(57)【要約】      （修正有）【課題】ｐＨスタットを小型化すること。【解決手段】試料が収容される反応槽（２１）と、前記反応槽（２１）と電気的に接続された作用極収容槽（２２）と、前記反応槽（２１）内に配置された参照極（８）および対極（７）と、前記作用極収容槽（２２）に配置された作用極（１１）と、前記作用極（１１）と前記参照極（８）との間に予め設定された電位差を印加する電位差印加装置と、前記作用極（１１）と前記対極（７）との間で電流を流す電流制御装置と、を備えたｐＨスタット（Ｓ）。【選択図】図１
2007240324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が収容される反応槽と、
前記反応槽と電気的に接続された作用極収容槽と、
前記反応槽内に配置されたｐＨ応答性の参照極と、
前記反応槽内に配置された対極と、
前記作用極収容槽に配置された作用極と、
前記作用極と前記参照極との間に予め設定された電位差を印加する電位差印加装置と、
前記参照極に電流を流さず且つ前記作用極と前記対極との間で電流を流す電流制御装置と、
を備えたことを特徴とするｐＨスタット。
【請求項２】
前記作用極と前記対極との間で流れた電流の電気量を計測する電気量計測装置、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のｐＨスタット。
【請求項３】
前記反応槽および前記作用極収容槽が形成された１枚の槽形成基板と、
前記対極および前記作用極が形成され、前記槽形成基板に固定された１枚の電極形成基板と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のｐＨスタット。
【請求項４】
前記試料が収容される前の初期状態での前記作用極と前記参照極との間の初期電位差を、前記予め設定された電位差として測定する電位差測定装置、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のｐＨスタット。
【請求項５】
前記反応槽内の前記参照極の電位基準となる基準極、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のｐＨスタット。
【請求項６】
銀−塩化銀電極により構成された非分極性の前記作用極、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のｐＨスタット。
【請求項７】
酸化イリジウムにより構成された前記参照極、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のｐＨスタット。
【請求項８】
試料が収容される反応槽内に配置されたｐＨ応答性の参照極と前記反応槽に電気的に接続された作用極収容槽に配置された作用極との間の電位差を予め設定された電位差に設定し、前記作用極と前記反応槽内に配置された対極との間で流れた電流値を積算することによりｐＨの変化を測定することを特徴とするｐＨ変化測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨの変化を検出可能なｐＨスタットおよびｐＨの変化を測定するｐＨ変化測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、中和滴定や加水分解反応を伴う酵素活性の測定などでは、試料が収容される反応槽中のｐＨ（水素イオン濃度指数）を一定に維持する機能を有するｐＨスタットが広く応用されている。従来のｐＨスタットは、ガラス電極ｐＨメータにより溶液のｐＨを測定し、その値が予め設定したｐＨとは異なる時に、自動的に酸またはアルカリ溶液を入れたビュレットを駆動して、ｐＨを設定値に戻すように構成されている。そして、前記ｐＨスタットでのｐＨの変動を記録して、ｐＨの変化を測定していた。このようなｐＨスタットは、例えば、特許文献１（特開平７−３０１６１４号公報）に記載されている。
このほかにも、非特許文献１には、ｐＨ測定用トランジスタ（ＩＳＦＥＴ：イオンセンシティブ電界効果トランジスタ）の検出部の近くに電気分解を引き起こす電極を配置し、検出されたｐＨに応じて、電気分解を発生させｐＨを設定値に戻す技術が報告されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０１６１４号公報（「０００３」〜「０００４」）
