CN103168241A - 病毒检测装置及病毒检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供病毒检测装置及病毒检测方法，提供能够实时高精度地检测气体中的病毒的技术。在主配管（8）中按顺序设有粉尘去除部（1）、雾化部（4）、照射有激光的荧光测定部（5）、吸引泵（7），利用吸引泵（7）在主配管（8）内形成吸引流。另一方面，使用包括各自的流路宽度微细的液体流路（35）和与该液体流路（35）相邻地排列的气体流路（34）的扩散部（3），使含有荧光抗体（F）的水溶液和大气分别通过液体流路（35）和气体流路（34）。通过自分支部分支出的引导通路（40）将水溶液输送到上述雾化部（4），在此得到的雾群被输送到荧光测定部（5），该分支部形成在上述流路（34、35）的出口侧，用于使气体和水溶液分离并送出气体和水溶液。由于导入有病毒（V）的雾（M）的荧光强度大于未导入病毒（V）的雾（M）的荧光强度，因此，能够通过监视荧光强度来检测病毒（V）。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测病毒的技术。
背景技术
近年来，流感等传染病的大流行、其传染范围的扩大正被视为问题。因此，为了进行迅速的公众卫生对策，寻求一种精度较高且简便的病毒分析方法。目前，在防疫检查过程中，进行根据鼻腔内擦拭液进行的分析等，但在灵敏度、诊断时间的方面存在问题。另外，作为针对大流行病、生物恐怖行动的对策，需要始终监视大气中的病毒。在像根据鼻腔内擦拭液进行的分析那样必须利用人工进行的分析方法中，无法期望使病毒分析自动化，作为大气中的流感病毒等的分析，存在使流感病毒等附着于培养基之后进行培养并对所产生的菌落进行观察、分析的培养法。但是，该培养法在培养过程中需要几天的时间，也难以自动化，在新型流感、口蹄疫病毒等需要迅速判断的局面下无法利用。此外，通过将大气中的病毒滴到液中来检测的方法也由于液中分析的灵敏度校低而难以高精度地检测病毒。
在这样的状况中，在非专利文献1中记载有通过使荧光抗体选择性地吸附于特定的病毒并测定该荧光强度而在短时间内高灵敏度地检测病毒的方法。但是，在该文献中，将粘膜、唾液作为分析试样，并不是实时自动地进行分析的方法。另外，在该文献中，通过检测荧光强度的波动的差异来判断是否存在病毒，并不是利用荧光强度的绝对值来检测病毒。
先行技术文献
非专利文献
非专利文献1：长谷川慎“开发面向机场检疫、生物恐怖行动对策的高灵敏度病原体检测法”，[online]，平成20年10月8日，独立行政法人新能源产业技术综合开发机构，[平成22年7月6日检索]，互联网＜URL：http：//www.nedo.go.jp/informations/press/201008_1/201008_1.html＞
发明内容
本发明即是在这样的背景下做成的，其目的在于提供一种能够实时高精度地检测气体中的病毒的技术。
本发明的病毒检测装置的特征在于，包括：
扩散部，其使含有特异地吸附病毒的荧光抗体的水溶液与作为检查对象的气体接触，使该气体中的病毒扩散到水溶液中，使荧光抗体吸附于气体中所含有的病毒；
雾化部，其用于使上述水溶液雾化，使扩散有上述气体的水溶液形成雾群；
荧光测定部，其用于测定上述雾群的荧光强度；以及
气流形成机构，其用于形成从上述雾化部朝向上述测定部的气流。
另外，本发明的病毒检测方法的特征在于，包括以下工序：
使含有特异地吸附病毒的荧光抗体的水溶液与作为检查对象的气体接触，使该气体中的病毒扩散到水溶液中，使荧光抗体吸附于气体中所含有的病毒；
