(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照電極、作用電極および対向電極を有する電気化学センサと、当該電気化学センサを介して検出対象液中の微量成分を検出する検出処理部とを備えた微量成分検出装置であって、
前記電気化学センサは、前記作用電極としての第１の作用電極および第２の作用電極を備えて構成され、
前記検出処理部は、前記参照電極に対する前記第１の作用電極の第１の電位が当該参照電極に前記微量成分を析出させ得る予め規定された電位よりも低電位となっている第１の時間よりも、当該参照電極に対する前記第２の作用電極の第２の電位が前記予め規定された電位よりも低電位となっている第２の時間の方が短くなるように、当該参照電極と当該第１の作用電極との間、および当該参照電極と当該第２の作用電極との間にそれぞれ電位差を生じさせる第１の処理と、前記第１の電位および前記第２の電位が互いに等しい状態を維持しつつ、当該第１の電位および当該第２の電位を徐々に高くすると共に、前記第１の作用電極および前記対向電極の間を流れる第１の電流の電流値と前記第２の作用電極および当該対向電極の間を流れる第２の電流の電流値との差分電流値を前記第１の電位および前記第２の電位と共に測定結果として取得して微量成分を検出する第２の処理とをこの順で実行する微量成分検出装置。
【請求項２】
参照電極、作用電極および対向電極を有する電気化学センサを介して検出対象液中の微量成分を検出する微量成分検出方法であって、
前記作用電極としての第１の作用電極および第２の作用電極を備えて構成された前記電気化学センサを使用すると共に、
前記参照電極に対する前記第１の作用電極の第１の電位が当該参照電極に前記微量成分を析出させ得る予め規定された電位よりも低電位となっている第１の時間よりも、当該参照電極に対する前記第２の作用電極の第２の電位が前記予め規定された電位よりも低電位となっている第２の時間の方が短くなるように、当該参照電極と当該第１の作用電極との間、および当該参照電極と当該第２の作用電極との間にそれぞれ電位差を生じさせる第１の処理と、前記第１の電位および前記第２の電位が互いに等しい状態を維持しつつ、当該第１の電位および当該第２の電位を徐々に高くすると共に、前記第１の作用電極および前記対向電極の間を流れる第１の電流の電流値と前記第２の作用電極および当該対向電極の間を流れる第２の電流の電流値との差分電流値を前記第１の電位および前記第２の電位と共に測定結果として取得して微量成分を検出する第２の処理とをこの順で実行する微量成分検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象液中の微量成分をストリッピングボルタンメトリ法に従って検出する微量成分検出装置および微量成分検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医療診断や、環境汚染物質のモニタリングなどに際して、少量の試料（液滴）から、その試料に含まれる微量成分を検出（定量）する際には、キャピラリークロマトグラフィーや質量分析計などの分析（定量）装置が使用されている。しかしながら、これらの装置が高価で大型であるため、微量成分の検出（定量）に要するコストの低減が困難であると共に、試料を取得した作業場所から分析（定量）装置の設置場所まで試料を移動させる必要が生じることから、微量成分の検出（定量）処理が煩雑化しているという現状がある。
【０００３】
一方、特開２００６−１１２７８９号公報には、試料に含まれている鉛やカドミウム等の重金属をストリッピングボルタンメトリ法に従って定量する微量分析方法（以下、単に「分析方法」ともいう）が開示されている。この分析方法では、ビスマスをスパッタリングすることによって形成された電気化学測定用電極部（以下、「作用電極」ともいう）と、銀をスパッタリングすることで形成された参照電極とを備えて構成された電気化学測定用電極素子（以下、単に「電極素子」ともいう）を使用して、試料中の微量成分を二電極法で定量している。この場合、上記の電極素子は、比較的安価に製造することができ、また、この電極素子や、電極素子を含んで構成されるポテンショスタットおよび測定回路（定量用の装置）は、ある程度コンパクトに構成することが可能となっている。これにより、この分析方法では、キャピラリークロマトグラフィーや質量分析計などの分析（定量）装置を使用するのと比較して、試料中の微量成分を低コストで容易に定量することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２７８９号公報（第１１−１４頁、第１−９図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の分析方法、および微量成分の定量処理時に使用する装置（以下、「分析装置」ともいう）には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来の分析装置および分析方法では、参照電極に対する作用電極の電位を変化させつつ、両電極間を流れる電流を測定し、ピーク電流値が測定された際の参照電極に対する作用電極の電位に基づいて試料中の微量成分の種類を特定すると共に、ピーク電流値のレベルに基づいて、その微量成分の濃度を特定している。
