JP5452898B2 - 電極装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、互いに対向する第１電極と第２電極を含む電極装置及びその製造方法に関し、例えば電気二重層キャパシタや色素増感太陽電池等に適した電極装置及びその製造方法に関する。

電気二重層キャパシタや色素増感太陽電池等の電極装置は、一対の電極を有している。電極どうし間には電解液が充填されている。各電極は、多孔質にしたり凹凸を設けたりすることで表面積を大きくし、反応性を確保している。

特許文献１では、電気二重層キャパシタの一対の分極性電極をそれぞれ活性炭繊維の集合体で構成し、更に活性炭繊維の表面にカーボンナノチューブを設け、比表面積を増大させ、キャパシタ容量を増大させている。一対の活性炭繊維集合体は、互いに離間し、両者間に平らな濾紙が介在され、かつ電解液が充填されている。

特許文献２では、色素増感太陽電池の一方の透明導電層上に導電性金属酸化物を設け、この導電性金属酸化物を複数の柱状構造にしている。導電性金属酸化物と他方の平らな導電層との間には電解液が充填されている。電解液は、導電性金属酸化物の柱状構造体どうし間の凹部に入り込んでいる。
特開２００７−１９４３５４号公報 特開２００７−０８７８５４号公報

上掲特許文献１，２等の電極構造では、電極の実表面積は大きくなっているが、イオンが電解液中を一方の電極から他方の電極まで移動する行程（イオンの導電パス）はあまり短縮されていない。したがって、オーム損は改善されていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極装置のオーム損等の損失を低減し、反応効率を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電極装置は、第１電極と、第２電極と、を備え、
前記第１電極が、第１電極本体と、前記第１電極本体に二次元的に分布された複数の第１突起部を含み、
前記第２電極が、前記第１電極本体と対向する第２電極本体と、前記第２電極本体に二次元的に分布された複数の第２突起部を含み、
各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されていることを特許請求しない特徴とする。
これにより、第１電極の第１突起部と第２電極の第２突起部との対向距離を短くできる。よって、電極間の損失を低減でき、反応効率を向上できる。
ここで、「二次元的に分布」とは、複数の第１突起部又は複数の第２突起部が全体として面としての広がりを持つという意味である。各第１、第２突起部は、第１、第２電極本体と略直交する針状又は棒状になっていてもよく、幅方向を第１、第２電極本体と略直交する方向に向けた立板状になっていてもよい。各第１、第２突起部が立板状になっており、複数の立板状の第１、第２突起部が、互いに平行に並んでいてもよい。
また、本発明に係る電極装置は、第１電極と、第２電極と、を備え、これら第１、第２電極どうしの間には電解液又はその固化物が充填された電極装置において、前記第１電極が、第１電極本体と、前記第１電極本体に二次元的に分布された複数の第１突起部を含み、前記第２電極が、前記第１電極本体と対向する第２電極本体と、前記第２電極本体に二次元的に分布された複数の第２突起部を含み、各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されており、前記第２突起部における前記第１電極本体側の端部と前記第１電極本体との間に、前記第２突起部を前記第１電極から絶縁する第２絶縁部が介在され、前記第２絶縁部と前記第１電極本体とが結合又は接触され、前記電解液又はその固化物が、前記第１突起部の周面と前記第２突起部の周面の間に充填され、かつ前記第２絶縁部と接していることを特許請求する第１特徴とする。
更に、本発明に係る電極装置は、第１電極と、第２電極と、を備え、前記第１電極が、第１電極本体と、前記第１電極本体に二次元的に分布された複数の第１突起部を含み、前記第２電極が、前記第１電極本体と対向する第２電極本体と、前記第２電極本体に二次元的に分布された複数の第２突起部を含み、各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されており、前記第１電極における前記複数の第１突起部間に形成された凹部の底部分に、前記第２突起部を前記第１電極から絶縁する第２絶縁部が設けられ、前記第２突起部の前記第１電極本体側の端部が前記第２絶縁部に結合し、前記第２突起部の前記第２電極本体側の端部が前記第２電極本体に電気的に接触しており、前記第１突起部が第１の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２突起部が第２の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２絶縁部が第２の非導電性微粒子の凝集体を主要素としていることを特許請求する第２特徴とする。

前記第１電極の第２電極と対向する面又は前記第２電極の第１電極と対向する面の実表面積は幾何面積の好ましくは２倍以上であり、より好ましくは１０倍から１０００倍である。
ここで、前記第１電極の前記第２電極と対向する面の実表面積は、複数の第１突起部の総表面積と第１突起部間の凹部の底部分の総面積との和に等しく、概略各第１突起部の側面積の和に等しい。幾何面積は、複数の第１突起部を第１電極本体に投影した総面積と第１突起部間の凹部の底部分の総面積との和に等しい。
前記第２電極の前記第１電極と対向する面の実表面積は、複数の第２突起部の総表面積と第２突起部間の凹部の底部分の総面積との和に等しく、概略各第２突起部の側面積の和に等しい。幾何面積は、複数の第２突起部を第２電極本体に投影した総面積と第１突起部間の凹部の底部分の総面積との和に等しい。

隣り合う第１突起部と第２突起部の周側面どうし間の距離は、前記第１電極本体と第２電極本体の間の距離の好ましくは２分の１以下であり、より好ましくは１０分の１〜１０００分の１である。

隣り合う第１突起部と第２突起部の周側面どうし間の距離は、好ましくは１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｎｍである。

前記第１突起部の前記第１電極本体側の端部は、前記第１電極本体に結合していてもよく、接触していてもよい。ここで、「結合」とは、２つの物体間に化学的結合力又は物理的結合力が作用している状態をいう。前記第１突起部の前記第２電極本体側の端部は、前記第２電極本体から電気的に離間していなければならない。
前記第１電極における前記複数の第１突起部間に形成された凹部の底部分に、前記第２突起部を前記第１電極から絶縁する第２絶縁部が設けられ、前記第２突起部の前記第１電極本体側の端部が前記第２絶縁部に結合し、前記第２突起部の前記第２電極本体側の端部が前記第２電極本体に電気的に接触していてもよい。

前記第１突起部が第１の導電性微粒子の凝集体を主要素としていてもよい。前記第２突起部が第２の導電性微粒子の凝集体を主要素としていてもよい。前記第２絶縁部が第２の非導電性微粒子の凝集体を主要素としていてもよい。
第１又は第２の導電性微粒子として、例えば活性炭微粒子、導電性酸化チタン微粒子、ＩＴＯ微粒子が挙げられる。電気二重層キャパシタの場合、活性炭微粒子を用いるのが好ましい。色素増感太陽電池の場合、不透明電極用には導電性酸化チタン微粒子を用いるとよく、透明電極にはＩＴＯ微粒子を用いるとよい。導電性酸化チタン微粒子には色素を付着させておくとよい。透明電極用のＩＴＯ微粒子に代えて、ガラス微粒子を用い、このガラス微粒子の表面にＩＴＯ膜を被膜することにしてもよい。
第２の非導電性微粒子として、例えばアルミナ等のセラミックの微粒子や樹脂の微粒子が挙げられる。

