特許7455431ウィルス核酸の測定方法、ウィルス核酸測定装置、プログラム、センサ、積層電極、及び、電極付き基板
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-15
(45)【発行日】2024-03-26
(54)【発明の名称】ウィルス核酸の測定方法、ウィルス核酸測定装置、プログラム、センサ、積層電極、及び、電極付き基板
(51)【国際特許分類】
G01N 27/30 20060101AFI20240318BHJP
G01N 27/28 20060101ALI20240318BHJP
C12Q 1/70 20060101ALI20240318BHJP
C12Q 1/68 20180101ALI20240318BHJP
C12M 1/42 20060101ALI20240318BHJP
C12M 1/34 20060101ALI20240318BHJP
G01N 27/48 20060101ALI20240318BHJP
【ＦＩ】
G01N27/30 B
G01N27/28 301B
G01N27/28 H
G01N27/28 M
C12Q1/70
C12Q1/68
C12M1/42
C12M1/34 A
G01N27/48 311
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2022557250
(86)(22)【出願日】2021-08-30
(86)【国際出願番号】 JP2021031778
(87)【国際公開番号】W WO2022080023
(87)【国際公開日】2022-04-21
【審査請求日】2023-01-20
(31)【優先権主張番号】P 2020172265
(32)【優先日】2020-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業、「レドックス環境応答能を持つ歯周病細菌由来の膜小胞」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】301023238
【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構
(72)【発明者】
【氏名】岡本 章玄
【審査官】黒田 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－３１０９７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１６３２２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１７２８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】WARNES, Sarah L. ほか，Inactivation of Murine Norovirus on a Range of Copper Alloy Surfaces Is Accompanied by Loss of Capsid Integrity，Applied and Environmental Microbiology，2015年，Vol.81, No.3，pp.1085-1091，
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／４９
Ｃ１２Ｑ １／００－３／００
Ｃ１２Ｍ １／００－３／１０
Ｇ０１Ｎ ２７／３３／４８－３３／９８
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させることと、前記積層電極に定電位を印加して、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させて、前記ウィルスから、ウィルス核酸を放出させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に晒すことと、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、前記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定することと、を含む、ウィルス核酸の測定方法。
【請求項2】
前記定電位を印加した際の応答電流を予め定めた閾値と比較し、前記応答電流が前記閾値以下となるまで、前記定電位の印加を継続することを含む、請求項１に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項3】
前記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答は、ピーク電流の大きさ、及び、電流ピーク面積からなる群より選択される少なくとも１種の値である、請求項１又は２に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項4】
ピーク電位が前記定電位よりも正である、請求項３に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項5】
前記電位の掃引は、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも１種の方法により行われる、請求項１～４のいずれか１項に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項6】
更に、エアロゾルを捕集して前記検体を準備することを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項7】
固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、前記表面上に検体を準備して、前記表面を前記組合せ電極と接触させることにより、前記検体と前記組合せ電極とを接触させることを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のウィルス核酸の測定方法。【請求項8】
ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、前記積層電極に定電位を印加し、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に対して晒す定電位印加部と、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、前記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部と、を有する、ウィルス核酸測定装置。
【請求項9】
前記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する比較部を有し、前記比較の結果、前記応答電流が、前記閾値以下となるまで、前記定電位印加部が前記定電位の印加を継続する、請求項８に記載のウィルス核酸測定装置。
【請求項10】
前記センサ部は、基板と、前記基板上に配置された前記組合せ電極と、
前記検体を表面に付着させ、前記検体が付着した前記表面を前記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、
を含むセンサの前記組合せ電極を、前記定電位印加部、及び、前記掃引電位印加部と電気的に接続させるための接続具を含む、請求項８又は９に記載のウィルス核酸測定装置。
【請求項11】
前記センサ部は、前記検体を収容するためのセルと、
前記検体と接触するように前記セル内に配置された前記組合せ電極と、を含む、請求項８～１０のいずれか１項に記載のウィルス核酸測定装置。
【請求項12】
コンピュータにより、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、前記積層電極に定電位を印加し、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に対して晒す定電位印加部と、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、前記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有するウィルス核酸測定装置に、
前記組合せ電極に対してウィルスを含む検体が接触した状態で、前記積層電極に定電位を印加する手順と、
前記定電位の印加によって前記銅被覆層が溶出し、前記検体に晒された前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、前記ウィルスのウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する手順と、を実行させるプログラム。
