作用極群ごとに個別の前記電流の測定領域における分布に基づいて同時測定から複数の測定対象物の密度分布のイメージを取得する。
【選択図】なし

Description

この発明は細胞や細胞塊、組織片等の生体試料及び生体関連物質を含む非生体試料（以下、本題では一括して単に「生体試料」という。）に由来する化学物質の測定に関し、特に複数種類の化学物質の測定領域における分布の測定、分布のイメージの取得を可能とする電気化学イメージング方法、電気化学測定装置及び電気化学測定に用いるトランスデューサに関する。

細胞や細胞塊、組織片等の生体試料で起こる化学反応によって生成される物質を定量することは、医療、創薬等の現場において生体試料の生死判定、機能性評価等に重要な技術である。生体試料から放出される化学反応生成物の定量方法の１つに電気化学測定がある。

電流計測による電気化学測定は、電解液内の測定対象物に対し、電極を介して測定対象物から電子を奪う（酸化反応）か、もしくは測定対象物へ電子を与える（還元反応）ことで、電極から電流値を取得し、電極上の酸化還元反応の有無、即ち測定対象物の有無を検出する方法である。

このような電流計測による電気化学的手法は広く用いられているが、網羅的な解析やイメージングを行うためには、センサ電極（作用極）を多数配置する必要がある。例えば非特許文献１では、φ５０μｍの作用極を２５０μｍピッチで２０×２０＝４００個配置し、アレイ状に並んだ４００個の作用極から得られる電流値により生体試料の網羅的解析やイメージングを行っている。

一方、特許文献１には電気化学測定に用いるＩＣチップが記載されている。このＩＣチップはアレイ状に配列された作用極を有し、作用極毎に備えるスイッチ群により測定モードを切り替えることができるものとなっており、例えば作用極を所定の電位に設定した際に流れる電流を測定する電流電圧変換測定モード、作用極を前記所定の電位よりもオフセットした電位に設定した際に作用極に流れる電流を測定するオフセット電流電圧変換測定モード等を選択することができるものとなっている。

特許第５７６９０２０号公報

Ｍ．Ｓｅｎ，ｅｔ ａｌ．，"Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ"２０１３年，４８巻，ｐ．１２−１８

上述した特許文献１に記載されているＩＣチップを用いれば、酸化還元電位の異なる２種類の測定対象物の測定を同時に行うことができる。しかしながら、２種類の測定対象物を同時にイメージングするための具体的手法については特許文献１には記載されていない。

この発明の目的は複数種類の測定対象物の測定領域における密度分布を同時にイメージングする電気化学イメージング方法を提供することにあり、さらにその電気化学イメージングに用いる電気化学測定装置及びトランスデューサを提供することにある。

請求項１の発明によれば、電解液の中で試料が発生または消費する測定対象物の密度分布のイメージを、電解液に面して設けられる測定領域に配列した複数の作用極と電解液中に設置した対極との間に電圧を印加し、複数の作用極に測定対象物との電子の授受による酸化還元反応をさせて個々の作用極に流れる電流を測定し、測定された電流の測定領域における分布に基づいてイメージングする電気化学イメージング方法において、複数の作用極は測定領域に、各複数個ずつの作用極を含む複数の作用極群が各作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されたものであり、作用極と対極との間には作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加し、ここに複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も、定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なるものとされ、作用極群ごとに個別の前記電流の測定領域における分布に基づいて同時の測定から複数の測定対象物の密度分布のイメージを取得する。

請求項２の発明では請求項１の発明において、複数の作用極群の作用極は各作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの作用極群は相互に異なる電極面積を有する。

請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、複数の作用極群のうち少なくとも２つの作用極群は測定領域に配列される作用極の密度が相互に異なっている。

請求項４の発明では請求項１乃至３の何れかの発明において、複数の作用極群の全てにつき各作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が測定領域上に周期的に配列されている。

請求項５の発明では請求項４の発明において、前記構成単位はそれぞれの内部における作用極の集合の配置のパターンがすべて同一である。

請求項６の発明では請求項１乃至５の何れかの発明において、作用極群ごとに個別の前記電流の測定領域における分布の、作用極のない位置のデータを補間するデータ処理を行い、その補間された分布に基づいて当該の密度分布のイメージを取得する。

請求項７の発明では請求項１乃至６の何れかの発明において、２つ以上の取得された密度分布のイメージを表示手段において重畳して表示する。

請求項８の発明では請求項７の発明において、表示手段において、２つ以上の取得された密度分布のイメージは色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示される。

請求項９の発明によれば、電解液の中で試料が発生または消費する測定対象物の密度分布のイメージを、電解液に面して設けられる測定領域に配列した複数の作用極と電解液中に設置した対極及び参照極とを用いてイメージングする電気化学イメージング方法において、複数の作用極は複数の電流測定作用極と複数の電位測定作用極とで構成され、電流測定作用極と電位測定作用極とは測定領域に、それぞれ均一に、互いに混交するように配列されており、電流測定作用極と対極との間に電圧を印加して、電流測定用作用極に測定対象物としての第１種の物質との電子の授受による酸化還元反応を行なわせながら、電流測定用作用極の個々に流れる電流を測定し、それと同時に、電位測定用作用極の個々の、他の測定対象物としての第２種の物質によって影響を受けた電位を参照極を基準として測定し、測定された前記電流の測定領域における分布に基づいて第１種の物質の密度分布のイメージを取得し、合せて測定された前記電位の測定領域における分布に基づいて第２種の物質の密度分布のイメージを取得する。

請求項１０の発明では請求項９の発明において、複数の電流測定作用極は各複数個ずつの電流測定作用極を含む複数の電流測定作用極群で構成され、複数の電流測定作用極群は測定領域に、各電流測定作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されており、電流測定作用極と対極との間に印加する前記電圧は電流測定作用極群ごとに定められた印加電圧とし、ここに複数の電流測定作用極群のうちの何れの２つの電流測定作用極群も、定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なるものとされ、各電流測定作用極群ごとに個別の前記電流の測定領域における分布に基づいて第１種の物質に属する複数種類の物質のそれぞれの密度分布のイメージを取得する。