前記第１突起部と前記第２電極本体との間には、前記第１突起と第２電極本体とを絶縁する第１絶縁部が設けられ、前記第１絶縁部が、前記第１突起部の前記第２電極本体側の端部に結合し、かつ前記第２電極本体に接触していることが好ましい。

前記第１突起部が第１の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第１絶縁部が第１の非導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２突起部が第２の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２絶縁部が第２の非導電性微粒子の凝集体を主要素としていてもよい。
第１、第２の導電性微粒子及び第２の非導電性微粒子の具体例は上述した通りである。第１の非導電性微粒子として、例えばアルミナ等のセラミックの微粒子や樹脂の微粒子が挙げられる。

前記第１電極と第２電極との間に電解液が充填されていることが好ましい。
本発明の電極装置によれば、電解液中のイオンの導電パスを短くでき、オーム損を確実に低減できる。また、電解液の充填量を低減することができる。
電解液は、流動性を有していればよく、液状に限られずゲル状であってもよい。電解液は、少なくとも充填時に流動性を有していればよく、充填の後、固化し、電極装置の使用時には固体であってもよい。

本発明方法は、第１電極本体及び複数の第１突起部を有する第１電極と、第２電極本体及び複数の第２突起部を有する第２電極とを備えた電極装置を製造する方法であって、
同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有する第１修飾基で表面修飾された第１の導電性微粒子を凝集させた複数の第１導電性凝集体と、同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有し、かつ第１修飾基に対し非結合性又は非親和性を有する第２修飾基で表面修飾された第２の非導電性微粒子を凝集させた複数の第２非導電性凝集体とを、互いに入り交じるように二次元的に分布させて前記第１電極本体に配置する配置工程と、
各第１導電性凝集体上に、第１修飾基で表面修飾された新たな第１導電性微粒子を凝集させ、第１導電性凝集体を成長させる第１凝集工程と、
各第２非導電性凝集体上に、第２修飾基で表面修飾された第２の導電性微粒子を凝集させ、第２導電性凝集体を形成する第２凝集工程と、
前記第２導電性凝集体を前記第１導電性凝集体より前記第１電極本体側とは反対側に突出するよう成長させる第２凝集体成長工程と、
前記第２電極本体を、前記第１電極本体と対向させ、かつ前記第２導電性凝集体と電気的に接触させて設置する第２本体設置工程と、
を実行し、前記第１導電性凝集体を前記第１突起部の主要素とし、前記第２導電性凝集体を前記第２突起部の主要素とすることを特徴とする。
これにより、各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されるようにすることができる。したがって、第１電極の第１突起部と第２電極の第２突起部との対向距離を短くできる。この結果、電極間の損失を低減でき電極間の反応効率を向上できる。
第１、第２の導電性微粒子及び第２の非導電性微粒子の具体例は上述した通りである。
第２非導電性凝集体は、第２導電性凝集体ひいては第２突起部を第１電極本体から絶縁する第２絶縁部の主要素となる。これによって、第２突起部と第１電極本体を確実に絶縁できる。

前記第１凝集工程において、第１導電性微粒子を分散させた第１分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記第１分散液の液成分を気化させることが好ましい。
これにより、各第１導電性凝集体を確実に成長させることができる。

前記塗布後かつ前記気化前の前記第１分散液に、第１修飾基を抗体として該第１修飾基と特異的に結合する第１の抗原を混入することにしてよい。
これにより、第１導電性微粒子を抗体抗原反応により凝集させることができる。
ここで、「特異的に結合」とは、同種の修飾基とは結合するが、異種の修飾基とは結合しないことを意味する。
例えば、第１修飾基としてＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体が挙げられ、第１抗原としてＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）が挙げられる。

前記第２凝集工程又は前記第２凝集体成長工程において、第２導電性微粒子を分散させた第２分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記第２分散液の液成分を気化させることが好ましい。
これにより、各第２非導電性凝集体上に第２導電性凝集体を確実に凝集させることができる。

前記塗布後かつ前記気化前の前記第２分散液に、第２修飾基を抗体として該第２修飾基と特異的に結合する第２の抗原を混入することにしてもよい。
これにより、第２導電性微粒子を抗体抗原反応により凝集させることができる。
例えば、第２修飾基としてヘモグロビンＡ１Ｃ抗体が挙げられ、第２抗原としてヘモグロビンＡ１Ｃが挙げられる。

前記第１凝集工程の後、前記第１導電性凝集体上に、第１修飾基で表面修飾された第１の非導電性微粒子を凝集させ、第１非導電性凝集体を形成する第１凝集体絶縁工程を実行し、
前記第２本体設置工程で、前記第２電極本体を前記第１非導電性凝集体に接触させて配置することが好ましい。
前記第１非導電性凝集体は、前記第１導電性凝集体ひいては第１突起部を前記第２電極本体から絶縁する第１絶縁部の主要素となる。これによって、第１突起部と第２電極本体を確実に絶縁できる。

第１修飾基と第２修飾基の何れか一方が、親水基であり、他方が、疎水基であってもよい。
これにより、第１凝集工程では、第１導電性微粒子を、第２非導電性凝集体から離間させ、かつ配置工程で形成した第１導電性凝集体上に集まるようにできる。この結果、第１導電性凝集体を成長させることができる。
第２凝集工程では、第２導電性微粒子を、第１導電性凝集体から離間させ、第２非導電性凝集体上に集まるようにできる。この結果、第２非導電性凝集体上に第２導電性凝集体を形成することができる。第２凝集体成長工程では、第２導電性凝集体を更に成長させ、所望の突出量を得ることができる。
第１凝集体絶縁工程では、第１非導電性微粒子を、第２非導電性凝集体又は第２導電性微粒子から離間させ、かつ第１導電性凝集体上に集まるようにできる。この結果、第１導電性凝集体上に第１非導電性凝集体を形成することができる。
第１修飾基と第２修飾基の何れか一方を親水基とし、他方を疎水基として、配置工程で第１導電性微粒子と第２非導電性微粒子を共通の分散媒に分散させて第１導電性凝集体及び第２非導電性凝集体を形成する場合、前記分散媒は、親水基、疎水基の両方になじむ両親媒性であることが好ましい。

前記第１凝集工程と前記第２凝集工程を同時に実行し、この同時実行の際、前記第１導電性微粒子及び第２導電性微粒子を分散させた分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記分散液の液成分を気化させることが好ましい
これにより、製造を効率化できる。