【請求項13】
更に、前記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する手順と、前記比較の結果、前記応答電流が前記閾値以下となるまで、前記定電位の印加を継続する手順と、を実行させる、請求項１２に記載のプログラム。
【請求項14】
基板と、前記基板上に配置された組合せ電極と、
ウィルスを含む検体を表面に付着させ、前記検体が付着した前記表面を前記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、
を含むセンサであって、
前記組合せ電極は、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、センサ。
【請求項15】
前記組合せ電極が参照電極を更に有する、請求項１４に記載のセンサ。【請求項16】
請求項１～７のいずれか１項に記載のウィルス核酸の測定方法に使用するための積層電極であって、
ホウ素ドープダイヤモンド電極と、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面の全体に配置された銅被覆層と、を有する積層電極。
【請求項17】
基板と、前記基板上に配置された請求項１６に記載の積層電極とを有する電極付き基板。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウィルス核酸の測定方法、ウィルス核酸測定装置、プログラム、センサ、積層電極、及び、電極付き基板に関する。
【背景技術】
【0002】
新型コロナウィルス（ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）感染の急速拡大を受け、手術室におけるエアロゾル、及び、サージカルスモーク等を介した医療従事者へのウィルス感染の可能性が指摘されている。
例えば、日本手術医学会の「新型コロナウイルス感染流行下での手術室管理・運営に関する提言」（ｈｔｔｐ：／／ｊａｏｍ．ｋｅｎｋｙｕｕｋａｉ．ｊｐ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＿ｄｅｔａｉｌ．ａｓｐ？ｉｄ＝１０２９７８、２０２０年７月２２日インターネット検索）では、「新型コロナウイルスの感染拡大においてエアロゾル発生がひとつの因子となっており、手術操作や挿管においてその発生リスクが高まることは、一定の合意が得られている。」等とし、エアロゾルによるウィルス感染の可能性について指摘している。
例えば、日本手術医学会の「新型コロナウイルス感染流行下での手術室管理・運営に関する提言」（ｈｔｔｐ：／／ｊａｏｍ．ｋｅｎｋｙｕｕｋａｉ．ｊｐ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＿ｄｅｔａｉｌ．ａｓｐ？ｉｄ＝１０２９７８、２０２０年７月２２日インターネット検索）では、「新型コロナウイルスの感染拡大においてエアロゾル発生がひとつの因子となっており、手術操作や挿管においてその発生リスクが高まることは、一定の合意が得られている。」等とし、エアロゾルによるウィルス感染の可能性について指摘している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】「新型コロナウイルス感染流行下での手術室管理・運営に関する提言」、２０２０年４月２４日，日本手術医学会、２０２０年７月２２日検索、インターネット、＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｊａｏｍ．ｋｅｎｋｙｕｕｋａｉ．ｊｐ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＿ｄｅｔａｉｌ．ａｓｐ？ｉｄ＝１０２９７８＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
エアロゾル中のウィルスを検知する方法としては、エアロゾル中のウィルスをフィルター等で補足し、定量ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）により検知する方法が知られているが、検出に時間が掛ること、及び、操作が煩雑で専門知識を必要とする点に課題があった。
【0005】
そこで、本発明は、エアロゾル等から捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる、ウィルス核酸の測定方法の提供を課題とする。
また、本発明は、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板の提供も課題とする。
また、本発明は、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板の提供も課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
【0007】
［１］ ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させることと、上記積層電極に定電位を印加して、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させて、上記ウィルスから、ウィルス核酸を放出させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に晒すことと、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、上記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定することと、を含む、ウィルス核酸の測定方法。
［２］ 上記定電位を印加した際の応答電流を予め定めた閾値と比較し、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続することを含む、［１］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［３］ 上記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答は、ピーク電流の大きさ、及び、電流ピーク面積からなる群より選択される少なくとも１種の値である、［１］又は［２］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［４］ ピーク電位が上記定電位よりも正である、［３］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［５］ 上記電位の掃引は、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも１種の方法により行われる、［１］～［４］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［６］ 更に、エアロゾルを捕集して上記検体を準備することを含む、［１］～［５］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［７］ 固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、上記表面上に検体を準備して、上記表面を上記組合せ電極と接触させることにより、上記検体と上記組合せ電極とを接触させることを含む、［１］～［６］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［８］ ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有する、ウィルス核酸測定装置。
［９］ 上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する比較部を有し、上記比較の結果、上記応答電流が、上記閾値以下となるまで、上記定電位印加部が上記定電位の印加を継続する、［８］に記載のウィルス核酸測定装置。
［１０］ 上記センサ部は、基板と、上記基板上に配置された上記組合せ電極と、上記検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサの上記組合せ電極を、上記定電位印加部、及び、上記掃引電位印加部と電気的に接続させるための接続具を含む、［８］又は［９］に記載のウィルス核酸測定装置。
