電極，電気化学セルおよび分析装置並びにそれらの製造方法
【課題】分析データの長期安定性を向上させる電極，電気化学セルおよび電気化学的分析装置を実現する。
【解決手段】電気化学セル１の中に、作用極２，対極３，参照極４を配置する。作用極は白金または白金合金を母材としてその母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極である。前記の金属酸化物としては酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブから選ばれ、白金または白金合金中における含有比率はジルコニウム，タンタル，ニオブ金属換算で０.００５〜１重量％である。前記電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００（但し、Ｉ（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上である。
【解決手段】電気化学セル１の中に、作用極２，対極３，参照極４を配置する。作用極は白金または白金合金を母材としてその母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極である。前記の金属酸化物としては酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブから選ばれ、白金または白金合金中における含有比率はジルコニウム，タンタル，ニオブ金属換算で０.００５〜１重量％である。前記電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００（但し、Ｉ（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学測定用電極，電気化学セルおよび電気化学的分析装置ならびにそれらの製造方法に係り、特に、血液・尿など液体試料中に含まれる微量の化学的成分を電気化学的に分析する電極，電気化学セルおよび分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学測定は、比較的簡単な装置構成で高感度測定が可能であり、分析化学の分野で多用されている。電気化学測定手法として、ポテンシオメトリ，アンペロメトリ，ボルタンメトリ，インピーダンス測定等、さらにこれらと他の検出手段、例えば光学素子等との組み合わせにより光子を検出する方法がある。
【０００３】
一般的に測定に用いられる電極は、その化学的な安定性に優れた特性から白金族金属、とりわけ白金が多用されている。近年、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析においてもフローセル内に組み込む電極として白金が用いられている。例えば、特許文献１に記載のように、血液や尿中の化学的成分を連続計測する場合、洗浄、本測定を始めとして、一分析毎に作用極，対極間に複数の電位印加するプロセスを経ることで繰り返し計測を可能としている。
【０００４】
白金と金属酸化物の混合材料を電極として用いている例としては、特許文献２において、金属基体表面に酸化錫と酸化アンチモンとが固溶して形成された表面層を具備した電極であって、金属基体と表面層との間に、白金族金属またはその酸化物と第４族または第５族金属の酸化物の混合層を中間層として設けた電極が開示されている。また、特許文献３において、チタンまたはチタン合金体表面上に中間層を介して酸化イリジウムと白金と酸化ニオブ，酸化タンタル，酸化ジルコニウムより少なくとも１種の金属酸化物からなる混合金属酸化物から構成される外層を設けた電解用電極が開示されている。
【０００５】
特許文献４では、酸化物半導体又は固体電解質表面に前記構成金属の酸化物と白金を含む電極材料を被覆した酸素センサの電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２２０３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−９５７６４号公報
【特許文献３】特開平２−２００７９０号公報
【特許文献４】特開平０５−１８０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
白金族金属、特に白金が電極として使用された場合、実験的に行うような数十〜数百回の分析においては大変優れた特性を示す。しかしながら、特許文献１に示したような分析系、例えば、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析において、成分中に蛋白質やハロゲン元素を多く含む試料を長期間にわたり繰り返し測定する場合、あるいは電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む試料を電極表面に接触させ、電圧を長期間反復印加した場合、電極表面が徐々に侵食され、表面状態が変動し、結果的に測定結果に悪影響を与えるという問題があった。
【０００８】
特許文献２では、金属基体と実際に電気化学反応が生じる酸化錫と酸化アンチモンとの固溶体との間の密着性および導電性向上を図るために中間層として白金と金属酸化物混合材料が用いられている。文献２では、白金と金属酸化物混合材料を電気化学反応を生じさせる表面として用いるものではない。酸化錫と酸化アンチモンの固溶体が実際に電気化学反応を生じさせる表面となるが、本発明者が対象とする、強アルカリ成分を含む試料においては、電極表面からの溶出が著しく、表面状態が大きく変動する結果、分析データの安定性向上には繋がらないものであった。
【０００９】
特許文献３では、外層の混合金属酸化物が塗布，焼成により形成された電極材料であり、前記材料は海水の電解，金属の表面処理，金属箔の製造，回収等の陽極として効果を示すことが知られているが、本発明者らが対象とする、成分中に蛋白質やハロゲン元素を多く含む試料を長期間にわたり繰り返し測定する場合、あるいは電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む試料を電極表面に接触させて電圧を長期間反復印加する場合においては、電極の消耗が激しく、電極表面状態の変動が大きくなり、結果的に分析データの安定性向上には効果が小さいものであった。また、前記材料の電極表面にはクラックが存在するため、液体試料の残存が次の試料の測定結果に悪影響を及ぼす場合が見られた。
【００１０】
特許文献４では、例えば酸素センサの検出電極として安定化ジルコニアを固体電解質とする場合、その表面に白金とジルコニウム酸化物の混合物の塗布することにより、下地の固体電解質との密着性を向上させ、また三相界面の形成による反応効率の向上を達成している。詳細は記載されていないが、反応効率の向上の効果が得られていることから、白金とジルコニウムの混合物の膜密度は低いと考えられる。すなわち、前記混合物は本発明者らが対象とする、液体試料に含まれる化学的成分を繰り返し測定する電極としては、膜中への液体試料の残存により測定結果の信頼性が低下するおそれが考えられる。
【００１１】
本発明者らが鋭意検討した結果、血液・尿など液体試料に含まれる極微量濃度の化学的成分を同一の電極を用いて複数回測定する分析においては、電極の表面状態、特に結晶組織および配向性が分析データに影響を及ぼすことがわかってきた。本発明の目的は、長期間にわたりデータが安定で適正な分析測定を行うことができる電極、その電極を用いた電気化学セルおよび電気化学的分析装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。
【００１３】
本発明の電極は、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極であり、白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極である。前記の金属酸化物としては、酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブなどが好適であり、白金または白金合金中における含有比率を金属換算で０.００５〜１％とする。尚、本明細書における、化学的成分の含有比率の百分率は重量％で記述する。
【００１４】
本発明の電極は、電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、I（ｈｋｌ）／ΣI（ｈｋｌ）×１００（但し、I（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣI（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上とする電極である。
【００１５】
本発明の電極は、電極表面の一部を除き、電極材料を絶縁樹脂に包埋した電極である。
【００１６】
本発明の電気化学セルは、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学セルであり、対極，参照極および作用極として上述した本発明の電極をセル内部に配置する電気化学セルである。上述の電気化学セルに、液体試料をセル内部へ注入する注入口およびセル外部へ排出する排出口を配置したフローセルとしてもよい。
【００１７】
本発明の電気化学的分析装置は、上述の本発明の電気化学セルと、上記電気化学セル内へ測定溶液，緩衝溶液および洗浄溶液を注入する溶液注入手段と、上記作用極，対極，参照極に電位を印加する電位印加手段と、上記作用極，対極，参照極に接続され上記測定溶液の電気化学的特性を測定する測定手段とを備える電気化学的分析装置である。
【００１８】
本発明の電気化学測定用電極の製造方法は、以下（ａ）〜（ｄ）に従う方法である。
【００１９】
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する工程、（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、からなる。電解研磨は、電解液中で電位を水素発生領域から酸素発生領域の電位間で複数回繰り返し印加する工程とすることが好ましい。印加する電位の波形は矩形波とすることがより好ましい。電解研磨処理後、サイクリックボルタンメトリを行い、測定結果で見られる複数の水素吸脱着ピークのうち少なくとも２つのピークの面積比から電極表面状態を診断し、所定ピーク比となるまで電解研磨を繰り返すことが更に好ましい。
【００２０】
本発明の電気化学セルの製造方法は、以下（ａ）〜（ｅ）に従う方法である。
【００２１】
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む工程、（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設する工程からなる。
【００２２】
本発明の測電気化学測定用電極の製造装置は、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する樹脂包埋部、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、を備える製造装置である。
【００２３】
本発明の電気化学セルの製造装置は、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む樹脂包埋部、
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設するセル組立部、を備える製造装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、白金または白金合金を母材として母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極、好ましくは金属酸化物を酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブとし、白金または白金合金中における含有比率を金属換算で０.００５〜１％とする電極、特に、電極表面のＸ線回折測定より得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率を８０％以上とする電極、その電極を用いた電気化学セルおよび電気化学的分析装置を用いることにより、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析、特に、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分を繰り返し測定する分析において、長期間安定した電極表面状態を確保し、より信頼性の高い測定結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極の構成図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′面における断面構成図である。
【図５】本発明の一実施形態および比較例の電極のＸ線回折解析結果である。
【図６】本発明の一実施形態例に基づく電極の効果を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極の構成図である。
【図８】図７の側面から見た場合の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態例および比較例の電極のサイクリックボルタモグラムである。
【図１０】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態による電気化学セル製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施例の説明に先立って、本発明の原理について説明する。
【００２７】
血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析において、長期間にわたり繰り返し測定する場合、測定結果が変動する原因について、本発明者らが種々解析を行った結果、分析の繰り返しに伴う電極表面状態の変化に主に起因することが判明した。すなわち、蛋白質などを含む液体試料中での電位印加過程、電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む液体中での電位印加過程、前記両者を長期間反復した場合、電極表面が徐々にエッチングされ、繰り返し分析後の表面状態が分析初期のそれに対して変動する。結果的に測定結果に悪影響を与える。
【００２８】
白金表面のエッチング挙動を調べたところ、例えば熱処理等により結晶組織が粗大化した白金電極の場合、分析繰り返しに伴い、エッチングのされやすい結晶面が優先的に溶出し、電極面内において比較的大きい凹んだ部分が局所的に発生する場合が見られた。これは、表面の結晶方位によりエッチング速度が変化することに起因する。また、液体試料に含まれる化学的成分によっては電極表面の結晶方位により反応性が異なることがわかった。すなわち、分析の繰り返しにより最表面に露出する各結晶方位の比率が変動し、結果的に電気化学反応の応答量が異なり、分析データに影響を及ぼすことがわかった。この現象は、特にフローセル内に電極を設置する場合、安定した液流を確保できなくなり、分析液，洗浄液の液置換を十分に行えず、適正な分析ができなくなってしまう。
【００２９】
一方、結晶組織を微細にし、かつ結晶配向性をいずれかの方位に優先配向させた電極を用いた場合、分析繰り返しにより、電極表面がエッチングされる条件下においても、エッチングによる溶出が電極面内で比較的均一に進行し、エッチングにより形成される微細な孔、すなわちエッチピットが多数発生するものの、電極面内で局所的な凹みが形成されないことがわかった。特に、血液・尿などの液体試料中に含まれる微量濃度の化学的成分を磁性粒子を用いて選択的に電極上に捕捉し、分析する系においては、表面に発生するエッチピットと磁性粒子間の摩擦力が増大し、結果的に電極上での磁性粒子の安定性を向上、ひいては分析データを安定化することがわかった。
【００３０】
上記理由から、分析データ安定性の向上には、実際に電気化学反応を発生させる電極材料の結晶組織が微細であり、かつ表面がエッチングされていく条件下において露出する結晶面の変動を抑制することが有効であるとの考えに至った。
【００３１】
本発明の電極材料は、母材である白金または白金合金中に金属酸化物を微細分散させた酸化物分散型の複合材料であり、以下詳説する。
【００３２】
本発明の電極の母材となる白金または白金合金については、白金−ロジウム，白金−金，白金−イリジウムなど、液体試料中に含まれる化学的成分に応じて適宜選択することができる。本明細書においては、母材はバルク状態の白金または白金合金であって、母材に対する母材中に存在する空隙の割合の体積換算での百分率値を空隙率と定義した場合に、空隙率が１％以下、好ましくは０.２％以下の材料である。空隙の孔径は５μｍ以下であることが好ましい。空隙率が１％、空隙の孔径が５μｍを上回ると、分析繰り返しの過程において、母材内部が存在していた空隙が表層に露出し、分析データに影響を及ぼす場合があるからである。
【００３３】
本発明における金属酸化物は、複合材料の作製工程において白金，白金合金中に安定に存在し、母材の結晶組織を微細に保つことを役割の一つとして担う。また、電極表面に存在する金属酸化物は液体試料など各種電解液と接触するため、広いｐＨ領域で電気化学反応への関与が小さいものであることが望ましい。これらの理由および電位−ｐＨ図（プルベーダイヤグラム）からわかるように、ジルコニウム，タンタル，ニオブの酸化物などを用いることができる。
【００３４】
母材中の金属酸化物の含有比率は０.００５〜１％であることが好ましい。０.００５％以下の場合、母材中に含まれる酸化物の量が低すぎるため、場所によって母材の結晶が粗大化する領域が存在するためである。１％を超える場合、電気化学反応への寄与が大きくなり、分析データに影響を及ぼしてしまうため、および加工性が悪化してしまうためである。絞り加工性や展延性が要求される形状に電極を加工する場合には、加工性をより高くするため分散粒子濃度を０.０１〜０.１５％とすることがより好ましい。
【００３５】
母材中の添加金属は必ずしも全て酸化物の状態にある必要はない。例えば、金属材料分散型複合材料の製造方法としては、添加金属担持白金粉末を酸化して添加金属を酸化させて分散粒子を形成するものがあるが、この場合、酸化処理において全ての添加金属を酸化物としなくても、必要量の分散粒子が微細分散していればよい。電気化学反応への影響を小さくするためには、酸化処理を十分に行うことが好ましい。
【００３６】
本発明の金属酸化物分散型の複合材料の形状は、線状，棒状，網状など特に限定されないが、特に圧延加工等により板状としたものがよく、冷間圧延時に強圧延することにより複合材料の結晶配向性を高めたものが好ましい。
【００３７】
金属酸化物分散型の複合材料は公知の方法により作製できる。
【００３８】
例えば、以下の方法が挙げられる。白金にジルコニウムを添加した白金合金を形成した後、白金合金をフレームガン等により水へ溶融噴霧することで白金合金粉末を形成する、いわゆるフレーム溶射法を使用して白金合金粉末を形成する。この白金合金粉末は、高温下の大気中雰囲気で、酸化処理を行う。酸化処理した白金合金粉末を型成形により所定形状に圧縮成形し、その後高温下で焼結処理を行う。得られる成形体をエアハンマにより形状加工し、冷間圧延処理し、再結晶加熱処理を行う。
【００３９】
また別の方法として、以下の方法が挙げられる。粉末調製した白金を準備し、化学的沈殿反応を利用して、水酸化ジルコニウムを担持した水酸化ジルコニウム担持白金を形成する。この水酸化ジルコニウム担持白金の粉末を用いて、成形，焼結，鍛造，冷間圧延処理，再結晶化熱処理を順次行う。最終の仕上がり品において金属酸化物を均一に分散させるため、出発材料の白金粉末の粒径を、０.０５〜１０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００４０】