請求項１１の発明では請求項１０の発明において、複数の電流測定作用極群の電流測定作用極は各電流測定作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は相互に異なる電極面積を有する。

請求項１２の発明では請求項１０又は１１の発明において、複数の電流測定作用極群のうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は測定領域に配列される電流測定作用極の密度が相互に異なっている。

請求項１３の発明では請求項１０乃至１２の何れかの発明において、複数の電流測定作用極群の全てにつき各電流測定作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの電流測定作用極及び定められた１以上の個数の電位測定作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が測定領域上に周期的に配列されている。

請求項１４の発明では請求項１３の発明において、前記構成単位はそれぞれの内部における作用極の集合の配置のパターンがすべて同一である。

請求項１５の発明では請求項９乃至１４の何れかの発明において、前記電流の測定領域における分布の、電流測定作用極のない位置のデータ、又は前記電位の測定領域における分布の、電位測定作用極のない位置のデータの少なくとも一方を補間するデータ処理を行い、その補間された分布に基づいて当該の密度分布のイメージを取得する。

請求項１６の発明では請求項９乃至１５の何れかの発明において、２つ以上の取得された密度分布のイメージを表示手段において重畳して表示する。

請求項１７の発明では請求項１６の発明において、表示手段において、２つ以上の取得された密度分布のイメージは色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示される。

請求項１８の発明によれば、電解液と電解液中で測定対象物を発生または消費する試料とを収容することができる電解液槽と、電解液槽に設けられた作用極及び対極と、作用極と対極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、作用極と対極との間に流れる電流を測定する電流測定手段とを備える電気化学測定装置において、作用極は電解液槽の底面に設けられた測定領域に、各複数個ずつの作用極を含む複数の作用極群が各作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されてなり、電圧印加手段は作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加する機能を有し、複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も、定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なっており、電流測定手段は各作用極群ごとの、測定領域における作用極に流れる電流の分布を測定する。

請求項１９の発明では請求項１８の発明において、複数の作用極群の作用極は各作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの作用極群は相互に異なる電極面積を有する。

請求項２０の発明では請求項１８又は１９の発明において、複数の作用極群のうちの少なくとも２つの作用極群は測定領域に配列される作用極の密度が相互に異なっている。

請求項２１の発明では請求項１８乃至２０の何れかの発明において、複数の作用極群の全てにつき各作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が測定領域上に周期的に配列されている。

請求項２２の発明では請求項２１の発明において、前記構成単位はそれぞれの内部における作用極の集合の配置のパターンがすべて同一である。

請求項２３の発明では請求項１８乃至２２の何れかの発明において、電流測定手段により測定された、各作用極群ごとの測定領域における作用極に流れる電流の分布の、作用極のない位置のデータを補間するデータ処理手段を備える。

請求項２４の発明では請求項１８乃至２３の何れかの発明において、各作用極群ごとの、測定領域における作用極に流れる電流の分布のイメージを２つ以上重畳して表示する表示手段を備える。

請求項２５の発明では請求項２４の発明において、表示手段において、２つ以上のイメージは色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示される。

請求項２６の発明によれば、電解液と電解液中で測定対象物を発生または消費する試料とを収容することができる電解液槽と、電解液槽に設けられた作用極、対極及び参照極と、電圧印加手段と、作用極と対極との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、作用極と参照極との間の電圧を測定する電位測定手段とを備える電気化学測定装置において、作用極は電解液槽の底面に設けられた測定領域に、複数の電流測定作用極と複数の電位測定作用極とがそれぞれ均一に、互いに混交するように配列されてなり、電圧印加手段は電流測定作用極と対極との間に電圧を印加するものとされ、電流測定手段は測定領域における電流測定作用極に流れる電流の分布を測定し、電位測定手段は測定領域における電位測定作用極の電位の分布を測定する。

請求項２７の発明では請求項２６の発明において、複数の電流測定作用極は各複数個ずつの電流測定作用極を含む複数の電流測定作用極群で構成され、複数の電流測定作用極群は測定領域に各電流測定作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されており、電圧印加手段は電流測定作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加する機能を有し、複数の電流測定作用極群のうちの何れの２つの電流測定作用極群も、定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なっており、電流測定手段は各電流測定作用極群ごとの、測定領域における電流測定作用極に流れる電流の分布を測定する。

請求項２８の発明では請求項２７の発明において、複数の電流測定作用極群の電流測定作用極は各電流測定作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は相互に異なる電極面積を有する。

請求項２９の発明では請求項２７又は２８の発明において、複数の電流測定作用極群のうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は測定領域に配列される電流測定作用極の密度が相互に異なっている。

請求項３０の発明では請求項２７乃至２９の何れかの発明において、複数の電流測定作用極群の全てにつき各電流測定作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの電流測定作用極及び定められた１以上の個数の電位測定作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が測定領域上に周期的に配列されている。

請求項３１の発明では請求項３０の発明において、前記構成単位はそれぞれの内部における作用極の集合の配置のパターンがすべて同一である。

請求項３２の発明では請求項２６乃至３１の何れかの発明において、電流測定手段により測定された測定領域における電流測定作用極に流れる電流の分布の、電流測定作用極のない位置のデータ、又は電位測定手段により測定された測定領域における電位測定作用極の電位の分布の、電位測定作用極のない位置のデータの少なくとも一方を補間するデータ処理手段を備える。

請求項３３の発明では請求項２６乃至３２の何れかの発明において、測定領域における電流測定作用極に流れる電流の分布のイメージ又は測定領域における電位測定作用極の電位の分布のイメージを２つ以上重畳して表示する表示手段を備える。

請求項３４の発明では請求項３３の発明において、表示手段において、２つ以上のイメージは色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示される。

請求項３５の発明によれば、電解液と電解液中に浸漬される試料とを収容することができる電解液槽がＬＳＩチップ上に搭載され、電解液槽の底面に設けられた測定領域にＬＳＩチップの複数の電極が２次元的に配列された構造を持ち、試料が発生または消費する測定対象物の電気化学測定に用いるトランスデューサにおいて、複数の電極は、電極面の大きさ又は電極面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが異なることで相互に区別される複数の種別の電極を含んで構成され、測定領域には複数の電極が前記種別ごとに均一に、互いに混交するように配列されている。