前記第１凝集体絶縁工程と前記第２凝集体成長工程とを同時に実行し、この同時実行の際、前記第１非導電性微粒子及び第２導電性微粒子を分散させた分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記分散液の液成分を気化させることにしてもよい。
これにより、製造を効率化できる。
第１修飾基と第２修飾基の何れか一方を親水基とし、他方を疎水基として、前記第１凝集工程と前記第２凝集工程の同時実行、又は前記第１凝集体絶縁工程と前記第２凝集体成長工程の同時実行を行う場合、各微粒子を分散させる分散媒は親水基、疎水基の両方になじむ両親媒性であることが好ましい。

前記第２本体設置工程の前又は後に、前記各凝集体から第１修飾基又は第２修飾基を除去する修飾基除去工程を実行することが好ましい。
これにより、各凝集体の凝集度を高めることができる。第１、第２導電性凝縮体については導電性を高めることができる。

前記修飾基除去工程において、酸素雰囲気下で前記各凝集体を加熱することが好ましい。
抗体としての修飾基や抗原は有機物であり、酸素雰囲気下で加熱することで容易に除去できる。
前記修飾基の除去は、焼き飛ばし（昇華等）、化学的処理（オゾンによる酸化等）、洗浄液による洗浄等により行うことにしてもよい。

前記配置工程において、第１導電性凝集体及び第２非導電性凝集体の第１電極本体への配置をスポッティング手段にて行なうことが好ましい。
これによって、第１導電性凝集体及び第２非導電性凝集体の配置精度を高めることができる。
スポッティング手段として、例えばインクジェットプリンタや、マイクロノズルを備えたスポッタが挙げられる。

前記第２本体設置工程の後、前記第１突起部と前記第２突起部の間の隙間に電解液を充填する充填工程を実行することが好ましい。前記充填工程を前記第２本体設置工程の前に行なうことにしてもよい。
本発明方法では、電解液の充填量を低減できる。また、電解液中を移動するイオンの導電パスを短くでき、オーム損を確実に低減できる。

本発明によれば、第１電極の第１突起部と第２電極の第２突起部との対向距離を短くできる。よって、電極間の損失を低減でき、電極装置の能力を向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
本発明の電極装置は、例えば電気二重層キャパシタや、色素増感太陽電池に適用できる。
図１は、本発明の電極装置１の基本構造を模式的に示したものである。電極装置１は、第１電極１０と、第２電極２０を備えている。これら電極１０，２０間に電解液２が充填されている。

第１電極１０は、第１電極本体１１と、複数の第１突起部１２を含む。第１電極本体１１は、導電性を有し、平らな薄板状または薄膜状になっている。第１電極本体１１は、電気二重層キャパシタや色素増感太陽電池の集電電極を構成する。

第１電極本体１１の後記第２電極本体２１と対向する第１面１１ａ（図１において上面）から第１突起部１２が突出されている。各第１突起部１２は、導電性を有し、第１電極１０と電気的に導通している。図２に示すように、複数の第１突起部１２は、第１電極本体１１の面１１ａ内に二次元的に分布されている。

第２電極２０は、第２電極本体２１と、複数の第２突起部２２を含む。第２電極本体２１は、導電性を有し、平らな薄板状または薄膜状になっている。第１電極本体１１と第２電極本体２１は互いに平行に対向している。第２電極本体２１は、第１電極本体１１と対をなす集電電極を構成する。例えば、第１電極本体１１が陽極になり、第２電極本体２１が陰極になる。勿論、第１電極本体１１が陰極になり、第２電極本体２１が陽極になってもよい。

第２電極本体２１の第１電極本体１１と対向する第２面２１ａ（図１において下面）から第２突起部２２が突出されている。各第１突起部１２は、導電性を有し、第１電極１０と電気的に導通している。複数の第２突起部２２は、第２電極本体２１の面２１ａ内に二次元的に分布されている。

第１突起部１２と第２突起部２２は、縦横２方向に交互に配置されている。各第１突起部１２が第２突起部２２，２２…どうしの間の凹部２０ｂに入り込んでいる。各第２突起部２２が第１突起部１２，１２…どうしの間の凹部１０ｂに入り込んでいる。第１突起部１２の先端部（第２電極本体２１側の端部）が、第２突起部２２の先端部（第１電極本体１１側の端部）より第２電極本体２１側に位置されている。

これによって、第１突起部１２と第２突起部２２の周側面どうしを対向させ、かつ、これら第１突起部１２と第２突起部２２の周側面どうし間の対向距離Ｌ１を短くできる。したがって、電解液２中のイオンの導電パスを短縮でき、オーム損を低減できる。よって、電極の反応性を向上できる。

突起部１２，２２の対向距離Ｌ１は、第１電極本体１１と第２電極本体２１との間の距離Ｌ２の好ましくは２分の１以下であり、より好ましくはＬ２×（１／１０）≧Ｌ１≧Ｌ２×（１／１０００）である。
突起部１２，２２の対向距離Ｌ１は、１ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｎｍである。
これにより、電解液２中のイオンの導電パスを確実に短縮でき、オーム損を確実に低減できる。

第１電極１０の第２電極２０との対向面１０ａの実表面積は、対向面１０ａの幾何面積の好ましくは２倍以上であり、より好ましくは１０〜１０００倍である。面１０ａの実表面積は、第１突起部１２の総表面積と、凹部１０ｂの底部分の総面積との和である。対向面１０ａの幾何面積は、第１突起部１２を第１面１１ａに投影した総面積と、凹部１０ｂの底部分の総面積との和であり、第１面１１ａの面積に等しい。

第２電極２０の第１電極１０との対向面２０ａの実表面積は、対向面２０ａの幾何面積の好ましくは２倍以上であり、より好ましくは１０〜１０００倍である。面２０ａの実表面積は、第２突起部２２の総表面積と、凹部２０ｂの底部分の総面積との和である。対向面２０ａの幾何面積は、第２突起部２２を面２１ａに投影した総面積と、凹部２０ｂの底部分の総面積との和であり、面２１ａの面積に等しい。
実表面積を幾何面積より大きくすることにより、電極装置１の反応性を高めることができる。

図１において、突起部１２，２２の形状は錐状になっているが、これに限られず、例えば図３に示すような柱状でもよく、或いは球状でもよく、さらには不定形の塊状でもよい。

図３に示すように、第１突起部１２の先端部（第２電極本体２１側の端部）と第２電極本体２１との間に第１絶縁部１３が介在されていてもよい。第２突起部２２の先端部（第１電極本体１１側の端部）と第１電極本体１１との間に第２絶縁部２３が介在されていてもよい。

図４に示すように、第１絶縁部１３と第２絶縁部２３のうち一方だけが設けられ、他方は省略されていてもよい。図４では、第２絶縁部２３だけが設けられ、第１絶縁部１３が省略されている。第１突起部１２の先端部は第２電極本体２１から離れ、両者１２，２１間に隙間が形成されている。