使上述水溶液雾化，使扩散有上述气体的水溶液形成雾群；
测量上述雾群的荧光强度。
本发明通过使作为检查对象的气体中的病毒扩散到含有吸附于特定的病毒的荧光抗体的水溶液中并使该药液雾化来监视雾的荧光强度。因而，能够实时且自动地检测气体中是否存在病毒。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的病毒检测装置的结构的概要图。
图2是表示上述实施方式所采用的微流体芯片的一部分的纵剖侧视图。
图3是表示上述实施方式所采用的荧光测定部的纵剖侧视图。
图4是说明在上述扩散部中进行的病毒在药液中的扩散、荧光抗体的吸附以及药液的雾化的概念图。
图5是说明在上述扩散部中进行的大气中粉尘在药液中的扩散、荧光抗体的吸附以及药液的雾化的概念图。
图6是表示本发明的第2实施方式的病毒检测装置的概要图。
图7是表示本发明的第3实施方式的病毒检测装置的概要图。
图8是表示本发明的第4实施方式的病毒检测装置的概要图。
图9是表示本发明的第5实施方式的病毒检测装置的雾化部和荧光测定部的概要图。
具体实施方式
使用图1～图3说明本发明的实施方式的病毒检测装置的构造。如图1所示，该病毒检测装置包括作为气流的引导通路的主配管8，在该主配管8的上游端设有粉尘去除部1，在该主配管8的下游端设有作为气流形成机构的吸引泵7。该粉尘去除部1采用供病毒V通过、且具有能够在主配管8内形成雾化所需要的快速气流的程度的气流阻力的构件，因此，该粉尘去除部1是用于捕捉比较大的微粒的构件。另外，在该主配管8的中途夹设有雾化部4，该雾化部4用于使从作为扩散部的后述的微流体芯片（Micro fluid chip）3供给的药液雾化。
如图2所示，该微流体芯片3包括盖体32和板状的基体33。在基体33的上表面形成有槽部31，该槽部31通过被盖体32覆盖而成为扩散流路31。如图2所示，该扩散流路31呈两个横向并列的下弦的半圆的一部分重叠而成的截面形状，因此，在流路中央部形成有隆起部分30。扩散流路31被该隆起部分30划分为气体流路34和液体流路35。该扩散流路31的尺寸例如为：流路宽度W为1mm以下，流路深度H为0.5mm，隆起部分30与盖体32之间的间隙的高度为0.2mm。另外，如图1所示，扩散流路31为了争取大气与药液的接触时间和接触面积而形成为蜿蜒曲折的形状。并且，该扩散流路31的两端在分支部分支成两股，以该状态到达微流体芯片3的端部。该扩散流路31的一端侧（上游端）相当于大气流入口36和药液流入口37，该扩散流路31的另一端侧（下游端）相当于排气端口38和药液流出端口39。
如图1所示，在微流体芯片3的大气流入口36上气密地连接有在粉尘去除部1与雾化部4之间自主配管8分支出来的分支管13。在该分支管13上，从上游侧开始按吸气泵11和大气流量调整部12的顺序夹设有作为气体导入机构的吸气泵11和大气流量调整部12。在药液流入口37上连接有来自药液贮存槽2的配管23，该药液贮存槽2贮存有作为含有荧光抗体F的水溶液的药液，在该配管23上，从药液贮存槽2侧开始按药液供给泵21和药液流量调整部22的顺序夹设有作为液体导入机构的药液供给泵21和药液流量调整部22。微流体芯片3的排气端口38连接于本装置外部，流入到微流体芯片3中的大气从此处被排出。另外，微流体芯片3的药液流出端口39经由作为引导通路的药液供给管40连接于上述的雾化部4。
雾化部4包括主配管8的口径被急剧地缩径而成的部分81及突入地设于该缩径部分81中的、用于自微流体芯片3输送药液的作为引导通路的药液供给管40。