請求項３６の発明では請求項３５の発明において、前記種別の全てにつき各種別ごとに定められた１以上の個数ずつの電極を含んで構成される電極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が測定領域上に周期的に配列されている。

請求項３７の発明では請求項３６の発明において、前記構成単位はそれぞれの内部における電極の集合の配置のパターンがすべて同一である。

この発明による電気化学イメージング方法によれば、複数種類の測定対象物の密度分布のイメージを同時に取得することができる。よって、試料の多項目同時評価を行うことができ、評価項目の相関性の解明に寄与することができる。

また、この発明による電気化学測定装置、トランスデューサはこのような電気化学イメージングに用いて好適なものとなる。

Ａは電気化学測定に用いるトランスデューサの構成例を示す平面図、Ｂはその断面図、ＣはＡにおけるＬＳＩチップのセルの配列を示す図、Ｄは各セルに設けられている作用極を示す図。 ２つの作用極群の配列を説明するための図。 Ａは溶存酸素の電気化学測定を示す模式図、Ｂはドーパミンの電気化学測定を示す模式図。 この発明による電気化学測定装置の第１の実施例の概要を示すブロック図。 Ａは異なる活性を有する試料の配置を示す図、Ｂは２つの作用極群の作用極への印加電圧を説明するための図、Ｃはこの発明による電気化学イメージング方法を説明するための図。 Ａは神経様細胞塊の光学イメージを示す図、ＢはＡに示した神経様細胞塊の電気化学イメージを示す図。 Ａは４つの作用極群の配列を説明するための図、Ｂは溶存酸素の電気化学測定を示す模式図、Ｃはドーパミンの電気化学測定を示す模式図、Ｄはグルコースの電気化学測定を示す模式図、Ｅはカルシウムイオンの電気化学測定を示す模式図。 この発明による電気化学測定装置の第２の実施例の概要を示すブロック図。 Ａは２つの作用極群の配列を説明するための図、ＢはＡに示した２つの作用極群の各作用極を示す図、Ｃは電気化学測定において電極面積が大きい作用極が向いている場合を示す模式図、Ｄは電気化学測定において電極面積が小さい作用極が向いている場合を示す模式図。 作用極の数（密度）が異なる２つの作用極群の配列を説明するための図。 Ａは４つの作用極群の各作用極を１個ずつ含む構成単位を示す図、ＢはＡに示した構成単位の配列の一例を示す図、ＣはＡに示した構成単位の配列の他の例を示す図。 Ａは４つの作用極群の各作用極を１個ずつ含む構成単位内の作用極の４つの配置パターンを示す図、ＢはＡに示した４種類の構成単位の配列例を示す図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

まず、最初に、試料が発生または消費する測定対象物の電気化学測定に用いるトランスデューサの構成を図１を参照して説明する。

このトランスデューサはバイオＬＳＩと称されるもので、電解液１１と電解液１１中に浸漬される試料とを収容することができる電解液槽１０がＬＳＩチップ２０上に搭載された構成となっている。電解液槽１０の中央には穴１２が形成されており、ＬＳＩチップ２０はこの穴１２の下端に穴１２を塞ぐように配置されている。

ＬＳＩチップ２０及び電解液槽１０は基板３０上に搭載固定されており、基板３０にはＬＳＩチップ２０の制御及び測定データの取得を行う外部装置との接続用の多数の配線パターン３１が形成されている。図１Ｂ中、３２はＬＳＩチップ２０と配線パターン３１とを接続するボンディングワイヤを示す。

ＬＳＩチップ２０の上面には測定領域２１が構成されている。図１Ａでは測定領域２１をハッチングを付して示しており、電解液槽１０の底面の穴１２の位置に測定領域２１は電解液１１と面するように画定されている。

測定領域２１には図１Ｃに示したようにセル４０が２次元的に配列形成されている。図１Ｃでは図示を省略しているが、各セル４０には図１Ｄに示したように作用極（電極）４１が設けられている。セル４０はこの例では２５０μｍピッチで２０×２０＝４００個、アレイ状に配列形成されており、即ちＬＳＩチップ２０は２０×２０＝４００個のアレイ状に配列された作用極４１を有するものとなっている。

ＬＳＩチップ２０は各作用極４１への電圧印加機能、各作用極４１での反応を電流値として検出し、増幅する機能さらにはスイッチング機能等を備えている。なお、図１Ｂには電気化学測定で必要となる対極５０及び参照極６０を合わせて示しており、対極５０及び参照極６０は図１Ｂに示したように電解液１１中に設置される。

上記のような構成において、この発明では作用極４１は各複数個ずつの作用極４１を含む複数の作用極群によって構成され、作用極４１は測定領域２１に各作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されているものとされる。

図２は図１に示したＬＳＩチップ２０において、作用極４１が２つの作用極群によって構成されている場合の各作用極群の作用極４１の位置を、作用極４１の図示を省略し、セル４０にハッチングを付す、付さないによって示したものである。２つの作用極群７１，７２のうち、第１の作用極群７１の作用極はハッチングを付したセル４０ａに位置し、第２の作用極群７２の作用極はハッチングを付していないセル４０ｂに位置している。

図２に示したように、第１の作用極群７１の作用極と第２の作用極群７２の作用極は行及び列の双方においてそれぞれ交互に位置するように、即ち市松模様状に配列され、これにより作用極は測定領域２１に各作用極群７１，７２ごとに均一に、互いに混交するように配列されたものとなっている。

各作用極群７１，７２の作用極には作用極群７１，７２ごとに定められた電圧が同時に印加される。ここで、例えば２つの作用極群７１，７２の印加電圧を変えれば、２種類の測定対象物の同時測定が可能となる。