第１突起部１２は、第１電極本体１１と一体の同一材料で構成されていてもよく、或いは第１電極本体１１とは別体の材料で構成されていてもよい。別体の第１電極本体１１と第１突起部１２は、化学的または物理的な結合力によって結合していてもよく、単に接触しているだけでもよい。
第２突起部２２は、第２電極本体２１と一体の同一材料で構成されていてもよく、或いは第２電極本体２１とは別体の材料で構成されていてもよい。別体の第２電極本体２１と第２突起部２２は、化学的または物理的な結合力によって結合していてもよく、単に接触しているだけでもよい。
第１突起部１２と第１絶縁部１３は、化学的または物理的な結合力によって結合していてもよく、単に接触しているだけでもよい。同様に、第１絶縁部１３と第２電極本体２１、第１電極本体１１と第２絶縁部２３、第２絶縁部２３と第２突起部２２についても、それぞれ化学的または物理的な結合力によって結合していてもよく、単に接触しているだけでもよい。

電気二重層キャパシタの場合、突起部１２，２２は、例えば活性炭微粒子の凝集体を主要素とする。絶縁部１３，２３は、例えばセラミックの微粒子の凝集体を主要素とする。

色素増感太陽電池の場合、電極１０，２０のうち少なくとも一方の電極本体及び突起部を透明な材料で構成する。透明材料として、例えばＩＴＯが挙げられる。突起部１２，２２のうち、対応する電極本体１１，２１が透明な突起部は、例えばＩＴＯの微粒子の凝集体を主要素とする。突起部１２，２２のうち、対応する電極本体１１，２１が不透明な突起部は、例えば導電性酸化チタン微粒子の凝集体を主要素とする。導電性酸化チタン微粒子には色素が付着されている。ひいては、突起部１２，２２のうち、対応する電極本体１１，２１が透明な突起部には色素が付着されている。上記ＩＴＯの微粒子に代えて、ガラスの微粒子を用い、このガラスの微粒子の表面にＩＴＯを被膜することにしてもよい。絶縁部１３，２３は、例えばアルミナの微粒子の凝集体、又は樹脂微粒子の凝集体を主要素とする。

・電極装置１の製造方法の態様（１）
電極装置１の製造方法の一例を説明する。
[配置工程]
図５及び図６に示すように、第１電極本体１１の表面に２種類の凝集体３１，４６を配置する。第１導電性凝集体３１は、多数の第１導電性微粒子３２を凝集させたものである。第１導電性微粒子３２の平均粒径は例えば０．１μｍ程度である。

第１導電性微粒子３２には予め第１修飾基３３を表面修飾しておく。第１修飾基３３を混ぜた生理食塩水に第１導電性微粒子３２を混入することで表面修飾がなされる。第１修飾基３３は、同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有し、異種の修飾基に対し非結合性又は非親和性を有している。第１修飾基３３として、有機物の抗体を用いるとよい。

電気二重層キャパシタの場合、第１導電性微粒子３２として例えば活性炭の微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用いる。

色素増感太陽電池の場合、第１導電性微粒子３２として例えば導電性酸化チタンの微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用いる。導電性酸化チタン微粒子には色素を付着させておく。

第２非導電性凝集体４６は、多数の第２非導電性微粒子４７を凝集させたものである。第２非導電性微粒子４７の平均粒径は例えば０．１μｍ程度である。

第２非導電性微粒子４７には第２修飾基４３を表面修飾しておく。第２修飾基４３を混ぜた生理食塩水に第２非導電性微粒子４７を混入することで表面修飾がなされる。第２修飾基４３は、同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有し、異種の修飾基に対し非結合性又は非親和性を有している。したがって、第１修飾基３３と第２修飾基４３は、互いに相手側に対し非結合性又は非親和性を有している。

電気二重層キャパシタの場合、第２非導電性微粒子４７として例えばアルミナ等のセラミックの微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。

色素増感太陽電池の場合、第２非導電性微粒子４７として例えば樹脂の微粒子又はアルミナ等のセラミックの微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。

凝集体３１，４６の第１電極本体１１への配置は、スポッティング手段を用いて行なうとよい。スポッティング手段として、例えばインクジェットプリンタが挙げられる。インクタンクの１つに、第１導電性微粒子３２を分散させた分散液を充填する。別のインクタンクに第２非導電性微粒子４７を分散させた分散液を充填する。各微粒子３２，４２を分散させる分散媒としては例えば水を用いるとよい。上記の２種類のインクタンクをインクジェットプリンタに装着する。このインクジェットプリンタを用い、紙に印刷する要領で、第１電極本体１１の面１１ａ上に、導電性微粒子３２の分散液と非導電性微粒子４７の分散液を点状かつ互いに入り交じるように二次元的に分布させて塗布する。ここでは、２種類の分散液を、直交する２方向にそれぞれ交互に整列させる。

その後、各分散液の液成分すなわち分散媒（水）を気化させ、凝集体３１，４６を得る。各凝集体３１，４６は、第１電極本体１１の面１１ａに付着する。

スポッティング手段として、インクジェットプリンタに代えて、第１、第２のマイクロノズルを備えたスポッタを用いてもよい。第１マイクロノズルは、第１導電性微粒子３２を分散させた分散液を吐出する。第２マイクロノズルは、第２非導電性微粒子４７を分散させた分散液を吐出する。吐出後、各分散液の液成分を気化させる点は、上記インクジェットプリンタを用いる場合と同じである。

各凝集体３１，４６の大きさは、例えば直径Ｄ１＝２５μｍ程度とする。凝集体３１，４６の面積が互いに異なっていてもよい。凝集体３１，４６は、図６では円形になっているが、四角形等の多角形でもよく、不定形でもよい。凝集体３１，４６は、互いに入り交じって二次元的に好ましくは略均一に分布されていればよい。図６では、第１導電性凝集体３１と第２非導電性凝集体４６を２方向に交互に配列している。隣り合う凝集体３１，４６どうしの間隔Ｄ２は例えばＤ２＝１００μｍ程度である。各凝集体３１，４６の厚さは、例えば５００μｍ程度である。

[第１凝集工程及び第２凝集工程]
次に、分散液５０（図７）を用意する。分散液５０は、分散媒５１に第１導電性微粒子３２と第２導電性微粒子４２を分散させたものである。第２導電性微粒子４２の平均粒径は例えば０．１μｍ程度である。分散媒５１（分散液５０の液成分）として、例えば水を用いる。分散液５０中の第１導電性微粒子３２には、上記配置工程と同様に第１修飾基３３を予め表面修飾しておく。同様に第２導電性微粒子４２にも予め第２修飾基４３を表面修飾しておく。表面修飾の方法は上記配置工程での表面修飾方法と同様でよい。

電気二重層キャパシタの場合、第１導電性微粒子３２及び第１修飾基３３として上記配置工程と同じものを用いるとよい。すなわち、第１導電性微粒子３２として例えば活性炭の微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用いる。更に電気二重層キャパシタの場合、第２導電性微粒子４２として例えば活性炭の微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。

