JPWO2016092803A1 - 電気化学測定デバイスおよび当該電気化学測定デバイスを備える電気化学測定装置 - Google Patents

Abstract

より正確に測定することが可能な電気化学測定デバイスおよび当該電気化学測定デバイスを備える電気化学測定装置を得る。電気化学測定デバイス（２０）は、基台部（３０）と、基台部（３０）に設けられ、被測定物を載置可能な載置部（３１）と、を備えている。また、電気化学測定デバイス（２０）は、基台部（３０）における載置部（３１）の近傍に設けられた電極部（４０）と、基台部（３０）の表面（３０ａ）に設けられ、電極部（４０）に電気的に接続された配線部と、配線部を覆う絶縁体と、を備えている。そして、電気化学測定デバイス（２０）の基台部（３０）に、突出部（７０）を絶縁体よりも突出するように設けた。

Description

本開示は、電気化学測定デバイスおよび当該電気化学測定デバイスを備える電気化学測定装置に関する。

受精卵等の細胞や組織などの生体試料（被測定物）は、その内部と外部の間に様々な物質を輸送して活動を行っている。たとえば、心筋細胞はＫイオン、Ｎａイオン、Ｃａイオン等の輸送を行うことで電気信号や化合物による情報伝達を行い、心臓の脈動を制御している。また、受精卵は周辺の酸素を呼吸によって細胞内部に取り込み、取り込んだ酸素を消費しながら卵胞内部で分割を行っている。このような生体試料の活動状況を測定するための手段として、これら生体試料を電気化学測定デバイスに保持し、生体試料の周辺で発生する物理化学的な状態変化を電気的に測定する方法が知られている。これらは、モデル細胞による新薬候補化合物の薬理テストや、受精卵の活性を検査する方法として用いられている。

受精卵の呼吸活性を測定する方法としては、例えば、マイクロマニピュレータやマイクロピペットで受精卵を捕捉し、受精卵の近傍の酸素濃度を、作用電極（電極）を用いて電気化学測定を行う方法がある。この方法を用いることにより、受精卵の呼吸活性を定量できる。

上記の電気化学測定方法は、走査型電気化学顕微鏡（Scanning Electrochemical Microscopy、ＳＥＣＭ）を基に構成されているため、プローブの作用電極（電極）を被測定物としての生体試料、例えば、受精卵近傍に近づける操作を行う必要がある。しかしながら、この作用電極（電極）の操作は手動により行う必要があるため操作性に問題があり、作業者の技術によりばらつきが生じるという課題があった。

一方で、操作性を向上させる手段として、基板上に微小な作用電極（電極）を設置したプレーナー型の電気化学測定デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、電気化学測定デバイスは、基板と、基板に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な載置部と、載置部近傍に設けられた電極と、電極が露出するように基板の表面を覆う絶縁膜と、を有している。そして、電気化学測定デバイスの基板の周囲に周壁部を設けることで、溶液を保持するための空間（ウェル）を有する電気化学測定装置を形成している。

この電気化学測定装置の載置部に受精卵（被測定物）を載置することで、受精卵が電極の近傍に設置されることとなって、受精卵近傍の酸素濃度を電気化学的に容易に計測でき、受精卵の呼吸活性を容易に定量することができるようになる。

特開２０１０−１２１９４８号公報

本開示は、より正確に測定することが可能な電気化学測定デバイスおよび当該電気化学測定デバイスを備える電気化学測定装置を得ることを目的とする。

本開示にかかる電気化学測定デバイスは、基台部と、基台部に設けられ、被測定物を載置可能な載置部と、基台部における載置部の近傍に設けられた電極部と、基台部の表面に設けられ、電極部に電気的に接続された配線部と、配線部を覆う絶縁体と、基台部に、絶縁体よりも突出するように設けられた突出部と、を備えることを特徴としている。

本開示によれば、より正確に測定することが可能な電気化学測定デバイスおよび当該電気化学測定デバイスを備える電気化学測定装置を得ることができる。

本開示の第１実施形態にかかる電気化学測定デバイスを示す上面図である。 図１におけるII−II線に沿って切った断面図である。 本開示の第１実施形態にかかる電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てた状態を示す断面図である。 本開示の第１実施形態にかかる電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てて、電気化学測定デバイスの周縁部に周壁部を形成した状態を示す断面図である。 本開示の第１実施形態にかかる電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、ピンを取り除いて、電気化学測定装置が形成された状態を示す断面図である。 本開示の第１実施形態の変形例にかかる突出部を示す図であって、第１変形例にかかる突出部を示す上面図である。 本開示の第１実施形態の変形例にかかる突出部を示す図であって、第２変形例にかかる突出部を示す上面図である。 本開示の第１実施形態の変形例にかかる突出部を示す図であって、図７におけるVIIIA−VIIIA線に沿って切った断面図である。 本開示の第１実施形態にかかる突出部の、第３変形例にかかる、図８ＡにおけるVIIIA−VIIIA断面図に対応する断面図である。 本開示の第１実施形態にかかる突出部の、第４変形例にかかる、図８ＡにおけるVIIIA−VIIIA断面図に対応する断面図である。 本開示の第２実施形態にかかる電気化学測定デバイスを示す上面図である。 本開示の第３実施形態にかかる電気化学測定デバイスを示す上面図である。 図１０のXI−XI線に沿って切った断面図である。 本開示の第４実施形態にかかる電気化学測定デバイスを示す上面図である。 本開示にかかる電気化学測定装置の使用を模式的に示す断面図である。 従来の電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てた状態を示す断面図である。 従来の電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てて、電気化学測定デバイスの周縁部に周壁部を形成した状態を示す断面図である。 従来の電気化学測定装置の製造方法を模式的に示す図であって、ピンを取り除いて、電気化学測定装置が形成された状態を示す断面図である。

本開示に係る発明の実施の形態の説明に先立ち、従来技術に関する問題点を以下に説明する。

従来の電気化学測定装置の製造を簡素化するには、図１４〜図１６に示す方法で製造されるのが一般的である。

具体的には、まず、絶縁膜１３０ｂが形成された基板１３０の表面１３０ａに、載置部１３１および電極１４０を形成するとともに、電極１４０の表面１４０ａの少なくとも一部が露出するように電極１４０を絶縁体１６０で覆うことで、電気化学測定デバイス１２０を形成する。

次に、電気化学測定デバイス１２０の表面１２０ａ上にピン１８０を載置する（図１４参照）。このとき、ピン１８０の下面１８０ａが絶縁体１６０の表面１６０ａに当接するようにピン１８０を載置している。したがって、図１４に示す状態では、ピン１８０が絶縁体１６０に押し当てられた状態となっている。

次に、ピン１８０が絶縁体１６０に押し当てられた状態で、基板１３０およびピン１８０の周囲に樹脂を流し込み、基板１３０の周囲に周壁部１１１を形成する（図１５参照）。なお、周壁部１１１は、図示せぬ金型を用いて形成される。

