特開 2023-46346 検出装置、検出装置で用いられるマスク、検出装置で用いられる識別手段、検出装置で用いられる可視化手段、検出方法、検出キット、および、検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023046346

(43)【公開日】2023-04-04

(54)【発明の名称】検出装置、検出装置で用いられるマスク、検出装置で用いられる識別手段、検出装置で用いられる可視化手段、検出方法、検出キット、および、検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/569 20060101AFI20230328BHJP

【ＦＩ】

G01N33/569 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021154951

(22)【出願日】2021-09-23

(71)【出願人】

【識別番号】508198535

【氏名又は名称】オーストリッチファーマ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304021325

【氏名又は名称】ＣＲＯＳＳＥＥＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116573

【弁理士】

【氏名又は名称】羽立 幸司

(72)【発明者】

【氏名】塚本 康浩

(57)【要約】

【課題】 今までの発明者の知見をもとに不織布を用いるという点で今までには無かった新たな検出・検査手段を確立することであり、特に不織布マスクというウェアラブルなものを使った検出・検査手段を確立する。
【解決手段】 病原体に感染した感染者から病原体を不織布、具体的には例えばマスクに捕捉させて病原体を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する、検出装置。

【請求項2】

前記病原体はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２（新型コロナウイルス）である、請求項１記載の検出装置。

【請求項3】

前記不織布はマスクである、請求項１又は２記載の検出装置。

【請求項4】

前記マスクは抗体を担持したフィルターを有する、請求項３記載の検出装置。

【請求項5】

前記抗体は動物由来の抗体である、請求項４記載の検出装置。

【請求項6】

前記動物由来の抗体はダチョウ抗体である、請求項５記載の検出装置。

【請求項7】

病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する検出装置であって、
前記不織布はマスクであり、
前記マスクは抗体を担持したフィルターを含み、
前記感染者が装着して前記フィルターの抗体が前記感染者の口又は鼻から捕捉した前記病原体を識別する識別手段を備えた、検出装置。

【請求項8】

前記識別手段は、蛍光若しくは発光色素又は酵素を標識にした二次抗体である、請求項７記載の検出装置。

【請求項9】

前記識別手段によって識別された前記病原体を可視化して検出する可視化手段を備えた、請求項７又は８記載の検出装置。

【請求項10】

前記可視化手段は光を照射する光源である、請求項９記載の検出装置。

【請求項11】

前記光源は２６０ｎｍ～６００ｎｍの波長の光を照射できる、請求項１０記載の検出装置。

【請求項12】

前記光源はスマートフォンのＬＥＤライトである、請求項１１記載の検出装置。

【請求項13】

請求項３から請求項１２のいずれかに記載の検出装置で用いられるマスク。

【請求項14】

請求項４から請求項１２のいずれかに記載の検出装置で用いられるマスクであって、
抗体を担持したフィルターは単相または複数層からなり、表層側からめくって剥離できる、マスク。

【請求項15】

請求項７又は請求項８記載の検出装置で用いられる識別手段。

【請求項16】

請求項９から１２のいずかに記載の検出装置で用いられる可視化手段。

【請求項17】

病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する、検出方法。

【請求項18】

病原体に感染した感染者から前記病原体を検出する検出キットであって、
ダチョウ抗体を担持したフィルターを含み、前記感染者が装着する不織布マスクと、
前記ダチョウ抗体が捕捉した前記病原体を可視化可能となるように識別させる識別手段とを備えた、検出キット。

【請求項19】

病原体に感染した感染者から前記病原体を検出する検出システムであって、
ダチョウ抗体を担持したフィルターを含み、前記感染者が装着する不織布マスクと、
前記ダチョウ抗体が捕捉した前記病原体を可視化可能となるように識別させる識別手段と、
前記識別手段によって識別された前記病原体を可視化して検出するために光を照射する光源と、
前記光源によって検出されたか否かという検出結果と前記感染者とを紐づけしてデータの蓄積を行うデータベースとを備えた、検出システム。

【請求項20】

前記データベースに蓄積されたデータを解析する解析手段とを備えた、請求項１９記載の検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、検出装置、検出装置で用いられるマスク、検出装置で用いられる識別手段、検出装置で用いられる可視化手段、検出方法、検出キット、および、検出システムに関し、特に、病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する検出装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

ウイルスを検査する手段としては、PCRなどの大型な検査手段の他、種々の検査キットが提案されているが、不織布に抗体を担持させたうえでウイルスを検出して検査する手段はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところで、本願発明者は、ダチョウ抗体を用いた技術への深い知見があり、不織布にダチョウ抗体を担持させたフィルタを開発し、その開発成果からダチョウ抗体マスクという商品化も行われている。

