JP2002541857A - 生物戦用因子の検出 - Google Patents
生物戦用因子の検出Info
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- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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Abstract
(57)【要約】
炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子の検出のために、感度および選択性が高い方法および装置が提供される。より具体的には、方法および装置はキレート安定化したランタニド（たとえばＥｕ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）およびＳｍ（ＩＩＩ））を使用するリン光性発光検出システムに基づいており、さまざまな胞子特異的な小さい有機質分子（たとえばジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸など）を検出する。ランタニドに配位されるキレート剤またはリガンドを注意深く選択することによって、高い特異性および選択性の両方を得ることができる。適切で好ましいセンサシステムの例には、ユーロピウム（ＩＩＩ）および／またはテルビウム（ＩＩＩ）と結合したＮ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）およびＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸（ＨＥＩＤＡ）がある。キレート安定化したランタニドは胞子特異的「標的」分子と反応してリン光生成物を特徴的に形成し、次いでそれを検出することができる。
Description
【０００１】 （政府の利益） 本発明は、規約Ｎｏ．ＭＤＡ９７２−９７−Ｃ００２１（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａ
ｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ａｇｅｎｃｙ、Ｂｉｏｌ
ｏｇｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ｄｅｆｅｎｓｅ）の下に米国政府の支持によっ
て作成された。本発明において、米国政府は確固たる権利を有する。
ｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ａｇｅｎｃｙ、Ｂｉｏｌ
ｏｇｉｃａｌ Ｗａｒｆａｒｅ Ｄｅｆｅｎｓｅ）の下に米国政府の支持によっ
て作成された。本発明において、米国政府は確固たる権利を有する。
【０００２】 （関連出願） 本出願は、１９９９年４月１９日に出願された米国特許仮出願第６０／１３０
，００９号に基づいており、その特典を請求するものである。
，００９号に基づいており、その特典を請求するものである。
【０００３】 （発明の分野） 本発明は、胞子特異的リン光性手法を使用して生物学的因子、特に生物戦用因
子を検出するための方法に関する。より具体的には本発明の方法は、高い選択性
および使用しやすさと結びついた非常に高い感度（一般に約５００から１０００
胞子のレベルまたはこれより低レベル）で、炭そ菌およびボツリヌス菌などの生
物戦用因子の胞子の検出を可能にする。本発明の方法は、このような因子にさら
される危険のある作業者によって、その現場（たとえばテロリストまたは戦闘の
シナリオにおける）での使用に特に適合させられる。現場における使用のために
簡潔、１人用、携帯用、または身につける生物学的検出機が提供される。
子を検出するための方法に関する。より具体的には本発明の方法は、高い選択性
および使用しやすさと結びついた非常に高い感度（一般に約５００から１０００
胞子のレベルまたはこれより低レベル）で、炭そ菌およびボツリヌス菌などの生
物戦用因子の胞子の検出を可能にする。本発明の方法は、このような因子にさら
される危険のある作業者によって、その現場（たとえばテロリストまたは戦闘の
シナリオにおける）での使用に特に適合させられる。現場における使用のために
簡潔、１人用、携帯用、または身につける生物学的検出機が提供される。
【０００４】 （発明の背景） 我々が２１世紀に近づくにつれて、大量破壊の兵器は残念ながら１つの避け難
い事実である。重大な関心事は炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子であり
、これらは無法または侵略国および／または国際的テロリストによって使用され
る可能性がある。このような生物学的因子は、多数の送達用装置を使用して都市
および／または戦場エリアに容易に散布される可能性がある。このような攻撃の
脅威だけで、危機に直面している集落またはエリアおよび国の安全性にかなりの
害を引き起こす可能性がある。さらに、世界中のあらゆる所でこのような生物学
的因子を調製、使用、および／または送達するのがますます容易になるにつれて
、このような脅威および攻撃の危険性は同様に増すはずである。したがって、感
度および選択性の高い検出方法が、国内および海外の両方において、わが国の安
全性のために大変重要である。
い事実である。重大な関心事は炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子であり
、これらは無法または侵略国および／または国際的テロリストによって使用され
る可能性がある。このような生物学的因子は、多数の送達用装置を使用して都市
および／または戦場エリアに容易に散布される可能性がある。このような攻撃の
脅威だけで、危機に直面している集落またはエリアおよび国の安全性にかなりの
害を引き起こす可能性がある。さらに、世界中のあらゆる所でこのような生物学
的因子を調製、使用、および／または送達するのがますます容易になるにつれて
、このような脅威および攻撃の危険性は同様に増すはずである。したがって、感
度および選択性の高い検出方法が、国内および海外の両方において、わが国の安
全性のために大変重要である。
【０００５】 現在利用可能な検出方法は、炭そ菌およびボツリヌス菌などのこのような細菌