【非特許文献１】B.van der Schoot, et al.（著者名）,  An ISFET-based Microlitre Titrator : Integration of a Chemical Sensor-Actuator System（論文名）, Sensors and Actuators（刊行物名），オランダ（発行国）,Elsevier B.V.（発行所）, 1985年（発行年）,8巻（巻数）,1号（号数）,11ページ−22ページ（ページ数）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（従来技術の問題点）
前記従来のｐＨスタットでは、反応槽内の変化後のｐＨを測定した後で、ｐＨの変化量に応じて、酸またはアルカリ溶液を投入したり電気分解を発生させていた。しかし、反応槽内で使用される溶液には、水素イオン濃度の変化を小さくする緩衝能があるため、緩衝能によって、測定されるｐＨ（水素イオン濃度の指数）の変化量が変わるという問題がある。特に、加水分解酵素等の活性測定では、酵素反応の結果生じたプロトン（水素イオン）の生成量を精確（精密且つ正確）に測定する必要があり、誤差が含まれる従来のｐＨスタットでは限界があった。
また、近年、微小化学分析システム（μＴＡＳ：Micro  Total  Analysis  System）の研究が活発に進められており、酵素活性の測定が可能なマイクロシステムが求められているが、従来のｐＨスタットではビューレット等が必要であり、小型のシステムは実現が困難であるという問題がある。特に、微小なチップ上でｐＨ変化が指標となる酵素活性の測定が可能なシステムは現在実現されていない。
【０００５】
本発明は、前述の事情に鑑み、緩衝能による誤差が少なく、ｐＨの変化を精確に測定することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、ｐＨスタットを小型化することを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明のｐＨスタットは、
試料が収容される反応槽と、
前記反応槽と電気的に接続された作用極収容槽と、
前記反応槽内に配置されたｐＨ応答性の参照極と、
前記反応槽内に配置された対極と、
前記作用極収容槽に配置された作用極と、
前記作用極と前記参照極との間に予め設定された電位差を印加する電位差印加装置と、
前記参照極に電流を流さず且つ前記作用極と前記対極との間で電流を流す電流制御装置と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明のｐＨスタットでは、反応槽には、試料が収容され、作用極収容槽は、前記反応槽と電気的に接続されている。前記反応槽内には、ｐＨ応答性の参照極と、対極とが配置されている。前記作用極収容槽には作用極が配置されている。電位差印加装置は、前記作用極と前記参照極との間に予め設定された電位差を印加する。電流制御装置は、前記参照極に電流を流さず且つ前記作用極と前記対極との間で電流を流す。
したがって、第１発明のｐＨスタットでは、反応槽内に収容された試料のｐＨが変化すると、参照極の電極電位が変化し、参照極との電位差が予め設定されている作用極に過電圧が印加される。これに伴い、作用極と対極との間で電流が流れ、対極でｐＨの変化を元の状態に戻す方向の電気分解が自動的に発生する。この結果、反応槽内のｐＨを一定に維持できる。また、第１発明のｐＨスタットは、３つの電極でｐＨを一定に維持でき、従来のように酸とアルカリを滴下するビューレット等を必要としないので、全体を小型化でき、微小なチップ上にも形成することができる。
【０００８】
（第１発明の形態１）
第１発明の形態１のｐＨスタットは、前記第１発明において、
前記作用極と前記対極との間で流れた電流の電気量を計測する電気量計測装置、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１のｐＨスタットでは、電気量計測装置は、前記作用極と前記対極との間で流れた電流の電気量を計測する。したがって、電気量を計測することで、反応槽で生成または消費された水素イオンの量を検出できる。このとき、ｐＨスタットの反応槽内のｐＨが一定に維持されるので、変化後のｐＨを検出する従来のｐＨ変化測定型センサに比べ、緩衝能やｐＨ変化による応答への悪影響を受けにくく、ｐＨの変化を精確に検出することができる。
【０００９】
（第１発明の形態２）
第１発明の形態２のｐＨスタットは、前記第１発明または第１発明の形態１において、
前記反応槽および前記作用極収容槽が形成された１枚の槽形成基板と、