その後、ピン１８０を引き抜くことで、溶液を保持するためのウェル１１２を有する電気化学測定装置１１０が形成される（図１６参照）。

しかしながら、上記従来の方法では、絶縁体１６０がピン１８０によって押圧された状態で、周壁部１１１が形成されるようになっている。そのため、電気化学測定装置１１０の形成時に絶縁体１６０に大きな外力がかかってしまい、絶縁体１６０が損傷を受けてしまうことがある。そして、絶縁体１６０が損傷してしまうと、所望の電気信号が得られなくなってしまうため、正確に測定することができなくなってしまうことがある。

このように、上記従来の技術では、正確に測定することができなくなってしまうおそれがあった。

以下、本開示にかかる発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

以下では、電気化学測定デバイスおよび電気化学測定装置として、受精卵等の細胞や組織などの生体試料の活動状態の検査、解析に用いられるものを例示する。また、以下では、基板表面が上方を向くように基板を配置した状態で上下方向を規定して説明する。

また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
電気化学測定デバイス（生体試料測定用の電気化学測定デバイス）２０は、図１および図２に示すように、基板（基台部）３０と、基板（基台部）３０に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な試料載置部（載置部）３１と、を備えている。なお、図１は電気化学測定デバイス２０の上面図である。また、図２は図１においてII−II線に沿って切った断面図である。

この基板３０は、略矩形板状に形成されており、例えば、ガラス、樹脂、シリコン、セラミックなどで形成することができる（本実施形態では、シリコンを用いて形成した基板３０を例示している）。なお、基板３０の形状は、矩形状に限られるものではなく、円形や多角形等様々な形状とすることができる。また、基台部は、板状の基板に限られるものではなく、試料載置部３１が形成されるとともに、後述する電極部４０が形成される面を有していれば、いかなる形状をしていてもよい。

試料載置部３１は、例えば、基板３０の表面３０ａに設けられる窪みとすることができる。そして、窪みの形状としては、例えば、円柱状や多角柱状とすることができる。本実施形態では、図１および図２に示すように、基板３０の表面３０ａの略中央部に、円柱状の窪みを形成することで、基板３０に試料載置部３１を形成している。

この試料載置部３１の深さは、生体試料の高さの半分以下であることが好ましい。このように、試料載置部３１の深さを生体試料の高さの半分以下とすれば、生体試料が試料載置部３１から露出するため、電極部４０による酸素濃度などの物理化学的な状態変化を検出しやすくすることができる。ただし、試料載置部３１の深さは生体試料の大きさに応じて自由に設定することができ、生体試料の高さの半分以下に限定されるものではない。

また、試料載置部３１の壁面３１ａと試料載置部３１の底面３１ｂに親水処理を施すようにするのが好ましい。こうすれば、試料載置部３１の壁面３１ａと底面３１ｂとが親水性を有することになり、試料載置部３１の内部に溶液が容易に注入されて気泡等が残留してしまうのを抑制することができるようになる。この壁面３１ａと底面３１ｂの親水処理は、例えばアッシング処理などにより行うことができる。

なお、試料載置部の壁面が底面に対して９０°以上１８０°以下の角度を有するテーパ形状とすることで、生体試料をより確実に固定できるようにしてもよい。また、試料載置部の形状を、円錐状や多角形状とすることで、生体試料をより確実に固定できるようにしてもよい。

さらに、電気化学測定デバイス２０は、基板（基台部）３０における試料載置部（載置部）３１の近傍に設けられ、かつ基板３０より突出した電極部４０を備えている。この電極部４０は、少なくとも一部が基板（基台部）３０における試料載置部（載置部）３１の近傍に設けられていればよく、全ての電極部を基板（基台部）３０における試料載置部（載置部）３１の近傍に設ける必要はない。

なお、基板３０が導体あるいは半導体の場合、基板３０と電極部４０との間には絶縁層を設けることが好ましい。この絶縁層は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成することができる。本実施形態では、基板３０としてシリコン基板を用いており、基板３０の表面３０ａ側には、二酸化ケイ素で形成された絶縁部３０ｂが形成されている。そして、この絶縁部３０ｂによって電極部４０と基板本体３０ｃとが絶縁されるようにしている。

この電極部４０として、本実施形態では、平面視で略Ｃ字状の第１のリング電極４１が、基板３０の表面３０ａ上に、試料載置部３１を囲むように設けられている。第１のリング電極４１は、試料載置部３１を中心とした同心円状に配置するのが好ましい。なお、本実施形態では、第１のリング電極４１として、リングの一部が途切れた構成をしているものを例示しているが、第１のリング電極４１の形状を、リングがつながった略Ｏ字状としてもよい。

そして、第１のリング電極４１は、例えば、白金、金、銀などの貴金属で構成することができる。また、第１のリング電極４１を、炭素、コバルト酸リチウムなどの、電池の電極材料として一般的に使用される材料で構成することも可能である。すなわち、第１のリング電極４１の材料は、測定時の培養液の組成や必要な電圧、電流等を考慮して適宜選択することができる。

また、電気化学測定デバイス２０は、基板（基台部）３０の表面３０ａに設けられ、電極部４０に電気的に接続された配線部５０を備えている。

本実施形態では、配線パターン５１の一端に位置する第１の電極露出部５１ａがＣ字状に形成された第１のリング電極４１の一端４１ｃに接続されており、この配線パターン５１は、第１の電極露出部５１ａから試料載置部３１側とは反対側（試料載置部３１の径方向外側）に向けて直線状に延設されている。なお、配線パターン５１の形状は、直線状に限られるものではない。

また、電気化学測定デバイス２０は、配線部５０の基板３０から露出する部位（表面５１ｂおよび側面５１ｃ）を覆う絶縁体６０を備えている。

この絶縁体６０は、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位（表面４１ａおよび側面４１ｄ）を覆う第１の絶縁層６１と、配線パターン５１の基板３０から露出する部位（表面５１ｂおよび側面５１ｃ）を覆う第２の絶縁層６２と、を備えている。また、本実施形態では、第１の絶縁層６１および第２の絶縁層６２が一体に形成されている。すなわち、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位および配線パターン５１の基板３０から露出する部位が、１つの絶縁体６０によって覆われていることとなる。

第１の絶縁層６１は、第１のリング電極４１を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第１の絶縁層６１は第１のリング電極４１と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

同様に、第２の絶縁層６２は、配線パターン５１を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第２の絶縁層６２は配線パターン５１と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

また、本実施形態では、第１の絶縁層６１に開口６１ａを形成している。そして、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位、すなわち、第１の絶縁層６１で覆われていないときに基板３０から露出する部位（表面４１ａおよび側面４１ｄ）の一部（本実施形態では、表面４１ａの一部）が、開口６１ａを介して露出するようにしている。

具体的には、第１のリング電極４１は、第１の絶縁層６１の開口６１ａから露出した第１の電極露出部４１ｂを有している。こうすることで、第１のリング電極４１が、第１の電極露出部４１ｂで培養液と接触するようになる。なお、第１の絶縁層６１の開口６１ａは、例えば、円形や多角形等で形成することができる（図１では、円形の開口６１ａを例示している）。