［１１］ 上記センサ部は、上記検体を収容するためのセルと、上記検体と接触するように上記セル内に配置された上記組合せ電極と、を含む、［８］～［１０］のいずれかに記載のウィルス核酸測定装置。
［１２］
コンピュータにより、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有するウィルス核酸測定装置に、上記組合せ電極に対してウィルスを含む検体が接触した状態で、上記積層電極に定電位を印加する手順と、上記定電位の印加によって上記銅被覆層が溶出し、上記検体に晒された上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、上記ウィルスのウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する手順と、を実行させるプログラム。
［１３］ 更に、上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する手順と、上記比較の結果、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続する手順と、を実行させる、［１２］に記載のプログラム。
［１４］ 基板と、上記基板上に配置された組合せ電極と、ウィルスを含む検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサであって、上記組合せ電極は、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、センサ。
［１５］ 上記組合せ電極が参照電極を更に有する、［１４］に記載のセンサ。
［１６］ ホウ素ドープダイヤモンド電極と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面の全体に配置された銅被覆層と、を有する積層電極。
［１７］ 基板と、上記基板上に配置された［１６］に記載の積層電極とを有する電極付き基板。
［２］ 上記定電位を印加した際の応答電流を予め定めた閾値と比較し、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続することを含む、［１］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［３］ 上記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答は、ピーク電流の大きさ、及び、電流ピーク面積からなる群より選択される少なくとも１種の値である、［１］又は［２］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［４］ ピーク電位が上記定電位よりも正である、［３］に記載のウィルス核酸の測定方法。
［５］ 上記電位の掃引は、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも１種の方法により行われる、［１］～［４］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［６］ 更に、エアロゾルを捕集して上記検体を準備することを含む、［１］～［５］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［７］ 固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、上記表面上に検体を準備して、上記表面を上記組合せ電極と接触させることにより、上記検体と上記組合せ電極とを接触させることを含む、［１］～［６］のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
［８］ ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有する、ウィルス核酸測定装置。
［９］ 上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する比較部を有し、上記比較の結果、上記応答電流が、上記閾値以下となるまで、上記定電位印加部が上記定電位の印加を継続する、［８］に記載のウィルス核酸測定装置。
［１０］ 上記センサ部は、基板と、上記基板上に配置された上記組合せ電極と、上記検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサの上記組合せ電極を、上記定電位印加部、及び、上記掃引電位印加部と電気的に接続させるための接続具を含む、［８］又は［９］に記載のウィルス核酸測定装置。
［１１］ 上記センサ部は、上記検体を収容するためのセルと、上記検体と接触するように上記セル内に配置された上記組合せ電極と、を含む、［８］～［１０］のいずれかに記載のウィルス核酸測定装置。
［１２］
コンピュータにより、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有するウィルス核酸測定装置に、上記組合せ電極に対してウィルスを含む検体が接触した状態で、上記積層電極に定電位を印加する手順と、上記定電位の印加によって上記銅被覆層が溶出し、上記検体に晒された上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、上記ウィルスのウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する手順と、を実行させるプログラム。
［１３］ 更に、上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する手順と、上記比較の結果、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続する手順と、を実行させる、［１２］に記載のプログラム。
［１４］ 基板と、上記基板上に配置された組合せ電極と、ウィルスを含む検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサであって、上記組合せ電極は、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、センサ。
［１５］ 上記組合せ電極が参照電極を更に有する、［１４］に記載のセンサ。
［１６］ ホウ素ドープダイヤモンド電極と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面の全体に配置された銅被覆層と、を有する積層電極。
［１７］ 基板と、上記基板上に配置された［１６］に記載の積層電極とを有する電極付き基板。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、エアロゾル等から捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる。
また、本発明によれば、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板も提供できる。
また、本発明によれば、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板も提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定方法を示すフローチャートである。
【図2A】本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定に用いるセンサの分解斜視図である。
【図2B】本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定に用いるセンサの斜視図である。
【図3】本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定方法の原理を示す模式図である。
【図4】本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定方法の原理を示す模式図である。
【図5】本発明の実施例２によるウィルス核酸の測定装置のハードウェア構成図である。
【図6A】本発明の実施例２によるウィルス核酸測定装置の斜視図である。
【図6B】本発明の実施例２によるウィルス核酸測定装置の斜視図である。
【図7】本発明の実施例２によるウィルス核酸測定装置の機能ブロック図である。
【図8】本発明の実施例２によるウィルス核酸測定装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施例３によるウィルス核酸測定装置のハードウェア構成図である。