【0004】

ゆえに、本発明の目的は、今までの発明者の知見をもとに不織布を用いるという点で今までには無かった新たな検出・検査手段を確立することであり、特に不織布マスクというウェアラブルなものを使った検出・検査手段を確立することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の観点は、病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する、検出装置である。

【0006】

本発明の第２の観点では、第１の観点において、前記病原体はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２（新型コロナウイルス）である。

【0007】

本発明の第３の観点では、第１又は第２の観点において、前記不織布はマスクである。

【0008】

本発明の第４の観点では、第３の観点おいて、前記マスクは抗体を担持したフィルターを有する。

【0009】

本発明の第５の観点では、第４の観点において、前記抗体は動物由来の抗体である。

【0010】

本発明の第６の観点では、第５の観点において、前記動物由来の抗体はダチョウ抗体である。

【0011】

本発明の第７の観点は、病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する検出装置であって、前記不織布はマスクであり、前記マスクは抗体を担持したフィルターを含み、前記感染者が装着して前記フィルターの抗体が前記感染者の口又は鼻から捕捉した前記病原体を識別する識別手段を備えた、ものである。

【0012】

本発明の第８の観点では、第７の観点において、前記識別手段は、蛍光若しくは発光色素又は酵素を標識にした二次抗体である。

【0013】

本発明の第９の観点は、第７又は第８の観点において、前記識別手段によって識別された前記病原体を可視化して検出する可視化手段を備えた、ものである。

【0014】

本発明の第１０の観点では、第９の観点において、前記可視化手段は光を照射する光源である。

【0015】

本発明の第１１の観点では、第１０の観点において、前記光源は２６０ｎｍ～６００ｎｍの波長の光を照射できる、ものである。

【0016】

本発明の第１２の観点では、第１１の観点において、前記光源はスマートフォンのＬＥＤライトである。

【0017】

本発明の第１３の観点は、第３から第１２の観点のいずれかに記載の検出装置で用いられるマスクである。

【0018】

本発明の第１４の観点は、第４から第１２の観点のいずれかに記載の検出装置で用いられるマスクであって、抗体を担持したフィルターは単層または複数層からなり、表層側からめくって剥離できる、マスクである。

【0019】

本発明の第１５の観点は、第７又は第８の観点に記載の検出装置で用いられる識別手段である。

【0020】

本発明の第１６の観点は、第９から第１２の観点のいずかに記載の検出装置で用いられる可視化手段である。

【0021】

本発明の第１７の観点は、病原体に感染した感染者から前記病原体を不織布に捕捉させて前記病原体を検出する、検出方法である。

【0022】

本発明の第１８の観点は、病原体に感染した感染者から前記病原体を検出する検出キットであって、ダチョウ抗体を担持したフィルターを含み、前記感染者が装着する不織布マスクと、前記ダチョウ抗体が捕捉した前記病原体を可視化可能となるように識別させる識別手段とを備えた、検出キットである。

【0023】

本発明の第１９の観点は、病原体に感染した感染者から前記病原体を検出する検出システムであって、ダチョウ抗体を担持したフィルターを含み、前記感染者が装着する不織布マスクと、前記ダチョウ抗体が捕捉した前記病原体を可視化可能となるように識別させる識別手段と、前記識別手段によって識別された前記病原体を可視化して検出するために光を照射する光源と、前記光源によって検出されたか否かという検出結果と前記感染者とを紐づけしてデータの蓄積を行うデータベースとを備えた、検出システムである。

【0024】

本発明の第２０の観点は、第１９の観点において、前記データベースに蓄積されたデータを解析する解析手段とを備えた、ものである。

【発明の効果】

【0025】

本願の発明によれば、今までの発明者の知見をもとに不織布を用いるという点で今までには無かった新たな検出・検査手段を確立することでき、特に不織布マスクというウェアラブルなものを使った検出・検査手段を確立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本願発明の実施の形態の一例である検出方法を説明するための図である。

【図2】本願発明の実施の形態の一例である検出方法によって得られた結果を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、この実施例に限定されるものではない。

【0028】

図１は本願発明の実施の形態の一例である検出方法を説明するための図である。図１（Ａ）はマスクの脱着のうち外す様子を示す。なお、マスクを使用前に口元フィルターにコロナ用ダチョウ抗体が結合済みとしている。図１（Ｂ）は、マスクの消毒の様子を示す。ここでの消毒は、ウイルスの無毒化のために必要な処理として位置付けている。図１（Ｃ）は、口元フィルターの剥離の様子を示す。図１（Ｄ）は、口元フィルターの取り出しの様子を示す。図１（Ｅ）は、FITC、ローダミンなどで蛍光ラベリングしたダチョウ抗体（新型コロナ用標識二次抗体）のスプレーを用いた噴霧の様子を示す。図１（Ｆ）は、口元フィルターを光照射装置上に設置した様子を示す。
[研究の概要]