このように、第１のリング電極４１を第１の絶縁層６１で覆い、第１の電極露出部４１ｂのみで培養液と接触する構成とすることにより、ノイズを低減することができ、より正確に電気化学測定を行うことができるようになる。

さらに、本実施形態では、第１のリング電極４１から引き出された配線パターン５１が第２の絶縁層６２で被覆されており、配線パターン５１が培養液に接触してしまうのを抑制できるようにしている。このような構成とすることで、不要な位置での電気化学反応による電流検出を低減することができるようになる。

なお、第１のリング電極４１を第１の絶縁層６１で覆わずに、第１のリング電極４１全体を培養液と接触させて電気化学測定を行う場合、電極面積拡大にともないノイズとなる非ファラデー電流の増大が生じ、正確な電気化学測定を行うことができない場合がある。また、例えば、受精卵の呼吸活性に伴う培養液の溶存酸素を測定する際、電極面積拡大にともない電気化学反応に伴う酸素消費量が増大し、受精卵近傍の酸素濃度に影響を及ぼしてしまい、正確に呼吸活性測定を行うことができない場合がある。

したがって、第１の電極露出部４１ｂの面積は、測定ノイズである非ファラデー電流が小さくなるよう、また、電気化学反応に伴う酸素消費による受精卵近傍の酸素濃度の影響が小さくなるように、５００μｍ^２以下とすることが好ましい。

また、本実施形態では、第１の電極露出部４１ｂは、生体試料に対し複数の方向から測定を行うため、第１のリング電極４１上に複数配置されている。このとき、複数の第１の電極露出部４１ｂは、試料載置部３１から等距離の位置に設けられるようにするのが好ましい。このような構成とすれば、生体試料の周囲における酸素濃度などの物理化学的な状態変化を、生体試料の活動の偏りによらず、電気化学測定により容易に測定できる。

本実施形態では、第１のリング電極４１上に第１の電極露出部４１ｂが４つ設けられており、４つの第１の電極露出部４１ｂは、試料載置部３１を中心として９０度ごとに等間隔に配置されるようにしている。なお、第１の電極露出部４１ｂは４つに限られるものではない。例えば、第１のリング電極４１上に第１の電極露出部４１ｂを８つ設けることも可能である。この場合、試料載置部３１を中心として４５度ごとに等間隔に配置されるようにすることができる。

また、複数の第１の電極露出部４１ｂは、それぞれの第１の電極露出部４１ｂが形成する拡散層同士が重なり、それらが第１の電極露出部４１ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されるようにするのが好ましい。例えば、隣り合う２つの第１の電極露出部４１ｂ間の距離は、第１の電極露出部４１ｂの径の６．５倍以上であることが好ましい。

ここで、第１の電極露出部４１ｂの径とは、第１の電極露出部４１ｂを内部に含む最小の円の直径である。例えば、第１の電極露出部４１ｂが円であるとき、第１の電極露出部４１ｂの径は、直径である。また、第１の電極露出部４１ｂが長方形であるとき、第１の電極露出部４１ｂの径は、対角線の長さである。

また、複数の第１の電極露出部４１ｂは、試料載置部３１の中心から等距離の位置に配置される。このように、試料載置部３１から等距離に複数の第１の電極露出部４１ｂを設けることにより、生体試料の周囲における酸素濃度などの物理化学的な状態変化を、生体試料活動の偏りによらず、電気化学測定により容易に測定できるようになる。

ここで、本実施形態では、基板（基台部）３０の表面３０ａ上に、絶縁体６０（第２の絶縁体６２）よりも突出する受圧部（突出部）７０を設けている。この受圧部７０は、後述する電気化学測定装置１０の周壁部１１を形成する際に、ピン８０によって押圧されるものである。

本実施形態では、受圧部７０は、図１に示すように、基板３０の表面３０ａにおける電極部４０が存在しない部位に設けられている。

また、この受圧部７０は、載置部３１を包囲するように形成されており、さらに、電極部４０（第１のリング電極４１）を包囲するように形成されている。こうすることで、電気化学測定装置１０の周壁部１１を形成する際に、溶融した樹脂が載置部３１や電極部４０（第１のリング電極４１）側に流れ込まないようにしている。

具体的には、受圧部７０は、平面視で略Ｃ字状に形成されており、切れ目部分には隙間ｄが形成されている。そして、隙間ｄの間に、第２の絶縁層６２で覆われた配線パターン５１（配線部５０）が介在するように配置されている。別の言葉でいえば、配線パターン５１（配線部５０）の両側に、受圧部７０が形成されている。なお、隙間ｄの大きさは、周壁部１１を形成する樹脂の粘性等を考慮して、この隙間ｄから樹脂が載置部３１や電極部４０（第１のリング電極４１）側に流れ込まないような大きさに設定している。

そして、この受圧部７０も、試料載置部３１を中心とした同心円状に配置するのが好ましい。

このように、試料載置部３１を中心とした同心円状に第１のリング電極４１および受圧部７０を配置すれば、受圧部７０の電極部４０側の面（側面７０ｂ）が、電極部４０の受圧部７０側の面（側面４１ｄ）に沿うように形成されることとなる。

また、受圧部７０は、絶縁体６０と同じ材料で形成されている部位を含むようにすることができる。例えば、製造工程の簡素化を図るために、絶縁体６０を基板３０の表面３０ａに形成する際に、受圧部７０の基板３０側の層７１も同時に形成されるようにすることができる（図２参照）。なお、受圧部７０の上側の層７２は、絶縁体６０と同じ材料で形成してもよいし、絶縁体６０とは異なる材料で形成してもよい。このように、上側の層７２を絶縁体６０とは異なる材料で形成すれば、受圧部７０は、絶縁体６０とは異なる材料で形成されている部位を含むようになる。なお、受圧部７０の全てを、絶縁体６０とは異なる材料で形成してもよい。

受圧部７０を形成する際に用いられる材料としては、樹脂、金属等様々なものがあり、薬品耐久性を有する材料、酸化しにくい材料、機械的な耐久性を有する材料等、用途に応じて適宜選択することができる。

かかる構成の電気化学測定デバイス２０を用いて、基板３０の外周、または、周縁部が、周壁部１１によって囲まれるようにすることで、周壁部１１内部にウェル１２が形成された電気化学測定装置１０を得ることができる。この周壁部１１は、例えば、ガラス、樹脂、シリコン、セラミック、シリコーンゴム等により形成することができる。

ここで、電気化学測定デバイス２０を用いて電気化学測定装置１０を形成する方法の一例を、図３〜図５に基づき説明する。なお、図３〜図５は、電気化学測定装置１０の製造方法を模式的に示す図である。図３は、気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てた状態を示す断面図である。図４は、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てて、電気化学測定デバイスの周縁部に周壁部を形成した状態を示す断面図である。図５は、ピンを取り除いて、電気化学測定装置が形成された状態を示す断面図である。