また別の方法として、以下の方法が挙げられる。共同沈殿法により白金に酸化ジルコニウムを担持させた状態の白金粉末を形成し、その白金粉末を使用して複合材料を製造する。すなわち、ヘキサクロロ白金酸溶液および硝酸ジルコニウム溶液を混合し、還元剤としてのヒドラジンヒドラートと、ｐＨ調整用の水酸化カルシウムを加えることによって、共同沈殿反応を生じさせることにより、白金−水酸化ジルコニウム粉末を得る。その後、濾過，乾燥処理をして焼成処理することにより、酸化ジルコニウム担持白金の粉末を得る。以後、焼結，鍛造，冷間圧延処理，再結晶化処理を順次行う。
【００４１】
本発明の金属酸化物分散型複合材料は、電極表面の結晶配向率において、複数の結晶方位の内の一つの結晶方位が優先的に配向していることが好ましい。電極表面の結晶配向率は次式（１）で定義されるものである。
【００４２】
（結晶方位の配向率）＝I（ｈｋｌ）／ΣI（ｈｋｌ）×１００ ・・・（１）
但し、I（ｈｋｌ）は電極表面のＸ線回折測定より得られる各面の回折強度積分値であり、ΣI（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和である。尚、本明細書では、Ｘ線回折測定より得られる（１１１）面，（２００）面，（２２０）面、あるいは（３１１）面のそれぞれの回折強度積分値から上式（１）に従って優先配向性を算出する。
【００４３】
好ましい面方位は特に限定されないが、電極表面のＸ線回折において（１１１）面，（２００）面，（２２０）面、あるいは（３１１）面のいずれかの面を優先配向させた金属酸化物分散型複合材料が好ましい。所定の面方位がピーク積分値で８０％以上を占める電極が好ましいが、より好ましくは、（２２０）面の配向率が８０％を示す材料である。そのためには、冷間圧延処理において圧下率７０％以上、好ましくは９０％以上の条件で実施し、後述するように、得られた材料の表面を更に機械研磨，電解研磨することが好ましい。尚、圧下率は次式（２）で定義する。
【００４４】
（圧下率）＝（ｔ0−ｔ）／ｔ0×１００ ・・・（２）
但し、上記（２）式において、ｔ0は圧延前の板厚であり、ｔは圧延後の板厚である。
【００４５】
金属酸化物分散型複合材料に接続する電気配線材料は、広く用いられている銅，アルミニウム，銀，白金等の電気抵抗の低い金属材料、またそれらを絶縁被覆した配線を用いることができるが、特に限定されるものではない。電気配線と分散型複合材料との接続は、溶接やはんだ付け等公知の方法で実施することができる。
【００４６】
電極面積を規定する場合や電気配線材料または接続部の液体試料への浸漬を回避したい場合には、電極表面の一部を除き、絶縁性樹脂に包埋してもよい。絶縁性樹脂としては、特に限定されないが、フッ素系樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリ塩化ビニル，エポキシ樹脂，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリスチレン，ポリスルホン，ホリエーテルスルホン，ホリフェニレンサルファイド，アクリル樹脂など耐薬品性に優れ、また分析対象とする液体試料に応じて適宜選択することができる。
【００４７】
本発明の電極を、接着剤を用いて絶縁性基板に固定してもよい。絶縁性基板は上記した絶縁性樹脂と同様の材料を用いることができる。接着剤には、エポキシ系，アクリル系など熱可塑性，熱硬化性あるいは光硬化性の樹脂を用いることができるが、絶縁性樹脂と同様、耐薬品性に優れたものであれば、特に限定されず適宜選択することができる。
【００４８】
電極を絶縁性樹脂に埋め込む場合や絶縁性基板に固定する場合には、本発明の電極の下地に別の金属を配置したクラッド材を用いることもできる。例えば、酸化物分散型複合材料とチタンなど弁金属とを接合した材料などが挙げられる。接合に関しては、チタンなどの表面が酸素，炭素，窒素などと反応し、不活性皮膜を形成することから、チタンの金属表面を露出させて、速やかに白金と接合する必要がある。そのためには、例えば、チタン表面に形成された不活性皮膜を真空雰囲気下でドライエッチングなどにより除去した後、複合材料と付き合わせて鍛接することにより接合が可能である。また、公知の爆発圧接法によりチタンと酸化物分散型複合材料を接合した後、冷間圧延加工することも可能である。また、冷間圧延加工した酸化物分散型複合材料とチタン表面に白金めっきを施したもの面同士を付き合わせ、鍛接することにより作製することがより好ましい。チタン表面に白金めっきを施す場合、密着性を向上させるための前処理として、チタン表面をサンドブラスト法は化学エッチング法により処理してもよい。化学エッチング法においては、フッ酸，フッ化物含有フッ酸，濃硫酸，塩酸，蓚酸など、またそれらの混合溶液を用いることができる。
【００４９】
下地金属の板厚は特に限定されないが、曲げや切削等の加工性の観点から０.０１〜５mmが好ましい。酸化物分散型複合材料の板厚としては、０.０１〜０.３mmであることが好ましい。より好ましくは、０.０２〜０.１５mmである。圧延工程において局所的な熱，圧力集中などの影響を受け、表層に内部とは異なる結晶組織状態が形成される場合があり、その深さは場合によっては表層から０.０１mm程度に及ぶ。そのため、酸化物分散型複合材料の厚みを０.０１mm以上とし、表層を機械研磨により除去して内部の結晶組織を表層に露出して使用することがより好ましい。０.３mm以上では白金量が多くなり、高コストになるためである。
【００５０】
金属酸化物分散型複合材料は、前述したように、その表面を機械的に研磨することが好ましい。さらに、機械的研磨した後、さらに電解研磨することがより好ましい。電解研磨は、酸あるいは水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む電解液中で水素発生領域と酸素発生領域間で繰り返し電位印加する方法が好ましい。印加電位波形は三角波，矩形波などを用いることができるが、本発明においては、特に限定する必要はない。
【００５１】
上記の機械研磨および電解研磨は、圧下率の大きい条件下で冷間圧延加工処理を行う場合に特に有効な処理である。すなわち、特に圧延加工を経た材料の表面近傍の結晶配向性は比較的ランダムであったり、局所的に表面に熱が加わることにより板内部と表層部とでは結晶粒径および配向性が異なることがわかった。機械研磨後の材料では圧延加工により形成された表面変質層はある程度除去されるが、機械研磨時の加圧により形成される表面変質層や研磨砥粒によるキズなどが依然として存在している。本発明の製造方法においても、冷間圧延加工により白金の内部は結晶配向性を持った状態となるが、表面近傍には結晶配向性の乱れた表面変質層が形成されることが考えられる。機械研磨および電解研磨は前記表面変質層の除去に有効であり、材料内部の高い結晶配向性を有する部分を露出させる工程と言える。
【００５２】
電極の製造工程において、材料表面の変質層の除去の程度を判断するため、電解研磨処理中に所定の電解液中に前記材料を浸漬し、サイクリックボルタンメトリにより表面状態を診断することが好ましい。すなわち、サイクリックボルタンメトリ結果より複数の水素吸脱着の電流ピークが得られる。これらの電流ピークは電極表面の面方位に依存した電流量となるため、圧延加工により生じた表面変質層の除去の度合いを判断する基準となり得る。得られたピークの内少なくとも２つのピークの面積、ならびに面積比を計算する。計算結果に基づき、所定の面積比になるまで電解研磨することにより、表面変質層を除去した電極を得ることができる。尚、サイクリックボルタンメトリにおいて用いる電解液としては、例えば硫酸，燐酸，過塩素酸，水酸化ナトリウム，水酸化カリウムなどが挙げられる。
【００５３】
電気化学セルに用いる対極は、分析対象とする液体試料に応じて適宜選択するが、白金または白金合金を用いることができる。また、本発明の電極を対極に用いてもよい。形状は、線状，棒状，網状，板状など特に限定されない。
【００５４】
電気化学セルに用いる参照極は、銀｜塩化銀電極，飽和カロメル電極，銀電極などを用いることができるが、特に限定されない。
【００５５】
上記した電極を作用極として用いた電気化学セルおよび分析装置は、その電気化学応答が長期間にわたり電極の表面状態の変動が少なく、また露出する結晶配向性の変化が小さく、安定した測定結果を示すことがわかった。フローセル内に作用極を設置する場合においても、長期間にわたり電極の表面状態、特に電極面内において局所的な凹みの形成を抑制し、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、結果的にデータ安定性を向上できる。
【００５６】
本発明の電極，電気化学セルおよび電気化学測定装置を用いて、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分として、例えば以下に示す成分を分析することが可能である。例えば、グルコース，糖化ヘモグロビン，糖化アルブミン，乳酸，尿酸，尿素，クレアチニン，胆汁酸、コレステロール，中性脂肪、アンモニア，尿素窒素，ビリルビン，ヒスタミンなどが挙げられるが、酵素やメディエータ等の作用により生じる酸化還元種の電気化学応答を示す成分が挙げられるが、特に限定されない。分析対象とする化学的成分と選択的に結合する成分を表面に修飾した磁性粒子を用いて対象成分を電極表面に捕捉した後、電気化学測定を行う成分も分析することが可能である。
【００５７】
グルコースを検出する場合にあっては、例えばグルコースオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、グルコース濃度を定量することができる。
【００５８】
糖化ヘモグロビンや糖化アルブミンなどの糖化タンパク質を検出する場合にあっては、例えばプロテアーゼにより糖化タンパク質より糖化ペプチドを遊離させた後、さらに糖化ペプチドオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、糖化タンパク質濃度を定量することができる。
【００５９】
乳酸を検出する場合にあっては、例えば乳酸オキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、乳酸濃度を定量することができる。
【００６０】
尿酸を検出する場合にあっては、例えばウリカーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、尿酸濃度を定量することができる。
【００６１】
尿素を検出する場合にあっては、例えばウレアーゼを作用させることにより生じたアンモニアに、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）およびフェリシアン化カリウム存在下でさらにグルタミン酸脱水素酵素を作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、尿素濃度を定量することができる。
【００６２】
クレアチニンを検出する場合にあっては、例えばクレアチニナーゼ，クレアチナーゼおよびザルコシンオキシダーゼを順次作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、クレアチニン濃度を定量することができる。
【００６３】
胆汁酸を検出する場合にあっては、例えば胆汁酸硫酸スルファターゼ，β−ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼを還元型ＮＡＤＨおよびフェリシアン化カリウム存在下で順次作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、胆汁酸濃度を定量することができる。
【００６４】
コレステロールを検出する場合にあっては、例えばコレステロールオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、コレステロール濃度を定量することができる。
【００６５】
中性脂肪を検出する場合にあっては、例えばグリセロフォスフェートオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、中性脂肪濃度を定量することができる。
【００６６】
脂肪酸を検出する場合にあっては、例えばアシルＣｏＡオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、脂肪酸濃度を定量することができる。
【００６７】
アンモニアを検出する場合にあっては、ＮＡＤＨおよびフェリシアン化カリウム存在下でグルタミン酸脱水素酵素を作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、アンモニア濃度を定量することができる。
【００６８】
ビリルビンを検出する場合にあっては、例えばフェリシアン化カリウム存在下でビリルビンオキシダーゼを作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、尿素窒素濃度を定量することができる。
【００６９】
上記した酵素類は電極表面上に固定化される。酵素類の電極表面への固定化方法は特に限定されないが、例えば酵素類を溶解させた水溶液や緩衝液中に電極を浸漬する方法、あるいは電極上に酵素類を溶解させた水溶液や緩衝液を滴下することにより物理的あるいは化学的に酵素類を固定化する方法、末端基にカルボキシル基やアミノ基などの官能基を導入したチオールを含む溶液中に電極を浸漬して電極表面に前記チオールを吸着させた後に酵素などを反応させて固定化する方法、グルタルアルデヒドのような架橋試薬あるいはさらに牛血清アルブミンを用いて酵素などを電極上に固定化する方法、親水性高分子などのゲル膜を電極上に形成させた後に膜中に酵素などを固定化する方法またはポリチオフェンなどの導電性高分子膜を電極上に形成させた後に膜中に酵素などを固定化する方法などが挙げられる。
【００７０】
分析対象を検出する際、必要に応じて、検出濃度範囲の拡張を目的としてメディエーター分子を利用することが有効である。メディエーター分子を利用する場合においては、電極上に形成させた酵素類の生理活性物質の固定化膜中あるいはこれとは分けて、メディエーター分子を電極上に配置することが好ましい。メディエーター分子の種類は特に限定されないが、例えばフェリシアン化カリウム，フェロシアン化カリウム，フェロセンおよびその誘導体、ビオローゲン類およびメチレンブルーなどの少くとも一種を用いることができる。
【００７１】
次に、以上の原理に基づく、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００７２】
以下、本発明の一実施形態による電極を用いて、本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成について説明する。
【００７３】
図１は、本発明の第１の実施形態による電気化学的分析装置の全体構成を示す。第１の実施形態は、バッチ処理方式の形態を有した電気化学的分析装置である。
【００７４】
電気化学セル１の中に、作用極２，対極３および参照極４を配置する。各電極２，３，４は、電気配線７により電位印加手段５および測定手段６に接続されている。対極３は白金を板状に圧延加工し、表面を鏡面研磨したものを用いた。参照極は、Ａｇ｜ＡｇＣｌ電極とした。尚、本明細書中において、銀｜塩化銀（飽和塩化カリウム水溶液）電極をＡｇ｜ＡｇＣｌと記す。
【００７５】
溶液分注機構１１は、それぞれ測定溶液容器８から被測定対象化学的成分を含む測定溶液、緩衝液容器９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入する。導入された測定溶液と緩衝液は、溶液導入管１３内にて混合されて、混合液が溶液注入機構１２により、電気化学セル１中に注入されて被測定対象物の電気化学的測定が行われる。
【００７６】
電位印加手段５はポテンシオスタット，ガルバノスタット，直流電源，交流電源あるいはそれらをファンクションジェネレータなどと接続したシステムを用いることができる。測定手段６は、被測定対象物の電気化学的特性を測定する。電気化学的特性とは、ポテンシオメトリ，アンペロメトリ，ボルタンメトリ，インピーダンス測定等、公知の測定手法のいずれであってもよく、特に限定されることはない。電気化学反応に応じて生じる光子を光学素子により検出する方法等もある。
【００７７】
測定の終了した測定溶液は、溶液排出機構１５によって吸引されて、溶液排出管１４を通って廃液容器１６に廃棄される。試料の測定終了後、溶液分注機構１１によって、洗浄液容器１０から洗浄液が吸入され、溶液注入機構１２によって電気化学セル１中に供給される。電気化学セル１内を洗浄した洗浄液は、廃液容器１６に廃棄される。
【００７８】
ここで、典型例として、電圧印加手段５は、測定溶液の測定中に作用極に対して正の電位と負の電位を所定周期で繰り返すパルス状波形の電位を出力する。このパルス状波形の電位は、血液のような蛋白質，ハロゲン元素を多く含む測定溶液を電解セル内に長期間連続的に流す場合や、水酸化カリウムのような強アルカリ性の洗浄剤が測定容器内に流入する場合に、印加されるように構成されている。本実施例では上記電位印加波形としたが、特に限定されることはない。
【００７９】
ここで、作用極２に用いる電極材料として、白金中に酸化ジルコニウムを分散させた複合材料を用いた。前記複合材料は、以下に示す製法に従って作製した。白金−０.２％ジルコニウム合金を真空溶解にてインゴットを製造した。続いて、鍛造処理後、前記インゴットを圧延することにより、伸線処理を行った。前記の伸線処理したものをフレームガンにより蒸留水浴に向けて溶融噴霧し、白金合金粉末とした。得られた白金合金粉末を大気中、１２５０℃，２４時間保持して酸化処理を行った。酸化処理後の合金粉を１２５０℃で仮焼結し、引き続きホットプレスで成形固化する。緻密度を向上させるため、成形体を熱間鍛造する。最後に、この合金を圧下率９０％で冷間圧延処理、１４００℃で１時間加熱処理を行うことで、板厚０.２mmの板状の複合材料を得た。
【００８０】
前記の複合材料を用いて、作用極２を以下の手順に従って作製した。
【００８１】
前記複合材料を直径５mmの大きさに切断した。その後、図２に示す作用電極製造装置５０により、まず電極化部５０ａにおいて切断した複合材料３０１の裏面に電気配線３０２をはんだにより接続した。電気配線として絶縁樹脂被覆銅線を用いた。
【００８２】
次に、樹脂包埋部５０ｂにおいて、複合電極の表面だけが直径５mmの円状に露出するように、接着剤３０３を用いて絶縁性樹脂３００に埋め込んだ。絶縁性樹脂としてフッ素系樹脂を用いた。
【００８３】
次に、機械研磨部５０ｃにおいて、電極表面を耐水研磨紙，ダイヤモンドペーストおよびアルミナ粒子を用いて順次機械研磨加工され、鏡面に仕上げた。
【００８４】
次に、ステンレス製のシャフト３０４をフッ素系樹脂にねじ込み、シャフト３０４と電気配線３０２とを接続した。最後に、電解研磨部５０ｄにおいて、０.２mol／Ｌ水酸化カリウム水溶液中で−１.２〜１.０Ｖ vs Ａｇ｜ＡｇＣｌの電位間で電位走査速度０.１Ｖ／ｓで１００００回電位走査が繰り返され、図３に示す作用極２を得た。尚、図４は図３のＡ−Ａ′における断面模式図である。
【００８５】
本実施例で作製した作用極２の電極表面のＸ線回折測定を実施した。Ｘ線源としてＣｕＫαを用い、出力４０ｋＶ，２０ｍＡとし、電極表面上の異なる３点を測定した。白金表面における（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面の回折ピークの積分値（Ｉ）を算出して、各方位の配向率（（％）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００）を求めた。尚、各ピーク積分値の算出の際には、（１１１）面は３７°≦２θ≦４２°、（２００）面は４４°≦２θ≦４９°、（２２０）面は６５°≦２θ≦７０°、（３１１）面は７８°≦２θ≦８３°（θは回折角度）の範囲で行った。測定の結果、図５に示すように、面指数（２２０）が優先的に配向しており、配向率９５％であることがわかった。
【００８６】