【図10】本発明の実施例３によるウィルス核酸測定装置の模式図である。
【図11A】本発明の実施例４によるセンサの分解斜視図である。
【図11B】本発明の実施例４によるセンサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【0011】
（用語の説明）
本明細書において「エアロゾル」とは、微粒子と気体との混合物を意味し、微粒子の直径としては、一般に、特に制限されないが、１ｎｍ～１００μｍが好ましく、１～１００ｎｍがより好ましい。この微粒子には、微粒子を含み、その周囲を水分が覆い、全体として粒子径が５μｍ以上である「飛沫」（ｄｒｏｐｌｅｔｓ）と呼ばれるものと、典型的には上記水分が乾燥等によって除去された粒子径が５μｍ未満である「飛沫核」（ｄｒｏｐｌｅｔ ｎｕｃｌｅｉ）と呼ばれる微粒子そのものとのいずれをも含む。なかでも、空気中における沈降速度がより小さい飛沫核は、エアロゾルによるウィルス感染の原因の一つと考えられており、飛沫核を含むエアロゾルから検体を捕集することが好ましい。
本明細書において「エアロゾル」とは、微粒子と気体との混合物を意味し、微粒子の直径としては、一般に、特に制限されないが、１ｎｍ～１００μｍが好ましく、１～１００ｎｍがより好ましい。この微粒子には、微粒子を含み、その周囲を水分が覆い、全体として粒子径が５μｍ以上である「飛沫」（ｄｒｏｐｌｅｔｓ）と呼ばれるものと、典型的には上記水分が乾燥等によって除去された粒子径が５μｍ未満である「飛沫核」（ｄｒｏｐｌｅｔ ｎｕｃｌｅｉ）と呼ばれる微粒子そのものとのいずれをも含む。なかでも、空気中における沈降速度がより小さい飛沫核は、エアロゾルによるウィルス感染の原因の一つと考えられており、飛沫核を含むエアロゾルから検体を捕集することが好ましい。
【実施例1】
【0012】
図１は本発明の実施例１によるウィルス核酸の測定方法を示すフローチャートである。
【0013】
ステップＳ１１において、固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、上記固体電解質の表面上にウィルスを集積させ、これを検体とする。本明細書では、上記を「固体電解質の表面上に検体を準備する」という。
固体電解質は、典型的には電解質を含む水で膨潤した高分子化合物を含むことが好ましい。高分子化合物としては、例えば、アガロース等であってよい。また、固体電解質は、寒天、アガー、及び、ゼラチン等と、電解質と、水とを含むヒドロゲルであってもよい。
固体電解質にエアロゾルが接触すると、固体電解質の表面上でエアロゾルの固形分が濃縮され、ウィルス核酸の検出がより容易になる。
固体電解質は、典型的には電解質を含む水で膨潤した高分子化合物を含むことが好ましい。高分子化合物としては、例えば、アガロース等であってよい。また、固体電解質は、寒天、アガー、及び、ゼラチン等と、電解質と、水とを含むヒドロゲルであってもよい。
固体電解質にエアロゾルが接触すると、固体電解質の表面上でエアロゾルの固形分が濃縮され、ウィルス核酸の検出がより容易になる。
【0014】
固体電解質としてはヒドロゲルが好ましい。ヒドロゲルとしては、例えば、寒天ゲル、及び、ゼラチンゲル等が挙げられる。固体電解質としては、高いイオン電導性を有するものが好ましく、より具体的には、その内部をイオン（例えば、水素イオン、及び、硫酸イオン等）が移動できるものが好ましい。固体電解質はより優れたイオン電導性を有する点で、硫酸塩等を含有していてもよい。
【0015】
なお、実施例１では、エアロゾルを固体電解質に収着させて、固体電解質の表面上でウィルスを濃縮して検体とするが、エアロゾルに含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を検出対象とする場合であっても、固体電解質を用いずに検体を準備してもよい。そのような方法としては、例えば、エアロゾル中のウィルスをフィルター等で補足して、それを検体とする方法等がある。
また、本発明のウィルス核酸の測定方法は、エアロゾル以外に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を検出対象としてもよい。例えば、ウィルスを含む液体を検体としてもよい。
また、固体電解質上に固体表面からウィルスを移し取って（固体電解質を固体表面と接触させて）検体としてもよい。
また、本発明のウィルス核酸の測定方法は、エアロゾル以外に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を検出対象としてもよい。例えば、ウィルスを含む液体を検体としてもよい。
また、固体電解質上に固体表面からウィルスを移し取って（固体電解質を固体表面と接触させて）検体としてもよい。
【0016】
ステップＳ１２において、ウィルスを含む検体を組合せ電極と接触させる。組合せ電極は、積層電極と対電極とを含む。積層電極は、ホウ素ドープダイヤモンド（Ｂｏｒｏｎ－ｄｏｐｅｄ Ｄｉａｍｏｎｄ；ＢＤＤ電極）とＢＤＤ電極上に配置された銅被覆層とを有している。このため、本ステップにおいて、銅被覆層と検体とが接触することになる。
検体と組合せ電極とを接触させるには、その表面上に検体が準備された固体電解質を組合せ電極に押し付ければよい。
検体と組合せ電極とを接触させるには、その表面上に検体が準備された固体電解質を組合せ電極に押し付ければよい。
【0017】
図２Ａは、実施例１における検体の採取、及び、ウィルス核酸の測定に用いるセンサの分解斜視図であり、図２Ｂは同センサの斜視図である。このセンサを使ってステップＳ１１とステップＳ１２を実施する方法を説明する。
【0018】
まず、図２Ａに示されるように、センサ２０は、大別して３つの部品から構成されている。３つの部品は、電極付き基板２０１、スペーサー２６、及び、固体電解質付きカバー２０２である。
【0019】
ステップＳ１１における検体の準備は、固体電解質付きカバー２０２を用いて行う。固体電解質付きカバー２０２は、カバー２７と、カバー２７の一方側の表面に配置された固体電解質２５とを有しており、センサ２０から取り外せる。
センサ２０から固体電解質付きカバー２０２を取り外し、固体電解質２５上にエアロゾルを収着させることで、検体が準備できる。
固体電解質付きカバー２０２はカバー２７を有しているため、固体電解質２５に触らずにエアロゾル中のウィルスを捕集できるので、意図しない汚染物質が検体中に混入するのを抑制できる。
センサ２０から固体電解質付きカバー２０２を取り外し、固体電解質２５上にエアロゾルを収着させることで、検体が準備できる。
固体電解質付きカバー２０２はカバー２７を有しているため、固体電解質２５に触らずにエアロゾル中のウィルスを捕集できるので、意図しない汚染物質が検体中に混入するのを抑制できる。
【0020】
ステップＳ１２における、検体と組合せ電極との接触は、固体電解質２５を電極付き基板２０１の組合せ電極に押し付けることで実現できる。
電極付き基板２０１は、基板２１と、上記基板２１上に配置された作用電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である積層電極２２と、対電極２３（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、参照電極２４（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とを有している。
固体電解質２５を、スペーサー２６の切欠き部を介して積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４（組合せ電極；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と接触させればよい。
電極付き基板２０１は、基板２１と、上記基板２１上に配置された作用電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である積層電極２２と、対電極２３（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、参照電極２４（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とを有している。
固体電解質２５を、スペーサー２６の切欠き部を介して積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４（組合せ電極；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と接触させればよい。
【0021】