まず、上述した構成の電気化学測定デバイス２０を形成する。

次に、電気化学測定デバイス２０の表面２０ａ上にピン８０を載置する（図３参照）。このとき、ピン８０の下面８０ａが受圧部７０の表面７０ａに当接するようにピン８０を載置している。したがって、図３に示す状態では、絶縁体６０がピン８０によって押さえられておらず、受圧部７０がピン８０によって押さえられた状態となっている。

次に、ピン８０が受圧部７０に押し当てられた状態で、基板３０およびピン８０の周囲に樹脂を流し込み、基板３０の周囲に周壁部１１を形成する（図４参照）。なお、周壁部１１は、図示せぬ金型を用いて形成される。

その後、ピン８０を引き抜くことで、溶液（培養液等）を保持するためのウェル１２を有する電気化学測定装置１０が形成される（図５参照）。

すなわち、本実施形態にかかる電気化学測定装置１０は、電気化学測定デバイス２０と、電気化学測定デバイス２０の試料載置部３１が形成された面が底面１０ａとなるように、この電気化学測定デバイス２０の周囲を囲む周壁部１１と、を備えている。

なお、本実施形態では、平面視で略Ｃ字状に形成された受圧部７０を例示しているが、受圧部７０の形状はこの形状に限定されるものではない。受圧部７０の形状の例について、変形例として以下に説明する。

（第１変形例）
例えば、図６の上面図に示すように、受圧部（突出部）７０を、平面視で略四角形の一部となるように形成してもよい。このように、受圧部（突出部）７０の形状を略四角形状とすることで、矩形板状の基板３０の周囲に沿うような形状とすることができる。

（第２変形例）
また、図７の上面図に示すように、受圧部７０の平面視における輪郭形状を、内周側を円形にするとともに、外周側を四角形にすることも可能である。このような形状とすれば、受圧部７０の電極部４０側の面（側面７０ｂ）を、電極部４０の受圧部７０側の面（側面４１ｄ）に沿わせつつ、受圧部７０の表面７０ａの面積（ピン８０の下面８０ａとの接触面積）を大きくすることができる。

図８Ａに、この第２変形例にかかる受圧部７０の断面図を示す。この断面図は、図７におけるVIIIA−VIIIA断面図である。図８Ａにおいて、受圧部７０の表面７０ａは平坦面である。

（第３変形例）
また、第２変形例では、図８Ａに示すように、受圧部７０の表面７０ａが平坦面である場合を例示しているが、受圧部７０の形状はこれに限るものではなく、例えば、図８Ｂの断面図に示すように、表面７０ａが段差状をしていてもよい。

（第４変形例）
また、受圧部７０の形状として、図８Ｃの断面図に示すように、表面７０ａが傾斜していてもよい。

以上説明したように、本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０は、基板（基台部）３０と、基板（基台部）３０に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な試料載置部（載置部）３１と、を備えている。また、電気化学測定デバイス２０は、基板（基台部）３０における試料載置部３１の近傍に設けられた第１のリング電極４１（電極部４０）と、基板（基台部）３０の表面３０ａに設けられ、第１のリング電極４１（電極部４０）に電気的に接続された配線パターン５１（配線部５０）と、配線パターン５１（配線部５０）を覆う絶縁体６０と、を備えている。

そして、電気化学測定デバイス２０の基板（基台部）３０に、受圧部（突出部）７０を絶縁体６０よりも突出するように設けている。

こうすることで、電気化学測定デバイス２０を用いて電気化学測定装置１０を形成する際に、絶縁体６０がピン８０によって押さえられてしまうことが抑制され、絶縁体６０が破損してしまうのを抑制することができる。その結果、より正確に測定することが可能な電気化学測定デバイス２０を得ることができるようになる。

また、本実施形態では、第１のリング電極４１の一部が、第１の絶縁層６１に形成された開口６１ａを介して露出している。具体的には、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位（表面５１ｂおよび側面５１ｃ）が第１の絶縁層６１によって覆われている。そして、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位の一部（表面４１ａの一部）が、開口６１ａを介して露出するようにしている。

こうすることで、第１の電極露出部４１ｂのみで培養液と接触することとなり、ノイズを低減することができ、より正確に電気化学測定を行うことができるようになる。

また、本実施形態では、受圧部（突出部）７０が試料載置部３１を包囲するように形成されている。そのため、受圧部７０がピン８０によって押さえられた状態で、試料載置部３１が基板３０の周縁部と連通する部位を少なくすることができる。その結果、試料載置部３１側に樹脂が流出してしまうのを抑制することができる。

また、第１のリング電極４１がリング状に形成されており、受圧部（突出部）７０は、電極部４０側の側面７０ｂが、電極部４０の受圧部７０側の側面４１ｄに沿うように形成されている。こうすることで、受圧部（突出部）７０を必要最小限の部位に形成することができ、受圧部（突出部）７０をより簡素な構成でより効率的に形成することができるようになる。

なお、受圧部（突出部）７０を絶縁体６０と同じ材料で形成すれば、製造工程の簡素化を図ることができ、受圧部（突出部）７０を、絶縁体６０とは異なる材料で形成すれば、用途に応じてより最適な材料で受圧部（突出部）７０を形成することができる。

そして、このような電気化学測定デバイス２０を用いて、電気化学測定デバイス２０の試料載置部３１が形成された面が底面１０ａとなるように、この電気化学測定デバイス２０の周囲を周壁部１１で囲むことで、電気化学測定装置１０を形成している。こうすることで、より正確に測定することが可能な電気化学測定装置１０を得ることができる。

（第２実施形態）
本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ａは、基本的に上記第１実施形態で示した電気化学測定デバイス２０とほぼ同様の構成をしている。この電気化学測定デバイス２０Ａの構成について、図９に示す上面図を用いて説明する。

本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ａは、図９に示すように、基板（基台部）３０と、基板（基台部）３０に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な試料載置部（載置部）３１と、を備えている。また、電気化学測定デバイス２０Ａは、基板（基台部）３０における試料載置部３１の近傍に設けられた第１のリング電極４１（電極部４０）と、基板（基台部）３０の表面３０ａに設けられ、第１のリング電極４１（電極部４０）に電気的に接続された配線パターン５１（配線部５０）と、配線パターン５１（配線部５０）を覆う絶縁体６０と、を備えている。

そして、電気化学測定デバイス２０Ａの基板（基台部）３０には、受圧部（突出部）７０が絶縁体６０よりも突出するように設けられている。

ここで、本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ａでは、受圧部（突出部）７０が全周に亘って形成されている。すなわち、受圧部（突出部）７０は、平面視で、切れ目のない略Ｏ字状となるように形成されており、受圧部（突出部）７０が、配線パターン５１を覆う第２の絶縁層６２を交差するように配置されており、第２の絶縁層６２の一部が受圧部（突出部）７０によって覆われている。そして、この受圧部（突出部）７０は、少なくとも、第２の絶縁層６２を覆う部位における基板３０側の層７１がポリイミド等の弾性を有する部材で形成されている。