在雾化部4的下游侧设有作为测定部的荧光测定部5。如图3所示，荧光测定部5包括连接于主配管8且形成供含有雾M的气流流通的流通空间的例如方形的壳体56。在该壳体56中的彼此相对的例如上下（或者左右）的面上配置有互相平行的由石英构成的透光窗52a、52b。在其中一个透光窗52a的外侧设有发光部51，该发光部51用于将波长不在从荧光抗体F发出的荧光的波长的范围内的激光照射到壳体56内。在另一个透光窗52b的外侧设有光学滤波器53，该光学滤波器53用于阻断波长不在从荧光抗体F发出的荧光的波长的范围内的光。在比光学滤波器53更靠外侧的位置设有受光部54，该受光部54用于接受荧光抗体F的荧光并将其转换为电信号。该受光部54向受光输出测量部55输出与自光学滤波器53受光的受光强度相对应的信号级别的例如电流。受光输出测量部55例如将上述电流转换为电压，将该电压信号Ia与预先设定好的阈值Is相比较，在判断为电压信号Ia大于阈值Is时，报告或者在未图示的显示部显示检测到病毒的警报。
由于电压信号Ia是与受光强度相对应的信号，因此，阈值Is像下面这样被决定。即，阈值Is被设定为在大气中不存在病毒V时的荧光强度与在大气中含有病毒V且在该病毒V上吸附有荧光抗体F的状态下雾M通过了壳体56时的荧光强度之间的值。在大气中不存在病毒V时的荧光强度与来自附着在通过壳体56内的大气所含有的粉尘D上的荧光抗体F、药液的雾M所含有的荧光抗体F的荧光的强度相对应。由于荧光抗体F特异地附着于病毒V，因此，概括地讲，由于存在病毒V，也如后述的作为作用图的图4和图5所示，与不存在病毒V时相比，荧光抗体F的密度升高，因此，会产生与是否存在病毒V相对应的荧光强度差。
在荧光测定部5中的雾化药液的下游侧设有用于捕捉药液的雾M的、例如由网体构成的药液回收部6。在该药液回收部6的下游侧设有吸引泵7，分离出的气体经由例如未图示的用于吸附去除病毒的过滤器被排出到本装置的外部。
接着，说明本实施方式的作用。首先，利用吸引泵7将大气（外部空气）经由粉尘去除部1吸入到主配管8内，形成按照雾化部4、荧光测定部5和药液回收部6的顺序流动的气流，将其经由吸引泵7和未图示的过滤器排出。此时，由粉尘去除部1去除有可能闭塞微流体芯片3的扩散流路31、有可能妨碍在荧光测定部5中检测荧光的大气中的粗大的粉尘。利用吸气泵11将吸入到主配管8内的大气的一部分输送到微流体芯片3的大气流入口36。另外，利用药液供给泵21将含有荧光抗体F的药液从药液贮存槽2输送到微流体芯片3的药液流入口37。
利用大气流量调整部12和药液流量调整部22将输送到大气流入口36的大气的流量和输送到药液流入口37的药液的流量分别设定为预先在实验中求得的适当值，因此，输送到微流体芯片3的大气和药液在扩散流路31的隆起部分30上形成交界面，并行地流动。即，大气在扩散流路31的气体流路34中朝向排气端口38流通，药液在扩散流路31的液体流路35中朝向药液流出端口39流动。在大气和药液这样地在微流体芯片3内流动时，大气中的病毒V经由上述交界面扩散到药液中，药液中的荧光抗体F特异地吸附于该病毒V。大气和药液在扩散流路31的出口附近的分支部分离，大气经由排气端口38被排出到本装置外，药液经由药液流出端口39和作为引导通路的药液供给管40被输送到雾化部4。
在雾化部4中，利用因主配管8的急剧缩径而高速化了的气流使从微流体芯片3经由药液供给管40输送来的药液被雾化部4雾化。即，药液从药液供给管40的出口被引入到该高速气流中而被分散，成为雾M群，搭乘该气流，被主配管8中的雾化部4的下游侧部分、即引导通路引导到荧光测定部5。