色素増感太陽電池の場合、第１導電性微粒子３２及び第１修飾基３３として上記配置工程と同じものを用いるとよい。すなわち、第１導電性微粒子３２として例えば色素が付着した導電性酸化チタンの微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用いる。更に色素増感太陽電池の場合、第２導電性微粒子４２として例えば透明なＩＴＯの微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。第２導電性微粒子４２として、ＩＴＯ微粒子に代えて、ＩＴＯ膜を被膜したガラス微粒子を用いてもよい。

図７に示すように、分散液５０を第１電極本体１１の面１１ａに塗布する。塗布後の分散液５０中に抗原３５，４５（図８（ａ）及び同図（ｂ））を混入する。第１抗原３５は、第１修飾基３３を抗体として該抗体３３と特異的に結合する。第２抗原４５は、第２修飾基４３を抗体として該抗体３４と特異的に結合する。第１抗原３５と第２修飾基４３とは結合しない。第２抗原４５と第１修飾基３３とは結合しない。

電気二重層キャパシタの場合、第１抗原３５として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）を用い、第２抗原４５として例えばヘモブロビンＡ１Ｃを用いる。
色素増感太陽電池の場合、同じく第１抗原３５として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）を用い、第２抗原４５として例えばヘモグロビンＡ１Ｃを用いる。

図８（ａ）に示すように、第１抗原３５の分散液５０への混入により、第１修飾基３３と第１抗原３５とが抗原抗体反応により特異的に結合する。これにより、分散液５０中の第１導電性微粒子３２どうしが、第１修飾基３３及び第１抗原３５を介して結合する。さらには、配置工程で形成した第１導電性凝集体３１を構成する第１導電性微粒子３２と分散液５０中の第１導電性微粒子３２どうしが、第１修飾基３３及び第１抗原３５を介して結合する。これにより、図９に示すように、配置工程で形成した第１導電性凝集体３１上に新たな第１導電性微粒子３２が凝集する。この結果、第１導電性凝集体３１が成長する（第１凝集工程）。

併行して、図８（ｂ）に示すように、第２抗原４５の分散液５０への混入により、第２修飾基４３と第２抗原４５とが抗原抗体反応により特異的に結合する。これにより、分散液５０中の第２導電性微粒子４２どうしが、第２修飾基４３及び第２抗原４５を介して結合する。さらには、配置工程で形成した第２非導電性凝集体４６を構成する第２非導電性微粒子４７と分散液５０中の第２導電性微粒子４２どうしが、第２修飾基４３及び第２抗原４５を介して結合する。これにより、図９に示すように、第２非導電性凝集体４６上に第２導電性微粒子４２からなる第２導電性凝集体４１が形成される（第２凝集工程）。

分散液５０中の導電性微粒子３２，４４の量、及び混入する抗原３５，４５等を調節することで、第１導電性凝集体３１と第２導電性凝集体４１の高さをほぼ揃えることができる。

この製造態様では、第１凝集工程と第２凝集工程とは同時に実行される。分散液５０は、第１凝集工程における第１分散液として機能するとともに、第２凝集工程における第２分散液として機能する。

その後、分散媒５１を気化させる。このとき、第１電極本体１１を加熱すると分散媒５１の気化を促進させることができる。

[第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程]
次に、上記第１、第２凝集工程で使用した分散液５０とは別の分散液６０（図１０）を用意する。分散液６０は、分散媒６１に第１非導電性微粒子３７と第２導電性微粒子４２を分散させたものである。分散媒６１すなわち分散液６０の液成分として、例えば水を用いる。第１非導電性微粒子３７の平均粒径は例えば０．１μｍ程度である。第１非導電性微粒子３７には第１修飾基３３を予め表面修飾しておく。同様に第２導電性微粒子４２にも予め第２修飾基４３を表面修飾しておく。表面修飾の方法は上記配置工程での表面修飾方法と同様でよい。

電気二重層キャパシタの場合、第１非導電性微粒子３７として例えばアルミナ等のセラミックの微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用い、第２導電性微粒子４２として例えば活性炭の微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。

色素増感太陽電池の場合、第１非導電性微粒子３７として例えば樹脂の微粒子又はアルミナ等のセラミックの微粒子を用い、第１修飾基３３として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）抗体を用い、第２導電性微粒子４２として例えば透明なＩＴＯの微粒子を用い、第２修飾基４３として例えばヘモグロビンＡ１Ｃ抗体を用いる。第２導電性微粒子４２として、ＩＴＯ微粒子に代えて、ＩＴＯ膜を被膜したガラス微粒子を用いてもよい。

図１０に示すように、分散液６０を第１電極本体１１の面１１ａに塗布する。塗布後の分散液６０中に抗原３５，４５を混入する。抗原３５，４５は、上記第１、第２凝集工程と同じものを用いるとよい。

すなわち、電気二重層キャパシタの場合、第１抗原３５として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）を用い、第２抗原４５として例えばヘモブロビンＡ１Ｃを用いる。
色素増感太陽電池の場合も第１抗原３５として例えばＣ反応性蛋白（ＣＲＰ）を用い、第２抗原４５として例えばヘモグロビンＡ１Ｃを用いる。

第１抗原３５の分散液６０への混入により、第１修飾基３３と第１抗原３５が抗原抗体反応により特異的に結合する。これにより、分散液６０中の第１非導電性微粒子３７どうしが、第１修飾基３３及び第１抗原３５を介して結合する。さらには、第１導電性凝集体３１の第１導電性微粒子３２と分散液６０中の第１非導電性微粒子３７どうしが、第１修飾基３３及び第１抗原３５を介して結合する。これにより、図１１に示すように、第１導電性凝集体３１上に第１非導電性微粒子３７からなる第１非導電性凝集体３６が形成される（第１凝集体絶縁工程）。なお、第１非導電性微粒子３７は、第１導電性凝集体３１の表面全体に付着し得るが、図１１では便宜的に第１導電性凝集体３１の上端部にのみ付着した状態で模式化している。

第２抗原４５の分散液６０への混入により、第２修飾基４３と第２抗原４５が抗原抗体反応によって特異的に結合する。これにより、分散液６０中の第２導電性微粒子４２どうしが、第２修飾基４３及び第２抗原４５を介して結合する。さらには、第２凝集工程で形成した第２導電性凝集体４１を構成する第２導電性微粒子４２と、分散液６０中の第２導電性微粒子４２どうしが、第２修飾基４３及び第２抗原４５を介して結合する。これにより、図１１に示すように、第２凝集工程で形成した第２導電性凝集体４１上に新たな第２導電性微粒子４２が凝集し、第２導電性凝集体４１が更に成長する（第２凝集体成長工程）。この結果、第２導電性凝集体４１が、第１導電性凝集体３１より上（第１電極１０側とは反対側）に突出する。第２導電性凝集体４１の上端部と第１非導電性凝集体３６の上端部は、ほぼ同じ高さに揃えられる。なお、新たな第２導電性微粒子４２は、第２導電性凝集体４１の表面全体に付着し得るが、図１１では便宜的に第２導電性凝集体４１の上端部にのみ付着した状態で模式化している。

