电化学测量器件及具备该电化学测量器件的电化学测量装置的制作方法

本公开涉及电化学测量器件及具备该电化学测量器件的电化学测量装置。

背景技术：

受精卵等细胞、组织等生物样本(被测量物)通过在其内部与外部之间输送各种物质来进行活动。例如，心肌细胞通过进行k离子、na离子、ca离子等的输送而通过电信号、化合物进行信息传递，并控制心脏的脉动。此外，受精卵通过呼吸将周边的氧导入到细胞内部，并在消耗导入的氧的同时在卵泡内部进行分裂。作为用于测量这样的生物样本的活动状况的方法，已知有将这些生物样本保持在电化学测量器件并以电方式对在生物样本的周边产生的物理化学的状态变化进行测量的方法。这些用作利用模型细胞的新药候补化合物的药理测试、检查受精卵的活性的方法。

作为测量受精卵的呼吸活性的方法，例如，有用微操作设备、微量吸管捕获受精卵并使用作用电极(电极)对受精卵的附近的氧浓度进行电化学测量的方法。通过使用该方法，从而能够对受精卵的呼吸活性进行定量。

上述的电化学测量方法基于扫描型电化学显微镜(scanningelectrochemicalmicroscopy，secm)而构成，因此需要进行使探针的作用电极(电极)靠近作为被测量物的生物样本，例如，受精卵附近的操作。然而，该作用电极(电极)的操作需要通过手动来进行，因此操作性存在问题，存在因作业人员的技术而产生偏差的问题。

另一方面，作为提高操作性的手段，已知有在基板上设置有微小的作用电极(电极)的平面型的电化学测量器件(例如，参照专利文献1)。

在该专利文献1中，电化学测量器件具有：基板；载置部，其设置在基板，并能够载置生物样本(被测量物)；电极，其设置在载置部附近；以及绝缘膜，其覆盖基板的表面，使得电极露出。而且，通过在电化学测量器件的基板的周围设置周壁部，从而形成具有用于保持溶液的空间(容池)的电化学测量装置。

通过将受精卵(被测量物)载置在该电化学测量装置的载置部，从而受精卵被设置在电极的附近，能够容易地以电化学方式计量受精卵附近的氧浓度，能够容易地对受精卵的呼吸活性进行定量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-121948号公报

技术实现要素：

本公开的目的在于，得到一种能够更准确地进行测量的电化学测量器件以及具备该电化学测量器件的电化学测量装置。

本公开涉及的电化学测量器件的特征在于，具备：基台部；载置部，其设置在基台部，并能够载置被测量物；电极部，其设置在基台部中的载置部的附近；布线部，其设置在基台部的表面，并与电极部电连接；绝缘体，其覆盖布线部；以及突出部，其设置在基台部，使得比绝缘体突出。

根据本公开，能够得到一种能够更准确地进行测量的电化学测量器件以及具备该电化学测量器件的电化学测量装置。

附图说明

图1是示出本公开的第一实施方式涉及的电化学测量器件的顶视图。

图2是沿着图1中的ii-ii线剖切的剖视图。

图3是示意性地示出本公开的第一实施方式涉及的电化学测量装置的制造方法的图，是示出使管脚触碰到电化学测量器件的上部的状态的剖视图。

图4是示意性地示出本公开的第一实施方式涉及的电化学测量装置的制造方法的图，是示出使管脚触碰到电化学测量器件的上部并在电化学测量器件的周缘部形成了周壁部的状态的剖视图。

图5是示意性地示出本公开的第一实施方式涉及的电化学测量装置的制造方法的图，是示出去掉管脚而形成了电化学测量装置的状态的剖视图。

图6是示出本公开的第一实施方式的变形例涉及的突出部的图，是示出第一变形例涉及的突出部的顶视图。

图7是示出本公开的第一实施方式的变形例涉及的突出部的图，是示出第二变形例涉及的突出部的顶视图。

图8a是示出本公开的第一实施方式的变形例涉及的突出部的图，是沿着图7中的viiia-viiia线剖切的剖视图。

图8b是本公开的第一实施方式涉及的突出部的、第三变形例涉及的、与图8a中的viiia-viiia剖视图对应的剖视图。

图8c是本公开的第一实施方式涉及的突出部的、第四变形例涉及的、与图8a中的viiia-viiia剖视图对应的剖视图。

图9是示出本公开的第二实施方式涉及的电化学测量器件的顶视图。

图10是示出本公开的第三实施方式涉及的电化学测量器件的顶视图。

图11是沿着图10的xi-xi线剖切的剖视图。

图12是示出本公开的第四实施方式涉及的电化学测量器件的顶视图。

图13是示意性地示出本公开涉及的电化学测量装置的使用的剖视图。

图14是示意性地示出以往的电化学测量装置的制造方法的图，是示出使管脚触碰到电化学测量器件的上部的状态的剖视图。

图15是示意性地示出以往的电化学测量装置的制造方法的图，是示出使管脚触碰到电化学测量器件的上部并在电化学测量器件的周缘部形成了周壁部的状态的剖视图。

图16是示意性地示出以往的电化学测量装置的制造方法的图，是示出去掉管脚而形成了电化学测量装置的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，在对本公开涉及的发明的实施方式进行说明之前，对关于现有技术的问题进行说明。

为了简化以往的电化学测量装置的制造，一般通过图14～图16所示的方法进行制造。

具体地，首先，在形成了绝缘膜130b的基板130的表面130a形成载置部131以及电极140，并且用绝缘体160覆盖电极140，使得电极140的表面140a的至少一部分露出，从而形成电化学测量器件120。