スペーサー２６は、固体電解質２５を組合せ電極との位置合わせのためのガイドの機能を有しており、これにより、一旦取り外した固体電解質付きカバー２０２を再度取り付けるのが容易になるという利点がある。しかし、センサはスペーサー２６を含まなくてもよい。
【0022】
図２Ｃはセンサ２０におけるＸ－Ｙ断面図である。基板２１上には、積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４が配置されている。これらの電極の間には、図中「ＳＬ」で表される封止部材（例えば、エポキシ樹脂）が配置されている。積層電極２２は、ＢＤＤ電極２８と、ＢＤＤ電極２８上に配置された銅被覆層２９とを有している。
なお、センサ２０において、積層電極２２は、対電極２３、及び、参照電極２４よりも厚み方向に沿って高くなっているが、各電極の高さは上記に制限されない。積層電極２２は、対電極２３、及び、参照電極２４の表面に段差がない状態、及び、対電極２３、及び、参照電極２４のいずれか一方又は両方が、積層電極２２よりも高くなった状態でもよい。
より優れた本発明の効果が得られる点では、積層電極２２を構成するＢＤＤ電極２８と、対電極２３と、参照電極２４との表面にそれぞれ略段差がないことが好ましい。
なお、センサ２０において、積層電極２２は、対電極２３、及び、参照電極２４よりも厚み方向に沿って高くなっているが、各電極の高さは上記に制限されない。積層電極２２は、対電極２３、及び、参照電極２４の表面に段差がない状態、及び、対電極２３、及び、参照電極２４のいずれか一方又は両方が、積層電極２２よりも高くなった状態でもよい。
より優れた本発明の効果が得られる点では、積層電極２２を構成するＢＤＤ電極２８と、対電極２３と、参照電極２４との表面にそれぞれ略段差がないことが好ましい。
【0023】
ＢＤＤ電極２８の製造方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。なかでも、化学気相（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で製造することが好ましい。ＣＶＤ法の励起源としては、熱フィラメント、マイクロ波、高周波、直流グロー放電、直流アーク放電、及び、燃焼炎等が使用できる。また、これらを複数組み合わせて核生成密度を調整したり、大面積化したり、均一化したりすることもできる。
原料は、炭素が含まれている多くの種類の化合物が使用できる。例えば、気体としてＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ１０Ｈ１６、ＣＯ、及び、ＣＦ４等；液体としてＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、及び、（ＣＨ３）２ＣＯ等；固体として黒鉛、及び、フラーレン等が挙げられる。
原料は、炭素が含まれている多くの種類の化合物が使用できる。例えば、気体としてＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ１０Ｈ１６、ＣＯ、及び、ＣＦ４等；液体としてＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、及び、（ＣＨ３）２ＣＯ等；固体として黒鉛、及び、フラーレン等が挙げられる。
【0024】
ホウ素の添加は、例えば、ホウ素を含む物質を系内に導入して炭素気相にホウ素を導入する方法等が挙げられる。このようなホウ素を含む物質としては、ジボラン、トリメチルボラン、及び、トリメトキシボラン等が挙げられるが、取り扱いがより容易である点で、トリメトキシボランが好ましい。
ホウ素源としてトリメトキシボラン、これを溶解する溶媒としてアセトンを用いると、アセトンが炭素源も兼ねるため、更に取り扱いが容易となる。
ホウ素源としてトリメトキシボラン、これを溶解する溶媒としてアセトンを用いると、アセトンが炭素源も兼ねるため、更に取り扱いが容易となる。
【0025】
ダイヤモンドの成長速度がより速く、得られるダイヤモンド膜がより均一である点で、ＢＤＤ電極はマイクロ波によるプラズマＣＶＤ法により形成されることがより好ましい。マイクロ波によって水素プラズマを発生させ、ここに原料ガスを導入すればダイヤモンド膜が形成できる。
【0026】
炭素源にホウ素を添加する場合、ホウ素の添加量としては、特に制限されないが、得られるＢＤＤ電極がより優れた導電性を有する点で、１０～１２，０００ｐｐｍが好ましく、１，０００～１０，０００ｐｐｍがより好ましい。
【0027】
基板２１上に積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４を積層する方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。このような方法としては、例えば、特開２００６－１０３５７号公報の００３７～００５０段落に記載の方法、及び、特開２０２０－３３１９９号公報の００３４～００５７段落に記載の方法等が挙げられる。
【0028】
なお、センサ２０は、積層電極２２と、対電極２３と、参照電極２４とを有しているが、実施例１のウィルス核酸の測定方法に使用可能なセンサは上記に制限されず、積層電極と、対電極とを有していればよい。
また、センサ２０における積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４の配置は、交換されてもよい。
また、センサ２０における積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４の配置は、交換されてもよい。
【0029】
基板２１は導電性基板でも絶縁性基板でもよいが、絶縁性基板が好ましい。基板としては、例えば、タングステン、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び、ニオブ等が挙げられる。また、基板２１は石英ガラス等であってもよい。基板の厚み及び大きさは、取り扱い性等の観点から適宜選択されればよく、典型的には、１μｍ～５ｍｍが好ましい。
【0030】
ＢＤＤ電極２８の厚みは、成膜時間により調整できる。ＢＤＤ電極２８の厚みとしては、典型的には、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、１０μｍ以上が特に好ましい。なお、上限としては特に制限されないが、一般に、１ｍｍ以下が好ましい。
上記の厚みの範囲は、対電極２３、及び、参照電極２４についても同様である。
上記の厚みの範囲は、対電極２３、及び、参照電極２４についても同様である。
【0031】
対電極２３の材料としては特に制限されず、対電極用として公知の材料が使用できる。このような材料としては、例えば、白金、炭素材料、ステンレス、及び、ＳｎＯ２等が挙げられる。参照電極２４は、例えば、カロメル電極、及び、銀／塩化銀電極等であってよい。
【0032】
図１のフローチャートに戻り、ステップ１３以降の手順を説明する。
ステップＳ１３において、積層電極２２に対して定電位が印加され、これにより銅被覆層２９が固体電解質２５側に溶出し（電気分解され）、銅イオンが発生する。このとき印加される電位は、特に制限されないが、一般に＋０．４～０．５Ｖが好ましい。
銅イオンは、直接的関与、及び／又は、活性酸素種（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｐｅｃｉｅｓ：ＲＯＳ）の発生を触媒する等の間接的関与により、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊する。そのため、ウィルスの内部からウィルス核酸が放出される。
ステップＳ１３において、積層電極２２に対して定電位が印加され、これにより銅被覆層２９が固体電解質２５側に溶出し（電気分解され）、銅イオンが発生する。このとき印加される電位は、特に制限されないが、一般に＋０．４～０．５Ｖが好ましい。
銅イオンは、直接的関与、及び／又は、活性酸素種（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｐｅｃｉｅｓ：ＲＯＳ）の発生を触媒する等の間接的関与により、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊する。そのため、ウィルスの内部からウィルス核酸が放出される。
【0033】
図３は、実施例１のウィルス核酸の測定方法の原理を表す模式図である。検出系３０は、ＢＤＤ電極２８と、ＢＤＤ電極２８上に形成された銅被覆層２９と、固体電解質２５からなり、固体電解質２５の表面には、検出対象であるコロナウィルス３１が配置されている。
【0034】