【０００６】
この場合、従来の分析装置および分析方法による微量成分の分析（定量）に際しては、微量成分を含有している溶液（試料）に対して参照電極および作用電極の双方が接して、両電極が溶液を介して相互に接続された状態となる。このため、参照電極に対する作用電極の電位を変化させた状態において、参照電極および作用電極の間を溶液の抵抗の存在に起因する電流が流れることとなる。また、両電極の界面に形成される電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流も生じることがある。このため、従来の分析装置および分析方法では、定量対象の微量成分の溶解電流（試料中の微量成分の存在に応じて測定されるピーク電流）が、溶液抵抗の存在に起因する電流や、電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流などに埋もれてしまい、微量成分の溶解電流の電流値を正確に測定するのが困難となることがある。また、両電極の表面に意図しない物質が付着し、これに起因して、測定される電流値に揺らぎが生じたり、両電極に対する溶液の電位に変化が生じて電流値に揺らぎが生じたりすることもあり、これらに起因して、微量成分の溶解電流の電流値を正確に測定するのが困難となることもある。したがって、従来の分析装置および分析方法では、試料中の微量成分を正確に検出・定量することができないことがあるという問題点が存在する。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、検出対象液中の微量成分を正確に検出し得る微量成分検出装置および微量成分検出方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の微量成分検出装置は、参照電極、作用電極および対向電極を有する電気化学センサと、当該電気化学センサを介して検出対象液中の微量成分を検出する検出処理部とを備えた微量成分検出装置であって、前記電気化学センサは、前記作用電極としての第１の作用電極および第２の作用電極を備えて構成され、前記検出処理部は、前記参照電極に対する前記第１の作用電極の第１の電位が当該参照電極に前記微量成分を析出させ得る予め規定された電位よりも低電位となっている第１の時間よりも、当該参照電極に対する前記第２の作用電極の第２の電位が前記予め規定された電位よりも低電位となっている第２の時間の方が短くなるように、当該参照電極と当該第１の作用電極との間、および当該参照電極と当該第２の作用電極との間にそれぞれ電位差を生じさせる第１の処理と、前記第１の電位および前記第２の電位が互いに等しい状態を維持しつつ、当該第１の電位および当該第２の電位を徐々に高くすると共に、前記第１の作用電極および前記対向電極の間を流れる第１の電流の電流値と前記第２の作用電極および当該対向電極の間を流れる第２の電流の電流値との差分電流値を前記第１の電位および前記第２の電位と共に測定結果として取得して微量成分を検出する第２の処理とをこの順で実行する。
【０００９】
また、請求項２記載の微量成分検出方法は、参照電極、作用電極および対向電極を有する電気化学センサを介して検出対象液中の微量成分を検出する微量成分検出方法であって、前記作用電極としての第１の作用電極および第２の作用電極を備えて構成された前記電気化学センサを使用すると共に、前記参照電極に対する前記第１の作用電極の第１の電位が当該参照電極に前記微量成分を析出させ得る予め規定された電位よりも低電位となっている第１の時間よりも、当該参照電極に対する前記第２の作用電極の第２の電位が前記予め規定された電位よりも低電位となっている第２の時間の方が短くなるように、当該参照電極と当該第１の作用電極との間、および当該参照電極と当該第２の作用電極との間にそれぞれ電位差を生じさせる第１の処理と、前記第１の電位および前記第２の電位が互いに等しい状態を維持しつつ、当該第１の電位および当該第２の電位を徐々に高くすると共に、前記第１の作用電極および前記対向電極の間を流れる第１の電流の電流値と前記第２の作用電極および当該対向電極の間を流れる第２の電流の電流値との差分電流値を前記第１の電位および前記第２の電位と共に測定結果として取得して微量成分を検出する第２の処理とをこの順で実行する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の微量成分検出装置、および請求項２記載の微量成分検出方法では、作用電極としての第１の作用電極および第２の作用電極を備えて構成された電気化学センサを使用して、第１の時間よりも第２の時間の方が短くなるように参照電極と第１の作用電極との間、および参照電極と第２の作用電極との間に第１の電位および第２の電位をそれぞれ生じさせる第１の処理と、第１の電位および第２の電位が互いに等しい状態を維持しつつ、第１の電位および第２の電位を徐々に高くすると共に、第１の電流と第２の電流との差分電流値を第１の電位および第２の電位とを共に測定結果として取得して検出対象液中の微量成分を検出する第２の処理とをこの順で実行する。