そして、このような電気化学測定デバイス２０Ａを用いて、上記第１実施形態で示した方法で基板３０の周囲に周壁部１１を形成することで、溶液（培養液等）を保持するためのウェル１２を有する電気化学測定装置１０が形成される。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態では、第２の絶縁層６２の一部が受圧部（突出部）７０によって覆われるようにし、受圧部（突出部）７０の、少なくとも、第２の絶縁層６２を覆う部位における基板３０側の層７１をポリイミド等の弾性を有する部材で形成している。

こうすることで、電気化学測定デバイス２０Ａを用いて電気化学測定装置１０を形成する際に、絶縁体６０が受圧部（突出部）７０を介してピン８０によって押さえられることになるが、受圧部（突出部）７０の絶縁体６０を押圧する部位が弾性を有する部材で形成されているため、ピン８０からの力を受圧部（突出部）７０によって緩和することができる。その結果、絶縁体６０が破損してしまうのを抑制することができるようになる。

なお、図６および図７に示した受圧部に本実施形態を適用することも可能である。すなわち、図６および図７に示した受圧部７０に切れ目部分が形成されないようにすることが可能である。

（第３実施形態）
本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｂは、基本的に上記第１実施形態で示した電気化学測定デバイス２０とほぼ同様の構成をしている。この電気化学測定デバイス２０Ｂの構成について、図１０に示す上面図および図１１に示す断面図を用いて説明する。なお、図１１は、図１０において線分XI−XIで切った断面図である。

本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｂは、図１０および図１１に示すように、基板（基台部）３０と、基板（基台部）３０に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な試料載置部（載置部）３１と、を備えている。また、電気化学測定デバイス２０Ｂは、基板（基台部）３０における試料載置部３１の近傍に設けられた第１のリング電極４１（電極部４０）と、基板（基台部）３０の表面３０ａに設けられ、第１のリング電極４１（電極部４０）に電気的に接続される配線パターン５１（配線部５０）と、配線パターン５１（配線部５０）を覆う絶縁体６０と、を備えている。

そして、電気化学測定デバイス２０Ｂの基板（基台部）３０には、受圧部（突出部）７０が絶縁体６０よりも突出するように設けられている。

ここで、本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｂでは、基板３０上に電極部４０としての対向電極４２を設けている。

この電極部４０としての対向電極４２は、平面視で略Ｃ字状をしており、基板３０の表面３０ａ上に、第１のリング電極４１を囲むように設けられている。この対向電極４２も、試料載置部３１を中心とした同心円状に配置するのが好ましい。

そして、対向電極４２は、例えば、白金、金、銀などの貴金属で構成することができる。また、対向電極４２を、炭素、コバルト酸リチウムなどの、電池の電極材料として一般的に使用される材料で構成することも可能である。すなわち、対向電極４２の材料も、測定時の培養液の組成や必要な電圧、電流等を考慮して適宜選択することができる。

また、電気化学測定デバイス２０Ｂは、対向電極４２に電気的に接続される配線部５０としての配線パターン５２を備えている。

本実施形態では、配線パターン５２の一端５２ａがＣ字状に形成された対向電極４２の一端４２ｃに接続されており、この配線パターン５２は、一端５２ａから配線パターン５１と略平行となるように直線状に延設されている。なお、配線パターン５２の形状も、直線状に限られるものではない。

また、電気化学測定デバイス２０Ｂは、配線パターン５２の基板３０から露出する部位（表面５２ｂおよび側面５２ｃ）を覆う絶縁体６０としての第４の絶縁層６４を備えている。

具体的には、本実施形態では、絶縁体６０は、第１の絶縁層６１および第２の絶縁層６２に加えて、対向電極４２の基板３０から露出する部位（表面４２ａおよび側面４２ｄ）を覆う第３の絶縁層６３と、配線パターン５２の基板３０から露出する部位（表面５２ｂおよび側面５２ｃ）を覆う第４の絶縁層６４と、を備えている。また、本実施形態では、第３の絶縁層６３および第４の絶縁層６４が一体に形成されている。

第３の絶縁層６３は、対向電極４２を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第３の絶縁層６３は対向電極４２と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

同様に、第４の絶縁層６４は、配線パターン５２を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第４の絶縁層６４は配線パターン５２と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

また、本実施形態では、第３の絶縁層６３に開口６３ａを形成している。そして、対向電極４２の基板３０から露出する部位、すなわち、第３の絶縁層６３で覆われていないときに基板３０から露出する部位（表面４２ａおよび側面４２ｄ）の一部（本実施形態では、表面４２ａの一部）が、開口６３ａを介して露出するようにしている。

具体的には、対向電極４２は、第３の絶縁層６３の開口６３ａから露出した対向電極露出部４２ｂを有している。こうすることで、対向電極４２が、対向電極露出部４２ｂで培養液と接触するようになる。第３の絶縁層６３の開口６３ａは、例えば、円形や多角形等で形成することができる（図１０では、円周状に湾曲した開口６３ａを例示している）。なお、対向電極４２や配線パターン５２に絶縁層を設けないようにすることも可能である。

対向電極露出部４２ｂは、生体試料周辺の物理化学的な変化が対向電極露出部４２ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されることが好ましい。例えば、対向電極露出部４２ｂの端部と試料載置部３１の端部との距離は４００μｍ以上であることが好ましい。

また、対向電極露出部４２ｂは、対向電極露出部４２ｂが形成する拡散層と、第１の電極露出部４１ｂが形成する拡散層が重なり、第１の電極露出部４１ｂおよび対向電極露出部４２ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されることが好ましい。例えば、対向電極露出部４２ｂの端部と第１の電極露出部４１ｂの端部との距離は４００μｍ以上であることが好ましい。

また、生体試料近傍の物理化学的状態変化に影響をおよぼすことがないよう、対向電極露出部４２ｂの端部と生体試料との距離は４００μｍ以上であることが望ましい。また、対向電極露出部４２ｂの面積は、第１の電極露出部４１ｂの総面積以上であることが好ましい。

この対向電極４２は必ずしも基板３０上に形成される必要はない。基板３０上に設けない場合は、対向電極４２として白金や、金、銀などの貴金属や、炭素や、コバルト酸リチウムなどの、電池の電極材料として一般的に使用される材料で構成されたバルク体を培養液中に挿入して測定してもよい。また、対向電極４２は必ずしも必要ではなく、存在しなくてもよい。

また、本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｂでは、生体試料の活動に影響されない基準測定のために、基板３０上にブランク電極４３を設けている。