なお、図３においては、コロナウィルス３１の構造が模式的に示されており、その直径（図３中、Ｌ１に対応する長さ）と、ＢＤＤ電極２８、銅被覆層２９（合わせて、積層電極２２）及び、固体電解質２５の厚みとの関係は、実際に即していない。各部の大きさ、及び、厚み等はすでに説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。なお、上記は、後述する図４のＬ２についても同様である。
【0035】
コロナウィルス３１の表面は、脂質膜３２で覆われており、その中に、Ｎｕｃｌｅｏｃａｐｓｉｄ（Ｎ）蛋白に巻き付いたプラス鎖の一本鎖ＲＮＡゲノム３３が配置されている。コロナウィルス３１の表面には、Ｓｐｉｋｅ（Ｓ）蛋白、Ｅｎｖｅｌｏｐｅ（Ｅ）蛋白、Ｍｅｍｂｒａｎｅ（Ｍ）蛋白が配置され、形状が王冠に類似している。
一般に、ウィルス核酸は膜（エンベロープ）、及び／又は、殻（カプシド）に包まれているため、ウィルス核酸を直接的に電気化学測定することは難しい。
一般に、ウィルス核酸は膜（エンベロープ）、及び／又は、殻（カプシド）に包まれているため、ウィルス核酸を直接的に電気化学測定することは難しい。
【0036】
このとき、積層電極２２に対して定電位が印加されると、銅被覆層２９が固体電解質２５側に溶出し、銅イオンが発生する。
銅イオンは、直接的関与、及び／又は、間接的関与によって、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊するため、これによってウィルスの内部からウィルス核酸（コロナウィルス３１については、一本鎖ＲＮＡゲノム３３）が放出される。
銅イオンは、直接的関与、及び／又は、間接的関与によって、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊するため、これによってウィルスの内部からウィルス核酸（コロナウィルス３１については、一本鎖ＲＮＡゲノム３３）が放出される。
【0037】
次に、ステップＳ１４において、積層電極２２に定電位を印加した際の応答として得られた電流（以下「応答電流」ともいう。）を予め定めた閾値と比較する。この応答電流は銅被覆層２９の溶出経過を反映する。実施例１のウィルス核酸の測定方法は、検体に対してＢＤＤ電極２８の少なくとも一部（好ましくは全部）を晒す必要があるため、この応答電流をモニターして銅被覆層２９が所望の程度溶出したこと（分解されたこと）を確認することが好ましい。
なお、応答電流のモニター以外の方法、例えば、定電位の印加時間によって、銅被覆層２９の溶出量（分解量）を管理してもよい。その場合は、ステップＳ１４及びステップＳ１５を省略してもよい。
なお、応答電流のモニター以外の方法、例えば、定電位の印加時間によって、銅被覆層２９の溶出量（分解量）を管理してもよい。その場合は、ステップＳ１４及びステップＳ１５を省略してもよい。
【0038】
閾値は、例えば、銅被覆層２９がすべて溶出した際の応答電流に所定の裕度を考慮した値とすればよい。積層電極２２に電位を印加している際に、その応答電流が上記閾値以下（閾値を超えない状態）となれば、銅被覆層２９が所望の程度（例えば、すべて）溶出したと判断できる（ステップＳ１５：Ｆａｌｓｅ）。一方で、応答電流が閾値を超える場合（ステップＳ１５：Ｔｒｕｅ）、銅被覆層２９が所望の程度より多く残存しているため、定電位の印加、及び、応答電流のモニターを継続すればよい（ステップＳ１３～Ｓ１５）。
【0039】
図４は、積層電極に定電位を印加し、銅被覆層が溶出した後の検出系を表す模式図である。銅被覆層２９が全て溶出した（分解された）ため、検出系４０は、ＢＤＤ電極２８と、固体電解質２５とからなり、固体電解質２５の表面のコロナウィルス４１は、エンベロープ、及び、カプシドが銅イオンの直接的関与、及び、間接的関与により破壊され、その内部からウィルス核酸が放出された状態となっている。
【0040】
検出系４０においては、コロナウィルス４１に対してＢＤＤ電極２８が晒されている（暴露している）ため、このＢＤＤ電極２８の電位を掃引することで、ウィルス核酸由来の電気化学的応答を取得することができる（ステップＳ１６）。
このウィルス核酸由来の電気化学的応答は、ウィルス核酸の酸化電流であることが好ましく、ピーク形状の応答であること（電位対電流の測定結果に１つ以上の極大値が存在すること）がより好ましい。なお、本明細書では、このピークの最大電流値を「ピーク電流」といい、この「ピーク電流」を与える電位を「ピーク電位」といい、このピークの面積を「電流ピーク面積」という。
このウィルス核酸由来の電気化学的応答は、ウィルス核酸の酸化電流であることが好ましく、ピーク形状の応答であること（電位対電流の測定結果に１つ以上の極大値が存在すること）がより好ましい。なお、本明細書では、このピークの最大電流値を「ピーク電流」といい、この「ピーク電流」を与える電位を「ピーク電位」といい、このピークの面積を「電流ピーク面積」という。
【0041】
ＢＤＤ電極の電位を掃引する方法が、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも1種の方法であると、上記のようなピーク形状の応答が得られやすい。
【0042】
ウィルス核酸の酸化電流のピーク電位は＋１．０～１．５Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）の範囲に検出されることが多い。実施例１のウィルス核酸測定方法においては、銅被覆層２９を溶出させて、ＢＤＤ電極２８を検体に対して晒したのちに、ＢＤＤ電極２８の電位を掃引するため、このウィルス核酸の酸化電流の測定が可能になる。
【0043】
一般的な電極部材、例えばグラッシーカーボン、金、及び、白金等を用いると、＋１．３Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）程度で水分子の酸化による酸素の発生に伴い、電流値の増大が検出されてしまい、ウィルス核酸の酸化電流を正確に検出することは難しい。一方、ＢＤＤ電極２８は、表面がｓｐ３炭素からなり、分子が吸着できるサイトが少ないため、上記一般的な電極部材と比較して電位窓が広く、ウィルス核酸の酸化電流を検出することができる。
【0044】
ウィルス核酸の酸化電流は、ウィルス核酸を構成する核酸塩基の種類に起因して複数のピークが検出されることがある。その場合、各ピーク電流、又は、各ピーク面積を合計して測定値としてもよいし、単一のピーク電流、又は、ピーク面積を測定値としてもよい。
総量として評価する場合には、各ピーク電流、又は、各ピーク面積を合計した値を測定値とするのが好ましい。
実施例１の方法によれば、エアロゾルから捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる。
総量として評価する場合には、各ピーク電流、又は、各ピーク面積を合計した値を測定値とするのが好ましい。
実施例１の方法によれば、エアロゾルから捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる。
【実施例2】
【0045】
図５は本発明の実施例２によるウィルス核酸測定装置のハードウェア構成図である。
【0046】
ウィルス核酸測定装置５０は、プロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、入力デバイス５４、電気化学測定デバイス５５、及び、接続具５６を有している。プロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、入力デバイス５４、及び、電気化学測定デバイス５５はバス（図中「ＢＵＳ」と表記している）を介して相互にデータを交換できる。
【0047】
ウィルス核酸測定装置５０には、接続具５６を介してセンサ２０が接続されている。構造は後述するが、センサ２０はウィルス核酸測定装置５０に対して取り外し可能であり、例えば、検体毎にセンサ２０を交換できる。
なお、センサ２０は図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃで説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
なお、センサ２０は図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃで説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
【0048】
プロセッサ５１は、ウィルス核酸測定装置５０の各部を制御して、ウィルス核酸測定装置の機能を実現する。