前記対極および前記作用極が形成され、前記槽形成基板に固定された１枚の電極形成基板と、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２のｐＨスタットでは、１枚の槽形成基板には、前記反応槽、作用極収容槽が形成されている。１枚の電極形成基板には、前記対極および前記作用極が形成され、前記槽形成基板に固定されている。したがって、ｐＨスタットを、槽形成基板と電極形成基板とにより作製することができ、微小チップ上でｐＨスタットを実現することができる。
【００１０】
（第１発明の形態３）
第１発明の形態３のｐＨスタットは、前記第１発明および第１発明の形態１、２のいずれかにおいて、
前記試料が収容される前の初期状態での前記作用極と前記参照極との間の初期電位差を、前記予め設定された電位差として測定する電位差測定装置、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態３のｐＨスタットでは、電位差測定装置は、前記試料が収容される前の初期状態での前記作用極と前記参照極との間の初期電位差を、前記予め設定された電位差として測定する。したがって、平衡状態である初期状態の初期電位差を検出することができる。
【００１１】
（第１発明の形態４）
第１発明の形態４のｐＨスタットは、前記第１発明および第１発明の形態１〜３のいずれかにおいて、
前記反応槽内の前記参照極の電位基準となる基準極、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４のｐＨスタットでは、基準極により、前記反応槽内の前記参照極の電位基準を定めることができる。
【００１２】
（第１発明の形態５）
第１発明の形態５のｐＨスタットは、前記第１発明および第１発明の形態１〜４のいずれかにおいて、
銀−塩化銀電極により構成された非分極性の前記作用極、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態５の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態５のｐＨスタットでは、前記作用極は、銀−塩化銀の非分極性の電極により構成されているので、作用極に過電圧が印加された時に大きな電流が流れる。したがって、反応槽のｐＨがわずかに変化しても、電流が流れ、ｐＨを一定に維持することができる。この結果、精度を高めることができる。
【００１３】
（第１発明の形態６）
第１発明の形態６のｐＨスタットは、前記第１発明および第１発明の形態１〜５のいずれかにおいて、
酸化イリジウムにより構成された前記参照極、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態６の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態６のｐＨスタットでは、前記参照極は、酸化イリジウムにより構成されたｐＨ応答性の電極により構成されているので、ｐＨ変化により電極電位が変化し、ｐＨの変化を検出できる。
【００１４】
（第２発明）
前記技術的課題を解決するために、第２発明のｐＨ変化測定方法では、
試料が収容される反応槽内に配置されたｐＨ応答性の参照極と前記反応槽に電気的に接続された作用極収容槽に配置された作用極との間の電位差を予め設定された電位差に設定し、前記作用極と前記反応槽内に配置された対極との間で流れた電流値を積算することによりｐＨの変化を測定することを特徴とする。
【００１５】
（第２発明の作用）
前記構成要件を備えた第２発明のｐＨ変化測定方法では、試料が収容される反応槽内に配置されたｐＨ応答性の参照極と前記反応槽に電気的に接続された作用極収容槽に配置された作用極との間の電位差を予め設定された電位差に設定し、前記作用極と前記反応槽内に配置された対極との間で流れた電流値を積算することによりｐＨの変化を測定する。
したがって、第２発明のｐＨ変化測定方法では、反応槽内に収容された試料のｐＨが変化すると、参照極の電極電位が変化し、参照極との電位差が予め設定されている作用極に過電圧が印加される。これに伴い、作用極と対極との間で電流が流れ、対極でｐＨの変化を元の状態に戻す方向の電気分解が自動的に発生する。この結果、反応槽内のｐＨが一定に維持される。また、第２発明のｐＨ変化測定方法では、３つの電極でｐＨを一定に維持でき、従来のように酸とアルカリを滴下するビューレット等を必要としないので、小型のシステムでｐＨの変化を測定できる。
【発明の効果】
【００１６】
前述の本発明は、緩衝能による誤差が少なく、ｐＨの変化を精確に測定することができる。
また、本発明は、微小なチップでｐＨの変化を精確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のｐＨスタットの斜視説明図であり、図１Ａは全体説明図、図１Ｂは分解説明図である。