このブランク電極４３は、表面４３ａおよび側面４３ｄが開口６５ａを有する第５の絶縁層６５で覆われており、表面４３ａにブランク電極露出部４３ｂを有している。

このブランク電極４３は、第１のリング電極４１と同じ素材により構成される。ブランク電極露出部４３ｂの総面積は、第１の電極露出部４１ｂの総面積と同じである。また、ブランク電極露出部４３ｂは、生体試料周辺の物理化学的な変化がブランク電極露出部４３ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されることが好ましい。例えば、最も近いブランク電極露出部４３ｂの端部と試料載置部３１の端部との距離は４００μｍ以上であることが好ましい。

また、ブランク電極露出部４３ｂは、ブランク電極露出部４３ｂが形成する拡散層と、第１の電極露出部４１ｂが形成する拡散層、または、対向電極露出部４２ｂが形成する拡散層とが重なり、第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂおよびブランク電極露出部４３ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されることが好ましい。例えば、最も近いブランク電極露出部４３ｂの端部と、第１の電極露出部４１ｂの端部との距離は、第１の電極露出部４１ｂの径の半分とブランク電極露出部４３ｂの径の半分の和の６．５倍以上であることが好ましい。また、ブランク電極露出部４３ｂが複数個存在する場合は、隣り合うブランク電極露出部４３ｂの端部間の距離は、ブランク電極露出部４３ｂの径の６．５倍以上であることが好ましい。なお、ブランク電極露出部４３ｂの径とは、ブランク電極露出部４３ｂを内部に含む最小の円の直径である。例えば、ブランク電極露出部４３ｂが円であるとき、ブランク電極露出部４３ｂの径は、直径である。また、ブランク電極露出部４３ｂが長方形であるとき、ブランク電極露出部４３ｂの径は、対角線の長さである。

なお、第１〜第５の絶縁層は、同一の絶縁層で構成してもよい。つまり、第１のリング電極４１や対向電極４２、ブランク電極４３の間に絶縁体が設けられるようにしてもよい。このように、同一の絶縁層で構成することにより、製造プロセスにおいて工数を削減することができる。

また、参照電極１３は、図１３では、培養液１４中に挿入されるものを例示しているが、基板３０上に形成されていてもよい。このことは、上記第１、第２実施形態においても同様である。

参照電極１３の材料としては、Ａｇ／ＡｇＣｌや、Ａｕ等が使用される。参照電極１３は、参照電極１３が形成する拡散層と、第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂ、ブランク電極露出部４３ｂが形成する拡散層が重なり、第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂ、ブランク電極露出部４３ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されることが好ましい。例えば、参照電極１３の端部と第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂ、ブランク電極露出部４３ｂの端部との距離は４００μｍ以上であることが好ましい。

また、第１のリング電極４１とブランク電極４３は、それぞれ個別に計測アンプに接続される。第１のリング電極４１やブランク電極４３と参照電極１３との間の電位差や、第１のリング電極４１やブランク電極４３において検出される電気化学反応による電流は個別に計測される。

そして、電気化学測定デバイス２０Ｂの基板（基台部）３０には、受圧部（突出部）７０が、基板（基台部）３０に設けられた全ての電極露出部（第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂおよびブランク電極露出部４３ｂ）を囲うように設けられている。

また、本実施形態においても、受圧部７０には切れ目部分が設けられており、この切れ目部分には隙間ｄが形成されている。

なお、本実施形態においても、上記第２実施形態のように、受圧部７０に切れ目部分が形成されないようにすることが可能である。

そして、このような電気化学測定デバイス２０Ｂを用いて、上記第１実施形態で示した方法で基板３０の周囲に周壁部１１を形成することで、溶液（培養液等）を保持するためのウェル１２を有する電気化学測定装置１０が形成される。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

（第４実施形態）
本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｃは、基本的に上記第３実施形態で示した電気化学測定デバイス２０Ｂとほぼ同様の構成をしている。この電気化学測定デバイス２０Ｃの構成について、図１２に示す上面図を用いて説明する。

本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｃは、図１２に示すように、基板（基台部）３０と、基板（基台部）３０に設けられ、生体試料（被測定物）を載置可能な試料載置部（載置部）３１と、を備えている。また、電気化学測定デバイス２０Ｃは、基板（基台部）３０における試料載置部３１の近傍に設けられた第１のリング電極４１（電極部４０）と、基板（基台部）３０の表面３０ａに設けられ、第１のリング電極４１（電極部４０）に電気的に接続された配線パターン５１（配線部５０）と、配線パターン５１（配線部５０）を覆う絶縁体６０と、を備えている。

また、電極部４０は、第１のリング電極４１、対向電極４２およびブランク電極４３を備えている。

そして、電気化学測定デバイス２０Ｃの基板（基台部）３０には、受圧部（突出部）７０が絶縁体６０よりも突出するように設けられている。

ここで、本実施形態にかかる電気化学測定デバイス２０Ｃでは、基板３０上に、第１のリング電極４１を囲むように第２のリング電極４４が設けられている。

すなわち、第２のリング電極４４は、第１のリング電極４１と対向電極４２との間に形成されている。

そのため、本実施形態では、第２の電極露出部４４ｂと試料載置部３１との距離が、第１の電極露出部４１ｂと試料載置部３１との距離よりも大きくなる。

このように、第１のリング電極４１の外側に第２のリング電極４４を設けることで、試料載置部３１から異なる距離で生体試料の電気化学測定を行うことができるようになって、生体試料からの距離に依存した生体試料の活動状況をモニタリングすることができるようになる。

この電極部４０としての第２のリング電極４４は、平面視で略Ｃ字状をしており、基板３０の表面３０ａ上に、第１のリング電極４１を囲むように設けられている。この第２のリング電極４４も、試料載置部３１を中心とした同心円状に配置するのが好ましい。

そして、第２のリング電極４４は、例えば、白金、金、銀などの貴金属で構成することができる。また、第２のリング電極４４を、炭素、コバルト酸リチウムなどの、電池の電極材料として一般的に使用される材料で構成することも可能である。すなわち、第２のリング電極４４の材料も、測定時の培養液の組成や必要な電圧、電流等を考慮して適宜選択することができる。

また、電気化学測定デバイス２０Ｃは、電極部４０としての第２のリング電極４４に電気的に接続される配線部５０としての配線パターン５４を備えている。

本実施形態では、配線パターン５４の一端５４ａがＣ字状に形成された第２のリング電極４４の一端４４ｃに接続されており、この配線パターン５４は、一端５４ａから配線パターン５１と略平行となるように直線状に延設されている。なお、配線パターン５４の形状も、直線状に限られるものではない。

また、電気化学測定デバイス２０Ｃは、配線部５０の基板３０から露出する部位（表面５４ｂおよび側面５４ｃ）を覆う絶縁体６０を備えている。

この絶縁体６０は、第１の絶縁層６１〜第５の絶縁層６５に加えて、第２のリング電極４４の基板３０から露出する部位（表面４４ａおよび側面４４ｄ）を覆う第６の絶縁層６６と、配線パターン５４の基板３０から露出する部位（表面５４ｂおよび側面５４ｃ）を覆う第７の絶縁層６７と、を備えている。また、本実施形態では、第６の絶縁層６６および第７の絶縁層６７が一体に形成されている。すなわち、第２のリング電極４４の基板３０から露出する部位および配線パターン５４の基板３０から露出する部位が、１つの絶縁体（第６の絶縁層６６および第７の絶縁層６７）によって覆われていることとなる。