図３は同時測定の対象となる２種類の測定対象物の一例を示したものである。測定対象物の種類は作用極４１に印加する電圧によって変化する。例えば図３Ａに示したように作用極４１に−０．５Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）を印加すれば、溶存酸素の還元電流を取得することができる。一方、図３Ｂに示したように作用極４１に０．６Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）を印加すれば、ドーパミンの酸化電流を取得することができる。

このように溶存酸素の還元電流とドーパミンの酸化電流とを同時測定すれば、例えば神経様細胞の呼吸活性（細胞が消費する酸素量）と神経伝達物質の放出を同時に測定することができ、即ち神経様細胞が神経伝達物質を放出する際の呼吸量変化を測定することができる。よって、神経様細胞のスクリーニングや解析を非侵襲的に行うことが可能となる。

図４はこのように２種類の測定対象物を同時測定し、かつそれら測定対象物のイメージングを行えるようにした電気化学測定装置の機能構成を示したものである。この電気化学測定装置は図１に示したトランスデューサを含んで構成され、さらに図２に示したように作用極４１は２つの作用極群７１，７２によって構成されているものとされる。

電圧印加手段８１は作用極４１と対極５０との間に電圧を印加し、作用極４１に測定対象物との電子の授受による酸化還元反応をさせる。電圧印加手段８１はこの例では作用極群７１，７２ごとに定められた印加電圧を同時に印加する。

電流測定手段８２は酸化還元反応により作用極４１と対極５０との間に流れる電流を測定する。電流測定手段８２はこの例では各作用極群７１，７２ごとの、測定領域２１における作用極４１に流れる電流の分布を測定する。

データ処理手段８３は電流測定手段８２により測定された各作用極群７１，７２ごとの測定領域２１における作用極４１に流れる電流の分布の、作用極４１のない位置のデータを補間するデータ処理を行う機能を有する。

表示手段８４は各作用極群７１，７２ごとの測定領域２１における作用極４１に流れる電流の分布のイメージを重畳して表示する。なお、この例では表示手段８４は２つの作用極群７１，７２の電流の分布のイメージを色分けし、２つのイメージが重なる部分においてはそれらの色を加法混合して表示する機能を有する。

図５は上記のような構成を有する電気化学測定装置による電気化学イメージング方法の過程を模式的に示したものであり、以下、図５を参照して電気化学イメージング方法を順に説明する。

活性Ｘと活性Ｙは異なる活性とし、図５Ａに示したように活性Ｘを持つ試料、活性Ｘ，Ｙを持つ試料及び活性Ｙを持つ試料が測定領域２１に配置されているものとする。

測定領域２１の作用極４１は前述した図２と同様、図５Ｂに示したように２つの作用極群７１，７２によって構成されているものとし、ハッチングを付したセル４０ａによって示されている作用極群７１の作用極には活性Ｘを測定する電圧を印加し、ハッチングを付していないセル４０ｂによって示されている作用極群７２の作用極には活性Ｙを測定する電圧を印加するものとする。

図５Ｃの（１）は２つの作用極群７１，７２によって得られる電流の分布のイメージを示したものである。この例では作用極群７１，７２によってそれぞれ得られるイメージは赤と緑を用い、色分けされて表示されるものとなっている。なお、図５Ｃでは赤の濃淡を黒の濃淡（グレースケール）で示し、緑の濃淡をセル４０ｂ内に付した４つの点の点の大きさを変えることで示している。

図５Ｃの（２）は（１）をそれぞれの作用極群７１，７２によって得られるイメージに分離したものである。（３）は作用極４１のない位置がデータ処理により補間されたイメージを示したものである。（４）は補間されたイメージを重ね合わせ、完成した電気化学イメージを示したものである。なお、赤と緑が加法混合されて黄色になる部分はハッチングの濃淡によって示している。

このように図４に示した電気化学測定装置によれば、同時に２種類の測定対象物を電気化学的にイメージングすることができ、つまり２種類の測定対象物の密度分布のイメージを取得することができる。

図６は実際に神経様細胞塊の呼吸活性とドーパミン放出とを同時に電気化学イメージングした例を示したものである。試料の神経様細胞（ＰＣ１２細胞）塊はハンギングドロップ法により作製し、ＬＳＩチップ２０上の電解液槽１０に収容したウシ受精卵呼吸量測定液ＥＲＡＭ−２（［Ｋ^＋］＝１００ｍＭ）へ神経様細胞塊を導入後、各作用極群７１，７２の作用極にそれぞれ−０．５Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）、０．６Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）を印加して呼吸活性及びドーパミン放出を同時測定した。

図６Ａは神経様細胞塊の光学イメージを示したものであり、図６Ｂは神経様細胞塊の電気化学イメージを示したものである。なお、色分け表示される電気化学イメージは前述した図５Ｃと同様の手法によりイメージを示している。図６Ｂにおける重ね合わせた図によれば、呼吸活性とドーパミン放出の同時イメージングが実現できていることがわかる。

以上、２種類の測定対象物質の同時測定、イメージングについて説明したが、同時測定する測定対象物質の種類は２種類に限るものではなく、種類を増やすことも可能である。

図７Ｂ〜Ｅは同時測定の対象となる４種類の測定対象物の一例を示したものであり、図７Ａは作用極４１が４つの作用極群によって構成される場合の各作用極群の作用極４１の位置を前述した図２と同様、セル４０の表示を区別して示したものである。

図７Ｂ，Ｃは前述した図３Ａ，Ｂと同様、溶存酸素の検出とドーパミンの検出を示している。

図７Ｄはグルコースの検出を示したものである。グルコースは酸化反応を利用して電流測定されるが、グルコース自体は作用極４１によって酸化されるわけではない。グルコースの検出は作用極４１上に修飾膜としてグルコースオキシダーゼ膜を形成することによって行うことができる。グルコースは酵素であるグルコースオキシダーゼの作用でグルコノラクトンに変化し、それと共に電解液中の酸素が過酸化水素に変化するので、この過程で生成した過酸化水素を作用極４１が酸化する反応によって間接的にグルコースの濃度を測定することができる。作用極４１には０．７Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）が印加される。