図２は本発明の実施の形態１のｐＨスタットの説明図であり、図２Ａは上面図、図２Ｂは図２Ａの要部拡大説明図である。
図１、図２において、実施の形態１のｐＨスタットＳは、槽形成基板Ｓ１と、槽形成基板Ｓ１に貼り合わされた電極形成基板Ｓ２とを有する。前記槽形成基板Ｓ１には、中央部に円孔状の反応槽形成口１が形成されている。前記反応槽形成口１の右側には円孔状の作用極収容槽形成口２が形成され、前記反応槽形成口１の左側には円孔状の基準極収容槽形成口３が形成されている。前記各収容槽形成口２，３と反応槽形成口１は、液絡路２ａ、３ａにより接続されている。なお、実施の形態１の槽形成基板Ｓ１は、１５ｍｍ×２０ｍｍのＰＤＭＳ（Poly DiMethyl Siloxane、シリコンポリマー）により構成されている。
【００１９】
前記電極形成基板Ｓ２はガラス基板６を有し、前記ガラス基板６の中央部には円形薄膜状の対極７が形成されている。前記対極７には、中心部から後方に延びる帯状の切り欠き部７ａ（図２参照）が形成されており、切り欠き部７ａ内部には細帯状のｐＨ指示電極（参照極）８が形成されている。前記対極７の左側には四角形状の基準極９が形成され、対極７の右側には作用極１１が形成されている。前記各電極７，８，９，１１は、ガラス基板６の後端部に形成された対極用接続端子７ｂ、参照極用接続端子８ｂ、基準極用接続端子９ｂ、作用極用接続端子１１ｂにそれぞれ接続されている。
図１Ｂにおいて、前記各電極７，８，９，１１の上面には、絶縁層１２が形成されている。前記絶縁層１２には、対極７を露出させるための対極用開口１２ａと、参照極８の先端部８ｃ（図２Ｂ参照）のみを露出させ且つその他の部分を絶縁するための参照極絶縁部１２ｂと、作用極１１を露出させるための作用極用開口１２ｃとが形成されている。
【００２０】
なお、実施の形態１では、対極７は、直径４．５ｍｍの略円板状に形成されたイリジウム（Ｉｒ）の電極により構成されている。前記参照極８は、従来技術では周囲の変化に影響されない非分極性電極を使用するが、実施の形態１では、ｐＨ応答性（ｐＨ依存性、ｐＨ感応性）のある酸化イリジウム（ＩｒＯ２）の電極で構成されている。なお、参照極８の先端部８ｃの大きさは、１００μｍ×１００μｍに設定されており、参照極８と対極７との間の隙間は１５０μｍに設定されている。前記基準極９および作用極１１は、従来技術と異なり非分極性の銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）電極を使用しており、大きさは２．５ｍｍ×２．５ｍｍに設定されている。
【００２１】
したがって、前記構成の槽形成基板Ｓ１と電極形成基板Ｓ２が貼り合わせて作成されたｐＨスタットＳは、中央部に対極７および参照極８の先端部が露出する反応槽２１を有し、右側には作用極１１が露出する作用極収容槽２２、左側には基準極収容槽２３を有する。
実施の形態１のｐＨスタット１では、前記作用極収容槽２２、基準極収容槽２３および液絡路２ａ、３ａには、０．１Ｍ（＝ｍｏｌ／ｌ）の塩化カリウム（ＫＣｌ、電解液）を含むＰＶＡ−ＳｂＱ（スチルバゾリウム化ポリビニルアルコール、感光性樹脂）のゲルが充填される。したがって、ゲルにより反応槽２１は円形凹部状に仕切られるとともに、反応槽２１に充填した溶液と各電極収容槽（電解槽）２２，２３とがゲルにより液絡される（電気的に接続される）。
【００２２】
前記反応槽２１のｐＨを検出する場合には、前記参照極用接続端子８ｂと基準極用接続端子９ｂとの間にはエレクトロメータ（電位計、電位差測定装置）が接続され、参照極８の電極電位（参照極８と基準極９との電位差）が検出されて、検出された電位差に基づいてｐＨを検出できる。
ｐＨスタットＳが使用される場合、初期状態（平衡状態）に設定された反応槽２１に対して、参照極用接続端子８ｂと作用極用接続端子１１ｂとの間にエレクトロメータを接続して、初期状態での電位差（初期電位差、平衡電極電位の電位差）を検出する。次に、前記参照極用接続端子８ｂと作用極用接続端子１１ｂとの間に、初期電位差印加装置（電圧源）により前記エレクトロメータで検出された電位差が印加される。なお、前記参照極８と作用極１１との間には電圧のみが印加され、電流は流れないように構成されている。前記対極用接続端子７ｂと作用極用接続端子１１ｂとの間には、電流供給装置により電流が供給可能となっている。また、前記対極用接続端子７ｂと作用極用接続端子１１ｂとの間には、クーロンメータ（電気量計測装置）が接続されており、流れた電気量が積算されて検出される。
なお、実施の形態１では、前記端子７ｂ、８ｂ、１１ｂは、前記エレクトロメータ、クーロンメータ、基準電位差印加装置および電流供給装置の機能を備えた従来公知のポテンショスタット（電流制御装置）に接続されている。すなわち、実施の形態１のｐＨスタット１はポテンショスタットにより制御される。