第６の絶縁層６６は、第２のリング電極４４を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第６の絶縁層６６は第２のリング電極４４と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

同様に、第７の絶縁層６７は、配線パターン５４を覆うように、基板３０の表面３０ａ上に設けられており、この第７の絶縁層６７は配線パターン５４と培養液とを絶縁できるように、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機物等で構成されている。

また、本実施形態では、第６の絶縁層６６に開口６６ａを形成している。そして、第２のリング電極４４の基板３０から露出する部位、すなわち、第６の絶縁層６６で覆われていないときに基板３０から露出する部位（表面４４ａおよび側面４４ｄ）の一部（本実施形態では、表面４４ａの一部）が、開口６６ａを介して露出するようにしている。

具体的には、第２のリング電極４４は、第６の絶縁層６６の開口６６ａから露出した第２の電極露出部４４ｂを有している。こうすることで、第２のリング電極４４が、第２の電極露出部４４ｂで培養液と接触するようになる。なお、第６の絶縁層６６の開口６６ａは、例えば、円形や多角形等で形成することができる（図１２では、円形の開口６６ａを例示している）。

なお、第１〜第７の絶縁層は、同一の絶縁層で構成してもよい。つまり、第１のリング電極４１、対向電極４２、ブランク電極４３、第２のリング電極４４のそれぞれの間に絶縁体が設けられるようにしてもよい。このように、同一の絶縁層で構成することにより、製造プロセスにおいて工数を削減することができる。

そして、第２のリング電極４４を第６の絶縁層６６で覆い、第２の電極露出部４４ｂのみで培養液と接触する構成とすることにより、ノイズを低減することができ、より正確に電気化学測定を行うことができるようになる。

さらに、本実施形態では、第２のリング電極４４から引き出された配線パターン５４が第７の絶縁層６７で被覆されており、配線パターン５４が培養液に接触してしまうのを抑制できるようにしている。このような構成とすることで、不要な位置（意図しない位置）での電気化学反応による電流検出を低減することができるようになる。

なお、第２のリング電極４４を第６の絶縁層６６で覆わずに、第２のリング電極４４全体を培養液と接触させて電気化学測定を行う場合、電極面積拡大にともないノイズとなる非ファラデー電流の増大が生じ、正確な電気化学測定を行うことができない場合がある。また、例えば、受精卵の呼吸活性に伴う培養液の溶存酸素を測定する際、電極面積拡大にともない電気化学反応に伴う酸素消費量が増大し、受精卵近傍の酸素濃度に影響を及ぼしてしまい、正確に呼吸活性測定を行うことができない場合がある。

したがって、第２の電極露出部４４ｂの面積は、測定ノイズである非ファラデー電流が小さくなるよう、また、電気化学反応に伴う酸素消費による受精卵近傍の酸素濃度の影響が小さくなるように、５００μｍ^２以下とすることが好ましい。

また、本実施形態では、第２の電極露出部４４ｂは、生体試料に対し複数の方向から測定を行うため、第２のリング電極４４上に複数配置されている。このとき、複数の第２の電極露出部４４ｂは、試料載置部３１から等距離の位置に設けられるようにするのが好ましい。このような構成とすれば、生体試料の周囲における酸素濃度などの物理化学的な状態変化を、生体試料の活動の偏りによらず、電気化学測定により容易に測定できる。

本実施形態では、第２のリング電極４４上に第２の電極露出部４４ｂが４つ設けられており、４つの第２の電極露出部４４ｂは、試料載置部３１を中心として９０度ごとに等間隔に配置されるようにしている。なお、第２の電極露出部４４ｂは４つに限られるものではない。例えば、第２のリング電極４４上に第２の電極露出部４４ｂを８つ設けることも可能である。この場合、試料載置部３１を中心として４５度ごとに等間隔に配置されるようにすることができる。

また、複数の第２の電極露出部４４ｂは、それぞれの第２の電極露出部４４ｂが形成する拡散層同士が重なり、それらが第２の電極露出部４４ｂで生じる電気化学反応に影響を及ぼさないように配置されるようにするのが好ましい。例えば、隣り合う２つの第２の電極露出部４４ｂ間の距離は、第２の電極露出部４４ｂの径の６．５倍以上であることが好ましい。

また、上記理由から、第１の電極露出部４１ｂの端部と第２の電極露出部４４ｂの端部との距離も第２の電極露出部４４ｂの径の６．５倍以上離れていることが好ましい。例えば、第２のリング電極４４の第２の電極露出部４４ｂは、試料載置部３１から見て第１のリング電極４１の隣り合う２つの第１の電極露出部４１ｂの間に設けることができる。

なお、第２のリング電極４４の第２の電極露出部４４ｂは、ブランク電極露出部４３ｂとの距離が、第２の電極露出部４４ｂの径の半分とブランク電極露出部４３ｂの径の半分との和の６．５倍以上離れて設置されることが好ましく、対向電極露出部４２ｂ、参照電極１３との距離が４００μｍ以上離れて配置されることが好ましい。ここで、第２の電極露出部４４ｂの径とは、第２の電極露出部４４ｂを内部に含む最小の円の直径である。例えば、第２の電極露出部４４ｂが円であるとき、第２の電極露出部４４ｂの径は、直径である。また、第２の電極露出部４４ｂが長方形であるとき、第２の電極露出部４４ｂの径は、対角線の長さである。

また、複数の第２の電極露出部４４ｂは、試料載置部３１の中心から等距離の位置に配置される。このように、試料載置部３１から等距離に複数の第２の電極露出部４４ｂを設けることにより、生体試料の周囲における酸素濃度などの物理化学的な状態変化を、生体試料活動の偏りによらず、電気化学測定により容易に測定できるようになる。

第２のリング電極４４の第２の電極露出部４４ｂの個数、総面積は、第１のリング電極４１の第１の電極露出部４１ｂの個数、総面積と同じであることが好ましい。

本実施形態では、複数の第１の電極露出部４１ｂはそれぞれ同じ面積としている。また、複数の第２の電極露出部４４ｂもそれぞれ同じ面積としている。

なお、第２のリング電極４４は、リングの一部が途切れた構成となっているが、つながっていてもよい。ただし、第１のリング電極４１の配線パターン５１を基板３０の表面３０ａに設ける場合、第２のリング電極４４は、一部が途切れた構成であることが好ましい。この場合、第１のリング電極４１の配線パターン５１は、第２のリング電極４４の途切れた部分に設けることができる。同様に、対向電極４２もリングの一部が途切れた構成とすることができる。

なお、第２のリング電極４４の外側に、さらに１つまたは複数のリング電極を設けた構成としてもよい。試料載置部３１から異なる距離に電極露出部を設けることにより、より詳細に、生体試料からの距離に応じた電気化学測定を行うことができる。