接着，将管脚180载置在电化学测量器件120的表面120a上(参照图14)。此时，将管脚180载置为，管脚180的下表面180a与绝缘体160的表面160a抵接。因此，在图14所示的状态下，成为使管脚180触碰到绝缘体160的状态。

接着，在使管脚180触碰到绝缘体160的状态下，在基板130以及管脚180的周围流入树脂，并在基板130的周围形成周壁部111(参照图15)。另外，周壁部111使用未图示的模具形成。

此后，通过拔出管脚180，从而形成具有用于保持溶液的容池112的电化学测量装置110(参照图16)。

然而，在上述以往的方法中，在绝缘体160被管脚180按压的状态下形成周壁部111。因此，在形成电化学测量装置110时会对绝缘体160施加大的外力，绝缘体160有时会受到损伤。而且，若绝缘体160损伤，则得不到所希望的电信号，因此存在不能够准确地进行测量的情况。

像这样，在上述以往的技术中，有可能不能准确地进行测量。

以下，参照附图对本公开涉及的发明的实施方式进行说明。

以下，作为电化学测量器件以及电化学测量装置，例示用于受精卵等细胞、组织等生物样本的活动状态的检查、分析的装置。此外，以下，以将基板配置为基板表面朝向上方的状态规定上下方向并进行说明。

此外，在以下的多个实施方式中包含同样的构成要素。因而，以下对这些同样的构成要素标注共同的附图标记，并且省略重复的说明。

(第一实施方式)

如图1以及图2所示，电化学测量器件(生物样本测量用的电化学测量器件)20具备基板(基台部)30和设置在基板(基台部)30并能够载置生物样本(被测量物)的样本载置部(载置部)31。另外，图1是电化学测量器件20的顶视图。此外，图2是在图1中沿着ii-ii线剖切的剖视图。

该基板30形成为大致矩形板状，例如能够由玻璃、树脂、硅、陶瓷等形成(在本实施方式中，例示了使用硅形成的基板30)。另外，基板30的形状不限于矩形，能够设为圆形、多边形等各种形状。此外，基台部不限于板状的基板，只要形成有样本载置部31并且具有形成后述的电极部40的面，可以是任何形状。

样本载置部31例如能够设为设置在基板30的表面30a的凹坑。而且，作为凹坑的形状，例如，能够设为圆柱状、多棱柱状。在本实施方式中，如图1以及图2所示，通过在基板30的表面30a的大致中央部形成圆柱状的凹坑，从而在基板30形成样本载置部31。

该样本载置部31的深度优选为生物样本的高度的一半以下。像这样，如果将样本载置部31的深度设为生物样本的高度的一半以下，则生物样本从样本载置部31露出，因此能够利用电极部40容易地检测氧浓度等物理化学的状态变化。但是，样本载置部31的深度能够根据生物样本的大小自由地设定，并不限定于生物样本的高度的一半以下。

此外，优选对样本载置部31的壁面31a和样本载置部31的底面31b实施亲水处理。这样，样本载置部31的壁面31a和底面31b就会具有亲水性，溶液容易注入到样本载置部31的内部，能够抑制气泡等残留。该壁面31a和底面31b的亲水处理例如能够通过灰化处理等来进行。

另外，也可以通过将样本载置部的壁面设为相对于底面具有90°以上且180°以下的角度的锥形，从而能够更可靠地固定生物样本。此外，也可以将样本载置部的形状设为圆锥状、多边形，从而能够更可靠地固定生物样本。

进而，电化学测量器件20具备设置在基板(基台部)30中的样本载置部(载置部)31的附近且从基板30突出的电极部40。该电极部40只要至少一部分设置在基板(基台部)30中的样本载置部(载置部)31的附近即可，无需将全部的电极部设置在基板(基台部)30中的样本载置部(载置部)31的附近。

另外，在基板30为导体或半导体的情况下，优选在基板30与电极部40之间设置绝缘层。该绝缘层能够由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成。在本实施方式中，作为基板30使用硅基板，在基板30的表面30a侧形成有由二氧化硅形成的绝缘部30b。而且，使得电极部40与基板主体30c通过该绝缘部30b进行绝缘。

作为该电极部40，在本实施方式中，在俯视下为大致c字状的第一环电极41在基板30的表面30a上设置为包围样本载置部31。第一环电极41优选配置为以样本载置部31为中心的同心圆状。另外，虽然在本实施方式中作为第一环电极41例示了环的一部分中断的结构，但是也可以将第一环电极41的形状设为环相连的大致o字状。

而且，第一环电极41例如能够由铂、金、银等贵金属构成。此外，还能够由碳、钴酸锂等通常用作电池的电极材料的材料构成第一环电极41。即，第一环电极41的材料能够考虑测量时的培养液的组成、所需的电压、电流等而适当地进行选择。

此外，电化学测量器件20具备设置在基板(基台部)30的表面30a并与电极部40电连接的布线部50。

在本实施方式中，位于布线图案51的一端的第一电极露出部51a与形成为c字状的第一环电极41的一端41c连接，该布线图案51从第一电极露出部51a朝向样本载置部31侧的相反侧(样本载置部31的径向外侧)呈直线状延伸设置。另外，布线图案51的形状不限于直线状。

此外，电化学测量器件20具备覆盖布线部50的从基板30露出的部位(表面51b以及侧面51c)的绝缘体60。

该绝缘体60具备覆盖第一环电极41的从基板30露出的部位(表面41a以及侧面41d)的第一绝缘层61和覆盖布线图案51的从基板30露出的部位(表面51b以及侧面51c)的第二绝缘层62。此外，在本实施方式中，第一绝缘层61和第二绝缘层62形成为一体。即，第一环电极41的从基板30露出的部位以及布线图案51的从基板30露出的部位被一个绝缘体60所覆盖。