この製造態様では、第１凝集体絶縁工程と第２凝集体成長工程とは同時に実行される。分散液６０は、第１凝集体絶縁工程における第１分散液として機能するとともに、第２凝集体成長工程における第２分散液として機能する。

その後、分散媒６１を気化させる。第１電極本体１１を加熱すると分散媒６１の気化を促進させることができる。

[修飾基除去工程]
さらに、図１２に示すように、第１凝集体３１，３６から第１抗原３５及び第１修飾基３３を除去し、かつ第２凝集体４１，４６から第２抗原４５及び第２修飾基４３を除去する。抗原３５，４５及び修飾基３３，４３は有機物であるから、第１電極本体１１を酸素雰囲気下で加熱することにより容易に除去できる。

第１抗原３５及び第１修飾基３３の除去によって凝集体３１，３６の凝集密度を高くすることができる。第１導電性凝集体３１は第１突起部１２の主要素となる。第１導電性凝集体３１の凝集密度が高くなることにより、第１突起部１２の導電性を高くすることができる。第１導電性凝集体３１は第１電極本体１１と導通する。第１非導電性凝集体３６は第１絶縁部１３の主要素となる。

第２修飾基４３及び第２抗原４５の除去によって第２凝集体４１，４６の凝集密度を高くすることができる。第２非導電性凝集体４６は、第２絶縁部２３の主要素となる。第２導電性凝集体４１の凝集密度が高くなることにより、第２突起部２２の導電性を高くすることができる。第２導電性凝集体４１は、第２突起部２２の主要素となり、第２突起部２２を第１電極本体１１から絶縁する。

[第２本体設置工程]
次に、図１３に示すように、第２電極本体２１を第１電極本体１１の上方に対向させて設置する。第２電極本体２１の面２１ａを第１非導電性凝集体３６の上端と第２導電性凝集体４１の上端に接触させる。第１導電性凝集体３１を主要素とする第１突起部１２は、第１非導電性凝集体３６によって第２電極本体２１から絶縁される。第２導電性凝集体４１を主要素とする第２突起部２２は、第２電極本体２１と接触して電気的に導通する。第１非導電性凝集体３６と第２導電性凝集体４１の上端部の高さがほぼ揃えられているから、第２電極本体２１を第１電極本体１１と平行に配置できる。
なお、色素増感太陽電池の第２電極本体２１は、ＩＴＯ膜等の透明材料で構成する。

[電解液充填工程]
次に、第１電極本体１１と第２電極本体２１との間、ひいては第１突起部１２と第２突起部２２の間の隙間に電解液２を充填する。

このようにして製造された電極装置１は、図３に示す構造になる。

・製造方法の態様（２）
図１４は、電極装置１の製造方法の他の態様を示したものである。この態様では、第１凝集工程及び第２凝集工程において、分散液５０中の第２導電性微粒子４２の分散量を第１導電性微粒子３２より多くする。或いは、分散液５０への第２抗原４５の混入量を第１抗原３５より多くする。そうすることで第２導電性凝集体４１を第１導電性凝集体３１より大きく成長させる。これにより、分散液５０の塗布により第２凝集工程に引き続いて第２凝集体成長工程を実行でき、分散液６０の塗布を省略できる。第１凝集体絶縁工程は省略できる。

その後、修飾基除去工程を経て、図１５に示すように、第２本体設置工程を行なう。これにより、第２電極本体２１と第２導電性凝集体４１を接触させ電気的に導通させることができる。かつ第２電極本体２１と第１導電性凝集体３１を離して絶縁することができる。
電解液２の充填は、図１３と同様に第２電極本体２１の設置前に行なってもよく設置後に行なってもよい。

このようにして製造された電極装置１は、図４に示す構造になる。

・製造方法の態様（３）
電極装置１の製造方法の他の態様として、第１修飾基３３と第２修飾基４３の何れか一方が、親水基であり、他方が、疎水基であってもよい。例えば、第１修飾基３３としてカルボキシル基（ＣＯＯＨ）又はアミノ基（ＮＨ_２）等の親水基を用いる。第２修飾基４３としてＣ_６Ｈ_１３又はＣ_１２Ｈ_２５をはじめとするアルキル基等の疎水基を用いる。

配置工程では、第１導電性微粒子３２に親水基を表面修飾しておく。第２非導電性微粒子４７に疎水基を表面修飾しておく。これら微粒子３２，４７をそれぞれ含む液をインクジェットプリンタのインクタンクに充填し、第１電極本体１１に塗布する。

配置工程は、上記のインクジェットプリンタ等のスポッティング手段を用いて行なってもよく、次のようにして行なってもよい。すなわち、親水基で表面修飾した第１導電性微粒子３２と疎水基で表面修飾した第２非導電性微粒子４７を共通の分散媒に混入し、分散液を得る。共通の分散媒として、例えばアセトンやテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の両親媒性の液体を用いる。これにより、第１導電性微粒子３２と第２非導電性微粒子４７を分散液中に均一に分散できる。この分散液を第１電極本体１１に塗布する。続いて、分散媒を気化させる。すると、親水基で修飾された第１導電性微粒子３２と、疎水基４３で修飾された第２非導電性微粒子４７とが互いに離間しつつ、同種の微粒子３２，４７ごとに凝集し、第１電極本体１１に付着する。この場合、突起部１２，２２の分布はランダムになる。

第１凝集工程及び第２凝集工程では、第１導電性微粒子３２に親水基を表面修飾しておき、第２導電性微粒子４２に疎水基を表面修飾しておく。分散媒５１として、上述したアセトンやテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の両親媒性の液体を用いる。これにより、第１導電性微粒子３２と第２導電性微粒子４２を分散液５０中に均一に分散できる。この分散液５０を上記配置工程後の第１電極本体１１に塗布する。

続いて、分散液５０を気化させる。分散液５０の気化に伴なって、親水基で表面修飾された第１導電性微粒子３２どうしが凝集しながら、配置工程で形成した第１導電性凝集体３１の上に積層される。また、疎水基で表面修飾された第２導電性微粒子４２どうしが凝集しながら、配置工程で形成した第２非導電性凝集体４６の上に積層される。

第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程では、第１非導電性微粒子３７に親水基を表面修飾しておき、第２導電性微粒子４２に疎水基を表面修飾しておく。分散媒６１として、第１凝集工程及び第２凝集工程と同様にアセトンやテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の両親媒性の液体を用いる。これにより、第１非導電性微粒子３７と第２導電性微粒子４２を分散液６０中に均一に分散できる。この分散液５０を第１電極本体１１に塗布する。