図６は、本発明の一実施形態で採用している、金属酸化物分散型白金電極の効果を説明する図である。同一濃度のＴＳＨ（甲状腺刺激ホルモン）を分析対象として繰り返し測定を行った。図６の横軸は試験回数を示し、縦軸は各実測値を基準値で除した値で示した。尚、基準値は既定濃度のＴＳＨ含有溶液を測定したときの出力値、実測値は実施例、比較例で用いた溶液それぞれを測定したときの測定値である。変動幅は分析６００００回目と１回目の値の差と定義する。図６において、丸印を結ぶ線は本願実施例の場合であり、三角印を結ぶ線は、本発明とは異なる比較例の場合である。
【００８７】
図３の電極および図１の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電気化学セルに導入する方法で測定を行った。
【００８８】
図６に示すように、比較例の電極を用いた場合の変動幅は１０.３％であった。比較例の電極は、熱間圧延加工，再結晶化処理を施した白金電極であり、白金表面を実施例１と同様に、機械研磨処理，電解処理を行った電極である。詳細は後述する比較例にて説明する。それに対して、本実施例の電極を用いた場合、変動幅が４.２％まで低減した。
【００８９】
本実施例の電極は、金属酸化物として酸化ジルコニウムを分散した白金電極である。本電極におけるジルコニウム含有量は金属換算で０.２％であり、圧延加工および機械研磨において生じた、表面変質層が除去され、面方位（２２０）に配向率８０％以上で優先配向している。本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【００９０】
実施例１では、複合材料をフッ素樹脂に埋め込んだ電極としたが、金属酸化物分散型複合材料を電極として用い、その電極がデータ安定性に効果を示すものである。そのため、形態については特に限定されない。例えば、図７（図８は図７の側面図）に示すような樹脂に埋め込まない板状の形態でも同様の効果が得られることを確認した。
【００９１】
【表１】
【実施例２】
【００９２】
次に、本発明の実施例２について説明する。この実施例２の電極およびそれを用いた電気化学的分析装置は、電極を製造する際、電解研磨処理中にサイクリックボルタンメトリにより表面状態を診断しながら、電極表面の変質層を除去した点を除き、実施例１と同様である。サイクリックボルタンメトリは、電解液として窒素置換したｐＨ６.８６の燐酸緩衝液を用い、作用極を作用極２、対極を白金ワイヤ、参照極をＡｇ｜ＡｇＣｌとし、電位走査範囲−０.６〜１.１Ｖ，走査速度０.１Ｖ／ｓの条件で実施した。測定結果を図９に示す。サイクリックボルタンメトリ結果より得られた複数の水素吸脱着の電流ピークのうち、−０.３７〜−０.３１Ｖに見られるピークをａとし、−０.３１〜−０.２Ｖに見られるピークをｂとし、それらのピーク面積，面積比ｂ／ａを計算する。面積比が８０％以下となるまで電解処理を行い、作用極２を得た。
【００９３】
本発明の実施例２による作用極を用いた電気化学的分析装置により実施例１と同様に繰り返し分析した結果、変動幅は３.８％と良好な結果が得られた。電極をＸ線回折解析した結果、配向率９６％で（２２０）方位に優先配向していることがわかった。本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【００９４】
本発明の実施例２では、ピークａ，ｂを表面変質層除去度合いの判断基準として用いたが、−０.４８〜−０.３７Ｖに見られるピークｃとピークｂからｂ／ｃを計算し、判断基準としてｂ／ｃが３５％以下とした場合においても同様の効果が得られることが確認できた。
【実施例３】
【００９５】
図１０，図１１を用いて、本発明の一実施形態による電気化学的分析装置について説明する。本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の構成を図１０に示す。図１０の電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図を図１１に示す。
【００９６】
図１０において、図１に示した電気化学セル１がフローセル２０に置き換わっている点以外は、図１に示した例と図１０に示した例とは同等となっている。
【００９７】
図１１において、電気化学セルとしてのフローセル２０は、（ａ）に示す２枚の電気絶縁性基板３０，３２と、シール部材３１を（ｂ）のように積層して形成した。絶縁性基板３０としてポリエーテルエーテルケトンを用いた。絶縁性基板３０の一方の面には、作用極３４が固定されている。ここで、作用極２に用いる電極材料として、白金中に酸化ジルコニウムを分散させた複合材料を用いた。前記複合材料は、以下に示す製法に従って作製した。粒径約０.５μｍの白金粉末と炭酸カルシウムとを混合した懸濁液をボールミル処理し、その懸濁液を１１００℃で高温熱処理し、その高温熱処理により得られる塊を水に投入した後、硝酸処理を行った。得られた白金粉末２ｋｇを、純水４Ｌに投入し、白金懸濁液を作製した。その白金懸濁液に硝酸ジルコニウム溶液９ｇを混合し、常温で約３分間撹拌した後、アンモニア水溶液２.０ｇを加えてｐＨ７.５に調整し、混合液から濾過回収することにより、水酸化ジルコニウム担持白金粉末を得た。回収した水酸化ジルコニウム担持白金を、洗浄処理後、１２０℃大気雰囲気中で乾燥処理を行った。続いて、この水酸化ジルコニウム担持白金を開口径３００μｍのふるいを通過させた。この水酸化ジルコニウム担持白金を容器に充填し、１００ＭＰａで冷間圧成形して成形体を得た。この成形体は、１２００℃の大気雰囲気中にて、１時間の焼結処理を施し、続いてエアハンマによる鍛造加工をすることで酸化ジルコニウムが分散した白金インゴットを得た。このインゴットを圧下率９０％となるように冷間圧延処理を行った。続いて、１４００℃，１ｈｒの再結晶加熱処理を行うことにより、板厚１５０μｍの複合材料を製造した。得られた複合材料には酸化ジルコニウムが金属換算で約０.１％含まれていた。尚、複合材料中に含有するジルコニウム濃度は、材料を王水で溶解後、誘導結合プラズマ試料分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）により分析した。
【００９８】
作用極３４が固定化された絶縁性基板３０は図１６に示す製造フローに従って作製した。
【００９９】
電極化部５０ａにて、上記した複合材料に絶縁性樹脂被覆アルミ配線３９をはんだにより接続することにより、作用極３４を得た。次に、樹脂包埋部５０ｂにおいて、絶縁性基板３０の表面に予め設けられた凹部に埋め込み、接着剤により固着した。その後、機械研磨部５０ｃにおいて、絶縁性基板３０と電極との表面段差が無くなるまで耐水研磨紙，ダイヤモンドペースト，アルミナにより順次機械研磨し、鏡面にした。その後、電解研磨部５０ｄにおいて０.２mol／Ｌ水酸化カリウム水溶液中で−１.２Ｖ／０.５秒，３.０Ｖ／１.５秒の矩形パルス状の電位印加を１００００回繰り返した。尚、得られた作用極３４の表面Ｒａ（算術平均粗さ）は約０.６μｍであった。最後に、セル組立部５０ｅにおいてシール部材３１および絶縁性基板３２を積層することにより、電気化学セル２０を形成した。
【０１００】
絶縁性基板３２は、透明なアクリル材によって形成した。絶縁性基板３２の一方の面に、対極３５を固定した。対極３５は、白金を電極の形状に加工した後、１０００℃にて、１時間焼鈍処理を施したものを用いた。絶縁性基板３２の表面には、凹部が形成されており、この凹部に焼鈍処理を施した対極３５を埋め込み、固着した後、対極３５の表面を鏡面研磨した。尚、対極３５の形状は、板状に限られるものではなく、櫛歯状，メッシュ状，棒状でもよい。また、電極材料は、白金に限るものでなく、他の白金族金属でもよい。対極３５は、作用極と同様に、機械研磨処理後、電解研磨処理を施した白金を用いてもよい。
【０１０１】
対極３５も作用極３４と同様、絶縁性基板３２に埋め込まれる前に電気配線４０とはんだにより接続している。そして、電気配線３９，４０は、絶縁性基板３０，３２に開けられた穴に通してある。
【０１０２】
シール部材３１は、フッ素系樹脂製であり、中央に開口部３６を設けた。絶縁性基板３０には配管３７，３８と連結するための溶液注入口３７ａ，溶液排出口３８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部３６の内周に位置するよう配置され、開口部３６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極３４と対極３５は、シール部材３１の開口部３６を介して対向している。
【０１０３】
絶縁性基板３０，３２およびシール部材３１の４隅にはねじ穴３３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板３０とシール部材３１と絶縁性基板３２とを固定圧着して、フローセル２０を形成した。
【０１０４】
絶縁性基板３０において、作用極が配設される面と反対側の面には、フッ素樹脂製の配管３７，３８を固定接続した。配管３７は、フローセル２０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管３８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管３８、すなわち溶液の排出側配管部に配置し、作用極に電位印加する際の基準電極として利用した。
【０１０５】
本発明のフローセルは図１１に示した実施形態に特に限定されない。以下その他のフローセルの例について説明する。
【０１０６】
図１２において、フローセル６０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板７０，７２と、シール部材７１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板７０の一方の面には、作用極７４が固定されている。絶縁性基板７２の一方の面には、対極７５が固定されている。
【０１０７】
作用極７４，対極７５は、それぞれ絶縁性基板７０，７２に埋め込まれる前に電気配線７９，８０とはんだ付けにより接続されており、電気配線７９，８０は、絶縁性基板７０，７２に開けられた穴に通してある。
【０１０８】
シール部材７１中央には開口部７６を有している。絶縁性基板７２には配管７７，７８と連結するための溶液注入口７７ａ，溶液排出口７８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部７６の内部に位置するよう配置され、開口部７６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極７４と対極７５は、シール部材７１の開口部７６を介して対向している。
【０１０９】
絶縁性基板７０，７２およびシール部材７１の４隅にはねじ穴７３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板７０とシール部材７１と絶縁性基板７２とを固定圧着して、フローセル６０を形成する。
【０１１０】
絶縁性基板７２において、対極７５が配設される面と反対側の面には、フッ素樹脂製の配管７７，７８が固定接続されている。配管７７は、フローセル６０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管７８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管７８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１１１】
図１３において、フローセル９０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板１００，１０２と、シール部材１０１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板１００の一方の面には作用極１０４が固定されている。絶縁性基板１０２の一方の面には対極１０５が固定されている。
【０１１２】
作用極１０４，対極１０５は、それぞれ絶縁性基板１００，１０２に埋め込まれる前に電気配線１０９，１１０とはんだ付けにより接続されており、電気配線１０９，１１０は、絶縁性基板１００，１０２に開けられた穴に通してある。
【０１１３】
シール部材１０１中央には開口部１０６を有している。開口部の形状はフローセル内に供給される各種溶液が滞留することなく、円滑に液置換が行われる形状であれば、特に限定されない。絶縁性基板１００には配管１０７，１０８と連結するための溶液注入口１０７ａ，溶液排出口１０８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部１０６の内部に位置するよう配置され、開口部１０６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極１０４と対極１０５は、シール部材１０１の開口部１０６を介して対向している。
【０１１４】
絶縁性基板１００，１０２およびシール部材１０１の４隅にはねじ穴１０３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板１００とシール部材１０１と絶縁性基板１０２とを固定圧着して、フローセル９０を形成する。
【０１１５】
絶縁性基板１００において、側面には、フッ素樹脂製の配管１０７，１０８が固定接続されている。配管１０７は、フローセル９０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１０８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１０８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１１６】
図１４において、フローセル１２０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板１３０，１３２と、シール部材１３１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板１３２の一方の面には、対極１３５が固定されている。絶縁性基板１３０の中央部には（ｃ）に示すように作用極１３４を配置する凹部および作用極との接続を可能にする通電用ボルト１４１のネジ溝１４３が形成されている。作用極１３４を絶縁性基板１３０に接着剤を用いて固着した後、鏡面研磨を行う。その後、通電用プレート１４２を介して通電用ボルト１４１をネジ溝１４３に締め込む。通電用プレートは例えば金，錫やアルミニウムなど、軟らかく抵抗率の小さい金属であれば特に限定されない。通電用ボルト１４１は電気配線１３９と接続されており、作用極１３４との電気的接続を可能にしている。
【０１１７】
対極１３５は絶縁性基板１３２に埋め込まれる前に電気配線１４０とはんだ付けにより接続されており、電気配線１４０は、絶縁性基板１３２に開けられた穴に通してある。
【０１１８】
シール部材１３１中央には開口部１３６を有している。絶縁性基板１３２には配管１３７，１３８と連結するため溶液注入口１３７ａ，溶液排出口１３８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部１３６の内部に位置するよう配置され、開口部１３６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極１３４と対極１３５は、シール部材１３１の開口部１３６を介して対向している。
【０１１９】
絶縁性基板１３０，１３２およびシール部材１３１の４隅にはねじ穴１３３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板１３０とシール部材１３１と絶縁性基板１３２とを固定圧着して、フローセル１２０を形成する。
【０１２０】
絶縁性基板１３２において、側面には、フッ素樹脂製の配管１３７，１３８が固定接続されている。配管１３７は、フローセル１２０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１３８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１３８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１２１】
図１５において、フローセル１８０は、絶縁性基板１９０，１９２で作用極１９４をＯ−リング１９１を介して積層することにより形成する。絶縁性基板１９０，１９２外周にはねじ穴１９３が配置され、それぞれにネジを通して締め込むことにより、フローセル１８０を形成する。
【０１２２】
絶縁性基板１９２中央部には対極２００が埋め込まれており、フローセル内部に突出した構造となっている。また、絶縁性基板１９２には、フッ素樹脂製の配管１９７，１９８が固定接続されている。配管１９７は、フローセル１８０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１９８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１９８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１２３】
作用極１９４，対極１９５は、電気配線１９９，２００とはんだ付けにより接続されている。
【０１２４】
次に、図１０，図１１を用いて、本発明の実施例３の電気化学的分析装置の全体構成について説明する。図１と同様な構成の部分は、重複するので詳細な説明は省略する。
【０１２５】
測定溶液と緩衝液を溶液導入管１３内にて混合し、フローセル２０中に注入した。混合液がフローセル２０に貯液している間に、電圧印加手段５により作用極３４に所定の電位を印加し、被測定対象物の電気化学的測定を行った。フローセル２０内の作用極における電気化学的反応により得られた信号を、電気配線７を介して信号処理のための測定手段６に伝達した。
【０１２６】
尚、透明な絶縁性樹脂３２上部に検出器を配置することにより電気化学反応により生じる変化を光学的に測定することも可能である。
【０１２７】
フローセル２０にて測定の終了した測定溶液を溶液排出機構１５によって吸引し、溶液排出管１４を通って廃液容器１６に廃棄した。
【０１２８】
本実施例３で用いた作用極３４は白金に酸化ジルコニウムを分散した複合材料に電気配線を施した電極である。電極表面のＸ線回折測定を実施した結果、面指数（２２０）が優先的に配向しており、配向率８５％であることがわかった。
【０１２９】
図１１のフローセルおよび図１０の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として血清中のＴＳＨを直径３μｍの磁性粒子表面に吸着させた複合体を分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎にフローセルに導入する方法で測定を行った。実施例１と同様に、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.０％であった。本電極を作用極として用いたフローセルおよび分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。さらに、表面に生成したピットが電極表面の磁性粒子を安定化させることにより、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例４】
【０１３０】
本発明の実施例４について説明する。実施例４では既知濃度のグルコースを分析対象とし、実施例１の電極表面上に酵素を固定化したことおよび白金中に分散させる金属酸化物を酸化ニオブとしたことを除き、実施例１と同様に繰り返し測定を行った。白金中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.０６％であった。
【０１３１】
測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、４.０％であり、比較例２に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、結果的に電極表面に修飾する酵素量を安定に制御することができ、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例５】