【００１１】
したがって、請求項１記載の微量成分検出装置、および請求項２記載の微量成分検出方法によれば、第１の作用電極および対向電極の間と、第２の作用電極および対向電極の間とを同様に流れる「溶液抵抗の存在に起因する電流」および「電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流」の影響や、第１の作用電極および対向電極の間を流れる電流と、第２の作用電極および対向電極の間を流れる電流との双方に同様に生じる「電極の表面に対する異物の付着に起因する電流値に揺らぎ」および「各電極に対する溶液の電位に変化に起因する電流値に揺らぎ」の影響が排除された「微量成分の純粋な溶解電流の電流値」に基づいて、微量成分を検出・定量することができるため、試料中の微量成分を正確に検出・定量することができる。また、キャピラリークロマトグラフィーや質量分析計などの高価で大型の分析（定量）装置を使用するのとは異なり、電気化学センサを含んで構成されるポテンショスタットや、差分電流値を取得するための各種回路で構成される電気化学測定装置が安価で非常にコンパクトに構成できるため、試料中の微量成分を低コストでありながら確実かつ容易に定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気化学測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】電気化学センサ１０の平面図である。
【図３】電気化学測定装置１におけるポテンショスタット２の等価回路図である。
【図４】電気化学測定装置１におけるＩ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂおよび差分抽出回路４の等価回路図である。
【図５】参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位と、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位との関係について説明するための説明図である。
【図６】作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流と、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流との関係について説明するための説明図である。
【図７】作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流と、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流との差分電流を抽出した結果について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、微量成分検出装置および微量成分検出方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示す電気化学測定装置１は、「微量成分検出装置」の一例であって、後述するように、本願発明に係る「微量成分検出方法」に従い、一例として、検出・定量対象の液体（「検出対象液」：以下、「試料」ともいう）に含まれている重金属（亜鉛、鉛、カドミウムおよび水銀等）などの微量成分の検出および定量を実行可能に構成されている。この電気化学測定装置１は、電気化学センサ１０が接続されて構成されたポテンショスタット２、Ｉ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂ、差分抽出回路４および処理部５を備えて構成されている。この場合、電気化学センサ１０は、試料中の微量成分を「三電極法」で定量するためのセンサであって、図２に示すように、参照電極１２、作用電極１３ａ，１３ｂおよび対向電極１４が支持基板１１における一方の表面に形成されて構成されている。
【００１５】
支持基板１１は、一例として、その一面にＳｉＯ２によって絶縁膜が形成されたＳｉ基板で構成されている。なお、支持基板１１に代えて、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）や、絶縁性樹脂基板（例えば、ＰＣやＰＥ等で形成された基板）やガラス基板を「支持基板」として使用することもできる。参照電極１２は、一例として、Ａｇの薄膜およびＡｇＣｌの薄膜が支持基板１１の上にこの順で形成されて構成されている。作用電極１３ａ，１３ｂは、一例として、図示しない導体層の上にスクリーン印刷法によって塗布されたカーボンペーストで構成されている。この場合、本例の電気化学センサ１０では、一例として、作用電極１３ａが「第１の作用電極」に相当し、作用電極１３ｂが「第２の作用電極」に相当する。対向電極１４は、支持基板１１の上に形成されたＰｔの薄膜で構成されている。
【００１６】