続いて、分散液６０を気化させる。分散液６０の気化に伴なって、親水基で表面修飾された第１非導電性微粒子３７どうしが凝集しながら第１導電性凝集体３１上に積層される。これにより、第１非導電性凝集体３６を得ることができる。また、疎水基で表面修飾された第２導電性微粒子４２どうしが凝集しながら、第２凝集工程で形成した第２導電性凝集体４１上に積層される。これにより、第２導電性凝集体４１を更に成長させ、第１導電性凝集体３１より上へ突出させることができる。

その後、既述の態様と同様に、電極装置１を酸素雰囲気下で加熱する。上記の親水基及び疎水基は共に有機物であるから、酸素雰囲気下での加熱により容易に除去できる。これにより、各凝集体３１，３６，４１，４６の凝集度を高くできる。第１導電性凝集体３１は、第１突起部１２の主要素となる。第１非導電性凝集体３６は、第１絶縁部１３の主要素となる。第２導電性凝集体４１は、第２突起部２２の主要素となる。第２非導電性凝集体４６は、第２絶縁部２３の主要素となる。

この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、本発明の電極装置は、電気二重層キャパシタや色素増感太陽電池に限られず、一対の電極間に電解液が充填される電解液電池にも適用可能であり、さらには、電極間に電解液が充填されることのない電極装置にも適用可能である。

第１突起部１２と第２突起部２２は、二方向に交互に整列されていなくてもよく、一方向にだけに交互に配置され、その直交方向には同じ突起部が一列に並んでいてもよい。第１突起部１２と第２突起部２２は、二次元的に互いに入り交じって分布されていればよく、規則的に整列しておらず、ランダムに配置されていてもよい。

第１修飾基３３どうしが、抗原３５等を介さずに直接的に結合するようになっていてもよい。
第２修飾基４３どうしが、抗原４５等を介さずに直接的に結合するようになっていてもよい。

電極装置１の製造方法は、適宜変更してもよい。
第１凝集工程と第２凝集工程を別々に実行してもよい。第１凝集工程の実行後に第２凝集工程を実行してもよく、第２凝集工程の実行後に第１凝集工程を実行してもよい。
第１凝集体絶縁工程と第２凝集体成長工程を別々に実行してもよい。第１凝集体絶縁工程の実行後に第２凝集体成長工程を実行してもよく、第２凝集体成長工程の実行後に第１凝集体絶縁工程を実行してもよい。
第２電極本体２１の設置工程の後、修飾基除去工程を行なってもよい。
電解液２の充填工程の後、第２電極本体２１の設置工程を行なってもよい。
製造態様（１），（２）の第１、第２凝集工程において抗原３５，４５を分散液５０に同時に混入するのに代えて、先ず第１抗原３５を混入し、次に第２抗原４５を混入することにしてもよい。そうすると、先ず第１凝集工程が実行され、次に第２凝集工程が実行されることになる。或いは、先ず第２抗原４５を混入し、次に第１抗原３５を混入することにしてもよい。そうすると、先ず第２凝集工程が実行され、次に第１凝集工程が実行されることになる。

製造態様（１）の第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程において抗原３５，４５を分散液６０に同時に混入するのに代えて、先ず第１抗原３５を混入し、次に第２抗原４５を混入することにしてもよい。そうすると、先ず第１凝集体絶縁工程が実行され、次に第２凝集体成長工程が実行されることになる。或いは、先ず第２抗原４５を混入し、次に第１抗原３５を混入することにしてもよい。そうすると、先ず第２凝集体成長工程が実行され、次に第１凝集体絶縁工程が実行されることになる。

製造態様（３）において、態様（２）と同様に、分散液５０の塗布により第２凝集工程に引き続いて第２凝集体成長工程が実行されるようにし、分散液６０の塗布及び第１凝集体絶縁工程を省略してもよい。
製造態様（３）において、第１修飾基３３が疎水基であり、第２修飾基４３が親水基であってもよい。

本発明は、例えば電気二重層キャパシタや色素増感太陽電池に適用可能である。

本発明に係る電極装置の一態様を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う平面断面図である。 本発明に係る電極装置の他の一態様を示す断面図である。 本発明に係る電極装置の他の一態様を示す断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における配置工程を説明した解説断面図である。 上記配置工程の解説平面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における第１凝集工程及び第２凝集工程の分散液塗布段階を説明した解説断面図である。 上記第１凝集工程の抗体抗原反応を模式化した解説図である。 上記第２凝集工程の抗体抗原反応を模式化した解説図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における第１凝集工程及び第２凝集工程の凝集段階を説明した解説断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程の分散液塗布段階を説明した解説断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程の凝集段階を説明した解説断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における修飾基除去工程を説明した解説断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の一態様における第２本体設置工程及び電解液充填工程を説明した解説断面図である。 本発明の電極装置の製造方法の他の一態様における第２凝集工程及び第２凝集体成長工程を説明した解説断面図である。 図１４の態様における第２本体設置工程及び電解液充填工程を説明した解説断面図である。

符号の説明

１ 電極装置
２ 電解液
１０ 第１電極
１０ａ 対向面
１０ｂ 隣り合う第１突起部間の凹部
１１ 第１電極本体（集電電極）
１１ａ 第１面
１２ 第１突起部
１３ 第１絶縁部
２０ 第２電極
２０ａ 対向面
２０ｂ 隣り合う第２突起部間の凹部
２１ 第２電極本体（集電電極）
２１ａ 第２面
２２ 第２突起部
２３ 第２絶縁部
３１ 第１導電性凝集体
３２ 第１導電性微粒子
３３ 第１修飾基
３５ 第１抗原
３７ 第１非導電性微粒子
３６ 第１非導電性凝集体（第１絶縁部）
４１ 第２導電性凝集体
４２ 第２導電性微粒子
４３ 第２修飾基
４５ 第２抗原
４６ 第２非導電性凝集体（第２絶縁部）
４７ 第２非導電性微粒子
５０ 第１凝集工程及び第２凝集工程の分散液
５１ 分散媒（分散液の液成分）
６０ 第１凝集体絶縁工程及び第２凝集体成長工程の分散液
６１ 分散媒（分散液の液成分）

Claims (22)