第一绝缘层61在基板30的表面30a上设置为覆盖第一环电极41，该第一绝缘层61由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对第一环电极41和培养液进行绝缘。

同样地，第二绝缘层62在基板30的表面30a上设置为覆盖布线图案51，该第二绝缘层62由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对布线图案51和培养液进行绝缘。

此外，在本实施方式中，在第一绝缘层61形成有开口61a。而且，使得第一环电极41的从基板30露出的部位，即，在未被第一绝缘层61覆盖时从基板30露出的部位(表面41a以及侧面41d)的一部分(在本实施方式中，是表面41a的一部分)经由开口61a露出。

具体地，第一环电极41具有从第一绝缘层61的开口61a露出的第一电极露出部41b。通过这样，从而第一环电极41在第一电极露出部41b与培养液接触。另外，第一绝缘层61的开口61a例如能够由圆形、多边形等形成(在图1中，例示了圆形的开口61a)。

像这样，通过设为用第一绝缘层61覆盖第一环电极41而仅在第一电极露出部41b与培养液接触的结构，从而能够减少噪声，能够更准确地进行电化学测量。

进而，在本实施方式中，从第一环电极41引出的布线图案51被第二绝缘层62所被覆，使得能够抑制布线图案51与培养液接触。通过设为这样的结构，能够减少由不必要的位置处的电化学反应造成的电流检测。

另外，在不用第一绝缘层61覆盖第一环电极41而使第一环电极41整体与培养液接触来进行电化学测量的情况下，会伴随着电极面积扩大而产生成为噪声的非法拉第电流的增大，存在不能够进行准确的电化学测量的情况。此外，例如，在测量与受精卵的呼吸活性相伴的培养液的溶存氧时，伴随着电极面积扩大，与电化学反应相伴的氧消耗量会增大，从而对受精卵附近的氧浓度造成影响，存在不能够准确地进行呼吸活性测量的情况。

因此，第一电极露出部41b的面积优选设为500μm²以下，使得作为测量噪声的非法拉第电流减小，并且使得与电化学反应相伴的氧消耗对受精卵附近的氧浓度的影响减小。

此外，在本实施方式中，因为从多个方向对生物样本进行测量，所以在第一环电极41上配置有多个第一电极露出部41b。此时，多个第一电极露出部41b优选设置在距样本载置部31等距离的位置。如果设为这样的结构，则能够不依赖于生物样本的活动的偏差而通过电化学测量容易地测量生物样本的周围中的氧浓度等物理化学的状态变化。

在本实施方式中，在第一环电极41上设置有4个第一电极露出部41b，4个第一电极露出部41b以样本载置部31为中心相隔90度配置为等间隔。另外，第一电极露出部41b不限于4个。例如，也能够在第一环电极41上设置8个第一电极露出部41b。在该情况下，能够以样本载置部31为中心相隔45度配置为等间隔。

此外，多个第一电极露出部41b优选配置为，各个第一电极露出部41b形成的扩散层彼此重叠，从而不会对它们在第一电极露出部41b产生的电化学反应造成影响。例如，相邻的两个第一电极露出部41b之间的距离优选为第一电极露出部41b的径的6.5倍以上。

在此，第一电极露出部41b的径是指，将第一电极露出部41b包含在内部的最小的圆的直径。例如，在第一电极露出部41b为圆时，第一电极露出部41b的径为直径。此外，在第一电极露出部41b为长方形时，第一电极露出部41b的径为对角线的长度。

此外，多个第一电极露出部41b配置在距样本载置部31的中心等距离的位置。像这样，通过将多个第一电极露出部41b设置为距样本载置部31等距离，从而能够不依赖于生物样本活动的偏差而通过电化学测量容易地测量生物样本的周围中的氧浓度等物理化学的状态变化。

在此，在本实施方式中，在基板(基台部)30的表面30a上设置有比绝缘体60(第二绝缘体62)突出的受压部(突出部)70。该受压部70在形成后面说明的电化学测量装置10的周壁部11时被管脚80按压。

在本实施方式中，如图1所示，受压部70设置在基板30的表面30a中的不存在电极部40的部位。

此外，该受压部70形成为包围载置部31，进而，形成为包围电极部40(第一环电极41)。通过这样，从而在形成电化学测量装置10的周壁部11时，熔融的树脂不会流入到载置部31、电极部40(第一环电极41)侧。

具体地，受压部70在俯视下形成为大致c字状，在切口部分形成有间隙d。而且，配置为被第二绝缘层62覆盖的布线图案51(布线部50)介于间隙d之间。换言之，在布线图案51(布线部50)的两侧形成有受压部70。另外，关于间隙d的大小，考虑形成周壁部11的树脂的粘性等，设定为树脂不会从该间隙d流入到载置部31、电极部40(第一环电极41)侧那样的大小。

而且，该受压部70也优选配置为以样本载置部31为中心的同心圆状。

像这样，如果将第一环电极41以及受压部70配置为以样本载置部31为中心的同心圆状，则受压部70的电极部40侧的面(侧面70b)形成为沿着电极部40的受压部70侧的面(侧面41d)。

此外，受压部70能够包含由与绝缘体60相同的材料形成的部位。例如，为了谋求制造工序的简化，能够在基板30的表面30a形成绝缘体60时同时形成受压部70的基板30侧的层71(参照图2)。另外，受压部70的上侧的层72可以由与绝缘体60相同的材料形成，也可以由与绝缘体60不同的材料形成。像这样，如果用与绝缘体60不同的材料形成上侧的层72，则受压部70将包含由与绝缘体60不同的材料形成的部位。另外，也可以将受压部70的全部由与绝缘体60不同的材料形成。