因子に関して所望の感度、選択性、および／またはスピードを一般に欠いている
。現在利用可能な検出方法には、たとえば蛍光検出を伴なうＰＣＲ、蛍光抗体染
色技法（ＦＡＳＴ）、パティクロムアナライザー、生物発光ベースのシステム、
電気化学発光ベースのシステム、およびオンサイトおよび遠隔検出用のシミュレ
ート型誘導式蛍光技法がある。これらの技法のうちのいくつかは（たとえば蛍光
検出を伴なうＰＣＲ、ＥＬＩＳＡ、ＦＡＳＴ）、高度な特異性を有するが、感度
が比較的低く（最小で１０4から１０6個の胞子を検出する）、時間がかかる（結
果を出すため一般に０．５から６時間が必要である）。たとえばＲｅｄｋａｒ他
の「Ｒａｐｉｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔ Ｐａｔｈｏｇｅｎ
ｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉａ ｂｙ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ ＰＣＲ」、Ａｂｓｔｒａ
ｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅ
ｒｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｉｂｒａｈｉｍの「
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｇｅｎｔｓ Ｕｓｉｎｇ
Ｐｒｏｂｅ−Ｂａｓｅｄ ＰＣＲ Ａｓｓａｙ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂ
ｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ
Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｇａｔｔｏ−Ｍｅｎｋｉｎｇ他の
「Ｒａｐｉｄ Ｐｏｓｔ ＰＣＲ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ＩＧＥ
Ｎ′ｓ Ｏｒｉｇｅｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔ
ｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌ
ｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ Ｐｒｏ
ｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｂｒｕｎｏ他の「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ ｏｆ Ｓｅｌｅｘ ＤＮＡ Ａｐｔａｍｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅ
ｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｈｒａｘ Ｓｐｏｒｅｓ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃ
ｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ
Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ
Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｎａｇａｔａ他の「Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｚｙｍｅ−ｌｉｎｋｅｄ Ｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎ
ｔ Ａｓｓａｙ（ＥＬＩＳＡ）ｔｏ Ａｎｔｈｒａｘ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｅｒ
ｓｉａｎ Ｇｕｌｆ」、Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅ
ｍ Ａｇｅｎｃｙ、ＡＤＡ２９７３５０（１９９５）を参照のこと。感度が向上
し（最小で約２００個の胞子を検出する）いくぶん速いが、生物発光および電気
化学発光ベースのシステムは特異性の減少のため苦しんでいる。Ｇａｔｔｏ−Ｍ
ｅｎｋｉｎｇ他の「Ｒａｐｉｄ Ｐｏｓｔ ＰＣＲ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｕ
ｓｉｎｇ ＩＧＥＮ′ｓ Ｏｒｉｇｅｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ」、Ａｂｓｔｒａｃ
ｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒ
ｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｂａｒｔｏｓｚｃｚｅ
他の「Ｔｈｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃ
ａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｗａｔｅｒ ａ
ｎｄ ｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａ
ｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ
Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）を参照のこと。さらに、シミュレート型誘導式蛍光技
法を使用して、アミノ酸トリプトファンを検出するかまたは標的にしている。し
かしながら、トリプトファンは大部分の生体物質に共通であるので、その検出を
利用する技法は非常に選択性が悪い。
因子に関して所望の感度、選択性、および／またはスピードを一般に欠いている
。現在利用可能な検出方法には、たとえば蛍光検出を伴なうＰＣＲ、蛍光抗体染
色技法（ＦＡＳＴ）、パティクロムアナライザー、生物発光ベースのシステム、