【０１３２】
本発明の実施例５について説明する。実施例５では既知濃度の尿素を分析対象としたことおよび白金中に分散させる金属酸化物を酸化タンタルとしたことを除き、実施例１の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。白金中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.０８％であった。測定溶液容器８において、検体試料とウレアーゼ、次にβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ），フェリシアン化カリウム存在下でさらにグルタミン酸脱水素酵素を作用させることによりフェロシアン化カリウムを生成させた。測定溶液容器８からフェロシアン化カリウムを含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、２.５％であり、比較例３に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例６】
【０１３３】
本発明の実施例６について説明する。実施例６では既知濃度のコレステロールを分析対象としたこと、母材金属を白金−２％金合金としたことおよび母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.１％であった。測定溶液容器８において、検体試料とコレステロールオキシダーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.０％であり、比較例４に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例７】
【０１３４】
本発明の実施例７について説明する。実施例７では既知濃度の尿酸を分析対象としたこと、母材金属を白金−１％ロジウム合金としたことおよび母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.１５％であった。測定溶液容器８において、検体試料とウリカーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.３％であり、比較例５に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例８】
【０１３５】
本発明の実施例８について説明する。実施例８では既知濃度のクレアチニンを分析対象としたこと、母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.９％であった。尚、母材中に分散した金属酸化物の含有量が１％を上回る電極を試作したが、電極形状を調整する際加工性が悪化したため、本実施例では１％以下となるように電極を調整した。測定溶液容器８において、検体試料とクレアチニナーゼ，ザルコシンオキシターゼを順次作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.７％であり、比較例６に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例９】
【０１３６】
本発明の実施例９について説明する。実施例９では母材中に分散した金属酸化物の含有量が金属換算で０.００４％であることを除き、実施例８の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、１２.３％であり、比較例７に比べてわずかに変動幅が小さくなり効果は見られたものの、大差ないことがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、母材中の金属酸化物の含有量が小さすぎ、母材の結晶組織の微細化がさほど進行していなかったこと、結晶配向率が実施例８に比べて小さいことに起因すると考えられる。
【実施例１０】
【０１３７】
本発明の実施例１０について説明する。実施例１０では既知濃度の脂肪酸を分析対象としたことを除き、実施例３の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。すなわち、測定溶液容器８において、検体試料とアシルＣｏＡオキシダーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶器９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液吸引機構１５によりフローセル２０中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.１％であり、比較例８に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例１１】
【０１３８】
本発明の実施例１１について説明する。実施例１１では既知濃度のビリルビンを分析対象としたことを除き、実施例３の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。すなわち、測定溶液容器８において、検体試料とフェリシアン化カリウム存在下でビリルビンオキシダーゼを作用させることによりフェロシアン化カリウムを生成した。測定溶液容器８からフェロシアン化カリウムを含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液吸引機構１５によりフローセル２０中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.３％であり、比較例９に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例１２】
【０１３９】
実施例１２は、金属基体をチタンとし、その表面に白金めっきを施し、酸化ジルコニウムを塗布，焼成した膜を形成した電極を作製した。以下に詳細な作製方法を説明する。１０mm×１０mm，板厚０.５mmのチタンを脱脂洗浄した後、５％フッ酸水溶液で２分間処理した。水洗後、ジニトロジアミノ白金含有硫酸水溶液中で１５ｍＡ／cm2で１分間めっきを行った。次に、大気中４００℃で１時間加熱処理した。次に、塩化白金酸（白金金属換算で１０ｇ／Ｌ）のブタノール溶液と塩化ジルコニウム（ジルコニウム金属換算で１ｇ／Ｌのエタノール溶液を等量混合し、塗布液を調製した後、この塗布液を用いて１cm2あたり３μＬ秤量し、それを白金めっきを施したチタン基体に塗布した。その後、室温で３０分間真空乾燥させ、さらに大気中５００℃で１０分間焼成した。この工程を５０回繰り返すことにより、酸化ジルコニウム分散型白金電極を得た。この電極の金属酸化物含有率は９.７％であった。また、電極表面をＸ線回折測定した結果、優先配向率は４７％であった。前記電極を作用極として用いて、実施例１と同様に図１の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電気化学セルに導入する方法で測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、８.７％であった。
【実施例１３】
【０１４０】
実施例１３は、酸化ジルコニウムの代わりに酸化ニオブとしたことを除き、実施例１２と同様に繰り返し分析測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、９.４％であった。
【実施例１４】
【０１４１】
実施例１４は、酸化ジルコニウムの代わりに酸化タンタルとしたことを除き、実施例１２と同様に繰り返し分析測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、９.２％であった。
【０１４２】
実施例１２から１４の電極を用いた場合、比較例１と比較して変動幅の低減に効果があったものの、その効果は実施例１に比べて小さいものであった。これは、実施例１２から１４の電極は、塗布，焼成により作製した電極であり、母材中に含まれる金属酸化物の濃度が実施例１に比べて大きいこと、および結晶配向率が小さいことに起因していることが考えられる。つまり、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。加えて、塗布，焼成により作製した酸化ジルコニウム分散型白金電極のため、実施例１の圧延電極に比べて膜強度が低く、表面エッチングに伴い電極材が脱落する現象も認められた。さらに、金属酸化物濃度が大きいため、電気化学反応に影響を及ぼしたことも考え得る。結果的に、電極表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１４３】
〔比較例１〕
比較例の電極４は、白金を圧延により板状にした電極である。１時間８００度に加熱するとともに、板厚が０.１mmとなるように、１００ＭＰａで熱間圧延加工した。冷却後、実施例１と同様に、フッ素系樹脂に埋め込み、白金表面を耐水研磨紙，ダイヤモンドペースト，アルミナを用いて順次機械研磨し、引き続き電解研磨を施し、作用極とした。
【０１４４】
この作用極を用いて、実施例１と同様に図１の電気化学的分析装置に用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電解セルに導入する方法で測定を行った。
【０１４５】
その結果、図６に示すように、比較例の電極を用いた場合の変動幅は１０.３％であった。比較例の電極をＸ線回折で解析したところ、図５に示すように、（２２０）および（１１１）に優先配向していることがわかったが、最大強度を示した（２２０）方位の配向率は５４％であった。また、比較例１の電極の板厚方向断面の結晶組織を観察したところ、粒径の大きい粗大結晶組織を有することがわかった。このような電極を用いた場合、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。また、最表面に露出する各結晶方位の配向率が分析繰り返しに伴って変動する。結果的に、表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１４６】
〔比較例２〕
比較例２は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例４と同様にグルコースを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、４.２％であった。
【０１４７】
〔比較例３〕
比較例３は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例５と同様に尿素を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、３.７％であった。
【０１４８】
〔比較例４〕
比較例４は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例６と同様にコレステロールを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.３％であった。
【０１４９】
〔比較例５〕
比較例５は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例７と同様に尿酸を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、８.８％であった。
【０１５０】
〔比較例６〕
比較例６は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例８と同様にクレアチニンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、１１.２％であった。
【０１５１】
〔比較例７〕
比較例７は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例９と同様にクレアチニンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００万回との変動幅を求めると、１２.６％であった。
【０１５２】
〔比較例８〕
比較例８は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例１０と同様に脂肪酸を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.２％であった。
【０１５３】
〔比較例９〕
比較例９は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例１１と同様にビリルビンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、６.６％であった。
【０１５４】
比較例２から９の白金電極を用いた場合、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。結果的に、表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１５５】
尚、上述した本発明の実施例は、本発明の電極を電気化学的分析装置の作用極に適用した場合の例であるが、作用極のみならず、対極にも本発明を適用することができる。対極にも本発明を適用すれば、さらに分析データの高精度化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 電気化学セル
２，３４，７４，１０４，１３４，１９４ 作用極
３，３５，７５，１０５，１３５，１９５ 対極
４ 参照極
５ 電位印加手段
６ 測定手段
７，３９，４０，７９，８０，１０９，１１０，１３９，１４０，１９９，２００，３０２ 電気配線
８ 測定溶液容器
９ 緩衝液容器
１０ 洗浄液容器
１１ 溶液分注機構
１２ 溶液注入機構
１３ 溶液導入管
１４ 溶液排出管
１５ 溶液排出（吸引）機構
１６ 廃液容器
２０，６０，９０，１２０，１８０ フローセル
３０，３２，７０，７２，１００，１０２，１３０，１３２，１９０，１９２ 絶縁性基板
３１，７１，１０１，１３１ シール部材
３３，７３，１０３，１３３，１９３ ねじ穴
３６，７６，１０６，１３６，１９６ 開口部
３７，３８，７７，７８，１０７，１０８，１３７，１３８，１９７，１９８ 配管
３７ａ，７７ａ，１０７ａ，１３７ａ 溶液注入口
３８ａ，７８ａ，１０８ａ，１３８ａ 溶液排出口
５０ 電極製造装置
５０ａ 電極化部
５０ｂ 樹脂包埋部
５０ｃ 機械研磨部
５０ｄ 電解研磨部
５０ｅ セル組立部
１４１ 通電用ボルト
１４２ 通電用プレート
１４３ ネジ溝
１９１ Ｏリング
３００ 絶縁性樹脂
３０１ 複合材料
３０３ 接着剤
３０４ シャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学測定用電極，電気化学セルおよび電気化学的分析装置ならびにそれらの製造方法に係り、特に、血液・尿など液体試料中に含まれる微量の化学的成分を電気化学的に分析する電極，電気化学セルおよび分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学測定は、比較的簡単な装置構成で高感度測定が可能であり、分析化学の分野で多用されている。電気化学測定手法として、ポテンシオメトリ，アンペロメトリ，ボルタンメトリ，インピーダンス測定等、さらにこれらと他の検出手段、例えば光学素子等との組み合わせにより光子を検出する方法がある。
【０００３】
一般的に測定に用いられる電極は、その化学的な安定性に優れた特性から白金族金属、とりわけ白金が多用されている。近年、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析においてもフローセル内に組み込む電極として白金が用いられている。例えば、特許文献１に記載のように、血液や尿中の化学的成分を連続計測する場合、洗浄、本測定を始めとして、一分析毎に作用極，対極間に複数の電位印加するプロセスを経ることで繰り返し計測を可能としている。
【０００４】
白金と金属酸化物の混合材料を電極として用いている例としては、特許文献２において、金属基体表面に酸化錫と酸化アンチモンとが固溶して形成された表面層を具備した電極であって、金属基体と表面層との間に、白金族金属またはその酸化物と第４族または第５族金属の酸化物の混合層を中間層として設けた電極が開示されている。また、特許文献３において、チタンまたはチタン合金体表面上に中間層を介して酸化イリジウムと白金と酸化ニオブ，酸化タンタル，酸化ジルコニウムより少なくとも１種の金属酸化物からなる混合金属酸化物から構成される外層を設けた電解用電極が開示されている。
【０００５】
特許文献４では、酸化物半導体又は固体電解質表面に前記構成金属の酸化物と白金を含む電極材料を被覆した酸素センサの電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２２０３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−９５７６４号公報
【特許文献３】特開平２−２００７９０号公報
【特許文献４】特開平０５−１８０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
白金族金属、特に白金が電極として使用された場合、実験的に行うような数十〜数百回の分析においては大変優れた特性を示す。しかしながら、特許文献１に示したような分析系、例えば、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析において、成分中に蛋白質やハロゲン元素を多く含む試料を長期間にわたり繰り返し測定する場合、あるいは電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む試料を電極表面に接触させ、電圧を長期間反復印加した場合、電極表面が徐々に侵食され、表面状態が変動し、結果的に測定結果に悪影響を与えるという問題があった。
【０００８】
特許文献２では、金属基体と実際に電気化学反応が生じる酸化錫と酸化アンチモンとの固溶体との間の密着性および導電性向上を図るために中間層として白金と金属酸化物混合材料が用いられている。文献２では、白金と金属酸化物混合材料を電気化学反応を生じさせる表面として用いるものではない。酸化錫と酸化アンチモンの固溶体が実際に電気化学反応を生じさせる表面となるが、本発明者が対象とする、強アルカリ成分を含む試料においては、電極表面からの溶出が著しく、表面状態が大きく変動する結果、分析データの安定性向上には繋がらないものであった。
【０００９】
特許文献３では、外層の混合金属酸化物が塗布，焼成により形成された電極材料であり、前記材料は海水の電解，金属の表面処理，金属箔の製造，回収等の陽極として効果を示すことが知られているが、本発明者らが対象とする、成分中に蛋白質やハロゲン元素を多く含む試料を長期間にわたり繰り返し測定する場合、あるいは電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む試料を電極表面に接触させて電圧を長期間反復印加する場合においては、電極の消耗が激しく、電極表面状態の変動が大きくなり、結果的に分析データの安定性向上には効果が小さいものであった。また、前記材料の電極表面にはクラックが存在するため、液体試料の残存が次の試料の測定結果に悪影響を及ぼす場合が見られた。
【００１０】
特許文献４では、例えば酸素センサの検出電極として安定化ジルコニアを固体電解質とする場合、その表面に白金とジルコニウム酸化物の混合物の塗布することにより、下地の固体電解質との密着性を向上させ、また三相界面の形成による反応効率の向上を達成している。詳細は記載されていないが、反応効率の向上の効果が得られていることから、白金とジルコニウムの混合物の膜密度は低いと考えられる。すなわち、前記混合物は本発明者らが対象とする、液体試料に含まれる化学的成分を繰り返し測定する電極としては、膜中への液体試料の残存により測定結果の信頼性が低下するおそれが考えられる。
【００１１】