この電気化学センサ１０は、上記の各電極１２，１３ａ，１３ｂ，１４の上を除いて、パリレン（パラキシリレン系ポリマー）の薄膜で構成された絶縁保護膜が形成されている。なお、「参照電極」、「第１の作用電極」、「第２の作用電極」および「対向電極」を構成する材料は、上記の例に限定されず、検出・定量対象の微量成分の種類に応じて、公知の各種材料でこれらの電極を構成することができる。また、図３に示すように、電気化学センサ１０を含んで構成されているポテンショスタット２では、参照電極１２がオペアンプ回路２１の−入力端子に接続され、対向電極１４がオペアンプ回路２１の出力端子に接続され、作用電極１３ａがＩ／Ｖ変換回路３ａに接続され、作用電極１３ｂがＩ／Ｖ変換回路３ｂに接続されている。また、上記のオペアンプ回路２１の＋入力端子は、グランド電位に接続されている。
【００１７】
Ｉ／Ｖ変換回路３ａは、図４に示すように、−入力端子が作用電極１３ａに接続され、＋入力端子が処理部５に接続され、出力端子が差分抽出回路４に接続されたオペアンプ回路３１ａを備え、後述するようにして、処理部５が電気化学センサ１０の参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が低くなるように両電極１２，１３ａの間に電位差を生じさせたときに、一例として、作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流をＩ／Ｖ変換して差分抽出回路４に出力する。Ｉ／Ｖ変換回路３ｂは、−入力端子が作用電極１３ｂに接続され、＋入力端子が処理部５に接続され、出力端子が差分抽出回路４に接続されたオペアンプ回路３１ｂを備え、後述するようにして、処理部５が電気化学センサ１０の参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位が低くなるように両電極１２，１３ｂの間に電位差を生じさせたときに、一例として、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流をＩ／Ｖ変換して差分抽出回路４に出力する。
【００１８】
差分抽出回路４は、−入力端子がＩ／Ｖ変換回路３ａに接続され、＋入力端子がＩ／Ｖ変換回路３ｂに接続され、出力端子が処理部５に接続されたオペアンプ回路４１を備え、−入力端子と＋入力端子との間に生じる電位差に応じた電流（作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流と、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流との差分電流）を処理部５に出力する。なお、Ｉ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂおよび差分抽出回路４に代えて、作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流をサンプリングするサンプリング回路、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流をサンプリングするサンプリング回路、および両サンプリング回路によってサンプリングされた電流値の差分を抽出する差分抽出回路（共に図示せず）を設ける構成を採用することもできる。
【００１９】
処理部５は、「検出処理部」に相当し、後述するようにして、ストリッピングボルタンメトリ法に従って、試料中の微量成分を検出・定量する。具体的には、処理部５は、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位（「第１の電位」）、および参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位（「第２の電位」）をそれぞれ変化させる（参照電極１２と作用電極１３ａとの間、および参照電極１２と作用電極１３ｂとの間にそれぞれ電位差を生じさせる）「第１の処理」を実行する。また、処理部５は、差分抽出回路４から出力される電流の電流値（「差分電流値」の一例）と、上記の両電位の値とに基づいて、試料中の微量成分を検出・定量する「第２の処理」を実行する。
【００２０】
この電気化学測定装置１を用いて微量成分を検出・定量する際には、まず、電気化学センサ１０における参照電極１２、作用電極１３ａ，１３ｂおよび対向電極１４の形成領域１１ａ（図２において破線で囲った領域：電極形成領域）に定量対象の試料を滴下する。次いで、図示しない操作部の開始スイッチを操作する。この際に、処理部５は、上記の「第１の処理」および「第２の処理」をこの順で実行する。
【００２１】
具体的には、処理部５は、まず、参照電極１２に対して作用電極１３ａ，１３ｂが低電位となるように参照電極１２および作用電極１３ａ，１３ｂの間に電位差を生じさせる（「第１の処理」）。この際に、処理部５は、図５に示すように、一例として、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位を時点ｔ０において−１．５Ｖとし、その状態を時点ｔ１まで時間Ｔ１に亘って維持する。また、処理部５は、参照電極１２と作用電極１３ｂとを時点ｔ０から時点ｔ１まで等電位に維持した後に、時点ｔ１において、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位を−１．５Ｖとする。これにより、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位（第１の電位）が予め規定された電位（一例として、−１．０Ｖ）よりも低電位となっている時間Ｔ１（「第１の時間」の一例）よりも、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位（第２の電位）が予め規定された電位（本例では、−１．０Ｖ）よりも低電位となっている時間（「第２の時間」の一例：本例では、「第１の処理」の終了時点、および「第２の処理」の開始時点である時点ｔ１の瞬間）の方が短くなるように電極１２，１３ａの間、および電極１２，１３ｂの間にそれぞれ電位差が生じる。