図７Ｅはカルシウムイオンの検出を示したものである。この検出は電位計測（ポテンショメトリー）によっている。電位計測は、電流一定（ゼロまたはゼロでない一定電流）の下で電極電位を測定する手法であり、電極電位に影響を与える物質を検出することができる。また、電極修飾により特異的に目的物質を計測することが可能である。カルシウムイオンは作用極４１上に形成したＣａ^２＋選択性膜にカルシウムイオンがトラップされ、カルシウムイオンのトラップにより作用極４１の電位が変化することによって測定することができ、即ちカルシウムイオンは電流測定ではなく、参照極を基準とし、作用極の電位を測定することによって検出することができる。

これら図７Ｂ〜Ｅに示した４種類の測定対象物の同時測定は細胞の活性や機能評価において有用である。例えば移植用の神経細胞を試料としてその移植への適性を見るために、細胞の活性の高さや増殖能力を、呼吸活性及び代謝活性に係る酸素、グルコースの測定された分布量を指標として評価し、神経細胞としての機能を神経伝達物質（ドーパミン）の放出量で評価し、その他細胞の諸機能に関わるカルシウムイオンの放出量を合せて測定することを、すべて同時に行うことができる。

なお、図７Ｄ，Ｅに示したような電極（作用極）の分子修飾は、専用の装置として市販されているスポッタやプリンタを用いて、電極に対し、選択的に行うことができる。また、選択された電極に電圧を印加して電気化学的な手法により修飾を行うこともでき、この手法によれば微小な電極面だけに簡便に修飾を施せる点で有利である。

図７Ｂ〜Ｅに示した４種類の測定対象物を測定する４つの作用極群７１〜７４の各作用極は図７Ａに示したように位置している。即ち、溶存酸素を検出する第１の作用極群７１の作用極はハッチングを付したセル４０ａに位置し、ドーパミンを検出する第２の作用極群７２の作用極は白（白抜き）のセル４０ｂに位置している。また、グルコースを検出する第３の作用極群７３の作用極は黒（黒塗り）のセル４０ｃに位置し、カルシウムイオンを検出する作用極は点々を付したセル４０ｄに位置している。

図７Ａに示したように４つの作用極群７１〜７４の作用極を各１個ずつ含んで構成された方形の面形状を有する構成単位（作用極の集合）は、この例では測定領域２１において行及び列の双方に周期的に配列された構成となっており、これにより作用極は測定領域２１に各作用極群７１〜７４ごとに均一に、互いに混交するように配列されたものとなっている。

図８は上述したような４つの作用極群７１〜７４を備え、４種類の測定対象物を同時検出し、かつそれら測定対象物のイメージングを行えるようにした電気化学装置の機能構成を示したものであり、図４と対応する部分には同一符号を付してある。なお、図８では作用極４１を電流測定作用極４１ｉと電位測定作用極４１ｖとに区別して示している。

電流測定作用極４１ｉと対極５０との間に電圧を印加する電圧印加手段８１は作用極群（電流測定作用極群）７１〜７３ごとに定められた印加電圧を同時に印加する。

電流測定作用極４１ｉと対極５０との間に流れる電流を測定する電流測定手段８２は各作用極群７１〜７３ごとの、測定領域２１における電流測定作用極４１ｉに流れる電流の分布を測定する。

電位測定手段８５は測定領域２１における作用極群７４の電位測定作用極４１ｖの電位の分布を測定する。

データ処理手段８３は電流測定手段８２により測定された各作用極群７１〜７３ごとの、測定領域２１における電流測定作用極４１ｉに流れる電流の分布の、電流測定作用極４１ｉのない位置のデータ、又は電位測定手段８５により測定された測定領域２１における作用極群７４の電位測定作用極４１ｖの電位の分布の、電位測定作用極４１ｖのない位置のデータの少なくとも一方を補間するデータ処理を行う機能を有する。

表示手段８４は各作用極群７１〜７３ごとの測定領域２１における電流測定作用極４１ｉに流れる電流の分布のイメージ、測定領域２１における作用極群７４の電位測定作用極４１ｖの電位の分布のイメージを２つ以上重畳して表示する。なお、表示手段８４は２つ以上のイメージを色分けし、イメージの重なりにおいてはそれらの色を加法混合して表示する機能を有する。

この図８に示した電気化学測定装置によれば、電流測定により検出する３種類の測定対象物（第１種の物質）と電位測定により検出する１種類の測定対象物（第２種の物質）との計４種類の測定対象物を同時に電気化学的にイメージングすることができる。

以上、電流測定用の２つの作用極群を有する電気化学測定装置及び電流測定用の３つの作用極群と電位測定用の１つの作用極群を有する電気化学測定装置について説明したが、電気化学測定装置が有する作用極群の数はこれらに限るものではない。この発明による電気化学測定装置は複数の作用極群を有することを特徴とするものである。

電流測定用の作用極群を複数有する場合、複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も、印加電圧又は作用極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なっているものとする。

電流測定用の作用極群に加え、電位測定用の作用極群を複数有する構成としてもよい。さらには、作用極を電位測定用の作用極のみとし、電位測定用の作用極を修飾の違いによる複数の作用極群で構成し、各作用極群の作用極を各均一に配列して、電位測定において複数の項目を同時に測定し、イメージングするようにしてもよい。

なお、データ処理手段８３は作用極のない位置のデータを補間するデータ処理を行うものであるが、例えば作用極の配列の密度が十分に高い場合などには補間しなくてもよい。この場合、表示手段８４は補間されていないイメージを表示する。また、表示手段８４はイメージを２つ以上重畳して表示する機能を有するが、イメージを個別に表示することもできるものとする。

以下、作用極の大きさ、数、配列等について、さらに説明する。

複数の作用極群の作用極は、各作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有するものとされ、また上述した例ではすべての作用極群の作用極は同じ電極面積を有するものとしている。しかしながら、少なくとも２つの作用極群は相互に異なる電極面積を有するものとしてもよい。

図９は測定領域２１に配列されている２つの電流測定作用極群の作用極が異なる電極面積を有する例を示したものであり、図９Ａは図２と同様、２つの作用極群７１，７２の作用極の位置を示し、図９Ｂは図１Ｄと同様、２つの作用極群７１，７２のセル４０ａ，４０ｂに設けられている作用極４１ａ，４１ｂを示す。