【0029】

１．コロナウイルス変異株のスパイクタンパク（抗原）の作製
新型コロナウイルスの変異株のスパイクタンパクの遺伝子を大腸菌ベクターに組み込み大量精製し、これをヒトHEK細胞に遺伝子導入することで、リコンビナントタンパク質を精製。これをダチョウに免疫（注射）し、ダチョウの卵黄から抗体を回収。得られた抗体の反応性と特異性や性能は、ELISAとウイルス感染実験により測定し、有用性を確認した。

【0030】

２．新型コロナウイルスを最大限にトラップするダチョウ抗体担持フィルターの作製
不織布に抗体を物理的に担持する方法、ポリ乳酸を配合し抗体を共有結合させる方法などを用いて、大量作製したダチョウ抗体の活性を最大限に保持できるフィルターの開発を行った。ウイルスの可視化には液相が必要となるため、フィルター素材での抗体保持性をELISAにより検証しながらフィルター上の抗体担持量とウイルス抗原量を変化させ、最小限のウイルス量でもトラップできるフィルターへと最適化した。

【0031】

３．プローブとしての二次抗体の作製
ダチョウ抗体担持フィルターに捕捉されたウイルス粒子を可視化するために、蛍光・発光色素や酵素を標識した二次抗体（コロナウイルスを認識するダチョウポリクローナル抗体）を作製し、目視で発色・蛍光が判定できる標識法と基質等の選定を行った。

【0032】

４．新型コロナウイルスの可視化
実験室内でウイルス抗原を液化したダチョウ抗体担持フィルター、及び新型コロナウイルス感染者が使用したダチョウ抗体担持マスク（口元フィルター）に、二次抗体を反応させた上で、一定の波長の光を照射することで、新型コロナウイルスの可視化に成功しました。光源の一つとしてスマートフィンのLED光を使用した場合も、ダチョウ抗体担持フィルター上のウイルスの可視化が可能なことを確認した。

【0033】

図２は、願発明の実施の形態の一例である検出方法によって得られた結果を説明するための図である。図２（Ａ）～図２（Ｃ）は新型コロナウイルスのスパイク蛋白をあらかじめ滴下したフィルターでの実験を示し、図２（Ｄ）は新型コロナウイルス感染者が８時間使用したマスクでの結果を示す。図２（Ａ）は、光照射前のマスク（口元フィルター）の状態を示す（図１（Ｆ）参照）。ここでは、コロナウイルスの存在部位は不明である。図２（Ｂ）は、光照射中のマスク（口元フィルター）の状態を示し、ＦＩＴＣ標識ダチョウ抗体の噴霧の場合を示し、６箇所の部分（緑色蛍光部分）がコロナウイルス抗原存在部位である。可視化には３５０nmをピーク波長とした励起光が採用されている。図２（Ｃ）は、光照射中のマスク（口元フィルター）の状態を示し、ローダミン標識ダチョウ抗体の噴霧の場合を示し、模様として浮き上がっている部分（赤色蛍光部分）がコロナウイルス抗原存在部位である。可視化には５４０nmをピーク波長とした励起光が採用されている。図２（Ｄ）は、光照射中のマスク（口元フィルター）の状態を示し、ＦＩＴＣ標識ダチョウ抗体の噴霧の場合を示し、破線の部分が鼻の位置に対応し、鼻の両側（緑色蛍光部分）にウイルスが多く付着した状態が示さている。可視化には３５０nmをピーク波長とした励起光が採用されている。なお、病原体の可視化には、例えば、２６０ｎｍ～６００ｎｍの間にピーク波長がある光が好ましい。

【0034】

図２では、マスクの口元フィルター上に配置されたコロナ用ダチョウ抗体が咳やくしゃみ、鼻水内のコロナウイルスを補足していることが示されている。加えて、蛍光ラベルとしたダチョウ抗体（二次抗体）を反応させ、光を照射することで、ウイルスの可視化が可能になっていることが示されている。この結果からは、発明者は、ダチョウ抗体を担持した口元フィルター入りの不織布マスクであるダチョウ抗体担持マスクを用いることにより、呼気からのSARS-CoV-2（新型コロナウイルス）の可視化が蛍光抗体方法で肉眼でも可能であることを見出した。