電気化学発光ベースのシステム、およびオンサイトおよび遠隔検出用のシミュレ
ート型誘導式蛍光技法がある。これらの技法のうちのいくつかは（たとえば蛍光
検出を伴なうＰＣＲ、ＥＬＩＳＡ、ＦＡＳＴ）、高度な特異性を有するが、感度
が比較的低く（最小で１０4から１０6個の胞子を検出する）、時間がかかる（結
果を出すため一般に０．５から６時間が必要である）。たとえばＲｅｄｋａｒ他
の「Ｒａｐｉｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔ Ｐａｔｈｏｇｅｎ
ｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉａ ｂｙ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ ＰＣＲ」、Ａｂｓｔｒａ
ｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅ
ｒｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｉｂｒａｈｉｍの「
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｇｅｎｔｓ Ｕｓｉｎｇ
Ｐｒｏｂｅ−Ｂａｓｅｄ ＰＣＲ Ａｓｓａｙ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂ
ｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ
Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｇａｔｔｏ−Ｍｅｎｋｉｎｇ他の
「Ｒａｐｉｄ Ｐｏｓｔ ＰＣＲ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ＩＧＥ
Ｎ′ｓ Ｏｒｉｇｅｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔ
ｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌ
ｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ Ｐｒｏ
ｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｂｒｕｎｏ他の「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ ｏｆ Ｓｅｌｅｘ ＤＮＡ Ａｐｔａｍｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅ
ｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｈｒａｘ Ｓｐｏｒｅｓ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃ
ｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ
Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ
Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｎａｇａｔａ他の「Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｚｙｍｅ−ｌｉｎｋｅｄ Ｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎ
ｔ Ａｓｓａｙ（ＥＬＩＳＡ）ｔｏ Ａｎｔｈｒａｘ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｅｒ
ｓｉａｎ Ｇｕｌｆ」、Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅ
ｍ Ａｇｅｎｃｙ、ＡＤＡ２９７３５０（１９９５）を参照のこと。感度が向上
し（最小で約２００個の胞子を検出する）いくぶん速いが、生物発光および電気
化学発光ベースのシステムは特異性の減少のため苦しんでいる。Ｇａｔｔｏ−Ｍ
ｅｎｋｉｎｇ他の「Ｒａｐｉｄ Ｐｏｓｔ ＰＣＲ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｕ
ｓｉｎｇ ＩＧＥＮ′ｓ Ｏｒｉｇｅｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ」、Ａｂｓｔｒａｃ
ｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒ
ｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）；Ｂａｒｔｏｓｚｃｚｅ
他の「Ｔｈｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃ
ａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｗａｔｅｒ ａ
ｎｄ ｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」、Ａｂｓｔｒａｃｔ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａ
ｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ａｂｅｒｄｅｅｎ Ｐｒｏｖｉｎｇ
Ｇｒｏｕｎｄ（１９９８）を参照のこと。さらに、シミュレート型誘導式蛍光技
法を使用して、アミノ酸トリプトファンを検出するかまたは標的にしている。し
かしながら、トリプトファンは大部分の生体物質に共通であるので、その検出を
利用する技法は非常に選択性が悪い。
【０００６】 したがって、炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子に関する簡単な検出方
法および装置が依然として必要である。さらに、高い感度および高い選択性を有
し、リアルタイムのデータを提供することができるこのような検出方法および装