【００２２】
この場合、一例として、電気化学センサ１０における形成領域１１ａに滴下された試料中に亜鉛が含まれている場合には、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が−１．０Ｖよりも低い状態（参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が−１．０Ｖを下回っている状態）において、試料中の亜鉛が作用電極１３ａの表面に析出する。したがって、時点ｔ０から時点ｔ１までの時間Ｔ１に亘って参照電極１２に対する電位が−１．０Ｖよりも低い状態が維持されている作用電極１３ａには、十分な量の亜鉛が析出した状態となる。これに対して、作用電極１３ｂにおいては、参照電極１２に対する電位が−１．０Ｖよりも低い状態（参照電極１２に対する電位が−１．０Ｖを下回っている状態）が時点ｔ１の一瞬だけのため、試料中の亜鉛が、この作用電極１３ｂの表面には殆ど析出しない。これにより、作用電極１３ａの表面には十分な量の亜鉛が堆積し、作用電極１３ｂの表面には、亜鉛が殆ど存在しない状態となる。以上で、「第１の処理」が完了する。なお、本例では、処理部５が、「第１の処理」の終了時点であり、かつ、「第２の処理」の開始時点である時点ｔ１において、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位、および参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位が互いに等しい電位（本例では、−１．５Ｖ）となるように制御する。
【００２３】
次いで、処理部５は、上記の「第１の処理」によって参照電極１２に対して低電位とした作用電極１３ａ，１３ｂの電位を徐々に高くする。また、処理部５は、作用電極１３ａ，１３ｂおよび対向電極１４の間を流れる電流の差分電流値を取得して、この差分電流値と、参照電極１２に対する作用電極１３ａ，１３ｂの電位とに基づいて微量成分を検出・定量する（「第２の処理」）。この際に、図５に示すように、処理部５は、参照電極１２に対する作用電極１３ａの「第１の電位」、および参照電極１２に対する作用電極１３ｂの「第２の電位」が互いに等しい状態を維持しつつ、参照電極１２に対する作用電極１３ａ，１３ｂの両電位を、時点ｔ１から時点ｔ２にかけて（時間Ｔ２の間）徐々に高くする。また、この際には、作用電極１３ａと対向電極１４との間を流れる電流（一例として、作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流：「第１の電流」：図６参照）、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間を流れる電流（一例として、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流：「第２の電流」：図６参照）が、Ｉ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂによってＩ／Ｖ変換されて差分抽出回路４の両入力端子にそれぞれ出力される。
【００２４】
この際には、上記の「第１の処理」によって作用電極１３ａの表面に亜鉛が堆積した状態においては、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位を徐々に高くしていく過程において、この亜鉛が溶解する。このように亜鉛が溶解するときには、図６に矢印Ａで示すように、作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流値が増加する。なお、上記の「第１の処理」によって作用電極１３ｂの表面にも極く少量の亜鉛が存在する状態となるため、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位を徐々に高くしていく過程において、この少量の亜鉛が溶解して、図６に矢印Ｂで示すように、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流値がやや増加する。
【００２５】