電極面積（電極サイズ）が小さい方が一般的にはＳ／Ｎ（感度）が良い。しかしながら、測定対象物が少ない場合には検出可能な電流値を得るためには電極面積を大きくする必要がある。一方、測定対象物が多く、大きな電流値を確保できる場合には電極面積は小さくて良い。

図９Ｃはこのように電極面積を大きくするのが好ましい例としてドーパミンの検出を示したものであり、細胞分泌物等の測定対象物が少ない場合、電極面積を大きくし、電極上で反応させる物質の量を多くする。

一方、図９Ｄに示したように溶存酸素の検出は電極面積は小さい方が好ましく、これにより測定対象物の消費が抑えられるため、細胞への影響を小さくすることができる。

次に、各作用極群を構成する作用極の数（作用極の密度）について説明する。

各作用極群の作用極の密度は必ずしも同じである必要はなく、複数の作用極群のうちの少なくとも２つの作用極群は測定領域２１に配列される作用極の密度が相互に異なっているものとしてもよい。

図１０は測定領域２１に配列される２つの電流測定作用極群の作用極の密度が異なっている例を示したものであり、図１０中、白（白抜き）のセル４０ｅには作用極群７５の作用極が位置し、黒（黒塗り）のセル４０ｆには作用極群７６の作用極が位置しており、作用極群７５の作用極と作用極群７６の作用極の数の比は８：１となっている。

作用極群７５のように作用極が多い場合、高解像度のイメージの取得が可能となる。従って、例えば細胞分泌物が放出される場所を確認する場合等に向いている。一方、作用極群７６のように作用極が少ない場合、低解像度のイメージしか得られないが、その分、測定領域２１を他の測定対象物の測定に使用することができる。例えば細胞塊全体の呼吸活性等を評価する場合は低解像度のイメージで十分と言える。

次に、各作用極群の作用極の配列について説明する。

各作用極群の作用極の配列は、測定領域２１においてイメージングが可能なように均一であればよいが、斯かる均一な配列は典型的には周期的な配列によって実現される。周期的に配列される作用極配列の構成単位は上述した例では何れも方形の面形状となっているが、一般に隙間なく周期的に配列できるような面形状なら、どのような形状でもよい。

図１１Ａは複数の作用極群の全てにつき各作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状に有してなる構成単位の一例を示したものであり、構成単位９１はこの例では４つの作用極群の各作用極を１個ずつ含み、方形の面形状を有している。図１１Ａ中、４１ａ〜４１ｄは４つの作用極群の各作用極を示す。

図１１Ｂは構成単位９１が周期的に配列されている例としてマトリクス状に配列された状態を示したものである。また、図１１Ｃは構成単位９１が横方向に周期的に並ぶ行が縦方向にずれながら並べられている状態を示したものである。構成単位９１は隙間なく、かつ少なくとも一つの方向に周期的に配列されていればよい。

一定の面形状を有する構成単位の内部には、定められた分の作用極即ち各作用極群ごとに定められた個数の作用極が含まれてさえいれば、測定領域２１全体での均一性が得られるので、構成単位９１の内部における作用極の配置の仕方（パターン）は同一でなくてもよい。例えば図１２Ａのａ〜ｄに示すような作用極４１ａ〜４１ｄの配置のパターンが異なる４つの構成単位９１ａ〜９１ｄが配列の中に図１２Ｂに示したように規則的に存在するようにしてもよく、また不規則的に存在するようにしてもよい。さらに、構成単位の中で作用極の位置が入れ替わるだけでなく、作用極が構成単位の中でより自由に位置を変えてもよい。

この発明によるトランスデューサは図１に示した構成において、複数の作用極（電極）４１が、電極面の大きさ又は電極面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが異なることで相互に区別される複数の種別の作用極を含んで構成され、測定領域２１には複数の作用極が種別ごとに均一に、互いに混交するように配列されているものとするが、作用極の配列は前述の図１１，１２を参照して説明したような配列としてもよい。

以上、この発明による各種実施例について説明したが、この発明による電気化学測定方法によれば、複数種類の測定対象物の密度分布のイメージを同時に取得することができる。よって、試料の多項目同時解析を行うことができ、細胞機能解析や細胞評価、細胞スクリーニング等が可能となる。これにより、再生医療や細胞工学等の発展に大きく寄与することができる。また、生体試料だけでなく、電池材料や触媒材料の評価への応用も期待できる。

１０ 電解液槽 １１ 電解液
１２ 穴 ２０ ＬＳＩチップ
２１ 測定領域 ３０ 基板
３１ 配線パターン ３２ ボンディングワイヤ
４０，４０ａ〜４０ｆ セル ４１，４１ａ〜４１ｄ 作用極
４１ｉ 電流測定作用極 ４１ｖ 電位測定作用極
５０ 対極 ６０ 参照極
７１〜７６ 作用極群 ８１ 電圧印加手段
８２ 電流測定手段 ８３ データ処理手段
８４ 表示手段 ８５ 電位測定手段
９１，９１ａ〜９１ｄ 構成単位

Claims (37)