置が依然として必要である。このような細菌因子にさらされ、保護対策をとって
このような細菌因子への暴露を避けるかまたは最小限にすることができるように
警告を発することができる作業者によって行うことができる、このような検出方
法および装置が依然として必要である。偽陽性の割合が低い、このような検出方
法および装置も依然として必要である。本発明は炭そ菌およびボツリヌス菌など
の細菌因子の検出のためにこのような方法および装置を提供する。生命力のある
胞子である炭そ菌およびボツリヌス菌の検出のためにも、本発明はこのような方
法および装置を提供する。さらに本発明の方法および装置の、これらおよび他の
利点および特典は、本明細書の考察から明らかになるはずである。
法および装置が依然として必要である。さらに、高い感度および高い選択性を有
し、リアルタイムのデータを提供することができるこのような検出方法および装
置が依然として必要である。このような細菌因子にさらされ、保護対策をとって
このような細菌因子への暴露を避けるかまたは最小限にすることができるように
警告を発することができる作業者によって行うことができる、このような検出方
法および装置が依然として必要である。偽陽性の割合が低い、このような検出方
法および装置も依然として必要である。本発明は炭そ菌およびボツリヌス菌など
の細菌因子の検出のためにこのような方法および装置を提供する。生命力のある
胞子である炭そ菌およびボツリヌス菌の検出のためにも、本発明はこのような方
法および装置を提供する。さらに本発明の方法および装置の、これらおよび他の
利点および特典は、本明細書の考察から明らかになるはずである。
【０００７】 （発明の概要） 本発明は、感度および選択性が高く生命力のある胞子である炭そ菌およびボツ
リヌス菌を含めた、炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子の検出のための方
法および装置を提供する。より具体的には本発明は、さまざまな胞子特異的な小
さな有機質分子（たとえばジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルム
ラミン酸など）を検出するために、センサ成分としてキレート化されたランタニ
ド（たとえばＥｕ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、およびＳｍ（ＩＩＩ））を使用
するリン光性ベースの検出システムを提供する。ランタニドに接着するポリデン
デートキレート剤またはリガンドを注意深く選択することによって、広範囲のｐ
Ｈ値にわたって安定性を有するセンサ化合物を得ることができる。このｐＨ安定
性によって、細菌の胞子に結びつき細菌の胞子に特異的な、特定の「標的」化合
物に最適なｐＨ値の使用が可能になる。したがってこの安定性によって、本発明
の方法において高い特異性と選択性の両方が与えられる。適切で好ましいセンサ
システムの例には、ユーロピウム（ＩＩＩ）および／またはテルビウム（ＩＩＩ
）と結びついたＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジアミン三酢酸（ＨＥ
ＤＴＡ）および／またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸（ＨＥＩＤ
Ａ）がある。キレート化されたランタニド（たとえばＥｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴ
Ａ、Ｔｂ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴＡ、Ｅｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＩＤＡおよびＴｂ（Ｉ
ＩＩ）−ＨＥＩＤＡ）は胞子特異的「標的」分子と反応して、リン光生成物を特
徴的に形成し、次いでそれを検出し、望むならば定量化することができる。
リヌス菌を含めた、炭そ菌およびボツリヌス菌などの細菌因子の検出のための方
法および装置を提供する。より具体的には本発明は、さまざまな胞子特異的な小
さな有機質分子（たとえばジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルム
ラミン酸など）を検出するために、センサ成分としてキレート化されたランタニ
ド（たとえばＥｕ（ＩＩＩ）、Ｔｂ（ＩＩＩ）、およびＳｍ（ＩＩＩ））を使用
するリン光性ベースの検出システムを提供する。ランタニドに接着するポリデン
デートキレート剤またはリガンドを注意深く選択することによって、広範囲のｐ
Ｈ値にわたって安定性を有するセンサ化合物を得ることができる。このｐＨ安定
性によって、細菌の胞子に結びつき細菌の胞子に特異的な、特定の「標的」化合
物に最適なｐＨ値の使用が可能になる。したがってこの安定性によって、本発明
の方法において高い特異性と選択性の両方が与えられる。適切で好ましいセンサ
システムの例には、ユーロピウム（ＩＩＩ）および／またはテルビウム（ＩＩＩ
）と結びついたＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジアミン三酢酸（ＨＥ
ＤＴＡ）および／またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸（ＨＥＩＤ
Ａ）がある。キレート化されたランタニド（たとえばＥｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴ
Ａ、Ｔｂ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴＡ、Ｅｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＩＤＡおよびＴｂ（Ｉ
ＩＩ）−ＨＥＩＤＡ）は胞子特異的「標的」分子と反応して、リン光生成物を特
徴的に形成し、次いでそれを検出し、望むならば定量化することができる。
【０００８】 本発明の一目的は、生物戦用因子である胞子の検出用の装置であり、前記装置
は（１）キレート化されたランタニド化合物が内部に固定されたマトリックスで
あって、前記キレート化されたランタニド化合物が生物戦用因子である胞子から
誘導される胞子特異的標的化合物と反応して、特徴的なリン光発光を生み出す能