第１のリング電極４１、および、第２のリング電極４４は、それぞれ計測アンプに接続され、それぞれの電流を同時に計測できる。これにより、生体試料の周辺で発生する物理化学的変化である溶存酸素量等を同時に計測できる。

また、スイッチやリレーを用いて一つの計測アンプに第１のリング電極４１と第２のリング電極４４をつなげ、時間を分割（時分割）して計測してもよい。スイッチやリレーからなるスイッチング回路を用いて、複数のリング電極を一つの計測アンプに接続することにより、装置を小型化することができる。

ただし、スイッチング回路を用いる場合、スイッチやリレーは、高速に動作するものであることが望ましい。高速に動作できるスイッチ等を用いることで、溶存酸素量等の時間変化に対して正確に生体試料の周囲の電気化学測定を行うことができる。

そして、電気化学測定デバイス２０Ｃの基板（基台部）３０には、受圧部（突出部）７０が、基板（基台部）３０に設けられた全ての電極露出部（第１の電極露出部４１ｂ、対向電極露出部４２ｂ、ブランク電極露出部４３ｂおよび第２の電極露出部４４ｂ）を囲うように設けられている。

また、本実施形態においても、受圧部７０には切れ目部分が設けられており、この切れ目部分には隙間ｄが形成されている。

なお、本実施形態においても、上記第２実施形態のように、受圧部７０に切れ目部分が形成されないようにすることが可能である。

そして、このような電気化学測定デバイス２０Ｃを用いて、上記第１実施形態で示した方法で基板３０の周囲に周壁部１１を形成することで、溶液（培養液等）を保持するためのウェル１２を有する電気化学測定装置１０が形成される。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

次に、生体試料の電気化学測定装置１０の動作を、図１３を参照しつつ説明する。図１３は、本開示にかかる電気化学測定装置１０の使用を模式的に示す断面図である。

図１３には、上記第３実施形態で示した電気化学測定デバイス２０Ｂを用いて形成した電気化学測定装置１０を例示しているが、他の実施形態で示した電気化学測定デバイスを用いて電気化学測定装置を形成した場合にも、基本的には同様の動作が行われる。

生体試料１５としては、例えば、細胞や、組織や、受精卵などがあげられる。生体試料１５からの活性酸素や代謝物などは、放射状に濃度勾配が形成される。以下では、生体試料１５として受精卵を用いたものを例示する。

電気化学測定デバイス２０Ｂは周縁部に周壁部１１が設けられている。そのため、基板３０と周壁部１１に囲まれた領域内に、培養液１４を導入するウェル１２が形成されている。

そして、ウェル１２内に、生体試料１５としての受精卵を含む培養液１４を注入し、受精卵を試料載置部３１に載置する。

その後、参照電極１３を培養液１４内に挿入する。なお、参照電極１３が基板３０上に設けられている場合は、挿入する必要はない。また、対向電極４２が基板３０に設けられていない場合は、対向電極を培養液内に挿入する。なお、対向電極４２は必ずしも必要なく、培養液内に挿入しなくてもよい。

そして、参照電極１３の電位を基準とし、第１のリング電極４１に電位を印加し、第１のリング電極４１において検出される電気化学反応による電流値を計測する。電流値を計測することにより、培養液１４内の溶存酸素量が測定できる。溶存酸素量は受精卵等の生体試料１５が活動した結果として消費された酸素量と関係している。そのため、溶存酸素量を測定することにより、受精卵等の生体試料１５の活動状態がわかる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態で示した構成を適宜組み合わせた構成とすることが可能である。

また、電極部や絶縁体、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１０，１１０ 電気化学測定装置
１０ａ，３１ｂ 底面
１１，１１１ 周壁部
１５ 生体試料（被測定物）
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０ 電気化学測定デバイス
２０ａ，３０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，５１ｂ，５２ｂ，５４ｂ，７０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１６０ａ 表面
３０，１３０ 基板（基台部）
３１，１３１ 試料載置部（載置部）
４０ 電極部
４１ 第１のリング電極（リング状の電極）
４１ｂ，５１ａ 第１の電極露出部（電極部の基台部から露出する部位の一部）
４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄ，５１ｃ，５２ｃ，５４ｃ，７０ｂ 側面
４２ 対向電極（リング状の電極）
４２ｂ 対向電極露出部（電極部の基台部から露出する部位の一部）
４３ｂ ブランク電極露出部（電極部の基台部から露出する部位の一部）
４４ 第２のリング電極（リング状の電極）
４４ｂ 第２の電極露出部（電極部の基台部から露出する部位の一部）
５０ 配線部
６０，１６０ 絶縁体
６１ａ，６３ａ，６５ａ，６６ａ 開口
７０ 受圧部（突出部）

ここで、電気化学測定デバイス２０を用いて電気化学測定装置１０を形成する方法の一例を、図３〜図５に基づき説明する。なお、図３〜図５は、電気化学測定装置１０の製造方法を模式的に示す図である。図３は、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てた状態を示す断面図である。図４は、電気化学測定デバイスの上部にピンを押し当てて、電気化学測定デバイスの周縁部に周壁部を形成した状態を示す断面図である。図５は、ピンを取り除いて、電気化学測定装置が形成された状態を示す断面図である。

また、本実施形態では、第１のリング電極４１の一部が、第１の絶縁層６１に形成された開口６１ａを介して露出している。具体的には、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位（表面４１ａおよび側面４１ｄ）が第１の絶縁層６１によって覆われている。そして、第１のリング電極４１の基板３０から露出する部位の一部（表面４１ａの一部）が、開口６１ａを介して露出するようにしている。

Claims (8)

1. 基台部と、
   前記基台部に設けられ、被測定物を載置可能な載置部と、
   前記基台部における前記載置部の近傍に設けられた電極部と、
   前記基台部の表面に設けられ、前記電極部に電気的に接続された配線部と、
   前記配線部を覆う絶縁体と、
   前記基台部に、前記絶縁体よりも突出するように設けられた突出部と、
   を備えることを特徴とする電気化学測定デバイス。
2. 前記電極部の一部が、前記絶縁体に形成された開口を介して露出していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学測定デバイス。
3. 前記突出部は、前記配線部の両側に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学測定デバイス。
4. 前記突出部が前記載置部を包囲するように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電気化学測定デバイス。
5. 前記電極部がリング状に形成されており、
   前記突出部は、前記電極部側の面が、前記電極部の前記突出部側の面に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の電気化学測定デバイス。
6. 前記突出部は、前記絶縁体と同じ材料で形成されている部位を含むことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の電気化学測定デバイス。
7. 前記突出部は、前記絶縁体とは異なる材料で形成されている部位を含むことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の電気化学測定デバイス。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の電気化学測定デバイスと、
   前記電気化学測定デバイスの前記載置部が形成された面が底面となるように、当該電気化学測定デバイスの周囲を囲む周壁部と、
   を備えることを特徴とする電気化学測定装置。

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