JP4996738B2 - 電気化学計測チップ用電極装置 - Google Patents
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Description
測定対象物を含む液体試料が絶縁シートの裏面側に漏出しないように、複数の電極部材が絶縁シートに密着していることが好ましい。
複数の電極部材の一端部を導電性の生体適応被膜で覆うこともできる。
好ましくは、絶縁シートの表面上の周縁部に立設された液溜りをさらに備えている。
また、絶縁シートの裏面上の周縁部に接合された剛性を有するフレームをさらに備えることが好ましい。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る電気化学計測チップ用電極装置11の構成を示す。電気化学計測チップ用電極装置11は、絶縁シート12と、この絶縁シート12に所定のピッチでマトリクス状に分布配置された複数の電極部材13を有している。絶縁シート12は、絶縁性材料から形成され、互いに反対方向を向いた表面12aと裏面12bを有している。各電極部材13は、導電性材料から形成され、絶縁シート12の表面12aから裏面12bにまで至るように絶縁シート12を厚さ方向に貫通した状態で絶縁シート12に保持されており、電極部材13の一端部13aは絶縁シート12の表面12aと同一面を構成し、他端部13bは絶縁シート12の裏面12bより外方へ突出形成されている。
さらに、絶縁シート12の表面12a上の周縁部には、環状の液溜り15が立設されており、この液溜り15により、図2に示されるように、絶縁シート12の表面12a側においてそれぞれ生体適応被膜14で覆われた全ての電極部材13が囲まれている。
トランスデューサ21は、LSIチップにより構成され、その表面上にマトリクス状に分布配置された複数の電極22を有している。なお、これら複数の電極22の配列ピッチは、上述した電気化学計測チップ用装置11の複数の電極部材13の所定のピッチと等しく、電気化学計測チップ用電極装置11の複数の電極部材13とトランスデューサ21の複数の電極22とが1:1に対応しているものとする。
電極部材13は、Ag等の導電性フィラーを含有するシリコーン系材料から形成することができる。また、導電性に優れた金属材料、例えば表面にAuメッキを施した金属材料から電極部材13を形成してもよい。
また、絶縁シート12が弾性を有する場合には、絶縁シート12の裏面12bが粘着性を有していれば、トランスデューサ21の直上に配置された電気化学計測チップ用電極装置11に上方から荷重を加えることにより絶縁シート12の裏面12bがトランスデューサ21の表面に張りついて固定されるため、電極部材13とトランスデューサ21の電極22との間の電気的接続の信頼性をさらに確保することができる。
電極部材13と絶縁シート12との密着性は、これらの界面部分を介して液体試料Sが漏出あるいは浸透しなければ十分であり、ガスの流通が許容されていてもよい。電極部材13と絶縁シート12との間にわずかな隙間が形成されていても、これらの界面に液体試料Sに対する親和性が低い材質からなる被膜を形成したり、界面に微小な凹凸を形成して液体試料Sに対する濡れ性を低下させることにより、液体試料Sが漏出あるいは浸透し得ないような密着性を実現することができる。
まず、図4に示されるように、絶縁シート12を成形するための凸状構造を有するSi製の金型31を作製する。凸状構造は、電極部材13を充填するための孔を形成するためのものであり、それぞれ直径100μm、高さ200μmの円柱形状を有する複数の凸部32がトランスデューサ21の複数の電極22の配置パターンと同一の配列ピッチを有したマトリクス状に分布配置されている。トランスデューサ21の複数の電極22のうち、一部の電極22のみを測定に用いる場合には、その一部の電極22の配置に合わせた凸状構造を有する金型31を作製すればよい。
金型31は、μmオーダーの構造も容易に作製可能な、いわゆるボッシュプロセスによる深堀エッチングを用いてSiの平板を加工することで作製することができる。また、金属板を精密切削加工あるいはエッチング加工して金属金型を作製してもよい。
なお、金型31および平面基板33を用いる代わりに、シリコーンゴムからなるシート材にレーザ加工により複数の貫通孔34を形成して絶縁シート12を作製してもよい。
このとき、シリコーンゴムからなる絶縁シート12の貫通孔34に導電性フィラーを含有するシリコーン系材料37からなる電極部材13が充填されるので、絶縁シート12と電極部材13とが良好に密着することとなる。
図9に、実施の形態2に係る電気化学計測チップ用電極装置41の構成を示す。この電気化学計測チップ用電極装置41は、図1に示した実施の形態1の電極装置11において、絶縁シート12の裏面12b上の周縁部に、剛性を有するフレーム16を接合したものである。フレーム16は、絶縁シート12の裏面12b側に突出する全ての電極部材13の他端部13bを露出させる開口部16aが形成された平板形状を有すると共に、図10に示されるように、絶縁シート12および液溜り15の外方にまで延びる一対の延出部16bを有し、これら延出部16bにそれぞれ位置合わせ孔17が貫通形成されている。
そして、図12に示されるように、電気化学計測チップ用電極装置41のフレーム16に形成された一対の位置合わせ孔17に固定台42の一対の位置合わせピン43を挿入させることにより、電気化学計測チップ用電極装置41とトランスデューサ21の位置合わせを行うことができる。
また、フレーム16の位置合わせ孔17の直径および固定台42の位置合わせピン43の直径は、それぞれ例えば1mmとすることができる。
絶縁シート12と電極部材13の少なくとも一方は弾性を有することが望ましいが、図13に示されるように、シリコーンゴム等の弾性部材54を介在させることで、弾性の乏しい絶縁シート52に弾性の乏しい電極部材53を保持させることもできる。弾性部材54は、電極部材53の外周部を囲むように配置されている。このような構造とすれば、弾性部材54の存在により、電極部材53が絶縁シート52に対して変位可能となるので、絶縁シート52として、アクリル、ポリカーボネート、ガラス、セラミックス等の硬い材料を使用し、電極部材53として、表面にAuメッキを施した金属材料を用いても、絶縁シート52に保持された複数の電極部材53とトランスデューサ21の複数の電極22との間にそれぞれ良好な電気的接続を確立させることができる。
このような構造としても、絶縁シート62に保持された複数の電極部材63とトランスデューサ21の複数の電極22との間にそれぞれ良好な電気的接続を確立させることが可能となる。
Claims (7)
- トランスデューサの表面上に形成された複数の電極に測定対象物を電気的に接続するための電気化学計測チップ用電極装置であって、
絶縁性を有し且つ互いに反対方向を向いた表面および裏面を有する絶縁シートと、
それぞれ導電性を有し且つ前記絶縁シートを厚さ方向に貫通した状態で前記絶縁シートに保持され、前記絶縁シートの前記表面側に位置する一端部に前記測定対象物が接続され、前記絶縁シートの前記裏面側に位置する他端部に前記トランスデューサの電極が接続される複数の電極部材と
を備え、前記複数の電極部材は、それぞれ前記他端部が前記絶縁シートの前記裏面より突出し、少なくとも前記突出する部分が弾性を有することを特徴とする電気化学計測チップ用電極装置。 - 前記絶縁シートが弾性を有する請求項1に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
- 前記絶縁シートの前記裏面が粘着性を有する請求項2に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
- 前記複数の電極部材は、前記測定対象物を含む液体試料が前記絶縁シートの前記裏面側に漏出しないように前記絶縁シートに密着している請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
- 前記複数の電極部材の前記一端部が導電性の生体適応被膜で覆われた請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
- 前記絶縁シートの前記表面上の周縁部に立設された液溜りをさらに備えた請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
- 前記絶縁シートの前記裏面上の周縁部に接合された剛性を有するフレームをさらに備えた請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気化学計測チップ用電極装置。
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