作为在形成受压部70时使用的材料，有树脂、金属等各种材料，能够根据用途适当地选择具有药品耐久性的材料、难以氧化的材料、具有机械耐久性的材料等。

使用这样的结构的电化学测量器件20，使基板30的外周或周缘部被周壁部11所包围，从而能够得到在周壁部11内部形成了容池12的电化学测量装置10。该周壁部11例如能够由玻璃、树脂、硅、陶瓷、硅酮橡胶等形成。

在此，基于图3～图5对使用电化学测量器件20来形成电化学测量装置10的方法的一个例子进行说明。另外，图3～图5是示意性地示出电化学测量装置10的制造方法的图。图3是示出使管脚触碰到气化学测量器件的上部的状态的剖视图。图4是示出使管脚触碰到电化学测量器件的上部并在电化学测量器件的周缘部形成了周壁部的状态的剖视图。图5是示出去掉管脚而形成了电化学测量装置的状态的剖视图。

首先，形成上述的结构的电化学测量器件20。

接着，将管脚80载置在电化学测量器件20的表面20a上(参照图3)。此时，将管脚80载置为，管脚80的下表面80a与受压部70的表面70a抵接。因此，在图3所示的状态下，成为绝缘体60未被管脚80压住而受压部70被管脚80压住的状态。

接着，在管脚80触碰到受压部70的状态下，将树脂流入到基板30以及管脚80的周围，从而在基板30的周围形成周壁部11(参照图4)。另外，周壁部11使用未图示的模具来形成。

此后，通过拔出管脚80，从而形成具有用于保持溶液(培养液等)的容池12的电化学测量装置10(参照图5)。

即，本实施方式涉及的电化学测量装置10具备电化学测量器件20和周壁部11，周壁部11包围该电化学测量器件20的周围，使得电化学测量器件20的形成有样本载置部31的面成为底面10a。

另外，虽然在本实施方式中例示了在俯视下形成为大致c字状的受压部70，但是受压部70的形状不限定于该形状。关于受压部70的形状的例子，以下作为变形例进行说明。

(第一变形例)

例如，也可以如图6的顶视图所示，将受压部(突出部)70形成为在俯视下成为大致四边形的一部分。像这样，通过将受压部(突出部)70的形状设为大致四边形，从而能够设为沿着矩形板状的基板30的周围的形状。

(第二变形例)

此外，也能够如图7的顶视图所示，将受压部70的俯视中的轮廓形状设为使内周侧为圆形并且使外周侧为四边形。如果设为这样的形状，则能够使受压部70的电极部40侧的面(侧面70b)沿着电极部40的受压部70侧的面(侧面41d)，并且能够增大受压部70的表面70a的面积(与管脚80的下表面80a的接触面积)。

在图8a示出该第二变形例涉及的受压部70的剖视图。该剖视图是图7中的viiia-viiia剖视图。在图8a中，受压部70的表面70a是平坦面。

(第三变形例)

此外，在第二变形例中，如图8a所示，例示了受压部70的表面70a为平坦面的情况，但是受压部70的形状不限于此，例如，也可以如图8b的剖视图所示，使表面70a为台阶状。

(第四变形例)

此外，作为受压部70的形状，也可以如图8c的剖视图所示，使表面70a倾斜。

像以上说明的那样，本实施方式涉及的电化学测量器件20具备基板(基台部)30和设置在基板(基台部)30并能够载置生物样本(被测量物)的样本载置部(载置部)31。此外，电化学测量器件20具备设置在基板(基台部)30中的样本载置部31的附近的第一环电极41(电极部40)、设置在基板(基台部)30的表面30a并与第一环电极41(电极部40)电连接的布线图案51(布线部50)、以及覆盖布线图案51(布线部50)的绝缘体60。

而且，在电化学测量器件20的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得比绝缘体60突出。

通过这样，从而在使用电化学测量器件20形成电化学测量装置10时，可抑制绝缘体60被管脚80压住，能够抑制绝缘体60破损。其结果是，能够得到能够更准确进行测量的电化学测量器件20。

此外，在本实施方式中，第一环电极41的一部分经由形成在第一绝缘层61的开口61a露出。具体地，第一环电极41的从基板30露出的部位(表面51b以及侧面51c)被第一绝缘层61所覆盖。而且，第一环电极41的从基板30露出的部位的一部分(表面41a的一部分)经由开口61a露出。

通过这样，从而仅在第一电极露出部41b与培养液接触，从而能够减少噪声，能够更准确地进行电化学测量。

此外，在本实施方式中，受压部(突出部)70形成为包围样本载置部31。因此，能够减少在受压部70被管脚80压住的状态下样本载置部31与基板30的周缘部连通的部位。其结果是，能够抑制树脂流出到样本载置部31侧。

此外，第一环电极41形成为环状，受压部(突出部)70形成为电极部40侧的侧面70b沿着电极部40的受压部70侧的侧面41d。通过这样，从而能够将受压部(突出部)70形成在所需的最小限度的部位，能够以更简单的结构更有效地形成受压部(突出部)70。

另外，如果用与绝缘体60相同的材料形成受压部(突出部)70，则能够谋求制造工序的简化，如果用与绝缘体60不同的材料形成受压部(突出部)70，则能够根据用途用更加合适的材料形成受压部(突出部)70。

而且，使用这样的电化学测量器件20，用周壁部11包围该电化学测量器件20的周围，使得电化学测量器件20的形成有样本载置部31的面成为底面10a，从而形成电化学测量装置10。通过这样，从而能够得到能够更准确地进行测量的电化学测量装置10。

(第二实施方式)