1. 電解液の中で試料が発生または消費する測定対象物の密度分布のイメージを、前記電解液に面して設けられる測定領域に配列した複数の作用極と前記電解液中に設置した対極との間に電圧を印加し、前記複数の作用極に前記測定対象物との電子の授受による酸化還元反応をさせて個々の前記作用極に流れる電流を測定し、測定された前記電流の前記測定領域における分布に基づいてイメージングする電気化学イメージング方法であって、
   前記複数の作用極は、前記測定領域に、各複数個ずつの作用極を含む複数の作用極群が、各作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されたものであり、
   前記作用極と前記対極との間には、前記作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加し、
   ここに前記複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も、前記定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なるものとされ、
   前記作用極群ごとに個別の前記電流の前記測定領域における分布に基づいて、同時の測定から複数の前記測定対象物の前記密度分布のイメージを取得することを特徴とする電気化学イメージング方法。
2. 請求項１記載の電気化学イメージング方法において、
   前記複数の作用極群の作用極は、各作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの作用極群は、相互に異なる電極面積を有することを特徴とする電気化学イメージング方法。
3. 請求項１又は２記載の電気化学イメージング方法において、
   前記複数の作用極群のうちの少なくとも２つの作用極群は、前記測定領域に配列される作用極の密度が相互に異なっていることを特徴とする電気化学イメージング方法。
4. 請求項１乃至３記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
   前記複数の作用極群の全てにつき各作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が、前記測定領域上に周期的に配列されていることを特徴とする電気化学イメージング方法。
5. 請求項４記載の電気化学イメージング方法において、
   前記構成単位は、それぞれの内部における前記作用極の集合の配置のパターンがすべて同一であることを特徴とする電気化学イメージング方法。
6. 請求項１乃至５記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
   前記作用極群ごとに個別の前記電流の前記測定領域における分布の、前記作用極のない位置のデータを補間するデータ処理を行い、その補間された分布に基づいて当該の前記密度分布のイメージを取得することを特徴とする電気化学イメージング方法。
7. 請求項１乃至６記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
   ２つ以上の取得された前記密度分布のイメージを、表示手段において重畳して表示することを特徴とする電気化学イメージング方法。
8. 請求項７記載の電気化学イメージング方法において、
   前記表示手段において、前記２つ以上の取得された前記密度分布のイメージは、色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示されることを特徴とする電気化学イメージング方法。
9. 電解液の中で試料が発生または消費する測定対象物の密度分布のイメージを、前記電解液に面して設けられる測定領域に配列した複数の作用極と前記電解液中に設置した対極及び参照極とを用いてイメージングする電気化学イメージング方法であって、
   前記複数の作用極は、複数の電流測定作用極と複数の電位測定作用極とで構成され、前記電流測定作用極と前記電位測定作用極とは、前記測定領域に、それぞれ均一に、互いに混交するように配列されており、
   前記電流測定作用極と前記対極との間に電圧を印加して、前記電流測定用作用極に、前記測定対象物としての第１種の物質との電子の授受による酸化還元反応を行なわせながら、前記電流測定用作用極の個々に流れる電流を測定し、それと同時に、
   前記電位測定用作用極の個々の、他の前記測定対象物としての第２種の物質によって影響を受けた電位を前記参照極を基準として測定し、
   測定された前記電流の前記測定領域における分布に基づいて前記第１種の物質の密度分布のイメージを取得し、合せて、測定された前記電位の前記測定領域における分布に基づいて前記第２種の物質の密度分布のイメージを取得することを特徴とする電気化学イメージング方法。
10. 請求項９記載の電気化学イメージング方法において、
    前記複数の電流測定作用極は、各複数個ずつの電流測定作用極を含む複数の電流測定作用極群で構成され、前記複数の電流測定作用極群は、前記測定領域に、各電流測定作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されており、
    前記電流測定作用極と前記対極との間に印加する前記電圧は、前記電流測定作用極群ごとに定められた印加電圧とし、
    ここに前記複数の電流測定作用極群のうちの何れの２つの電流測定作用極群も、前記定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なるものとされ、
    前記各電流測定作用極群ごとに個別の前記電流の前記測定領域における分布に基づいて、前記第１種の物質に属する複数種類の物質のそれぞれの前記密度分布のイメージを取得することを特徴とする電気化学イメージング方法。
11. 請求項１０記載の電気化学イメージング方法において、
    前記複数の電流測定作用極群の電流測定作用極は、各電流測定作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は、相互に異なる電極面積を有することを特徴とする電気化学イメージング方法。
12. 請求項１０又は１１記載の電気化学イメージング方法において、
    前記複数の電流測定作用極群のうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は、前記測定領域に配列される電流測定作用極の密度が相互に異なっていることを特徴とする電気化学イメージング方法。
13. 請求項１０乃至１２記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
    前記複数の電流測定作用極群の全てにつき各電流測定作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの前記電流測定作用極及び定められた１以上の個数の前記電位測定作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が、前記測定領域上に周期的に配列されていることを特徴とする電気化学イメージング方法。
14. 請求項１３記載の電気化学イメージング方法において、
    前記構成単位は、それぞれの内部における前記作用極の集合の配置のパターンがすべて同一であることを特徴とする電気化学イメージング方法。
15. 請求項９乃至１４記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
    前記電流の前記測定領域における分布の、前記電流測定作用極のない位置のデータ、又は前記電位の前記測定領域における分布の、前記電位測定作用極のない位置のデータの少なくとも一方を補間するデータ処理を行い、その補間された分布に基づいて当該の前記密度分布のイメージを取得することを特徴とする電気化学イメージング方法。
16. 請求項９乃至１５記載の何れかの電気化学イメージング方法において、
    ２つ以上の取得された前記密度分布のイメージを、表示手段において重畳して表示することを特徴とする電気化学イメージング方法。
17. 請求項１６記載の電気化学イメージング方法において、
    前記表示手段において、前記２つ以上の取得された前記密度分布のイメージは、色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示されることを特徴とする電気化学イメージング方法。
18. 電解液と前記電解液中で測定対象物を発生または消費する試料とを収容することができる電解液槽と、前記電解液槽に設けられた作用極及び対極と、前記作用極と前記対極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記作用極と前記対極との間に流れる電流を測定する電流測定手段とを備える電気化学測定装置であって、