本発明者らが鋭意検討した結果、血液・尿など液体試料に含まれる極微量濃度の化学的成分を同一の電極を用いて複数回測定する分析においては、電極の表面状態、特に結晶組織および配向性が分析データに影響を及ぼすことがわかってきた。本発明の目的は、長期間にわたりデータが安定で適正な分析測定を行うことができる電極、その電極を用いた電気化学セルおよび電気化学的分析装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。
【００１３】
本発明の電極は、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極であり、白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極である。前記の金属酸化物としては、酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブなどが好適であり、白金または白金合金中における含有比率を金属換算で０.００５〜１％とする。尚、本明細書における、化学的成分の含有比率の百分率は重量％で記述する。
【００１４】
本発明の電極は、電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、I（ｈｋｌ）／ΣI（ｈｋｌ）×１００（但し、I（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣI（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上とする電極である。
【００１５】
本発明の電極は、電極表面の一部を除き、電極材料を絶縁樹脂に包埋した電極である。
【００１６】
本発明の電気化学セルは、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学セルであり、対極，参照極および作用極として上述した本発明の電極をセル内部に配置する電気化学セルである。上述の電気化学セルに、液体試料をセル内部へ注入する注入口およびセル外部へ排出する排出口を配置したフローセルとしてもよい。
【００１７】
本発明の電気化学的分析装置は、上述の本発明の電気化学セルと、上記電気化学セル内へ測定溶液，緩衝溶液および洗浄溶液を注入する溶液注入手段と、上記作用極，対極，参照極に電位を印加する電位印加手段と、上記作用極，対極，参照極に接続され上記測定溶液の電気化学的特性を測定する測定手段とを備える電気化学的分析装置である。
【００１８】
本発明の電気化学測定用電極の製造方法は、以下（ａ）〜（ｄ）に従う方法である。
【００１９】
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する工程、（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、からなる。電解研磨は、電解液中で電位を水素発生領域から酸素発生領域の電位間で複数回繰り返し印加する工程とすることが好ましい。印加する電位の波形は矩形波とすることがより好ましい。電解研磨処理後、サイクリックボルタンメトリを行い、測定結果で見られる複数の水素吸脱着ピークのうち少なくとも２つのピークの面積比から電極表面状態を診断し、所定ピーク比となるまで電解研磨を繰り返すことが更に好ましい。
【００２０】
本発明の電気化学セルの製造方法は、以下（ａ）〜（ｅ）に従う方法である。
【００２１】
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む工程、（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設する工程からなる。
【００２２】
本発明の測電気化学測定用電極の製造装置は、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する樹脂包埋部、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、を備える製造装置である。
【００２３】
本発明の電気化学セルの製造装置は、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む樹脂包埋部、
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設するセル組立部、を備える製造装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、白金または白金合金を母材として母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成して構成される電極、好ましくは金属酸化物を酸化ジルコニウム，酸化タンタル，酸化ニオブとし、白金または白金合金中における含有比率を金属換算で０.００５〜１％とする電極、特に、電極表面のＸ線回折測定より得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率を８０％以上とする電極、その電極を用いた電気化学セルおよび電気化学的分析装置を用いることにより、液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析、特に、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分を繰り返し測定する分析において、長期間安定した電極表面状態を確保し、より信頼性の高い測定結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極の構成図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′面における断面構成図である。
【図５】本発明の一実施形態および比較例の電極のＸ線回折解析結果である。
【図６】本発明の一実施形態例に基づく電極の効果を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態による電気化学測定用電極の構成図である。
【図８】図７の側面から見た場合の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態例および比較例の電極のサイクリックボルタモグラムである。
【図１０】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態による電気化学セル製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施例の説明に先立って、本発明の原理について説明する。
【００２７】
血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分の分析において、長期間にわたり繰り返し測定する場合、測定結果が変動する原因について、本発明者らが種々解析を行った結果、分析の繰り返しに伴う電極表面状態の変化に主に起因することが判明した。すなわち、蛋白質などを含む液体試料中での電位印加過程、電極表面を洗浄するための洗浄剤として水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む液体中での電位印加過程、前記両者を長期間反復した場合、電極表面が徐々にエッチングされ、繰り返し分析後の表面状態が分析初期のそれに対して変動する。結果的に測定結果に悪影響を与える。
【００２８】
白金表面のエッチング挙動を調べたところ、例えば熱処理等により結晶組織が粗大化した白金電極の場合、分析繰り返しに伴い、エッチングのされやすい結晶面が優先的に溶出し、電極面内において比較的大きい凹んだ部分が局所的に発生する場合が見られた。これは、表面の結晶方位によりエッチング速度が変化することに起因する。また、液体試料に含まれる化学的成分によっては電極表面の結晶方位により反応性が異なることがわかった。すなわち、分析の繰り返しにより最表面に露出する各結晶方位の比率が変動し、結果的に電気化学反応の応答量が異なり、分析データに影響を及ぼすことがわかった。この現象は、特にフローセル内に電極を設置する場合、安定した液流を確保できなくなり、分析液，洗浄液の液置換を十分に行えず、適正な分析ができなくなってしまう。
【００２９】
一方、結晶組織を微細にし、かつ結晶配向性をいずれかの方位に優先配向させた電極を用いた場合、分析繰り返しにより、電極表面がエッチングされる条件下においても、エッチングによる溶出が電極面内で比較的均一に進行し、エッチングにより形成される微細な孔、すなわちエッチピットが多数発生するものの、電極面内で局所的な凹みが形成されないことがわかった。特に、血液・尿などの液体試料中に含まれる微量濃度の化学的成分を磁性粒子を用いて選択的に電極上に捕捉し、分析する系においては、表面に発生するエッチピットと磁性粒子間の摩擦力が増大し、結果的に電極上での磁性粒子の安定性を向上、ひいては分析データを安定化することがわかった。
【００３０】
上記理由から、分析データ安定性の向上には、実際に電気化学反応を発生させる電極材料の結晶組織が微細であり、かつ表面がエッチングされていく条件下において露出する結晶面の変動を抑制することが有効であるとの考えに至った。
【００３１】
本発明の電極材料は、母材である白金または白金合金中に金属酸化物を微細分散させた酸化物分散型の複合材料であり、以下詳説する。
【００３２】
本発明の電極の母材となる白金または白金合金については、白金−ロジウム，白金−金，白金−イリジウムなど、液体試料中に含まれる化学的成分に応じて適宜選択することができる。本明細書においては、母材はバルク状態の白金または白金合金であって、母材に対する母材中に存在する空隙の割合の体積換算での百分率値を空隙率と定義した場合に、空隙率が１％以下、好ましくは０.２％以下の材料である。空隙の孔径は５μｍ以下であることが好ましい。空隙率が１％、空隙の孔径が５μｍを上回ると、分析繰り返しの過程において、母材内部が存在していた空隙が表層に露出し、分析データに影響を及ぼす場合があるからである。
【００３３】
本発明における金属酸化物は、複合材料の作製工程において白金，白金合金中に安定に存在し、母材の結晶組織を微細に保つことを役割の一つとして担う。また、電極表面に存在する金属酸化物は液体試料など各種電解液と接触するため、広いｐＨ領域で電気化学反応への関与が小さいものであることが望ましい。これらの理由および電位−ｐＨ図（プルベーダイヤグラム）からわかるように、ジルコニウム，タンタル，ニオブの酸化物などを用いることができる。
【００３４】
母材中の金属酸化物の含有比率は０.００５〜１％であることが好ましい。０.００５％以下の場合、母材中に含まれる酸化物の量が低すぎるため、場所によって母材の結晶が粗大化する領域が存在するためである。１％を超える場合、電気化学反応への寄与が大きくなり、分析データに影響を及ぼしてしまうため、および加工性が悪化してしまうためである。絞り加工性や展延性が要求される形状に電極を加工する場合には、加工性をより高くするため分散粒子濃度を０.０１〜０.１５％とすることがより好ましい。
【００３５】
母材中の添加金属は必ずしも全て酸化物の状態にある必要はない。例えば、金属材料分散型複合材料の製造方法としては、添加金属担持白金粉末を酸化して添加金属を酸化させて分散粒子を形成するものがあるが、この場合、酸化処理において全ての添加金属を酸化物としなくても、必要量の分散粒子が微細分散していればよい。電気化学反応への影響を小さくするためには、酸化処理を十分に行うことが好ましい。
【００３６】
本発明の金属酸化物分散型の複合材料の形状は、線状，棒状，網状など特に限定されないが、特に圧延加工等により板状としたものがよく、冷間圧延時に強圧延することにより複合材料の結晶配向性を高めたものが好ましい。
【００３７】
金属酸化物分散型の複合材料は公知の方法により作製できる。
【００３８】
例えば、以下の方法が挙げられる。白金にジルコニウムを添加した白金合金を形成した後、白金合金をフレームガン等により水へ溶融噴霧することで白金合金粉末を形成する、いわゆるフレーム溶射法を使用して白金合金粉末を形成する。この白金合金粉末は、高温下の大気中雰囲気で、酸化処理を行う。酸化処理した白金合金粉末を型成形により所定形状に圧縮成形し、その後高温下で焼結処理を行う。得られる成形体をエアハンマにより形状加工し、冷間圧延処理し、再結晶加熱処理を行う。
【００３９】
また別の方法として、以下の方法が挙げられる。粉末調製した白金を準備し、化学的沈殿反応を利用して、水酸化ジルコニウムを担持した水酸化ジルコニウム担持白金を形成する。この水酸化ジルコニウム担持白金の粉末を用いて、成形，焼結，鍛造，冷間圧延処理，再結晶化熱処理を順次行う。最終の仕上がり品において金属酸化物を均一に分散させるため、出発材料の白金粉末の粒径を、０.０５〜１０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００４０】
また別の方法として、以下の方法が挙げられる。共同沈殿法により白金に酸化ジルコニウムを担持させた状態の白金粉末を形成し、その白金粉末を使用して複合材料を製造する。すなわち、ヘキサクロロ白金酸溶液および硝酸ジルコニウム溶液を混合し、還元剤としてのヒドラジンヒドラートと、ｐＨ調整用の水酸化カルシウムを加えることによって、共同沈殿反応を生じさせることにより、白金−水酸化ジルコニウム粉末を得る。その後、濾過，乾燥処理をして焼成処理することにより、酸化ジルコニウム担持白金の粉末を得る。以後、焼結，鍛造，冷間圧延処理，再結晶化処理を順次行う。
【００４１】
本発明の金属酸化物分散型複合材料は、電極表面の結晶配向率において、複数の結晶方位の内の一つの結晶方位が優先的に配向していることが好ましい。電極表面の結晶配向率は次式（１）で定義されるものである。
【００４２】
（結晶方位の配向率）＝I（ｈｋｌ）／ΣI（ｈｋｌ）×１００ ・・・（１）
但し、I（ｈｋｌ）は電極表面のＸ線回折測定より得られる各面の回折強度積分値であり、ΣI（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和である。尚、本明細書では、Ｘ線回折測定より得られる（１１１）面，（２００）面，（２２０）面、あるいは（３１１）面のそれぞれの回折強度積分値から上式（１）に従って優先配向性を算出する。
【００４３】
好ましい面方位は特に限定されないが、電極表面のＸ線回折において（１１１）面，（２００）面，（２２０）面、あるいは（３１１）面のいずれかの面を優先配向させた金属酸化物分散型複合材料が好ましい。所定の面方位がピーク積分値で８０％以上を占める電極が好ましいが、より好ましくは、（２２０）面の配向率が８０％を示す材料である。そのためには、冷間圧延処理において圧下率７０％以上、好ましくは９０％以上の条件で実施し、後述するように、得られた材料の表面を更に機械研磨，電解研磨することが好ましい。尚、圧下率は次式（２）で定義する。
【００４４】
（圧下率）＝（ｔ0−ｔ）／ｔ0×１００ ・・・（２）
但し、上記（２）式において、ｔ0は圧延前の板厚であり、ｔは圧延後の板厚である。
【００４５】
金属酸化物分散型複合材料に接続する電気配線材料は、広く用いられている銅，アルミニウム，銀，白金等の電気抵抗の低い金属材料、またそれらを絶縁被覆した配線を用いることができるが、特に限定されるものではない。電気配線と分散型複合材料との接続は、溶接やはんだ付け等公知の方法で実施することができる。
【００４６】
電極面積を規定する場合や電気配線材料または接続部の液体試料への浸漬を回避したい場合には、電極表面の一部を除き、絶縁性樹脂に包埋してもよい。絶縁性樹脂としては、特に限定されないが、フッ素系樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリ塩化ビニル，エポキシ樹脂，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリスチレン，ポリスルホン，ホリエーテルスルホン，ホリフェニレンサルファイド，アクリル樹脂など耐薬品性に優れ、また分析対象とする液体試料に応じて適宜選択することができる。
【００４７】
本発明の電極を、接着剤を用いて絶縁性基板に固定してもよい。絶縁性基板は上記した絶縁性樹脂と同様の材料を用いることができる。接着剤には、エポキシ系，アクリル系など熱可塑性，熱硬化性あるいは光硬化性の樹脂を用いることができるが、絶縁性樹脂と同様、耐薬品性に優れたものであれば、特に限定されず適宜選択することができる。
【００４８】
電極を絶縁性樹脂に埋め込む場合や絶縁性基板に固定する場合には、本発明の電極の下地に別の金属を配置したクラッド材を用いることもできる。例えば、酸化物分散型複合材料とチタンなど弁金属とを接合した材料などが挙げられる。接合に関しては、チタンなどの表面が酸素，炭素，窒素などと反応し、不活性皮膜を形成することから、チタンの金属表面を露出させて、速やかに白金と接合する必要がある。そのためには、例えば、チタン表面に形成された不活性皮膜を真空雰囲気下でドライエッチングなどにより除去した後、複合材料と付き合わせて鍛接することにより接合が可能である。また、公知の爆発圧接法によりチタンと酸化物分散型複合材料を接合した後、冷間圧延加工することも可能である。また、冷間圧延加工した酸化物分散型複合材料とチタン表面に白金めっきを施したもの面同士を付き合わせ、鍛接することにより作製することがより好ましい。チタン表面に白金めっきを施す場合、密着性を向上させるための前処理として、チタン表面をサンドブラスト法は化学エッチング法により処理してもよい。化学エッチング法においては、フッ酸，フッ化物含有フッ酸，濃硫酸，塩酸，蓚酸など、またそれらの混合溶液を用いることができる。
【００４９】
下地金属の板厚は特に限定されないが、曲げや切削等の加工性の観点から０.０１〜５mmが好ましい。酸化物分散型複合材料の板厚としては、０.０１〜０.３mmであることが好ましい。より好ましくは、０.０２〜０.１５mmである。圧延工程において局所的な熱，圧力集中などの影響を受け、表層に内部とは異なる結晶組織状態が形成される場合があり、その深さは場合によっては表層から０.０１mm程度に及ぶ。そのため、酸化物分散型複合材料の厚みを０.０１mm以上とし、表層を機械研磨により除去して内部の結晶組織を表層に露出して使用することがより好ましい。０.３mm以上では白金量が多くなり、高コストになるためである。
【００５０】
金属酸化物分散型複合材料は、前述したように、その表面を機械的に研磨することが好ましい。さらに、機械的研磨した後、さらに電解研磨することがより好ましい。電解研磨は、酸あるいは水酸化カリウムなどの強アルカリ成分を含む電解液中で水素発生領域と酸素発生領域間で繰り返し電位印加する方法が好ましい。印加電位波形は三角波，矩形波などを用いることができるが、本発明においては、特に限定する必要はない。
【００５１】
上記の機械研磨および電解研磨は、圧下率の大きい条件下で冷間圧延加工処理を行う場合に特に有効な処理である。すなわち、特に圧延加工を経た材料の表面近傍の結晶配向性は比較的ランダムであったり、局所的に表面に熱が加わることにより板内部と表層部とでは結晶粒径および配向性が異なることがわかった。機械研磨後の材料では圧延加工により形成された表面変質層はある程度除去されるが、機械研磨時の加圧により形成される表面変質層や研磨砥粒によるキズなどが依然として存在している。本発明の製造方法においても、冷間圧延加工により白金の内部は結晶配向性を持った状態となるが、表面近傍には結晶配向性の乱れた表面変質層が形成されることが考えられる。機械研磨および電解研磨は前記表面変質層の除去に有効であり、材料内部の高い結晶配向性を有する部分を露出させる工程と言える。
【００５２】
電極の製造工程において、材料表面の変質層の除去の程度を判断するため、電解研磨処理中に所定の電解液中に前記材料を浸漬し、サイクリックボルタンメトリにより表面状態を診断することが好ましい。すなわち、サイクリックボルタンメトリ結果より複数の水素吸脱着の電流ピークが得られる。これらの電流ピークは電極表面の面方位に依存した電流量となるため、圧延加工により生じた表面変質層の除去の度合いを判断する基準となり得る。得られたピークの内少なくとも２つのピークの面積、ならびに面積比を計算する。計算結果に基づき、所定の面積比になるまで電解研磨することにより、表面変質層を除去した電極を得ることができる。尚、サイクリックボルタンメトリにおいて用いる電解液としては、例えば硫酸，燐酸，過塩素酸，水酸化ナトリウム，水酸化カリウムなどが挙げられる。