本实施方式涉及的电化学测量器件20a基本上具有与在上述第一实施方式中示出的电化学测量器件20大致相同的结构。使用图9所示的顶视图对该电化学测量器件20a的结构进行说明。

如图9所示，本实施方式涉及的电化学测量器件20a具备基板(基台部)30和设置在基板(基台部)30并能够载置生物样本(被测量物)的样本载置部(载置部)31。此外，电化学测量器件20a具备设置在基板(基台部)30中的样本载置部31的附近的第一环电极41(电极部40)、设置在基板(基台部)30的表面30a并与第一环电极41(电极部40)电连接的布线图案51(布线部50)、以及覆盖布线图案51(布线部50)的绝缘体60。

而且，在电化学测量器件20a的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得比绝缘体60突出。

在此，在本实施方式涉及的电化学测量器件20a中，遍及全周形成有受压部(突出部)70。即，受压部(突出部)70在俯视下形成为没有切口的大致o字状，受压部(突出部)70配置为与覆盖布线图案51的第二绝缘层62交差，第二绝缘层62的一部分被受压部(突出部)70所覆盖。而且，在该受压部(突出部)70中，至少覆盖第二绝缘层62的部位中的基板30侧的层71由聚酰亚胺等具有弹性的构件形成。

而且，通过使用这样的电化学测量器件20a并以上述第一实施方式所示的方法在基板30的周围形成周壁部11，从而可形成具有用于保持溶液(培养液等)的容池12的电化学测量装置10。

通过以上的本实施方式，也能够达到与上述第一实施方式同样的作用、效果。

此外，在本实施方式中，使第二绝缘层62的一部分被受压部(突出部)70所覆盖，受压部(突出部)70的至少覆盖第二绝缘层62的部位中的基板30侧的层71由聚酰亚胺等具有弹性的构件形成。

通过这样，从而在使用电化学测量器件20a形成电化学测量装置10时，虽然绝缘体60经由受压部(突出部)70被管脚80压住，但是因为受压部(突出部)70的按压绝缘体60的部位由具有弹性的构件形成，所以能够通过受压部(突出部)70减弱来自管脚80的力。其结果是，能够抑制绝缘体60破损。

另外，还能够将本实施方式应用于图6以及图7所示的受压部。即，能够不在图6以及图7所示的受压部70形成切口部分。

(第三实施方式)

本实施方式涉及的电化学测量器件20b基本上具有与在上述第一实施方式中示出的电化学测量器件20大致相同的结构。使用图10所示的顶视图以及图11所示的剖视图对该电化学测量器件20b的结构进行说明。另外，图11是在图10中用线段xi-xi剖切的剖视图。

如图10以及图11所示，本实施方式涉及的电化学测量器件20b具备基板(基台部)30和设置在基板(基台部)30并能够载置生物样本(被测量物)的样本载置部(载置部)31。此外，电化学测量器件20b具备设置在基板(基台部)30中的样本载置部31的附近的第一环电极41(电极部40)、设置在基板(基台部)30的表面30a并与第一环电极41(电极部40)电连接的布线图案51(布线部50)、以及覆盖布线图案51(布线部50)的绝缘体60。

而且，在电化学测量器件20b的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得比绝缘体60突出。

在此，在本实施方式涉及的电化学测量器件20b中，在基板30上设置有作为电极部40的对置电极42。

该作为电极部40的对置电极42在俯视下呈大致c字状，在基板30的表面30a上设置为包围第一环电极41。该对置电极42也优选配置为以样本载置部31为中心的同心圆状。

而且，对置电极42例如能够由铂、金、银等贵金属构成。此外，还能够由碳、钴酸锂等作为电池的电极材料而通常使用的材料构成对置电极42。即，对置电极42的材料也能够考虑测量时的培养液的组成、所需的电压、电流等而适当地进行选择。

此外，电化学测量器件20b具备与对置电极42电连接的作为布线部50的布线图案52。

在本实施方式中，布线图案52的一端52a与形成为c字状的对置电极42的一端42c连接，该布线图案52从一端52a起呈直线状进行延伸设置，使得与布线图案51大致平行。另外，布线图案52的形状也不限于直线状。

此外，电化学测量器件20b具备覆盖布线图案52的从基板30露出的部位(表面52b以及侧面52c)的作为绝缘体60的第四绝缘层64。

具体地，在本实施方式中，绝缘体60除了第一绝缘层61以及第二绝缘层62以外，还具备覆盖对置电极42的从基板30露出的部位(表面42a以及侧面42d)的第三绝缘层63和覆盖布线图案52的从基板30露出的部位(表面52b以及侧面52c)的第四绝缘层64。此外，在本实施方式中，第三绝缘层63和第四绝缘层64形成为一体。

第三绝缘层63设置在基板30的表面30a上，使得覆盖对置电极42，该第三绝缘层63由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对对置电极42和培养液进行绝缘。

同样地，第四绝缘层64设置在基板30的表面30a上，使得覆盖布线图案52，该第四绝缘层64由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对布线图案52和培养液进行绝缘。

此外，在本实施方式中，在第三绝缘层63形成有开口63a。而且，对置电极42的从基板30露出的部位，即，在未被第三绝缘层63覆盖时从基板30露出的部位(表面42a以及侧面42d)的一部分(在本实施方式中，是表面42a的一部分)经由开口63a露出。

具体地，对置电极42具有从第三绝缘层63的开口63a露出的对置电极露出部42b。通过这样，从而对置电极42在对置电极露出部42b与培养液接触。第三绝缘层63的开口63a例如由圆形、多边形等形成(在图10中，例示了弯曲为圆周状的开口63a)。另外，还能够不在对置电极42、布线图案52设置绝缘层。