一方、試料（溶液）の抵抗の存在に起因して作用電極１３ａと対向電極との間、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間を流れる電流や、各電極の界面に形成される電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流については、亜鉛の有無を問わず、作用電極１３ａと対向電極との間、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間において同様の電流値となる。また、各電極の表面に対する異物の物質に起因する測定電流の揺らぎや、各電極に対する溶液の電位に変化に起因する電流値に揺らぎについても、亜鉛の有無を問わず、作用電極１３ａと対向電極との間、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間においてほぼ同様に（同様のタイミングで、かつ同様のレベルで）生じる。
【００２６】
さらに、同図矢印Ｃ１や矢印Ｃ２で示すように、作用電極１３ａ，１３ｂから対向電極１４に流れる電流値の外乱の影響による減少や増加についても、作用電極１３ａと対向電極との間、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間においてほぼ同様に（同様のタイミングで、かつ同様のレベルで）生じる。この場合、前述したように、Ｉ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂが差分抽出回路４に接続されている本例の電気化学測定装置１では、作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流と、作用電極１３ｂから対向電極１４に流れる電流との差分が抽出されて差分抽出回路４から処理部５に出力される。
【００２７】
したがって、この電気化学測定装置１では、作用電極１３ａと対向電極との間、および作用電極１３ｂと対向電極１４との間の双方に対して同様に生じる「溶液抵抗の存在に起因する電流」、「電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流」、「異物の付着に起因する測定電流値の揺らぎ」および「各電極に対する溶液の電位に変化に起因する測定電流値の揺らぎ」などの影響が、差分抽出回路４においてキャンセルされる。これにより、この電気化学測定装置１では、前述した「第１の処理」によって作用電極１３ａ上に析出した亜鉛が溶解する際に作用電極１３ａから対向電極１４に流れる電流（亜鉛の溶解電流）だけが「差分電流値」として差分抽出回路４から処理部５に出力される。また、処理部５は、この「差分電流値」を、上記の「第１の電位」および「第２の電位」の値と共に測定結果として取得して、図示しないメモリに記録する。
【００２８】
次いで、処理部５は、記録した値（測定結果）に基づき、電気化学センサ１０上の試料中に、どのような微量成分が含まれているか、また、どの程度含まれているかを特定する。具体的には、処理部５は、図７に示す「ｘＡ」の電流が流れた際の「ｘＶ（「第１の電位」および「第２の電位」）」の値に基づき、試料中に亜鉛が含まれていると特定する（微量成分の検出）。また、処理部５は、「ｘＡ」のレベルに基づき、亜鉛がどの程度含まれているか（亜鉛の濃度）を特定する（微量成分の定量）。以上により「第２の処理」が完了し、試料についての微量成分の検出および定量が完了する。
【００２９】
このように、この電気化学測定装置１、および電気化学測定装置１による「微量成分検出方法」では、「作用電極」としての作用電極１３ａ，１３ｂを備えて構成された電気化学センサ１０を使用すると共に、参照電極１２に対する作用電極１３ａの「第１の電位」が予め規定された電位（本例では、−１．０Ｖ）よりも低電位となっている「第１の時間」よりも、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの「第２の電位」が予め規定された電位よりも低電位となっている「第２の時間」の方が短くなるように参照電極１２と作用電極１３ａとの間、および参照電極１２と作用電極１３ｂとの間に「第１の電位」および「第２の電位」をそれぞれ生じさせる「第１の処理」と、「第１の電位」および「第２の電位」が互いに等しい状態を維持しつつ、「第１の電位」および「第２の電位」を徐々に高くすると共に、作用電極１３ａおよび対向電極１４との間を流れる「第１の電流」と、作用電極１３ｂおよび対向電極１４の間を流れる「第２の電流」との「差分電流値」を「第１の電位」および「第２の電位」と共に「測定結果」として取得して検出対象液中の微量成分を検出する「第２の処理」とをこの順で実行する。
【００３０】
したがって、この電気化学測定装置１、および電気化学測定装置１による「微量成分検出方法」によれば、作用電極１３ａおよび対向電極１４の間と、作用電極１３ｂおよび対向電極１４の間とを同様に流れる「溶液抵抗の存在に起因する電流」および「電気二重層コンデンサに対する充電電流や放電電流」の影響や、作用電極１３ａおよび対向電極１４の間を流れる電流と、作用電極１３ｂおよび対向電極１４の間を流れる電流との双方に同様に生じる「電極の表面に対する異物の付着に起因する電流値に揺らぎ」および「各電極に対する溶液の電位に変化に起因する電流値に揺らぎ」の影響が排除された「微量成分の純粋な溶解電流の電流値」に基づいて、微量成分を検出・定量することができるため、試料中の微量成分を正確に検出・定量することができる。また、キャピラリークロマトグラフィーや質量分析計などの高価で大型の分析（定量）装置を使用するのとは異なり、電気化学センサ１０を含んで構成されるポテンショスタット２やＩ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂ、差分抽出回路４および処理部５からなる電気化学測定装置１が安価で非常にコンパクトに構成できるため、試料中の微量成分を低コストでありながら確実かつ容易に定量することができる。