プロセッサ５１は、例えば、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、及び、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）等でよい。
プロセッサ５１は、例えば、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、及び、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）等でよい。
【0049】
記憶デバイス５２は、プログラム、及び、データを一時的に、及び／又は、非一時的に記憶する機能を有し、プロセッサ５１の作業エリアを提供する。
記憶デバイス５２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等でよい。
記憶デバイス５２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等でよい。
【0050】
表示デバイス５３は、測定結果、積層電極（又はＢＢＤ電極）への電圧印加状況、検体名、及び、操作手順等を表示できる。表示デバイス５３は、液晶ディスプレイ、及び、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等でよい。
また、表示デバイス５３は、入力デバイス５４と一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイス５３がタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。
また、表示デバイス５３は、入力デバイス５４と一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイス５３がタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。
【0051】
入力デバイス５４は、組合せ電極への電圧印加条件、測定条件、及び、検体名等を入力できる。入力デバイス５４は、キーボード、マウス、スキャナ、及び、タッチパネル等でよい。
【0052】
電気化学測定デバイス５５により、接続具５６を介して接続されたセンサ２０の積層電極２２に定電位を印加して、応答電流を測定できる。また、電気化学測定デバイス５５により、銅被覆層２９が溶出した後のＢＤＤ電極２８に掃引電位を印加して、ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定できる。電気化学測定デバイス５５は、例えば、ポテンシオスタット等であってよい。
【0053】
接続具５６は、電気化学測定デバイス５５と、センサ２０の組合せ電極（積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４）とを電気的に接続する。接続具５６としては、例えば、端子と導線の組合せ等であってよい。
【0054】
図６Ａは、実施例２のウィルス核酸測定装置の斜視図である。ウィルス核酸測定装置６０は、本体６１と、本体６１の中央部に配置されたタッチパネルディスプレイ６２とを有し、本体６１内には、すでに説明した各ハードウェア（プロセッサ５１、及び、電気化学測定デバイス５５等）が搭載された回路基板が配置されている。
【0055】
ウィルス核酸測定装置６０は、センサ２０を挿入するための挿入口６３を有している。図６Ｂは、センサ２０を挿入した状態のウィルス核酸測定装置６０の斜視図である。
【0056】
図６Ｃは、図６ＢのＶ－Ｗ断面図である。挿入口６３に基板２１を上側にして挿入されたセンサ２０は、充填部材６９で支持された本体６１と、挿入口６３の内部に配置されたバネ部材６４によって挟持される。
基板２１の表面に配置された組合せ電極（Ｖ－Ｗ断面では、参照電極２４）は、基板２１の反対側表面からバネ部材６４に押し付けられて、端子６５と密着する。端子６５は導線６６を介して、回路基板６８の端子６７と接続されている。端子６７は、回路基板６８上に配置された電気化学測定デバイス５５と接続されている。これによって、電気化学測定デバイス５５が、組合せ電極と接続される。
基板２１の表面に配置された組合せ電極（Ｖ－Ｗ断面では、参照電極２４）は、基板２１の反対側表面からバネ部材６４に押し付けられて、端子６５と密着する。端子６５は導線６６を介して、回路基板６８の端子６７と接続されている。端子６７は、回路基板６８上に配置された電気化学測定デバイス５５と接続されている。これによって、電気化学測定デバイス５５が、組合せ電極と接続される。
【0057】
図７は、実施例２のウィルス核酸測定装置の機能ブロック図である。ウィルス核酸測定装置７０は、制御部７１と、記憶部７２と、表示部７３と、入力部７４と、比較部７５と、定電位印加部７６と、掃引電位印加部７７と、センサ部７８とを有する。
【0058】
制御部７１は、プロセッサ５１を含んで構成される。制御部７１は、記憶部７２、表示部７３、入力部７４、比較部７５、定電位印加部７６、及び、掃引電位印加部７７のそれぞれを制御して、ウィルス核酸測定装置７０の機能を実現する。
【0059】
記憶部７２は、記憶デバイス５２を含んで構成される。記憶部７２により、プログラム、及び、閾値等が記憶され、測定データ等が記憶される。
【0060】
表示部７３は、表示デバイス５３を含んで構成される。また、入力部７４は入力デバイス５４を含んで構成される。制御部７１が、これらを制御することで、ウィルス核酸測定装置７０の使用者からの入力を受け付けてそれを記憶部７２に記憶させたり、記憶部７２に記憶された定電位印加部７６、及び、掃引電位印加部７７によって得られた測定データ（応答電流、及び、電気化学的応答）を装置の使用者に対して表示したりできる。
【0061】
比較部７５は、記憶部７２に記憶されたプログラムを制御部７１が実行することによって実現される機能である。比較部７５は、積層電極２２への定電位の印加による応答電流と予め定められた閾値とを比較する。
なお、閾値は記憶部７２に記憶されている。応答電流は、後述する定電位印加部７６によって得られる。
なお、閾値は記憶部７２に記憶されている。応答電流は、後述する定電位印加部７６によって得られる。
【0062】
定電位印加部７６は、電気化学測定デバイス５５を含んで構成され、記憶部７２に記憶されたプログラムを制御部７１が実行し、電気化学測定デバイス５５が制御されて実現される機能である。
定電位印加部７６は、センサ部７８に接続されたセンサの積層電極２２に定電圧を印加し、その応答電流を測定する。
定電位印加部７６は、センサ部７８に接続されたセンサの積層電極２２に定電圧を印加し、その応答電流を測定する。
【0063】
掃引電位印加部７７は、電気化学測定デバイス５５を含んで構成され、記憶部７２に記憶されたプログラムを制御部７１が実行し、電気化学測定デバイス５５が制御されて実現される機能である。
掃引電位印加部７７は、センサ部７８に接続され、検体に晒されたＢＤＤ電極２８に掃引電圧を印加し、ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する。
掃引電位印加部７７は、センサ部７８に接続され、検体に晒されたＢＤＤ電極２８に掃引電圧を印加し、ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する。
【0064】
センサ部７８は接続具５６を含んで構成され、センサ２０の各電極と、電気化学測定デバイス５５とを電気的に接続する機能である。
【0065】
図８は、実施例２によるウィルス核酸測定装置の制御部７１の動作を示すフローチャートである。
【0066】
ステップＳ８１において、制御部７１は定電位印加部７６を制御して、ウィルスを含む検体と接触させた積層電極２２に定電圧を印加させ、応答電流を測定させる。なお、積層電極２２は、センサ２０に含まれており、センサ２０は、センサ部７８を介して接続された定電位印加部７６により制御される。
【0067】
ステップＳ８２において、制御部７１は、比較部７５を制御して、積層電極２２から得られる応答電流と、記憶部７２に予め記憶されている閾値とを比較する。
この閾値は、銅被覆層２９の好ましい溶出状態に対応するものとして予め定められ、記憶されている。実施例１のウィルス核酸の測定方法で説明したが、銅イオンによりウィルスのカプシド、及び、エンベロープを破壊した後は、ウィルス核酸の酸化電流をＢＤＤ電極で測定する必要がある。そのため、銅被覆層２９が溶出し、検体に対してＢＤＤ電極が十分に露出していることが好ましく、銅被覆層２９がすべて溶出していることがより好ましい。