对置电极露出部42b优选配置为，生物样本周边的物理化学的变化不会对在对置电极露出部42b产生的电化学反应造成影响。例如，对置电极露出部42b的端部与样本载置部31的端部的距离优选为400μm以上。

此外，对置电极露出部42b优选配置为，对置电极露出部42b形成的扩散层与第一电极露出部41b形成的扩散层重叠，从而不会对在第一电极露出部41b以及对置电极露出部42b产生的电化学反应造成影响。例如，对置电极露出部42b的端部与第一电极露出部41b的端部的距离优选为400μm以上。

此外，优选对置电极露出部42b的端部与生物样本的距离为400μm以上，使得不会对生物样本附近的物理化学的状态变化造成影响。此外，对置电极露出部42b的面积优选为第一电极露出部41b的总面积以上。

该对置电极42不一定要形成在基板30上。在不设置在基板30上的情况下，也可以作为对置电极42将由铂、金、银等贵金属、碳、钴酸锂等作为电池的电极材料而通常使用的材料构成的块体插入到培养液中进行测量。此外，对置电极42不是必需的，也可以不存在。

此外，在本实施方式涉及的电化学测量器件20b中，为了进行不受生物样本的活动影响的基准测量，在基板30上设置有空白(blank)电极43。

该空白电极43的表面43a以及侧面43d被具有开口65a的第五绝缘层65所覆盖，在表面43a具有空白电极露出部43b。

该空白电极43由与第一环电极41相同的原料构成。空白电极露出部43b的总面积与第一电极露出部41b的总面积相同。此外，空白电极露出部43b优选配置为，生物样本周边的物理化学的变化不会对在空白电极露出部43b产生的电化学反应造成影响。例如，最近的空白电极露出部43b的端部与样本载置部31的端部的距离优选为400μm以上。

此外，空白电极露出部43b优选配置为，空白电极露出部43b形成的扩散层与第一电极露出部41b形成的扩散层或对置电极露出部42b形成的扩散层重叠，从而不会对在第一电极露出部41b、对置电极露出部42b以及空白电极露出部43b产生的电化学反应造成影响。例如，最近的空白电极露出部43b的端部与第一电极露出部41b的端部的距离优选为第一电极露出部41b的径的一半与空白电极露出部43b的径的一半之和的6.5倍以上。此外，在存在多个空白电极露出部43b的情况下，相邻的空白电极露出部43b的端部之间的距离优选为空白电极露出部43b的径的6.5倍以上。另外，空白电极露出部43b的径是指，将空白电极露出部43b包含在内部的最小的圆的直径。例如，在空白电极露出部43b为圆时，空白电极露出部43b的径为直径。此外，在空白电极露出部43b为长方形时，空白电极露出部43b的径为对角线的长度。

另外，第一～第五绝缘层可以由相同的绝缘层构成。即，可以在第一环电极41、对置电极42、空白电极43之间设置绝缘体。像这样，通过由相同的绝缘层构成，从而能够在制造程序中削减工时。

此外，关于参照电极13，虽然在图13中例示了插入到培养液14中的参照电极13，但是也可以形成在基板30上。这在上述第一、第二实施方式中也是同样的。

作为参照电极13的材料，可使用ag/agcl、au等。参照电极13优选配置为，参照电极13形成的扩散层与第一电极露出部41b、对置电极露出部42b、空白电极露出部43b形成的扩散层重叠，从而不会对在第一电极露出部41b、对置电极露出部42b、空白电极露出部43b产生的电化学反应造成影响。例如，参照电极13的端部与第一电极露出部41b、对置电极露出部42b、空白电极露出部43b的端部的距离优选为400μm以上。

此外，第一环电极41和空白电极43分别独立地与计量放大器连接。第一环电极41、空白电极43与参照电极13之间的电位差、在第一环电极41、空白电极43中检测的由电化学反应造成的电流可独立地计量。

而且，在电化学测量器件20b的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得包围设置在基板(基台部)30的全部的电极露出部(第一电极露出部41b、对置电极露出部42b以及空白电极露出部43b)。

此外，在本实施方式中，也在受压部70设置有切口部分，并在该切口部分形成有间隙d。

另外，在本实施方式中，也能够像上述第二实施方式那样不在受压部70形成切口部分。

而且，通过使用这样的电化学测量器件20b并以上述第一实施方式所示的方法在基板30的周围形成周壁部11，从而可形成具有用于保持溶液(培养液等)的容池12的电化学测量装置10。

通过以上的本实施方式，也能够达到与上述第一实施方式相同的作用、效果。

(第四实施方式)

本实施方式涉及的电化学测量器件20c具有基本上与上述第三实施方式所示的电化学测量器件20b大致相同的结构。关于该电化学测量器件20c的结构，使用图12所示的顶视图进行说明。

如图12所示，本实施方式涉及的电化学测量器件20c具备基板(基台部)30和设置在基板(基台部)30并能够载置生物样本(被测量物)的样本载置部(载置部)31。此外，电化学测量器件20c具备设置在基板(基台部)30中的样本载置部31的附近的第一环电极41(电极部40)、设置在基板(基台部)30的表面30a并与第一环电极41(电极部40)电连接的布线图案51(布线部50)、以及覆盖布线图案51(布线部50)的绝缘体60。

此外，电极部40具备第一环电极41、对置电极42以及空白电极43。

而且，在电化学测量器件20c的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得比绝缘体60突出。

在此，在本实施方式涉及的电化学测量器件20c中，在基板30上设置有第二环电极44，使得包围第一环电极41。

即，第二环电极44形成在第一环电极41与对置电极42之间。

因此，在本实施方式中，第二电极露出部44b与样本载置部31的距离大于第一电极露出部41b与样本载置部31的距离。

像这样，通过在第一环电极41的外侧设置第二环电极44，从而能够在距样本载置部31不同的距离进行生物样本的电化学测量，能够监视依赖于距生物样本的距离的生物样本的活动状况。