【００５３】
電気化学セルに用いる対極は、分析対象とする液体試料に応じて適宜選択するが、白金または白金合金を用いることができる。また、本発明の電極を対極に用いてもよい。形状は、線状，棒状，網状，板状など特に限定されない。
【００５４】
電気化学セルに用いる参照極は、銀｜塩化銀電極，飽和カロメル電極，銀電極などを用いることができるが、特に限定されない。
【００５５】
上記した電極を作用極として用いた電気化学セルおよび分析装置は、その電気化学応答が長期間にわたり電極の表面状態の変動が少なく、また露出する結晶配向性の変化が小さく、安定した測定結果を示すことがわかった。フローセル内に作用極を設置する場合においても、長期間にわたり電極の表面状態、特に電極面内において局所的な凹みの形成を抑制し、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、結果的にデータ安定性を向上できる。
【００５６】
本発明の電極，電気化学セルおよび電気化学測定装置を用いて、血液・尿など液体試料に含まれる化学的成分として、例えば以下に示す成分を分析することが可能である。例えば、グルコース，糖化ヘモグロビン，糖化アルブミン，乳酸，尿酸，尿素，クレアチニン，胆汁酸、コレステロール，中性脂肪、アンモニア，尿素窒素，ビリルビン，ヒスタミンなどが挙げられるが、酵素やメディエータ等の作用により生じる酸化還元種の電気化学応答を示す成分が挙げられるが、特に限定されない。分析対象とする化学的成分と選択的に結合する成分を表面に修飾した磁性粒子を用いて対象成分を電極表面に捕捉した後、電気化学測定を行う成分も分析することが可能である。
【００５７】
グルコースを検出する場合にあっては、例えばグルコースオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、グルコース濃度を定量することができる。
【００５８】
糖化ヘモグロビンや糖化アルブミンなどの糖化タンパク質を検出する場合にあっては、例えばプロテアーゼにより糖化タンパク質より糖化ペプチドを遊離させた後、さらに糖化ペプチドオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、糖化タンパク質濃度を定量することができる。
【００５９】
乳酸を検出する場合にあっては、例えば乳酸オキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、乳酸濃度を定量することができる。
【００６０】
尿酸を検出する場合にあっては、例えばウリカーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、尿酸濃度を定量することができる。
【００６１】
尿素を検出する場合にあっては、例えばウレアーゼを作用させることにより生じたアンモニアに、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）およびフェリシアン化カリウム存在下でさらにグルタミン酸脱水素酵素を作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、尿素濃度を定量することができる。
【００６２】
クレアチニンを検出する場合にあっては、例えばクレアチニナーゼ，クレアチナーゼおよびザルコシンオキシダーゼを順次作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、クレアチニン濃度を定量することができる。
【００６３】
胆汁酸を検出する場合にあっては、例えば胆汁酸硫酸スルファターゼ，β−ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼを還元型ＮＡＤＨおよびフェリシアン化カリウム存在下で順次作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、胆汁酸濃度を定量することができる。
【００６４】
コレステロールを検出する場合にあっては、例えばコレステロールオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、コレステロール濃度を定量することができる。
【００６５】
中性脂肪を検出する場合にあっては、例えばグリセロフォスフェートオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、中性脂肪濃度を定量することができる。
【００６６】
脂肪酸を検出する場合にあっては、例えばアシルＣｏＡオキシダーゼを作用させることにより生成した過酸化水素を電極上で還元あるいは酸化することにより、脂肪酸濃度を定量することができる。
【００６７】
アンモニアを検出する場合にあっては、ＮＡＤＨおよびフェリシアン化カリウム存在下でグルタミン酸脱水素酵素を作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、アンモニア濃度を定量することができる。
【００６８】
ビリルビンを検出する場合にあっては、例えばフェリシアン化カリウム存在下でビリルビンオキシダーゼを作用させることにより生成したフェロシアン化カリウムを電極上で酸化することにより、尿素窒素濃度を定量することができる。
【００６９】
上記した酵素類は電極表面上に固定化される。酵素類の電極表面への固定化方法は特に限定されないが、例えば酵素類を溶解させた水溶液や緩衝液中に電極を浸漬する方法、あるいは電極上に酵素類を溶解させた水溶液や緩衝液を滴下することにより物理的あるいは化学的に酵素類を固定化する方法、末端基にカルボキシル基やアミノ基などの官能基を導入したチオールを含む溶液中に電極を浸漬して電極表面に前記チオールを吸着させた後に酵素などを反応させて固定化する方法、グルタルアルデヒドのような架橋試薬あるいはさらに牛血清アルブミンを用いて酵素などを電極上に固定化する方法、親水性高分子などのゲル膜を電極上に形成させた後に膜中に酵素などを固定化する方法またはポリチオフェンなどの導電性高分子膜を電極上に形成させた後に膜中に酵素などを固定化する方法などが挙げられる。
【００７０】
分析対象を検出する際、必要に応じて、検出濃度範囲の拡張を目的としてメディエーター分子を利用することが有効である。メディエーター分子を利用する場合においては、電極上に形成させた酵素類の生理活性物質の固定化膜中あるいはこれとは分けて、メディエーター分子を電極上に配置することが好ましい。メディエーター分子の種類は特に限定されないが、例えばフェリシアン化カリウム，フェロシアン化カリウム，フェロセンおよびその誘導体、ビオローゲン類およびメチレンブルーなどの少くとも一種を用いることができる。
【００７１】
次に、以上の原理に基づく、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００７２】
以下、本発明の一実施形態による電極を用いて、本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の全体構成について説明する。
【００７３】
図１は、本発明の第１の実施形態による電気化学的分析装置の全体構成を示す。第１の実施形態は、バッチ処理方式の形態を有した電気化学的分析装置である。
【００７４】
電気化学セル１の中に、作用極２，対極３および参照極４を配置する。各電極２，３，４は、電気配線７により電位印加手段５および測定手段６に接続されている。対極３は白金を板状に圧延加工し、表面を鏡面研磨したものを用いた。参照極は、Ａｇ｜ＡｇＣｌ電極とした。尚、本明細書中において、銀｜塩化銀（飽和塩化カリウム水溶液）電極をＡｇ｜ＡｇＣｌと記す。
【００７５】
溶液分注機構１１は、それぞれ測定溶液容器８から被測定対象化学的成分を含む測定溶液、緩衝液容器９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入する。導入された測定溶液と緩衝液は、溶液導入管１３内にて混合されて、混合液が溶液注入機構１２により、電気化学セル１中に注入されて被測定対象物の電気化学的測定が行われる。
【００７６】
電位印加手段５はポテンシオスタット，ガルバノスタット，直流電源，交流電源あるいはそれらをファンクションジェネレータなどと接続したシステムを用いることができる。測定手段６は、被測定対象物の電気化学的特性を測定する。電気化学的特性とは、ポテンシオメトリ，アンペロメトリ，ボルタンメトリ，インピーダンス測定等、公知の測定手法のいずれであってもよく、特に限定されることはない。電気化学反応に応じて生じる光子を光学素子により検出する方法等もある。
【００７７】
測定の終了した測定溶液は、溶液排出機構１５によって吸引されて、溶液排出管１４を通って廃液容器１６に廃棄される。試料の測定終了後、溶液分注機構１１によって、洗浄液容器１０から洗浄液が吸入され、溶液注入機構１２によって電気化学セル１中に供給される。電気化学セル１内を洗浄した洗浄液は、廃液容器１６に廃棄される。
【００７８】
ここで、典型例として、電圧印加手段５は、測定溶液の測定中に作用極に対して正の電位と負の電位を所定周期で繰り返すパルス状波形の電位を出力する。このパルス状波形の電位は、血液のような蛋白質，ハロゲン元素を多く含む測定溶液を電解セル内に長期間連続的に流す場合や、水酸化カリウムのような強アルカリ性の洗浄剤が測定容器内に流入する場合に、印加されるように構成されている。本実施例では上記電位印加波形としたが、特に限定されることはない。
【００７９】
ここで、作用極２に用いる電極材料として、白金中に酸化ジルコニウムを分散させた複合材料を用いた。前記複合材料は、以下に示す製法に従って作製した。白金−０.２％ジルコニウム合金を真空溶解にてインゴットを製造した。続いて、鍛造処理後、前記インゴットを圧延することにより、伸線処理を行った。前記の伸線処理したものをフレームガンにより蒸留水浴に向けて溶融噴霧し、白金合金粉末とした。得られた白金合金粉末を大気中、１２５０℃，２４時間保持して酸化処理を行った。酸化処理後の合金粉を１２５０℃で仮焼結し、引き続きホットプレスで成形固化する。緻密度を向上させるため、成形体を熱間鍛造する。最後に、この合金を圧下率９０％で冷間圧延処理、１４００℃で１時間加熱処理を行うことで、板厚０.２mmの板状の複合材料を得た。
【００８０】
前記の複合材料を用いて、作用極２を以下の手順に従って作製した。
【００８１】
前記複合材料を直径５mmの大きさに切断した。その後、図２に示す作用電極製造装置５０により、まず電極化部５０ａにおいて切断した複合材料３０１の裏面に電気配線３０２をはんだにより接続した。電気配線として絶縁樹脂被覆銅線を用いた。
【００８２】
次に、樹脂包埋部５０ｂにおいて、複合電極の表面だけが直径５mmの円状に露出するように、接着剤３０３を用いて絶縁性樹脂３００に埋め込んだ。絶縁性樹脂としてフッ素系樹脂を用いた。
【００８３】
次に、機械研磨部５０ｃにおいて、電極表面を耐水研磨紙，ダイヤモンドペーストおよびアルミナ粒子を用いて順次機械研磨加工され、鏡面に仕上げた。
【００８４】
次に、ステンレス製のシャフト３０４をフッ素系樹脂にねじ込み、シャフト３０４と電気配線３０２とを接続した。最後に、電解研磨部５０ｄにおいて、０.２mol／Ｌ水酸化カリウム水溶液中で−１.２〜１.０Ｖ vs Ａｇ｜ＡｇＣｌの電位間で電位走査速度０.１Ｖ／ｓで１００００回電位走査が繰り返され、図３に示す作用極２を得た。尚、図４は図３のＡ−Ａ′における断面模式図である。
【００８５】
本実施例で作製した作用極２の電極表面のＸ線回折測定を実施した。Ｘ線源としてＣｕＫαを用い、出力４０ｋＶ，２０ｍＡとし、電極表面上の異なる３点を測定した。白金表面における（１１１）面，（２００）面，（２２０）面，（３１１）面の回折ピークの積分値（Ｉ）を算出して、各方位の配向率（（％）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００）を求めた。尚、各ピーク積分値の算出の際には、（１１１）面は３７°≦２θ≦４２°、（２００）面は４４°≦２θ≦４９°、（２２０）面は６５°≦２θ≦７０°、（３１１）面は７８°≦２θ≦８３°（θは回折角度）の範囲で行った。測定の結果、図５に示すように、面指数（２２０）が優先的に配向しており、配向率９５％であることがわかった。
【００８６】
図６は、本発明の一実施形態で採用している、金属酸化物分散型白金電極の効果を説明する図である。同一濃度のＴＳＨ（甲状腺刺激ホルモン）を分析対象として繰り返し測定を行った。図６の横軸は試験回数を示し、縦軸は各実測値を基準値で除した値で示した。尚、基準値は既定濃度のＴＳＨ含有溶液を測定したときの出力値、実測値は実施例、比較例で用いた溶液それぞれを測定したときの測定値である。変動幅は分析６００００回目と１回目の値の差と定義する。図６において、丸印を結ぶ線は本願実施例の場合であり、三角印を結ぶ線は、本発明とは異なる比較例の場合である。
【００８７】
図３の電極および図１の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電気化学セルに導入する方法で測定を行った。
【００８８】
図６に示すように、比較例の電極を用いた場合の変動幅は１０.３％であった。比較例の電極は、熱間圧延加工，再結晶化処理を施した白金電極であり、白金表面を実施例１と同様に、機械研磨処理，電解処理を行った電極である。詳細は後述する比較例にて説明する。それに対して、本実施例の電極を用いた場合、変動幅が４.２％まで低減した。
【００８９】
本実施例の電極は、金属酸化物として酸化ジルコニウムを分散した白金電極である。本電極におけるジルコニウム含有量は金属換算で０.２％であり、圧延加工および機械研磨において生じた、表面変質層が除去され、面方位（２２０）に配向率８０％以上で優先配向している。本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【００９０】
実施例１では、複合材料をフッ素樹脂に埋め込んだ電極としたが、金属酸化物分散型複合材料を電極として用い、その電極がデータ安定性に効果を示すものである。そのため、形態については特に限定されない。例えば、図７（図８は図７の側面図）に示すような樹脂に埋め込まない板状の形態でも同様の効果が得られることを確認した。
【００９１】
【表１】
【実施例２】
【００９２】
次に、本発明の実施例２について説明する。この実施例２の電極およびそれを用いた電気化学的分析装置は、電極を製造する際、電解研磨処理中にサイクリックボルタンメトリにより表面状態を診断しながら、電極表面の変質層を除去した点を除き、実施例１と同様である。サイクリックボルタンメトリは、電解液として窒素置換したｐＨ６.８６の燐酸緩衝液を用い、作用極を作用極２、対極を白金ワイヤ、参照極をＡｇ｜ＡｇＣｌとし、電位走査範囲−０.６〜１.１Ｖ，走査速度０.１Ｖ／ｓの条件で実施した。測定結果を図９に示す。サイクリックボルタンメトリ結果より得られた複数の水素吸脱着の電流ピークのうち、−０.３７〜−０.３１Ｖに見られるピークをａとし、−０.３１〜−０.２Ｖに見られるピークをｂとし、それらのピーク面積，面積比ｂ／ａを計算する。面積比が８０％以下となるまで電解処理を行い、作用極２を得た。
【００９３】
本発明の実施例２による作用極を用いた電気化学的分析装置により実施例１と同様に繰り返し分析した結果、変動幅は３.８％と良好な結果が得られた。電極をＸ線回折解析した結果、配向率９６％で（２２０）方位に優先配向していることがわかった。本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【００９４】
本発明の実施例２では、ピークａ，ｂを表面変質層除去度合いの判断基準として用いたが、−０.４８〜−０.３７Ｖに見られるピークｃとピークｂからｂ／ｃを計算し、判断基準としてｂ／ｃが３５％以下とした場合においても同様の効果が得られることが確認できた。
【実施例３】
【００９５】
図１０，図１１を用いて、本発明の一実施形態による電気化学的分析装置について説明する。本発明の一実施形態による電気化学的分析装置の構成を図１０に示す。図１０の電気化学的分析装置に用いるフローセルの分解構成図を図１１に示す。
【００９６】
図１０において、図１に示した電気化学セル１がフローセル２０に置き換わっている点以外は、図１に示した例と図１０に示した例とは同等となっている。
【００９７】
図１１において、電気化学セルとしてのフローセル２０は、（ａ）に示す２枚の電気絶縁性基板３０，３２と、シール部材３１を（ｂ）のように積層して形成した。絶縁性基板３０としてポリエーテルエーテルケトンを用いた。絶縁性基板３０の一方の面には、作用極３４が固定されている。ここで、作用極２に用いる電極材料として、白金中に酸化ジルコニウムを分散させた複合材料を用いた。前記複合材料は、以下に示す製法に従って作製した。粒径約０.５μｍの白金粉末と炭酸カルシウムとを混合した懸濁液をボールミル処理し、その懸濁液を１１００℃で高温熱処理し、その高温熱処理により得られる塊を水に投入した後、硝酸処理を行った。得られた白金粉末２ｋｇを、純水４Ｌに投入し、白金懸濁液を作製した。その白金懸濁液に硝酸ジルコニウム溶液９ｇを混合し、常温で約３分間撹拌した後、アンモニア水溶液２.０ｇを加えてｐＨ７.５に調整し、混合液から濾過回収することにより、水酸化ジルコニウム担持白金粉末を得た。回収した水酸化ジルコニウム担持白金を、洗浄処理後、１２０℃大気雰囲気中で乾燥処理を行った。続いて、この水酸化ジルコニウム担持白金を開口径３００μｍのふるいを通過させた。この水酸化ジルコニウム担持白金を容器に充填し、１００ＭＰａで冷間圧成形して成形体を得た。この成形体は、１２００℃の大気雰囲気中にて、１時間の焼結処理を施し、続いてエアハンマによる鍛造加工をすることで酸化ジルコニウムが分散した白金インゴットを得た。このインゴットを圧下率９０％となるように冷間圧延処理を行った。続いて、１４００℃，１ｈｒの再結晶加熱処理を行うことにより、板厚１５０μｍの複合材料を製造した。得られた複合材料には酸化ジルコニウムが金属換算で約０.１％含まれていた。尚、複合材料中に含有するジルコニウム濃度は、材料を王水で溶解後、誘導結合プラズマ試料分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）により分析した。
【００９８】
作用極３４が固定化された絶縁性基板３０は図１６に示す製造フローに従って作製した。
【００９９】
電極化部５０ａにて、上記した複合材料に絶縁性樹脂被覆アルミ配線３９をはんだにより接続することにより、作用極３４を得た。次に、樹脂包埋部５０ｂにおいて、絶縁性基板３０の表面に予め設けられた凹部に埋め込み、接着剤により固着した。その後、機械研磨部５０ｃにおいて、絶縁性基板３０と電極との表面段差が無くなるまで耐水研磨紙，ダイヤモンドペースト，アルミナにより順次機械研磨し、鏡面にした。その後、電解研磨部５０ｄにおいて０.２mol／Ｌ水酸化カリウム水溶液中で−１.２Ｖ／０.５秒，３.０Ｖ／１.５秒の矩形パルス状の電位印加を１００００回繰り返した。尚、得られた作用極３４の表面Ｒａ（算術平均粗さ）は約０.６μｍであった。最後に、セル組立部５０ｅにおいてシール部材３１および絶縁性基板３２を積層することにより、電気化学セル２０を形成した。
【０１００】
絶縁性基板３２は、透明なアクリル材によって形成した。絶縁性基板３２の一方の面に、対極３５を固定した。対極３５は、白金を電極の形状に加工した後、１０００℃にて、１時間焼鈍処理を施したものを用いた。絶縁性基板３２の表面には、凹部が形成されており、この凹部に焼鈍処理を施した対極３５を埋め込み、固着した後、対極３５の表面を鏡面研磨した。尚、対極３５の形状は、板状に限られるものではなく、櫛歯状，メッシュ状，棒状でもよい。また、電極材料は、白金に限るものでなく、他の白金族金属でもよい。対極３５は、作用極と同様に、機械研磨処理後、電解研磨処理を施した白金を用いてもよい。