【００２３】
したがって、例えば、反応槽２１に初期状態で加水分解酵素を滴下しておき、ポテンショスタットを作動させて、分解される試料を反応槽２１に滴下すると、酵素反応により反応槽２１のｐＨが変化する。反応槽２１のｐＨが変化すると平衡状態が崩れ、ｐＨ指示電極である参照極８の電極電位が変化する。参照極８の電位が変化すると、参照極８との電位差が初期電位差に設定されている作用極１１に過電圧が印加される。なお、実施の形態１では、反応槽２１内が酸性側に変化すると参照極８の電極電位が（＋）側に変化し、アルカリ性側に変化すると参照極８の電極電位が（−）側に変化する。
これにより、過電圧が印加された作用極１１と対極７との間では、印加された過電圧の正負に応じた方向の電流が流れる。特に、実施の形態１では、作用極１１として、非分極性の銀−塩化銀電極が使用されているので、わずかな過電圧の変化でも大電流が流れる。前記作用極１１と対極７との間で電流が流れると、対極７で水が電気分解される。前記電気分解は、流れる電流の方向により、参照極８の電極電位が元に戻る方向の電気分解が発生するので、過電圧が減少し、自動的に負のフィードバックがかかる。この結果、対極７上での水素イオン（プロトン）の生成量または消費量は、対極７と作用極１１との間で流れた電気量を積分することで検出でき、ｐＨの変動量を検出できる。
【００２４】
（実験例１）
図３は本発明の実施の形態１の実験例１の実験結果のグラフであり、横軸に時間、縦軸に参照極の電極電位を取ったグラフである。
実験例１では、前記実施の形態１のｐＨスタットＳを使用して、酢酸を反応槽２１に滴下した時の応答特性の実験を室温で行った。
実験例１では、反応槽２１に０．１Ｍの硫化ナトリウム（ｐＨ＝６．９、２５℃）を支持電解質（supporting electrolyte）として収容した初期状態から、１０ｍＭの酢酸（試料）を滴下した時の参照極（ｐＨ指示電極）８の電位の時間変化を測定した。その結果を図３に示す。
図３には、ｐＨスタットＳを作動させた場合（図３の「pH-stat  mode」参照）、すなわち、ポテンショスタットによる制御を実行した場合の時間変化と、ｐＨスタットＳを作動させなかった場合(図３の「off」参照)の時間変化とを示す。
【００２５】
図３の実験結果から、ｐＨスタットＳが機能している場合には、ｐＨ変化をうち消すようにフィードバックがかかり、参照極８の電極電位はほぼ酢酸滴下前の電位に復帰することが確認された。一方、ｐＨスタットＳが機能していない場合には、参照極８の電極電位は元の電位に戻らないことが確認された。
【００２６】
（実験例２）
図４は実験例２の実験結果のグラフであり、横軸に濃度、縦軸に電気量を取ったグラフである。
実験例２では、実験例１と同様の初期状態から、反応槽２１内での濃度が２０μＭ、４０μＭ、６０μＭ、８０μＭ、１００μＭとなるように１０ｍＭの酢酸およびアンモニア（試料）の滴下量を調整して反応槽２１に滴下した場合に、クーロンメータで検出される電気量を測定した。その結果を図４に示す。なお、濃度０μＭは、初期状態を示している。
図４において、電気量と、酢酸濃度（図４の実線参照）およびアンモニア濃度（図４の破線参照）との間には、共に直線的な関係が認められた。したがって、実施の形態１のｐＨスタットを使用して電気量を測定することで、滴下された酢酸やアンモニアの量を検出できる。
【００２７】
（実験例３）
図５は実験例３の実験結果のグラフであり、横軸に尿素の濃度、縦軸に電気量を取ったグラフである。
実験例３では、反応槽２１に尿素の加水分解酵素であるウレアーゼを含む１ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ＝７．２、２５℃）を１０μｌ収容した初期状態に、尿素の濃度が０ｍＭ、０．１ｍＭ、０．２ｍＭ、０．４ｍＭ、０．６ｍＭ、０．８ｍＭ、１．０ｍＭの尿素サンプル（試料）を０．５μｌ滴下し、尿素の定量分析を行った。
なお、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）は、ウレアーゼの触媒によって、下記式（１）のように加水分解され、アンモニアを生じ、その結果ｐＨが上昇する。
ＣＯ（ＮＨ２）２＋３Ｈ２Ｏ  →  ＨＣＯ３−＋２ＮＨ４＋＋ＯＨ−    …（１）
図５に示す実験例３の実験結果では、電気量と尿素の濃度との間で直線的な関係が認められた。
【００２８】
（実施の形態１の作用）