    前記作用極は、前記電解液槽の底面に設けられた測定領域に、各複数個ずつの作用極を含む複数の作用極群が、各作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されてなり、
    前記電圧印加手段は、前記作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加する機能を有し、
    前記複数の作用極群のうちの何れの２つの作用極群も、前記定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なっており、
    前記電流測定手段は、前記各作用極群ごとの、前記測定領域における前記作用極に流れる電流の分布を測定することを特徴とする電気化学測定装置。
19. 請求項１８記載の電気化学測定装置において、
    前記複数の作用極群の作用極は、各作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの作用極群は、相互に異なる電極面積を有することを特徴とする電気化学測定装置。
20. 請求項１８又は１９記載の電気化学測定装置において、
    前記複数の作用極群のうちの少なくとも２つの作用極群は、前記測定領域に配列される作用極の密度が相互に異なっていることを特徴とする電気化学測定装置。
21. 請求項１８乃至２０記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記複数の作用極群の全てにつき各作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が、前記測定領域上に周期的に配列されていることを特徴とする電気化学測定装置。
22. 請求項２１記載の電気化学測定装置において、
    前記構成単位は、それぞれの内部における前記作用極の集合の配置のパターンがすべて同一であることを特徴とする電気化学測定装置。
23. 請求項１８乃至２２記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記電流測定手段により測定された、前記各作用極群ごとの、前記測定領域における前記作用極に流れる電流の分布の、前記作用極のない位置のデータを補間するデータ処理手段を備えることを特徴とする電気化学測定装置。
24. 請求項１８乃至２３記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記各作用極群ごとの、前記測定領域における前記作用極に流れる電流の分布のイメージを、２つ以上重畳して表示する表示手段を備えることを特徴とする電気化学測定装置。
25. 請求項２４記載の電気化学測定装置において、
    前記表示手段において、２つ以上の前記イメージは、色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示されることを特徴とする電気化学測定装置。
26. 電解液と前記電解液中で測定対象物を発生または消費する試料とを収容することができる電解液槽と、前記電解液槽に設けられた作用極、対極及び参照極と、電圧印加手段と、前記作用極と前記対極との間に流れる電流を測定する電流測定手段と、前記作用極と前記参照極との間の電圧を測定する電位測定手段とを備える電気化学測定装置であって、
    前記作用極は、前記電解液槽の底面に設けられた測定領域に、複数の電流測定作用極と複数の電位測定作用極とが、それぞれ均一に、互いに混交するように配列されてなり、
    前記電圧印加手段は、前記電流測定作用極と前記対極との間に電圧を印加するものとされ、
    前記電流測定手段は、前記測定領域における前記電流測定作用極に流れる電流の分布を測定し、
    前記電位測定手段は、前記測定領域における前記電位測定作用極の電位の分布を測定することを特徴とする電気化学測定装置。
27. 請求項２６記載の電気化学測定装置において、
    前記複数の電流測定作用極は、各複数個ずつの電流測定作用極を含む複数の電流測定作用極群で構成され、前記複数の電流測定作用極群は、前記測定領域に、各電流測定作用極群ごとに均一に、互いに混交するように配列されており、
    前記電圧印加手段は、前記電流測定作用極群ごとに定められた印加電圧を同時に印加する機能を有し、
    前記複数の電流測定作用極群のうちの何れの２つの電流測定作用極群も、前記定められた印加電圧又は電極表面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが相互に異なっており、
    前記電流測定手段は、前記各電流測定作用極群ごとの、前記測定領域における前記電流測定作用極に流れる電流の分布を測定することを特徴とする電気化学測定装置。
28. 請求項２７記載の電気化学測定装置において、
    前記複数の電流測定作用極群の電流測定作用極は、各電流測定作用極群ごとにそれぞれ一定の電極面積を有し、そのうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は、相互に異なる電極面積を有することを特徴とする電気化学測定装置。
29. 請求項２７又は２８記載の電気化学測定装置において、
    前記複数の電流測定作用極群のうちの少なくとも２つの電流測定作用極群は、前記測定領域に配列される電流測定作用極の密度が相互に異なっていることを特徴とする電気化学測定装置。
30. 請求項２７乃至２９記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記複数の電流測定作用極群の全てにつき各電流測定作用極群ごとに定められた１以上の個数ずつの前記電流測定作用極及び定められた１以上の個数の電位測定作用極を含んで構成される作用極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が、前記測定領域上に周期的に配列されていることを特徴とする電気化学測定装置。
31. 請求項３０記載の電気化学測定装置において、
    前記構成単位は、それぞれの内部における前記作用極の集合の配置のパターンがすべて同一であることを特徴とする電気化学測定装置。
32. 請求項２６乃至３１記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記電流測定手段により測定された前記測定領域における前記電流測定作用極に流れる電流の分布の、前記電流測定作用極のない位置のデータ、又は前記電位測定手段により測定された前記測定領域における前記電位測定作用極の電位の分布の、前記電位測定作用極のない位置のデータの少なくとも一方を補間するデータ処理手段を備えることを特徴とする電気化学測定装置。
33. 請求項２６乃至３２記載の何れかの電気化学測定装置において、
    前記測定領域における前記電流測定作用極に流れる電流の分布のイメージ又は前記測定領域における前記電位測定作用極の電位の分布のイメージを、２つ以上重畳して表示する表示手段を備えることを特徴とする電気化学測定装置。
34. 請求項３３記載の電気化学測定装置において、
    前記表示手段において、２つ以上の前記イメージは、色分けされ、イメージの重なりにおいてはそれらの色が加法混合されて表示されることを特徴とする電気化学測定装置。
35. 電解液と前記電解液中に浸漬される試料とを収容することができる電解液槽がＬＳＩチップ上に搭載され、前記電解液槽の底面に設けられた測定領域に前記ＬＳＩチップの複数の電極が２次元的に配列された構造を持ち、前記試料が発生または消費する測定対象物の電気化学測定に用いるトランスデューサであって、
    前記複数の電極は、電極面の大きさ又は電極面の分子修飾の有無若しくは種類の少なくとも何れかが異なることで相互に区別される複数の種別の電極を含んで構成され、
    前記測定領域には前記複数の電極が、前記種別ごとに均一に、互いに混交するように配列されていることを特徴とするトランスデューサ。
36. 請求項３５記載のトランスデューサにおいて、
    前記種別の全てにつき各種別ごとに定められた１以上の個数ずつの電極を含んで構成される電極の集合を一定の面形状の中に有してなる構成単位が、前記測定領域上に周期的に配列されていることを特徴とするトランスデューサ。
37. 請求項３６記載のトランスデューサにおいて、
    前記構成単位は、それぞれの内部における前記電極の集合の配置のパターンがすべて同一であることを特徴とするトランスデューサ。