【０１０１】
対極３５も作用極３４と同様、絶縁性基板３２に埋め込まれる前に電気配線４０とはんだにより接続している。そして、電気配線３９，４０は、絶縁性基板３０，３２に開けられた穴に通してある。
【０１０２】
シール部材３１は、フッ素系樹脂製であり、中央に開口部３６を設けた。絶縁性基板３０には配管３７，３８と連結するための溶液注入口３７ａ，溶液排出口３８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部３６の内周に位置するよう配置され、開口部３６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極３４と対極３５は、シール部材３１の開口部３６を介して対向している。
【０１０３】
絶縁性基板３０，３２およびシール部材３１の４隅にはねじ穴３３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板３０とシール部材３１と絶縁性基板３２とを固定圧着して、フローセル２０を形成した。
【０１０４】
絶縁性基板３０において、作用極が配設される面と反対側の面には、フッ素樹脂製の配管３７，３８を固定接続した。配管３７は、フローセル２０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管３８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管３８、すなわち溶液の排出側配管部に配置し、作用極に電位印加する際の基準電極として利用した。
【０１０５】
本発明のフローセルは図１１に示した実施形態に特に限定されない。以下その他のフローセルの例について説明する。
【０１０６】
図１２において、フローセル６０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板７０，７２と、シール部材７１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板７０の一方の面には、作用極７４が固定されている。絶縁性基板７２の一方の面には、対極７５が固定されている。
【０１０７】
作用極７４，対極７５は、それぞれ絶縁性基板７０，７２に埋め込まれる前に電気配線７９，８０とはんだ付けにより接続されており、電気配線７９，８０は、絶縁性基板７０，７２に開けられた穴に通してある。
【０１０８】
シール部材７１中央には開口部７６を有している。絶縁性基板７２には配管７７，７８と連結するための溶液注入口７７ａ，溶液排出口７８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部７６の内部に位置するよう配置され、開口部７６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極７４と対極７５は、シール部材７１の開口部７６を介して対向している。
【０１０９】
絶縁性基板７０，７２およびシール部材７１の４隅にはねじ穴７３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板７０とシール部材７１と絶縁性基板７２とを固定圧着して、フローセル６０を形成する。
【０１１０】
絶縁性基板７２において、対極７５が配設される面と反対側の面には、フッ素樹脂製の配管７７，７８が固定接続されている。配管７７は、フローセル６０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管７８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管７８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１１１】
図１３において、フローセル９０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板１００，１０２と、シール部材１０１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板１００の一方の面には作用極１０４が固定されている。絶縁性基板１０２の一方の面には対極１０５が固定されている。
【０１１２】
作用極１０４，対極１０５は、それぞれ絶縁性基板１００，１０２に埋め込まれる前に電気配線１０９，１１０とはんだ付けにより接続されており、電気配線１０９，１１０は、絶縁性基板１００，１０２に開けられた穴に通してある。
【０１１３】
シール部材１０１中央には開口部１０６を有している。開口部の形状はフローセル内に供給される各種溶液が滞留することなく、円滑に液置換が行われる形状であれば、特に限定されない。絶縁性基板１００には配管１０７，１０８と連結するための溶液注入口１０７ａ，溶液排出口１０８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部１０６の内部に位置するよう配置され、開口部１０６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極１０４と対極１０５は、シール部材１０１の開口部１０６を介して対向している。
【０１１４】
絶縁性基板１００，１０２およびシール部材１０１の４隅にはねじ穴１０３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板１００とシール部材１０１と絶縁性基板１０２とを固定圧着して、フローセル９０を形成する。
【０１１５】
絶縁性基板１００において、側面には、フッ素樹脂製の配管１０７，１０８が固定接続されている。配管１０７は、フローセル９０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１０８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１０８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１１６】
図１４において、フローセル１２０は、（ａ）に示す各部材、すなわち２枚の電気絶縁性基板１３０，１３２と、シール部材１３１が（ｂ）のように積層されて形成される。絶縁性基板１３２の一方の面には、対極１３５が固定されている。絶縁性基板１３０の中央部には（ｃ）に示すように作用極１３４を配置する凹部および作用極との接続を可能にする通電用ボルト１４１のネジ溝１４３が形成されている。作用極１３４を絶縁性基板１３０に接着剤を用いて固着した後、鏡面研磨を行う。その後、通電用プレート１４２を介して通電用ボルト１４１をネジ溝１４３に締め込む。通電用プレートは例えば金，錫やアルミニウムなど、軟らかく抵抗率の小さい金属であれば特に限定されない。通電用ボルト１４１は電気配線１３９と接続されており、作用極１３４との電気的接続を可能にしている。
【０１１７】
対極１３５は絶縁性基板１３２に埋め込まれる前に電気配線１４０とはんだ付けにより接続されており、電気配線１４０は、絶縁性基板１３２に開けられた穴に通してある。
【０１１８】
シール部材１３１中央には開口部１３６を有している。絶縁性基板１３２には配管１３７，１３８と連結するため溶液注入口１３７ａ，溶液排出口１３８ａが設けられており、これら２つの孔は開口部１３６の内部に位置するよう配置され、開口部１３６部分に溶液の出し入れが可能となる。作用極１３４と対極１３５は、シール部材１３１の開口部１３６を介して対向している。
【０１１９】
絶縁性基板１３０，１３２およびシール部材１３１の４隅にはねじ穴１３３が配置され、それぞれに、ネジを通し、絶縁性基板１３０とシール部材１３１と絶縁性基板１３２とを固定圧着して、フローセル１２０を形成する。
【０１２０】
絶縁性基板１３２において、側面には、フッ素樹脂製の配管１３７，１３８が固定接続されている。配管１３７は、フローセル１２０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１３８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１３８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１２１】
図１５において、フローセル１８０は、絶縁性基板１９０，１９２で作用極１９４をＯ−リング１９１を介して積層することにより形成する。絶縁性基板１９０，１９２外周にはねじ穴１９３が配置され、それぞれにネジを通して締め込むことにより、フローセル１８０を形成する。
【０１２２】
絶縁性基板１９２中央部には対極２００が埋め込まれており、フローセル内部に突出した構造となっている。また、絶縁性基板１９２には、フッ素樹脂製の配管１９７，１９８が固定接続されている。配管１９７は、フローセル１８０に測定溶液などを導入する機構に接続され、配管１９８は、測定済みの溶液を排出するための流路として用いる。また、参照極（図示せず）は、配管１９８、すなわち溶液の排出側配管部に配置され、作用極に電位印加する際の基準電極として利用する。
【０１２３】
作用極１９４，対極１９５は、電気配線１９９，２００とはんだ付けにより接続されている。
【０１２４】
次に、図１０，図１１を用いて、本発明の実施例３の電気化学的分析装置の全体構成について説明する。図１と同様な構成の部分は、重複するので詳細な説明は省略する。
【０１２５】
測定溶液と緩衝液を溶液導入管１３内にて混合し、フローセル２０中に注入した。混合液がフローセル２０に貯液している間に、電圧印加手段５により作用極３４に所定の電位を印加し、被測定対象物の電気化学的測定を行った。フローセル２０内の作用極における電気化学的反応により得られた信号を、電気配線７を介して信号処理のための測定手段６に伝達した。
【０１２６】
尚、透明な絶縁性樹脂３２上部に検出器を配置することにより電気化学反応により生じる変化を光学的に測定することも可能である。
【０１２７】
フローセル２０にて測定の終了した測定溶液を溶液排出機構１５によって吸引し、溶液排出管１４を通って廃液容器１６に廃棄した。
【０１２８】
本実施例３で用いた作用極３４は白金に酸化ジルコニウムを分散した複合材料に電気配線を施した電極である。電極表面のＸ線回折測定を実施した結果、面指数（２２０）が優先的に配向しており、配向率８５％であることがわかった。
【０１２９】
図１１のフローセルおよび図１０の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として血清中のＴＳＨを直径３μｍの磁性粒子表面に吸着させた複合体を分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎にフローセルに導入する方法で測定を行った。実施例１と同様に、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.０％であった。本電極を作用極として用いたフローセルおよび分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。さらに、表面に生成したピットが電極表面の磁性粒子を安定化させることにより、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例４】
【０１３０】
本発明の実施例４について説明する。実施例４では既知濃度のグルコースを分析対象とし、実施例１の電極表面上に酵素を固定化したことおよび白金中に分散させる金属酸化物を酸化ニオブとしたことを除き、実施例１と同様に繰り返し測定を行った。白金中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.０６％であった。
【０１３１】
測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、４.０％であり、比較例２に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、結果的に電極表面に修飾する酵素量を安定に制御することができ、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例５】
【０１３２】
本発明の実施例５について説明する。実施例５では既知濃度の尿素を分析対象としたことおよび白金中に分散させる金属酸化物を酸化タンタルとしたことを除き、実施例１の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。白金中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.０８％であった。測定溶液容器８において、検体試料とウレアーゼ、次にβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ），フェリシアン化カリウム存在下でさらにグルタミン酸脱水素酵素を作用させることによりフェロシアン化カリウムを生成させた。測定溶液容器８からフェロシアン化カリウムを含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、２.５％であり、比較例３に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例６】
【０１３３】
本発明の実施例６について説明する。実施例６では既知濃度のコレステロールを分析対象としたこと、母材金属を白金−２％金合金としたことおよび母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.１％であった。測定溶液容器８において、検体試料とコレステロールオキシダーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.０％であり、比較例４に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例７】
【０１３４】
本発明の実施例７について説明する。実施例７では既知濃度の尿酸を分析対象としたこと、母材金属を白金−１％ロジウム合金としたことおよび母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.１５％であった。測定溶液容器８において、検体試料とウリカーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.３％であり、比較例５に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例８】
【０１３５】
本発明の実施例８について説明する。実施例８では既知濃度のクレアチニンを分析対象としたこと、母材中に分散させる金属酸化物を酸化ジルコニウムとしたことを除き、実施例５の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。母材中に分散した金属酸化物の含有量は金属換算で０.９％であった。尚、母材中に分散した金属酸化物の含有量が１％を上回る電極を試作したが、電極形状を調整する際加工性が悪化したため、本実施例では１％以下となるように電極を調整した。測定溶液容器８において、検体試料とクレアチニナーゼ，ザルコシンオキシターゼを順次作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液注入機構１２により電気化学セル１中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.７％であり、比較例６に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例９】
【０１３６】
本発明の実施例９について説明する。実施例９では母材中に分散した金属酸化物の含有量が金属換算で０.００４％であることを除き、実施例８の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、１２.３％であり、比較例７に比べてわずかに変動幅が小さくなり効果は見られたものの、大差ないことがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、母材中の金属酸化物の含有量が小さすぎ、母材の結晶組織の微細化がさほど進行していなかったこと、結晶配向率が実施例８に比べて小さいことに起因すると考えられる。
【実施例１０】
【０１３７】
本発明の実施例１０について説明する。実施例１０では既知濃度の脂肪酸を分析対象としたことを除き、実施例３の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。すなわち、測定溶液容器８において、検体試料とアシルＣｏＡオキシダーゼを作用させることにより過酸化水素を生成した。測定溶液容器８から過酸化水素を含む測定溶液、緩衝液溶器９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液吸引機構１５によりフローセル２０中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.１％であり、比較例８に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例１１】
【０１３８】
本発明の実施例１１について説明する。実施例１１では既知濃度のビリルビンを分析対象としたことを除き、実施例３の測定方法に準拠して繰り返し分析測定を行った。すなわち、測定溶液容器８において、検体試料とフェリシアン化カリウム存在下でビリルビンオキシダーゼを作用させることによりフェロシアン化カリウムを生成した。測定溶液容器８からフェロシアン化カリウムを含む測定溶液、緩衝液溶液９から緩衝液を溶液導入管１３内に導入して混合し、溶液吸引機構１５によりフローセル２０中に注入し、電気化学測定を行った。繰り返し測定を行った結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、５.３％であり、比較例９に比べて変動幅が小さくなっていることがわかった。これは、本電極を作用極として用いた分析装置においては、電極表面内におけるエッチング速度差が小さいため、面内で不均一な溶解を抑制し、かつ、分析を繰り返しても最表面に露出する結晶の配向性の変化が小さく、表面状態の変動を抑制することが可能になり、また、分析液，洗浄液の液置換を安定して実施することが可能となり、電気化学応答が長期間にわたり変動が少なく、安定した測定結果が得られるという効果が認められた。
【実施例１２】
【０１３９】
実施例１２は、金属基体をチタンとし、その表面に白金めっきを施し、酸化ジルコニウムを塗布，焼成した膜を形成した電極を作製した。以下に詳細な作製方法を説明する。１０mm×１０mm，板厚０.５mmのチタンを脱脂洗浄した後、５％フッ酸水溶液で２分間処理した。水洗後、ジニトロジアミノ白金含有硫酸水溶液中で１５ｍＡ／cm2で１分間めっきを行った。次に、大気中４００℃で１時間加熱処理した。次に、塩化白金酸（白金金属換算で１０ｇ／Ｌ）のブタノール溶液と塩化ジルコニウム（ジルコニウム金属換算で１ｇ／Ｌのエタノール溶液を等量混合し、塗布液を調製した後、この塗布液を用いて１cm2あたり３μＬ秤量し、それを白金めっきを施したチタン基体に塗布した。その後、室温で３０分間真空乾燥させ、さらに大気中５００℃で１０分間焼成した。この工程を５０回繰り返すことにより、酸化ジルコニウム分散型白金電極を得た。この電極の金属酸化物含有率は９.７％であった。また、電極表面をＸ線回折測定した結果、優先配向率は４７％であった。前記電極を作用極として用いて、実施例１と同様に図１の電気化学的分析装置を用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電気化学セルに導入する方法で測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、８.７％であった。
【実施例１３】
【０１４０】