该作为电极部40的第二环电极44在俯视下呈大致c字状，在基板30的表面30a上设置为包围第一环电极41。该第二环电极44也优选配置为以样本载置部31为中心的同心圆状。

而且，第二环电极44例如能够由铂、金、银等贵金属构成。此外，还能够由碳、钴酸锂等作为电池的电极材料而通常使用的材料构成第二环电极44。即，第二环电极44的材料也能够考虑测量时的培养液的组成、所需的电压、电流等而适当地进行选择。

此外，电化学测量器件20c具备与作为电极部40的第二环电极44电连接的作为布线部50的布线图案54。

在本实施方式中，布线图案54的一端54a与形成为c字状的第二环电极44的一端44c连接，该布线图案54从一端54a起呈直线状进行延伸设置，使得与布线图案51大致平行。另外，布线图案54的形状也不限于直线状。

此外，电化学测量器件20c具备覆盖布线部50的从基板30露出的部位(表面54b以及侧面54c)的绝缘体60。

该绝缘体60除了第一绝缘层61～第五绝缘层65以外，还具备覆盖第二环电极44的从基板30露出的部位(表面44a以及侧面44d)的第六绝缘层66和覆盖布线图案54的从基板30露出的部位(表面54b以及侧面54c)的第七绝缘层67。此外，在本实施方式中，第六绝缘层66和第七绝缘层67形成为一体。即，第二环电极44的从基板30露出的部位以及布线图案54的从基板30露出的部位被一个绝缘体(第六绝缘层66以及第七绝缘层67)所覆盖。

第六绝缘层66设置在基板30的表面30a上，使得覆盖第二环电极44，该第六绝缘层66由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对第二环电极44和培养液进行绝缘。

同样地，第七绝缘层67设置在基板30的表面30a上，使得覆盖布线图案54，该第七绝缘层67由二氧化硅、氮化硅、有机物等构成，使得能够对布线图案54和培养液进行绝缘。

此外，在本实施方式中，在第六绝缘层66形成有开口66a。而且，第二环电极44的从基板30露出的部位，即，在未被第六绝缘层66覆盖时从基板30露出的部位(表面44a以及侧面44d)的一部分(在本实施方式中，是表面44a的一部分)经由开口66a露出。

具体地，第二环电极44具有从第六绝缘层66的开口66a露出的第二电极露出部44b。通过这样，从而第二环电极44在第二电极露出部44b与培养液接触。另外，第六绝缘层66的开口66a例如能够形成为圆形、多边形等(在图12中，例示了圆形的开口66a)。

另外，第一～第七绝缘层也可以由相同的绝缘层构成。即，也可以在第一环电极41、对置电极42、空白电极43、第二环电极44各自之间设置绝缘体。像这样，通过由相同的绝缘层构成，从而能够在制造程序中削减工时。

而且，通过设为用第六绝缘层66覆盖第二环电极44而仅在第二电极露出部44b与培养液接触的结构，从而能够减少噪声，能够更准确地进行电化学测量。

进而，在本实施方式中，从第二环电极44引出的布线图案54被第七绝缘层67所被覆，能够抑制布线图案54与培养液接触。通过设为这样的结构，能够减少由不必要的位置(未计划的位置)处的电化学反应造成的电流检测。

另外，在不用第六绝缘层66覆盖第二环电极44而使第二环电极44整体与培养液接触来进行电化学测量的情况下，伴随着电极面积扩大而产生成为噪声的非法拉第电流的增大，存在不能够进行准确的电化学测量的情况。此外，例如，在测量与受精卵的呼吸活性相伴的培养液的溶存氧时，伴随着电极面积扩大，与电化学反应相伴的氧消耗量增大，会对受精卵附近的氧浓度造成影响，存在不能够准确地进行呼吸活性测量的情况。

因此，第二电极露出部44b的面积优选设为500μm²以下，使得作为测量噪声的非法拉第电流减小，并且使得由与电化学反应相伴的氧消耗造成的受精卵附近的氧浓度的影响减小。

此外，在本实施方式中，从多个方向对生物样本进行测量，因此在第二环电极44上配置有多个第二电极露出部44b。此时，多个第二电极露出部44b优选设置在距样本载置部31等距离的位置。如果设为这样的结构，则能够不依赖于生物样本的活动的偏差而通过电化学测量容易地测量生物样本的周围中的氧浓度等物理化学的状态变化。

在本实施方式中，在第二环电极44上设置有4个第二电极露出部44b，4个第二电极露出部44b以样本载置部31为中心相隔90度配置为等间隔。另外，第二电极露出部44b不限于4个。例如，还能够在第二环电极44上设置8个第二电极露出部44b。在该情况下，能够以样本载置部31为中心相隔45度配置为等间隔。

此外，多个第二电极露出部44b优选配置为，各个第二电极露出部44b形成的扩散层彼此重叠，从而它们不会对在第二电极露出部44b产生的电化学反应造成影响。例如，相邻的两个第二电极露出部44b间的距离优选为第二电极露出部44b的径的6.5倍以上。

此外，根据上述理由，第一电极露出部41b的端部与第二电极露出部44b的端部的距离也优选相距第二电极露出部44b的径的6.5倍以上。例如，从样本载置部31观察，第二环电极44的第二电极露出部44b能够设置在第一环电极41的相邻的两个第一电极露出部41b之间。