この閾値は、銅被覆層２９の好ましい溶出状態に対応するものとして予め定められ、記憶されている。実施例１のウィルス核酸の測定方法で説明したが、銅イオンによりウィルスのカプシド、及び、エンベロープを破壊した後は、ウィルス核酸の酸化電流をＢＤＤ電極で測定する必要がある。そのため、銅被覆層２９が溶出し、検体に対してＢＤＤ電極が十分に露出していることが好ましく、銅被覆層２９がすべて溶出していることがより好ましい。
【0068】
このような観点で定められた閾値について、応答電流がそれを超える場合（ステップＳ８３：Ｔｒｕｅ）、ＢＤＤ電極２８上に配置された銅被覆層２９は所望の程度溶出しきれていないことになる。
【0069】
この場合、ステップＳ８４として、制御部７１は定電位印加部７６を制御して、積層電極２２に定電位の印加を継続させる。
その後、再度、比較部７５によって閾値の判定（ステップＳ８２～ステップＳ８３）が実行され、応答電流が閾値以下となるまで繰り返される。
その後、再度、比較部７５によって閾値の判定（ステップＳ８２～ステップＳ８３）が実行され、応答電流が閾値以下となるまで繰り返される。
【0070】
一方、比較部７５による応答電流と閾値との比較の結果、応答電流が閾値以下であった場合（ステップＳ８３：Ｆａｌｓｅ）、制御部７１は掃引電位印加部７７を制御して、検体に晒されたＢＤＤ電極２８に掃引電圧を印加させ、得られる電気化学的応答を測定させる（ステップＳ８５）。
この電気化学的応答は、典型的には、積層電極２２への定電位の印加によって生じた銅イオンの働きにより、ウィルスのカプシド、及び／又は、エンベロープの少なくとも一部が消滅し、放出されたウィルス核酸の酸化電流である。
この電気化学的応答は、典型的には、積層電極２２への定電位の印加によって生じた銅イオンの働きにより、ウィルスのカプシド、及び／又は、エンベロープの少なくとも一部が消滅し、放出されたウィルス核酸の酸化電流である。
【0071】
ウィルス核酸の酸化電流は、典型的には、電位対電流の曲線において、ピークを有する曲線として得られることが好ましい。このピーク電流、及び、電流ピーク面積は検体中のウィルス核酸の量に比例する。ピーク電流、及び、電流ピーク面積は、掃引電位印加部７７によって記憶部７２に格納され、入力部７４に表示される。
【0072】
実施例２のウィルス核酸の測定装置によれば、エアロゾルから捕集した検体に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を迅速に測定できる。
【実施例3】
【0073】
図９は、本発明の実施例３によるウィルス核酸測定装置のハードウェア構成図である。
ウィルス核酸測定装置９０は、プロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、入力デバイス５４、電気化学測定デバイス５５、及び、電気化学測定デバイス５５に接続されたセル９１を有している。
ウィルス核酸測定装置９０は、プロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、入力デバイス５４、電気化学測定デバイス５５、及び、電気化学測定デバイス５５に接続されたセル９１を有している。
【0074】
ウィルス核酸測定装置９０は、電気化学測定デバイス５５と接続されたセル９１を有し、接続具を有しないことを除いては、ハードウェア構成として実施例２のウィルス核酸測定装置と類似の点が多く、以下、相違点を中心に説明する。
【0075】
セル９１は、検体を収容できる容器であり、内部に積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４を有している。典型的には液状の検体をセル９１に収容すると、収容された検体が、組合せ電極を構成する上記各電極と接触する。
積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４は、それぞれ電気化学測定デバイス５５と電気的に接続され、電位、及び、電流を制御、及び、測定できる。
積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４は、それぞれ電気化学測定デバイス５５と電気的に接続され、電位、及び、電流を制御、及び、測定できる。
【0076】
図１０は、実施例３によるウィルス核酸測定装置の模式図である。
ウィルス核酸測定装置１００は、コンピュータ１０１と、コンピュータ１０１に接続されたポテンシオスタット１０２と、ポテンシオスタット１０２にそれぞれ接続された積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４を有している。積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４は、セル９１内に収容され、セル９１に同じく収容される検体と接触できる。なお、コンピュータ１０１はプロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、及び、入力デバイス５４を含み、ポテンシオスタット１０２は電気化学測定デバイス５５を含む。
ウィルス核酸測定装置１００は、コンピュータ１０１と、コンピュータ１０１に接続されたポテンシオスタット１０２と、ポテンシオスタット１０２にそれぞれ接続された積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４を有している。積層電極２２、対電極２３、及び、参照電極２４は、セル９１内に収容され、セル９１に同じく収容される検体と接触できる。なお、コンピュータ１０１はプロセッサ５１、記憶デバイス５２、表示デバイス５３、及び、入力デバイス５４を含み、ポテンシオスタット１０２は電気化学測定デバイス５５を含む。
【0077】
実施例３のウィルス核酸測定装置は、実施例２のウィルス核酸測定装置において、センサが着脱式であるのに対して、組合せ電極を含むセルを内蔵しており、構成がより単純である点で優れている。なお、実施例３のウィルス核酸測定装置の機能、及び、動作は、実施例２のウィルス核酸測定装置と同様なので、説明を省略する。
【0078】
実施例３のウィルス核酸測定装置によれば、典型的には液体状の検体に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を迅速に測定できる。
【実施例4】
【0079】
図１１Ａは実施例４によるセンサ１１０の分解斜視図であり、図１１Ｂは同センサの斜視図である。センサ１１０は、基板２１と、上記基板２１上に配置された積層電極２２と、対電極２３と、参照電極２４とを有している。
また、スペーサー２６と、スペーサー２６を覆うカバー２７とを有している。
なお、カバー２７は凹欠部１１１を有している。
また、スペーサー２６と、スペーサー２６を覆うカバー２７とを有している。
なお、カバー２７は凹欠部１１１を有している。
【0080】
典型的には液状の検体が、凹欠部１１１から導入され、基板２１の上面、カバー２７の下面、及び、スペーサー２６の切欠き部の側面で隠される空間を濡らす。これにより、検体と組合せ電極とが接触し、測定ができる。
【0081】
なお、本センサ１１０は、すでに説明したセンサ２０に代えて実施例２のウィルス核酸測定装置に挿入して使用することができる。使用方法は、センサ２０と同様であるので、説明を省略する。
【0082】
実施例４のセンサは、ウィルス核酸測定装置に対して着脱可能なので、検体毎に取り替えることで、検体が互いに混入して測定結果に誤差の生ずるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【0083】
２０：センサ、２１：基板、２２：積層電極、２３：対電極、２４：参照電極、２５：固体電解質、２６：スペーサー、２７：カバー、２８：ＢＤＤ電極、２９：銅被覆層、３１、４１：コロナウィルス、３２：脂質膜、３３：一本鎖ＲＮＡゲノム、５０：ウィルス核酸測定装置、５１：プロセッサ、５２：記憶デバイス、５３：表示デバイス、５４：入力デバイス、５５：電気化学測定デバイス、５６：接続具、６０：ウィルス核酸測定装置、６１：本体、６２：タッチパネルディスプレイ、６３：挿入口、６４：バネ部材、６５：端子、６６：導線、６７：端子、６８：回路基板、６９：充填部材、７０：ウィルス核酸測定装置、７１：制御部、７２：記憶部、７３：表示部、７４：入力部、７５：比較部、７６：定電位印加部、７７：掃引電位印加部、７８：センサ部、９０：ウィルス核酸測定装置、９１：セル、１００：ウィルス核酸測定装置、１０１：コンピュータ、１０２：ポテンシオスタット、１１０：センサ、１１１：凹欠部、２０１：電極付き基板、２０２：固体電解質付きカバー
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】