在荧光测定部5中，从发光部51朝向流通有雾化药液的壳体56照射例如紫外线激光。此时，雾化药液中的荧光抗体F在紫外线激光的作用下发出荧光。紫外线激光被光学滤波器53遮住，但荧光波长的光被受光部54检测到。此时，检测到的受光强度与药液的雾M中的荧光抗体F的体积密度成正比。在药液的雾M中不存在病毒V的情况下，如图5所示，在雾M中导入有大气中的微细的粉尘D，即使在该粉尘D上附着有荧光抗体F，荧光抗体F的密度也远远小于吸附在病毒V上的荧光抗体F的密度。因此，由受光部54检测到的受光强度小于预先设定好的阈值Is。相对于此，在药液的雾M中存在病毒V的情况下，由受光部54检测到的荧光强度大于阈值Is，由受光输出测量部55发出检测到病毒V的警报。
通过了荧光测定部5后的雾M在药液回收部6中被气液分离，药液被回收。另一方面，利用设置在药液回收部6的下游侧的吸引泵7将气体排出到本装置外。
采用上述实施方式，使作为检查对象的大气中的病毒V扩散到含有吸附于特定病毒V的荧光抗体F的药液（水溶液）中，使该药液雾化并监视雾M的荧光强度。在存在病毒V的情况下，由于荧光抗体F特异地吸附，雾M中的荧光抗体F的数量变多，因此，从雾M发出的荧光的强度变得大于不存在病毒V的情况下的从雾M发出的荧光的强度。因此，利用光学滤波器53遮住激光，监视透过了该光学滤波器53后的荧光强度，与不存在病毒V的情况下的雾M所对应的荧光强度（阈值）相比较，从而能够实时高精度地检测气体中所含有的病毒V。另外，由于能够使病毒检测自动化，因此，能够始终监视病毒V。因而，本发明的病毒检测装置通过设置在机场等中，能够迅速地检测病毒V，从而能够迅速地采取对应策略等，非常有效。
在上述实施方式中，在主配管8中形成气流的大气和在微流体芯片3中与药液接触的大气均是通过了粉尘去除部1后的、由相同的系统供给的大气。但是，也可以在主配管8中的粉尘去除部1以外另行设置粉尘去除部，从主配管8以外的配管向微流体芯片3供给大气。
在图1的实施方式中，设置了微流体芯片3，但是，如图6所示，也可以不设置微流体芯片3，而将药液供给管40的一端侧浸渍在药液贮存槽2中，并且将该药液供给管40的另一端侧与之前的实施方式同样地突入设于主配管8的缩径部分81中来构成雾化部4。在该情况下，利用由吸引泵7形成的主配管8内的气流使药液供给管40的另一端侧成为负压，药液贮存槽2内的药液经由该药液供给管40被引入到主配管8内而被雾化（atomization）。而且，大气中的病毒V从主配管8通过雾化部4时，自药液供给管40的另一端侧被分散，导入到雾化的药液中。因而，由于利用雾化部4使病毒V向药液中扩散，因此，在该例子中能够将雾化部4兼用作扩散部。在该例子中，也能够得到与已述的实施方式同样的效果。
在这样将雾化部4兼用作扩散部的例子中，如图7所示，也可以在药液供给管40的中途设置药液供给泵21，利用该药液供给泵21的送液动作将药液贮存槽2内的药液送出到雾化部4。
另外，在图1的实施方式中，使用了微流体芯片3作为扩散部，但如图8所示，也可以使用曝气槽90作为扩散部，在该曝气槽90内的药液中，利用气体扩散装置91使大气与药液接触，由此，使大气中的病毒V扩散到药液中。图8中的附图标记93是通风端口。在这种情况下，也可以将药液供给管40的一端浸渍在曝气槽90内，利用因吸引泵7的吸引而产生的气流将药液从药液供给管40的另一端侧引入而使其雾化，但也可以与图7同样地在药液供给管40的中途设置药液流量调整部。