1. 第１電極と、第２電極と、を備え、これら第１、第２電極どうしの間には電解液又はその固化物が充填された電極装置において、
   前記第１電極が、第１電極本体と、前記第１電極本体に二次元的に分布された複数の第１突起部を含み、
   前記第２電極が、前記第１電極本体と対向する第２電極本体と、前記第２電極本体に二次元的に分布された複数の第２突起部を含み、
   各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されており、前記第２突起部における前記第１電極本体側の端部と前記第１電極本体との間に、前記第２突起部を前記第１電極から絶縁する第２絶縁部が介在され、前記第２絶縁部と前記第１電極本体とが結合又は接触され、前記電解液又はその固化物が、前記第１突起部の周面と前記第２突起部の周面の間に充填され、かつ前記第２絶縁部と接していることを特徴とする電極装置。
2. 前記第２絶縁部が、前記第１電極における前記複数の第１突起部間に形成された凹部の底部分に設けられ、前記第２突起部の前記第１電極本体側の端部が前記第２絶縁部に結合し、前記第２突起部の前記第２電極本体側の端部が前記第２電極本体に電気的に接触していることを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
3. 第１電極と、第２電極と、を備え、
   前記第１電極が、第１電極本体と、前記第１電極本体に二次元的に分布された複数の第１突起部を含み、
   前記第２電極が、前記第１電極本体と対向する第２電極本体と、前記第２電極本体に二次元的に分布された複数の第２突起部を含み、
   各第１突起部が互いに隣り合う２以上の第２突起部どうしの間に入り込み、各第２突起部が互いに隣り合う２以上の第１突起部どうしの間に入り込み、第１突起部の第２電極本体側の端部が第２突起部の第１電極本体側の端部より第２電極本体側に位置されており、前記第１電極における前記複数の第１突起部間に形成された凹部の底部分に、前記第２突起部を前記第１電極から絶縁する第２絶縁部が設けられ、前記第２突起部の前記第１電極本体側の端部が前記第２絶縁部に結合し、前記第２突起部の前記第２電極本体側の端部が前記第２電極本体に電気的に接触しており、前記第１突起部が第１の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２突起部が第２の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２絶縁部が第２の非導電性微粒子の凝集体を主要素としていることを特徴とする電極装置。
4. 前記第１電極の第２電極と対向する面又は前記第２電極の第１電極と対向する面の実表面積が幾何面積の２倍以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電極装置。
5. 隣り合う第１突起部と第２突起部の周側面どうし間の距離が、前記第１電極本体と第２電極本体の間の距離の２分の１以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電極装置。
6. 隣り合う第１突起部と第２突起部の周側面どうし間の距離が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電極装置。
7. 前記第１突起部と前記第２電極本体との間には、前記第１突起と第２電極本体とを絶縁する第１絶縁部が設けられ、前記第１絶縁部が、前記第１突起部の前記第２電極本体側の端部に結合し、かつ前記第２電極本体に接触していることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電極装置。
8. 前記第１突起部が第１の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第１絶縁部が第１の非導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２突起部が第２の導電性微粒子の凝集体を主要素とし、前記第２絶縁部が第２の非導電性微粒子の凝集体を主要素としていることを特徴とする請求項７に記載の電極装置。
9. 前記第１電極と第２電極との間に電解液又はその固化物が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の電極装置。
10. 第１電極本体及び複数の第１突起部を有する第１電極と、第２電極本体及び複数の第２突起部を有する第２電極とを備えた電極装置を製造する方法であって、
    同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有する第１修飾基で表面修飾された第１の導電性微粒子を凝集させた複数の第１導電性凝集体と、同種の修飾基に対し結合性又は親和性を有し、かつ第１修飾基に対し非結合性又は非親和性を有する第２修飾基で表面修飾された第２の非導電性微粒子を凝集させた複数の第２非導電性凝集体とを、互いに入り交じるように二次元的に分布させて前記第１電極本体に配置する配置工程と、
    各第１導電性凝集体上に、第１修飾基で表面修飾された新たな第１導電性微粒子を凝集させ、第１導電性凝集体を成長させる第１凝集工程と、
    各第２非導電性凝集体上に、第２修飾基で表面修飾された第２の導電性微粒子を凝集させ、第２導電性凝集体を形成する第２凝集工程と、
    前記第２導電性凝集体を前記第１導電性凝集体より前記第１電極本体側とは反対側に突出するよう成長させる第２凝集体成長工程と、
    前記第２電極本体を、前記第１電極本体と対向させ、かつ前記第２導電性凝集体と電気的に接触させて設置する第２本体設置工程と、
    を実行し、前記第１導電性凝集体を前記第１突起部の主要素とし、前記第２導電性凝集体を前記第２突起部の主要素とすることを特徴とする電極装置の製造方法。
11. 前記第１凝集工程において、第１導電性微粒子を分散させた第１分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記第１分散液の液成分を気化させることを特徴とする請求項１０に記載の電極装置の製造方法。
12. 前記塗布後かつ前記気化前の前記第１分散液に、第１修飾基を抗体として該第１修飾基と特異的に結合する第１の抗原を混入することを特徴とする請求項１１に記載の電極装置の製造方法。
13. 前記第２凝集工程又は前記第２凝集体成長工程において、第２導電性微粒子を分散させた第２分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記第２分散液の液成分を気化させることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。
14. 前記塗布後かつ前記気化前の前記第２分散液に、第２修飾基を抗体として該第２修飾基と特異的に結合する第２の抗原を混入することを特徴とする請求項１３に記載の電極装置の製造方法。
15. 前記第１凝集工程の後、前記第１導電性凝集体上に、第１修飾基で表面修飾された第１の非導電性微粒子を凝集させ、第１非導電性凝集体を形成する第１凝集体絶縁工程を実行し、
    前記第２本体設置工程で、前記第２電極本体を前記第１非導電性凝集体に接触させて配置することを特徴とする請求項１０〜１４の何れかに１項に記載の電極装置の製造方法。
16. 第１修飾基と第２修飾基の何れか一方が、親水基であり、他方が、疎水基であることを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。
17. 前記第１凝集工程と前記第２凝集工程を同時に実行し、この同時実行の際、前記第１導電性微粒子及び第２導電性微粒子を分散させた分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記分散液の液成分を気化させることを特徴とする請求項１０〜１６の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。
18. 前記第１凝集体絶縁工程と前記第２凝集体成長工程とを同時に実行し、この同時実行の際、前記第１非導電性微粒子及び第２導電性微粒子を分散させた分散液を前記第１電極本体に塗布し、その後、前記分散液の液成分を気化させることを特徴とする請求項１５に記載の電極装置の製造方法。
19. 前記第２本体設置工程の前又は後に、前記各凝集体から第１修飾基又は第２修飾基を除去する修飾基除去工程を実行することを特徴とする請求項１０〜１８の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。
20. 前記修飾基除去工程において、酸素雰囲気下で前記各凝集体を加熱することを特徴とする請求項１９に記載の電極装置の製造方法。
21. 前記配置工程において、第１導電性凝集体及び第２非導電性凝集体の第１電極本体への配置をスポッティング手段にて行なうことを特徴とする請求項１０〜２０の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。
22. 前記第２本体設置工程の前又は後に、前記第１突起部と前記第２突起部の間の隙間に少なくとも充填時に流動性を有する電解液を充填する充填工程を実行することを特徴とする請求項１０〜２１の何れか１項に記載の電極装置の製造方法。

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