【００３１】
なお、「微量成分検出装置」および「微量成分検出方法」は、上記の電気化学測定装置１の構成およびその測定方法に限定されない。例えば、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が−１．０よりも低い−１．５Ｖとなるように、「第１の処理」の開始時点（時点ｔ０）において直ちに参照電極１２と作用電極１３ａとの間に電位差を生じさせる例を説明したが、図５に一点鎖線で示すように、「第１の処理」の開始後に、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位を徐々に低下させてもよい。また、「第１の処理」の開始後に、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位を徐々に低下させた後に、「第２の処理」の開始時点まで参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が−１．５Ｖとなっている状態を所定時間に亘って維持してもよい（図示せず）。
【００３２】
さらに、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位が−１．０よりも低い−１．５Ｖとなるように、「第１の処理」の終了時点であり、かつ、「第２の処理」の開始時点である時点ｔ１において参照電極１２と作用電極１３ｂとの間に電位差を生じさせる例を説明したが、図５に一点鎖線で示すように、「第１の処理」の開始後、暫く経過してから、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位を徐々に低下させたり、図５に二点鎖線で示すように、「第１の処理」の開始後、暫く経過してから、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位を直ちに低下させたりしてもよい。また、「第１の処理」の開始後、暫く経過してから、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位を徐々に低下させた後に、「第２の処理」の開始時点まで参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位が−１．５Ｖとなっている状態を所定時間に亘って維持してもよい（図示せず）。
【００３３】
上記したように電位を変化させる（電位差を生じさせる）場合においても、参照電極１２に対する作用電極１３ｂの電位が「予め規定された電位（本例では、−１．０Ｖ）」よりも低電位となっている「第２の時間（時間Ｔ１ｂ等）」が、参照電極１２に対する作用電極１３ａの電位が「予め規定された電位」よりも低電位となっている「第１の時間（時間Ｔ１ａ等）」よりも短い限り、作用電極１３ａ上に析出する微量成分よりも、作用電極１３ｂ上に析出する微量成分の量が少量となる。したがって、「第２の処理」に際して、作用電極１３ｂ上に微量成分が存在せず、作用電極１３ａ上に微量成分が存在する状態が生じるため、作用電極１３ａ上の微量成分の溶解電流だけを処理部５に出力することができる結果、微量成分を十分に正確に検出することができる。
【００３４】
また、微量成分の検出および定量の双方を実行する例について説明したが、微量成分を定量せずに、単に、どのような微量成分が含まれているかだけを検出する構成および方法に本発明を適用することもできる。さらに、「電気化学センサ」を単体で形成した電気化学センサ１０を備えて構成した電気化学測定装置１を例に挙げて説明したが、「電気化学センサ」を含んで構成されるポテンショスタットのオペアンプ回路や、上記の電気化学測定装置１におけるＩ／Ｖ変換回路３ａ，３ｂおよび差分抽出回路４等に相当する回路の構成要素を、公知の半導体製造プロセスに従って、「参照電極」、「第１の作用電極」、「第２の作用電極」および「対向電極」等と共に支持基板上に形成することもできる（図示せず）。
【符号の説明】
【００３５】
１  電気化学測定装置
２  ポテンショスタット
３ａ，３ｂ  Ｉ／Ｖ変換回路
４  差分抽出回路
５  処理部
１０  電気化学センサ
１１  支持基板
１２  参照電極
１３ａ，１３ｂ  作用電極
１４  対向電極
ｔ０〜ｔ２  時点
Ｔ１，Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２  時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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