并且，如图9所示，该病毒检测装置也可以构成为：使由内管94和外管95构成的双重管96的上述内管94的顶端开口部缩径，将该双重管96的顶端侧连接于荧光测定部5的壳体56，例如在上述壳体56中的与双重管96的顶端相对的面上连接吸引管97。在这种情况下，向双重管96的内管94供给药液，并且使大气在外管95内流通。药液也可以利用例如未图示的药液流量调整部输送到内管94。通过驱动吸引泵7，将大气引入到外管95内，利用该大气的气流使来自内管94的药液雾化并使雾群飞散到壳体56内，雾群会通过来自发光部51的激光的透光区域。在该例子中，双重管96的顶端部分兼用作扩散部和雾化部。
在以上内容中，大气可以是外部空气，但也可以是人呼出的气体，在这种情况下，也可以例如将大气导入用的配管的一端扩宽成喇叭状，使该喇叭状部分靠近嘴，从此处将人的呼吸气导入到该配管中。
附图标记说明
D、大气中的粉尘；F、荧光抗体；V、目标病毒；1、粉尘去除部；11、吸气泵；12、大气流量调整部；13、分支管；2、药液贮存槽；21、药液供给泵；22、药液流量调整部；3、微流体芯片；30、隆起部分；31、扩散流路（槽部）；32、盖体；33、基体；34、气体流路；35、液体流路；36、大气流入口；37、药液流入口；38、排气端口；39、药液流出端口；4、雾化部；5、荧光测定部；51、发光部；52、玻璃窗；53、光学滤波器；54、受光部；55、受光输出测量部；6、药液回收部；7、吸引泵；8、主配管。
Claims (5)
1.一种病毒检测装置，其特征在于，
包括：
扩散部，其使含有特异地吸附病毒的荧光抗体的水溶液与作为检查对象的气体接触，使该气体中的病毒扩散到水溶液中，使荧光抗体吸附于气体中所含有的病毒；
雾化部，其用于使上述水溶液雾化，使扩散有上述气体的水溶液形成雾群；
荧光测定部，其用于测定上述雾群的荧光强度；以及
气流形成机构，其用于形成从上述雾化部朝向上述测定部的气流。
2.根据权利要求1所述的病毒检测装置，其特征在于，
上述扩散部包括扩散流路和分支部，该扩散流路包括液体流路和气体流路，该液体流路用于供上述水溶液流动，该气体流路为了使气体一边与在该液体流路中流动的水溶液接触一边使该气体在该气体流路中流通而与上述液体流路并列设置，该分支部形成在该扩散流路的出口侧，用于使气体和水溶液分离并送出气体和水溶液，
该病毒检测装置设有：
气体导入机构和液体导入机构，其用于分别向上述扩散流路内导入气体和水溶液；
引导通路，其用于将在上述分支部中分离出的水溶液引导到上述雾化部。
3.根据权利要求1所述的病毒检测装置，其特征在于，
上述雾化部兼用作上述扩散部。
4.一种病毒检测方法，其特征在于，
包括以下工序：
使含有特异地吸附病毒的荧光抗体的水溶液与作为检查对象的气体接触，使该气体中的病毒扩散到水溶液中，使荧光抗体吸附于气体中所含有的病毒；
使上述水溶液雾化，使扩散有上述气体的水溶液形成雾群；
测量上述雾群的荧光强度。
5.根据权利要求4所述的病毒检测方法，其特征在于，
使气体中的病毒扩散到水溶液中并使荧光抗体吸附于气体中所含有的病毒的工序是利用后述的扩散部向上述液体流路导入水溶液和向气体流路内导入气体的工序，
前述的扩散部包括扩散流路和分支部，该扩散流路包括液体流路和气体流路，该液体流路用于供上述水溶液流动，该气体流路为了使气体一边与在该液体流路中流动的水溶液接触一边使该气体在该气体流路中流通而与上述液体流路并列设置，该分支部形成在该扩散流路的出口侧，用于使气体和水溶液分离并送出气体和水溶液，
在使荧光抗体吸附于上述病毒的工序之后，还包括将自上述分支部分离出的水溶液引导到上述雾化部的工序。
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