另外，第二环电极44的第二电极露出部44b优选设置为与空白电极露出部43b的距离相距第二电极露出部44b的径的一半与空白电极露出部43b的径的一半之和的6.5倍以上，并优选配置为对置电极露出部42b、参照电极13的距离相距400μm以上。在此，第二电极露出部44b的径是指，将第二电极露出部44b包含在内部的最小的圆的直径。例如，在第二电极露出部44b为圆时，第二电极露出部44b的径为直径。此外，在第二电极露出部44b为长方形时，第二电极露出部44b的径为对角线的长度。

此外，多个第二电极露出部44b配置在距样本载置部31的中心等距离的位置。像这样，通过将多个第二电极露出部44b设置为距样本载置部31等距离，从而能够不依赖于生物样本活动的偏差而通过电化学测量容易地测量生物样本的周围中的氧浓度等物理化学的状态变化。

第二环电极44的第二电极露出部44b的个数、总面积优选与第一环电极41的第一电极露出部41b的个数、总面积相同。

在本实施方式中，多个第一电极露出部41b分别设为相同的面积。此外，多个第二电极露出部44b也分别设为相同的面积。

另外，虽然第二环电极44成为环的一部分中断的结构，但是也可以相连。但是，在将第一环电极41的布线图案51设置在基板30的表面30a的情况下，第二环电极44优选为一部分中断的结构。在该情况下，第一环电极41的布线图案51能够设置在第二环电极44的中断的部分。同样地，对置电极42也能够设为环的一部分中断的结构。

另外，也可以设为在第二环电极44的外侧还设置有一个或多个环电极的结构。通过在距样本载置部31不同的距离设置电极露出部，从而能够更详细地进行与距生物样本的距离相应的电化学测量。

第一环电极41以及第二环电极44分别与计量放大器连接，能够同时计量各自的电流。由此，能够同时计量作为在生物样本的周边产生的物理化学的变化的溶存氧量等。

此外，也可以使用开关、继电器将第一环电极41和第二环电极44与一个计量放大器相连，从而对时间进行分割(分时)而进行计量。通过使用由开关、继电器构成的开关电路将多个环电极连接到一个计量放大器，从而能够将装置小型化。

但是，在使用开关电路的情况下，开关、继电器优选为高速动作的开关、继电器。通过使用能够高速动作的开关等，从而能够针对溶存氧量等的时间变化准确地进行生物样本的周围的电化学测量。

而且，在电化学测量器件20c的基板(基台部)30设置有受压部(突出部)70，使得包围设置在基板(基台部)30的全部的电极露出部(第一电极露出部41b、对置电极露出部42b、空白电极露出部43b以及第二电极露出部44b)。

此外，在本实施方式中，也在受压部70设置有切口部分，并在该切口部分形成有间隙d。

另外，在本实施方式中，也能够像上述第二实施方式那样不在受压部70形成切口部分。

而且，通过使用这样的电化学测量器件20c并以上述第一实施方式所示的方法在基板30的周围形成周壁部11，从而可形成具有用于保持溶液(培养液等)的容池12的电化学测量装置10。

通过以上的本实施方式，也能够达到与上述第一实施方式相同的作用、效果。

接着，参照图13对生物样本的电化学测量装置10的动作进行说明。图13是示意性地示出本公开涉及的电化学测量装置10的使用的剖视图。

虽然在图13例示了使用在上述第三实施方式示出的电化学测量器件20形成的电化学测量装置10，但是在使用在其他实施方式中示出的电化学测量器件形成的电化学测量装置的情况下，也可进行基本上相同的动作。

作为生物样本15，例如可举出细胞、组织、受精卵等。来自生物样本15的活性氧、代谢物等呈放射状形成浓度梯度。以下，对作为生物样本15而使用了受精卵的例子进行例示。

电化学测量器件20b在周缘部设置有周壁部11。因此，在被基板30和周壁部11包围的区域内形成导入培养液14的容池12。

然后，在容池12内注入包含作为生物样本15的受精卵的培养液14，并将受精卵载置在样本载置部31。

此后，将参照电极13插入到培养液14内。另外，在基板30上设置有参照电极13的情况下，无需插入。此外，在基板30未设置对置电极42的情况下，将对置电极插入到培养液内。另外，对置电极42不是必需的，可以不插入到培养液内。

然后，以参照电极13的电位为基准，对第一环电极41施加电位，并对在第一环电极41中检测的由电化学反应造成的电流值进行计量。通过计量电流值，从而能够测量培养液14内的溶存氧量。溶存氧量与作为受精卵等生物样本15活动的结果而消耗的氧量有关。因此，通过测量溶存氧量，从而可知受精卵等生物样本15的活动状态。

以上对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。

例如，能够设为将在上述各实施方式中示出的结构进行适当组合的结构。

此外，电极部、绝缘体、以及其他细节部分的规格(形状、大小、布局等)也能够适当地进行变更。

附图标记说明：

10、110：电化学测量装置；

10a、31b：底面；

11、111：周壁部；

15：生物样本(被测量物)；

20、20a、20b、20c、120：电化学测量器件；

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：样本载置部(载置部)；

40：电极部；

41：第一环电极(环状的电极)；

41b、51a：第一电极露出部(电极部的从基台部露出的部位的一部分)；

41d、42d、43d、44d、51c、52c、54c、70b：侧面；

42：对置电极(环状的电极)；

42b：对置电极露出部(电极部的从基台部露出的部位的一部分)；

43b：空白电极露出部(电极部的从基台部露出的部位的一部分)；

44：第二环电极(环状的电极)；

44b：第二电极露出部(电极部的从基台部露出的部位的一部分)；

50：布线部；

60、160：绝缘体；

61a、63a、65a、66a：开口；

70：受压部(突出部)。