【0035】

特に、図２（Ｄ）に示すように、新型コロナウイルス感染者が8時間使用したダチョウ抗体担持マスク（臨床検体）からも、ウイルス存在が確認でき、図２に示すように、光源ボックスを用いて、感染者が使用後のマスクに捕捉されたウイルスの可視化（目視）技術の開発に成功した。

【0036】

また、光源にスマートフォンのLED光を用いた場合も、ダチョウ抗体担持フィルター上のウイルス抗原の可視化にも成功した。

【0037】

今後、発明者としては、自家蛍光（バックグランド・ノイズ）が極めて少ない不織布フィルターの開発、ダチョウ抗体担持マスクに捕捉されたウイルス抗原を強く可視化させるための光波長の選定等の研究を加速し、ダチョウ抗体担持マスクとスマートフォンのLED光による、変異株を含むウイルス検出法を確立し、未発症感染者からのウイルス排出を低コストで迅速に検出する技術の実用化を進める予定にしている。

【0038】

以下に、発明の意義をまとめおく。
新型コロナウイルス感染症（COVID-19）では、一人が感染させる人数（実効再生産数Rt）はそれほど多くない。しかしながら、ウイルスを大量に放出するスーパースプレッダーが感染者の10人に1人程度存在し、たった一人で多くの人を感染させてしまうことがあり、無症状感染者などの呼気中のウイルス検出は集団感染予防に有効な手段となる。

【0039】

発明者は、世界に先駆けて開発した「ダチョウを用いた高感度な新型コロナウイルス抗体の低コスト量産化技術」と「繊維素材への抗体担持技術」を組み合わせ、簡単な光照射だけでウイルス検出技術を開発した。この技術は、コロナウイルスのみならず、インフルエンザやマイコプラズマなどの抗体を同時に結合させ、二次抗体のラベル化蛍光色素を変えておけば、一度で多種類の病原体を色の違いで判別可能である。

【0040】

全世界で毎日のように用いられる「使い捨てマスク」でウイルス感染検出が可能となれば、無発症の感染者（スーパースプレッダーなど）を早期に自主的に隔離でき、結果として集団感染や家庭内感染も防げることになる。

【0041】

今後、発明者は、呼気中ウイルスの簡易的迅速測定のためのマスク開発を行い、スマートフォンのLED光を用いた検査キットのウエラブル化、さらにスマートフォンの顔認証時におけるコロナ感染による生体反応のデータベース化にも着手予定にしている。さらには、そのデータの解析を基に、ウエラブルデバイス機器（スマートフォン、時計、メガネ、指輪など）による感染症ＡＩ診断技術の実用化を行うことも予定している。

【0042】

発明者は、本研究成果が社会に与える影響としては、上記の研究を通じて、新型コロナウイルス感染拡大の大きな要因となっている未発症感染者（スーパースプレッダーなど）の集団への侵入阻止というWithコロナ社会での集団防疫のための新たな技術の早期社会実装につなげることになると考えている。

【0043】

なお、上記実施の形態では、不織布として、マスクを一例として挙げたが、マスク以外の不織布を用いたもの、例えば、ウエットティッシュなどでもよい。

【0044】

また、上記実施の形態では、抗体はダチョウ抗体を一例として挙げたが、他の動物由来の抗体でもよく、動物由来であるかを問わず他の抗体であってもよい。

【0045】

さらに、上記実施の形態では、剥離を容易にするために口元フィルターをめくれるようにしたものを用いたが、めくれるかどうかは問わず、めくれないものであってもよい。めくれる場合には、例えば、抗体を担持したフィルターが複数層からなって表層側から順次めくって剥離できるマスクであれば、複数回の検出・検査が可能になり、ユーザの使用の利便性があがる面がある。

【0046】

ところで、ユーザへの提供の仕方としては、マスクと識別手段としてのスプレーなどをセットでキット販売してもよく、識別手段としてのスプレーなどを別売してもよい。光源は、スマホを使う場合には、上記の販売で足りる可能性が高いが、光源も販売してもよい。光源を販売する場合には、セットでのキット販売をしてもよく、別売をしてもよい。

【0047】

また、スマホの個人認証とマスクでのウイルスの検出結果とを連動させることで、感染者についてのデータを溜めることができ得るが、スマホからのデータは、例えば、スマホのLEDライトとカメラとを連動させて写したデータを個人認証による個人情報と紐付けてメールで送るアプリを用いたシステムとしてもよい。検出がなされた場合のみにデータを送るのであれば、スマホ側に検出結果を解析するアプリが必要になるが、検出などについてはサーバ側で行うのであれば、その必要は必ずしもなく、全ての写しされた写真を送るようにすればよい。いずれにしても、サーバ側では、ビックデータが集まる結果、AI等も用いて解析を行うことができ、種々の解析を行える。

【図1】

【図2】