実施例１３は、酸化ジルコニウムの代わりに酸化ニオブとしたことを除き、実施例１２と同様に繰り返し分析測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、９.４％であった。
【実施例１４】
【０１４１】
実施例１４は、酸化ジルコニウムの代わりに酸化タンタルとしたことを除き、実施例１２と同様に繰り返し分析測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、９.２％であった。
【０１４２】
実施例１２から１４の電極を用いた場合、比較例１と比較して変動幅の低減に効果があったものの、その効果は実施例１に比べて小さいものであった。これは、実施例１２から１４の電極は、塗布，焼成により作製した電極であり、母材中に含まれる金属酸化物の濃度が実施例１に比べて大きいこと、および結晶配向率が小さいことに起因していることが考えられる。つまり、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。加えて、塗布，焼成により作製した酸化ジルコニウム分散型白金電極のため、実施例１の圧延電極に比べて膜強度が低く、表面エッチングに伴い電極材が脱落する現象も認められた。さらに、金属酸化物濃度が大きいため、電気化学反応に影響を及ぼしたことも考え得る。結果的に、電極表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１４３】
〔比較例１〕
比較例の電極４は、白金を圧延により板状にした電極である。１時間８００度に加熱するとともに、板厚が０.１mmとなるように、１００ＭＰａで熱間圧延加工した。冷却後、実施例１と同様に、フッ素系樹脂に埋め込み、白金表面を耐水研磨紙，ダイヤモンドペースト，アルミナを用いて順次機械研磨し、引き続き電解研磨を施し、作用極とした。
【０１４４】
この作用極を用いて、実施例１と同様に図１の電気化学的分析装置に用いて、測定溶液として、血清中のＴＳＨを免疫学的に分析し、洗浄液として、例えば水酸化カリウム水溶液を各測定の終了毎に電解セルに導入する方法で測定を行った。
【０１４５】
その結果、図６に示すように、比較例の電極を用いた場合の変動幅は１０.３％であった。比較例の電極をＸ線回折で解析したところ、図５に示すように、（２２０）および（１１１）に優先配向していることがわかったが、最大強度を示した（２２０）方位の配向率は５４％であった。また、比較例１の電極の板厚方向断面の結晶組織を観察したところ、粒径の大きい粗大結晶組織を有することがわかった。このような電極を用いた場合、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。また、最表面に露出する各結晶方位の配向率が分析繰り返しに伴って変動する。結果的に、表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１４６】
〔比較例２〕
比較例２は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例４と同様にグルコースを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、４.２％であった。
【０１４７】
〔比較例３〕
比較例３は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例５と同様に尿素を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、３.７％であった。
【０１４８】
〔比較例４〕
比較例４は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例６と同様にコレステロールを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.３％であった。
【０１４９】
〔比較例５〕
比較例５は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例７と同様に尿酸を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、８.８％であった。
【０１５０】
〔比較例６〕
比較例６は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例８と同様にクレアチニンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、１１.２％であった。
【０１５１】
〔比較例７〕
比較例７は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例９と同様にクレアチニンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００万回との変動幅を求めると、１２.６％であった。
【０１５２】
〔比較例８〕
比較例８は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例１０と同様に脂肪酸を分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、７.２％であった。
【０１５３】
〔比較例９〕
比較例９は、比較例１の白金電極を作用極として用い、実施例１１と同様にビリルビンを分析対象として繰り返し測定を行った。測定した結果、表１に示すように、分析１回目と６００００回目との変動幅を求めると、６.６％であった。
【０１５４】
比較例２から９の白金電極を用いた場合、分析繰り返し、すなわち表面エッチングの進行に伴い、電極表面内におけるエッチング速度差が大きく、特定の面が優先的に溶解していくことにより、電極面内において局所的に大きい段差が発生したことに起因すると考える。結果的に、表面状態の変動が大きくなること、分析液，洗浄液の液置換が安定に実施できなくなり、長期間で見た場合において電気化学応答の変動が大きくなったと考えられる。
【０１５５】
尚、上述した本発明の実施例は、本発明の電極を電気化学的分析装置の作用極に適用した場合の例であるが、作用極のみならず、対極にも本発明を適用することができる。対極にも本発明を適用すれば、さらに分析データの高精度化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 電気化学セル
２，３４，７４，１０４，１３４，１９４ 作用極
３，３５，７５，１０５，１３５，１９５ 対極
４ 参照極
５ 電位印加手段
６ 測定手段
７，３９，４０，７９，８０，１０９，１１０，１３９，１４０，１９９，２００，３０２ 電気配線
８ 測定溶液容器
９ 緩衝液容器
１０ 洗浄液容器
１１ 溶液分注機構
１２ 溶液注入機構
１３ 溶液導入管
１４ 溶液排出管
１５ 溶液排出（吸引）機構
１６ 廃液容器
２０，６０，９０，１２０，１８０ フローセル
３０，３２，７０，７２，１００，１０２，１３０，１３２，１９０，１９２ 絶縁性基板
３１，７１，１０１，１３１ シール部材
３３，７３，１０３，１３３，１９３ ねじ穴
３６，７６，１０６，１３６，１９６ 開口部
３７，３８，７７，７８，１０７，１０８，１３７，１３８，１９７，１９８ 配管
３７ａ，７７ａ，１０７ａ，１３７ａ 溶液注入口
３８ａ，７８ａ，１０８ａ，１３８ａ 溶液排出口
５０ 電極製造装置
５０ａ 電極化部
５０ｂ 樹脂包埋部
５０ｃ 機械研磨部
５０ｄ 電解研磨部
５０ｅ セル組立部
１４１ 通電用ボルト
１４２ 通電用プレート
１４３ ネジ溝
１９１ Ｏリング
３００ 絶縁性樹脂
３０１ 複合材料
３０３ 接着剤
３０４ シャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極において、白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成してなることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項２】
請求項１記載の電気化学測定用電極において、上記金属酸化物がジルコニウム，タンタル，ニオブからなる群より選ばれる金属の酸化物であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項３】
請求項２記載の電気化学測定用電極において、上記金属酸化物の含有比率が０.００５〜１重量％であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項４】
請求項３記載の電気化学測定用電極において、前記電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００（但し、Ｉ（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の電気化学測定用電極において、電極表面の一部を除き、電極材料を絶縁樹脂に包埋してなることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項６】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学セルにおいて、作用極，対極，参照極が内部に配置される電気化学セルであって、前記作用極が請求項１〜５に記載の電極であることを特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項６に記載の電気化学セルにおいて、液体試料を前記セル内部へ注入する注入口およびセル外部へ排出する排出口をセルに配置したフローセルであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
電気化学的分析装置において、
作用極，対極，参照極が内部に配置される電気化学セルと、
上記電気化学セル内へ測定溶液，緩衝溶液および洗浄溶液を注入する溶液注入手段と、
上記作用極，対極，参照極に電位を印加する電位印加手段と、
上記作用極，対極，参照極に接続され上記測定溶液の電気化学的特性を測定する測定手段とを備え、前記作用極が請求項１〜５に記載の電極であることを特徴とする電気化学的分析装置。
【請求項９】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極の製造方法において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する工程、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程
からなることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電気化学測定用電極の製造方法において、上記電解研磨は、電解液中で電位を水素発生領域から酸素発生領域の電位間で複数回繰り返し印加する工程であることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電気化学測定用電極の製造方法において、上記電解液中で印加する電位の波形は矩形波であることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１記載の電気化学測定用電極の製造方法において、表面変質層を除去した後、サイクリックボルタンメトリにより得られる複数の水素吸脱着ピークのうち少なくとも２つのピークの面積比から電極表面状態を診断し、所定ピーク比となるまで電解研磨を繰り返すことを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１３】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学セルの製造方法において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む工程
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設する工程
からなることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
【請求項１４】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極の製造装置において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する樹脂包埋部、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部
を備えることを特徴とする電気化学測定用電極の製造装置。
【請求項１５】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学セルの製造装置において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む樹脂包埋部、
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設するセル組立部
からなることを特徴とする電気化学セルの製造装置。
【請求項１】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極において、白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を形成してなることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項２】
請求項１記載の電気化学測定用電極において、上記金属酸化物がジルコニウム，タンタル，ニオブからなる群より選ばれる金属の酸化物であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項３】
請求項２記載の電気化学測定用電極において、上記金属酸化物の含有比率が０.００５〜１重量％であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項４】
請求項３記載の電気化学測定用電極において、前記電極表面のＸ線回折測定より得られる結晶方位の配向率（％）を、Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）×１００（但し、Ｉ（ｈｋｌ）は各面の回折強度積分値であり、ΣＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）の回折強度積分値の総和）とすると、得られる複数の結晶方位の内の一つの結晶方位の配向率が８０％以上であることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の電気化学測定用電極において、電極表面の一部を除き、電極材料を絶縁樹脂に包埋してなることを特徴とする電気化学測定用電極。
【請求項６】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学セルにおいて、作用極，対極，参照極が内部に配置される電気化学セルであって、前記作用極が請求項１〜５に記載の電極であることを特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項６に記載の電気化学セルにおいて、液体試料を前記セル内部へ注入する注入口およびセル外部へ排出する排出口をセルに配置したフローセルであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
電気化学的分析装置において、
作用極，対極，参照極が内部に配置される電気化学セルと、
上記電気化学セル内へ測定溶液，緩衝溶液および洗浄溶液を注入する溶液注入手段と、
上記作用極，対極，参照極に電位を印加する電位印加手段と、
上記作用極，対極，参照極に接続され上記測定溶液の電気化学的特性を測定する測定手段とを備え、前記作用極が請求項１〜５に記載の電極であることを特徴とする電気化学的分析装置。
【請求項９】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極の製造方法において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する工程、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程
からなることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電気化学測定用電極の製造方法において、上記電解研磨は、電解液中で電位を水素発生領域から酸素発生領域の電位間で複数回繰り返し印加する工程であることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電気化学測定用電極の製造方法において、上記電解液中で印加する電位の波形は矩形波であることを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１記載の電気化学測定用電極の製造方法において、表面変質層を除去した後、サイクリックボルタンメトリにより得られる複数の水素吸脱着ピークのうち少なくとも２つのピークの面積比から電極表面状態を診断し、所定ピーク比となるまで電解研磨を繰り返すことを特徴とする電気化学測定用電極の製造方法。
【請求項１３】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学セルの製造方法において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施して電極化する工程、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む工程
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する工程、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する工程、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設する工程
からなることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
【請求項１４】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学測定用電極の製造装置において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）前記電極表面の一部を除いて電極を絶縁樹脂中に包埋する樹脂包埋部、
（ｃ）前記の樹脂に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部
を備えることを特徴とする電気化学測定用電極の製造装置。
【請求項１５】
液体試料中に含まれる化学的成分の電気化学的応答を測定する電気化学的分析装置に用いる電気化学セルの製造装置において、
（ａ）白金または白金合金を母材として前記母材中に金属酸化物が分散して含有される複合材料に電気配線を施す電極化部、
（ｂ）予め溶液注入口および排出口を形成した絶縁性基板に、前記電極を接着剤により埋め込む樹脂包埋部、
（ｃ）前記の絶縁性基板に包埋された電極の表面を機械研磨する機械研磨部、
（ｄ）前記電極表面を電解研磨し、表面変質層を除去する電解研磨部、
（ｅ）前記の研磨を施した電極が包埋した絶縁性基板、開口部を有するシール部材、別の絶縁性基板を積層一体化し、対極，参照極を付設するセル組立部
からなることを特徴とする電気化学セルの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１２２７８３（Ｐ２０１２−１２２７８３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２１２８（Ｐ２０１０−２７２１２８）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
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