したがって、前記構成を備えた実施の形態１のｐＨスタットＳでは、反応槽２１のｐＨが変化すると、初期状態のｐＨに戻すように電気分解が自動的に発生する。この結果、反応槽２１のｐＨを所定のｐＨに維持することができると共に、電気量を検出することで、生成または消費された水素イオンの量を精確に検出することができる。特に、実施の形態１では、作用極として銀−塩化銀電極を使用しているので、わずかなｐＨ変化でも電流が流れるため、精度良くｐＨの変化を検出することができる。したがって、高い精度で酸、アルカリの検出を行うことができ、酵素活性の測定やｐＨ変化を伴う生化学反応の分析を高精度で行うことができる。
また、実施の形態１のｐＨスタットＳでは、実験例２、３の実験結果から、濃度と電気量が直線的な関係が認められるので、緩衝能の悪影響をほとんど受けていない。したがって、従来の変化後のｐＨを検出するｐＨ変化測定型センサで問題となる緩衝能の影響も受けにくいことが確認された。
【００２９】
さらに、ＩＳＦＥＴ型等のｐＨ変化を測定する従来のポテンショメトリックバイオセンサでは、酵素反応の進行に伴ってｐＨが変化し、応答（酵素の反応や測定結果）に少なからず影響を与えることが予想される。しかし、実施の形態１のｐＨスタットＳでは、反応槽２１のｐＨが初期状態のｐＨに保持されるので、常に酵素の至適ｐＨ（酵素が作用を発揮する最適のｐＨ）において測定が可能となる。この結果、ｐＨの変化に伴う悪影響も受けにくく、精度の高い測定ができる。
また、実施の形態１のｐＨスタットＳは、槽形成基板Ｓ１と電極形成基板Ｓ２とを貼り合わせて作成でき、ｐＨの変化を検出する参照極８と電気分解を発生させる作用極１１および対極７等でｐＨを一定に維持できる。したがって、従来のように酸とアルカリを滴下するビューレット等を必要としないので、全体を小型化できる。この結果、従来困難であった微小チップ上でｐＨスタットを実現でき、微小化学分析システム（μＴＡＳ）を実現できる。
【００３０】
(変更例)
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施の形態において、ｐＨスタットＳの基板Ｓ１，Ｓ２のサイズや構成材料、ゲルや電極の材料は、例示したサイズや材料に限定されず、設計や用途、使用する試料の種類や量等に応じて変更可能である。例えば、対極７としてイリジウム（Ｉｒ）に換えて、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）を使用することも可能である。また、基準極９、作用極１１として銀−塩化銀電極を使用することが望ましいが、例えば、鉛−塩化鉛電極や銅−硫酸銅電極、その他Ｐｔ−Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋の電極等を使用することも不可能ではない。
また、前記実施の形態において、反応槽２１のｐＨを一定に維持する機能のみが必要な場合、基準極９や基準極収容室２３を省略することができ、基板Ｓ１，Ｓ２を更に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１のｐＨスタットの斜視説明図であり、図１Ａは全体説明図、図１Ｂは分解説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１のｐＨスタットの説明図であり、図２Ａは上面図、図２Ｂは図２Ａの要部拡大説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の実験例１の実験結果のグラフであり、横軸に時間、縦軸に参照極の電極電位を取ったグラフである。
【図４】図４は実験例２の実験結果のグラフであり、横軸に濃度、縦軸に電気量を取ったグラフである。
【図５】図５は実験例３の実験結果のグラフであり、横軸に尿素の濃度、縦軸に電気量を取ったグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…反応槽形成口
２…作用極収容槽形成口
２ａ，３ａ…液絡路
３…基準極収容槽形成口
６…ガラス基板
７…対極
７ａ…切り欠き部
７ｂ…対極用接続端子
８…参照極
８ｂ…参照極用接続端子
８ｃ…先端部
９…基準極
９ｂ…基準極用接続端子
１１…作用極
１１ｂ…作用極用接続端子
１２…絶縁層
１２ａ…対極用開口
１２ｂ…参照極絶縁部
１２ｃ…作用極用開口
２１…反応槽
２２…作用極収容槽
２３…基準極収容室
２３…基準極収容槽
Ｓ…スタット
Ｓ１…槽形成基板
Ｓ２…電極形成基板
【図１】
2007240324.tif 000003
【図２】
2007240324.tif 000004
【図３】
2007240324.tif 000005
【図４】
2007240324.tif 000006
【図５】
2007240324.tif 000007