力のある反応生成物を生成することができるマトリックス、（２）反応化合物を
刺激して特徴的なリン光発光を生み出すための手段、および（３）特徴的なリン
光発光を検出するための手段であって、胞子特異的標的化合物がジピコリン酸、
ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸、スルホ乳酸、およびホスホグリ
セリン酸からなる群から選択される手段を含む。キレート化されたランタニド化
合物は、ランタニドイオンであるユーロピウム（ＩＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ
）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジア
ミン三酢酸またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸のキレート化合物
であり、ランタニドイオンは部分的にキレート化され、胞子特異的標的化合物と
の反応用に利用可能な少なくとも２つの配位位置を有することが好ましい。ユー
ロピウム（ＩＩＩ）および／またはテルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物がより
好ましい。好ましい標的化合物にはジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、および
ｎ−アセチルムラミン酸がある。装置は、特徴的なリン光発光が検出される場合
に活性化されるアラーム機構をも有することが好ましい。
は（１）キレート化されたランタニド化合物が内部に固定されたマトリックスで
あって、前記キレート化されたランタニド化合物が生物戦用因子である胞子から
誘導される胞子特異的標的化合物と反応して、特徴的なリン光発光を生み出す能
力のある反応生成物を生成することができるマトリックス、（２）反応化合物を
刺激して特徴的なリン光発光を生み出すための手段、および（３）特徴的なリン
光発光を検出するための手段であって、胞子特異的標的化合物がジピコリン酸、
ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸、スルホ乳酸、およびホスホグリ
セリン酸からなる群から選択される手段を含む。キレート化されたランタニド化
合物は、ランタニドイオンであるユーロピウム（ＩＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ
）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジア
ミン三酢酸またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸のキレート化合物
であり、ランタニドイオンは部分的にキレート化され、胞子特異的標的化合物と
の反応用に利用可能な少なくとも２つの配位位置を有することが好ましい。ユー
ロピウム（ＩＩＩ）および／またはテルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物がより
好ましい。好ましい標的化合物にはジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、および
ｎ−アセチルムラミン酸がある。装置は、特徴的なリン光発光が検出される場合
に活性化されるアラーム機構をも有することが好ましい。
【０００９】 本発明の他の目的は、サンプル中の生物戦用因子である胞子の検出のための方
法であり、前記方法は（１）生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的
標的化合物と反応して特徴的なリン光発光を生み出す能力のある反応生成物を生
成することができる、部分的に固定されたキレート化されたランタニド化合物を
含むマトリックスを提供すること、（２）マトリックスの少なくとも一部分をサ
ンプルと接触させること、（３）刺激的な放射によってマトリックスの一部分を
照射して特徴的なリン光発光を生み出すこと、および（４）特徴的なリン光発光
を検出することであって、特徴的なリン光発光の検出がサンプル中の生物戦用因
子である胞子の存在を示すことを含む。部分的にキレート化されたランタニド化
合物は、ランタニドイオンであるユーロピウム（ＩＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ
）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジア
ミン三酢酸またはＮ−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸のキレート化合物であり、
ランタニドイオンは胞子特異的標的化合物との反応用に利用可能な少なくとも２
つの配位位置を有することが好ましい。ユーロピウム（ＩＩＩ）および／または
テルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物がより好ましい。特徴的なリン光発光が検
出される場合、この方法はアラームの活性化も含むことが好ましい。
法であり、前記方法は（１）生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的
標的化合物と反応して特徴的なリン光発光を生み出す能力のある反応生成物を生
成することができる、部分的に固定されたキレート化されたランタニド化合物を
含むマトリックスを提供すること、（２）マトリックスの少なくとも一部分をサ
ンプルと接触させること、（３）刺激的な放射によってマトリックスの一部分を
照射して特徴的なリン光発光を生み出すこと、および（４）特徴的なリン光発光
を検出することであって、特徴的なリン光発光の検出がサンプル中の生物戦用因
子である胞子の存在を示すことを含む。部分的にキレート化されたランタニド化
合物は、ランタニドイオンであるユーロピウム（ＩＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ
）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒドロキシエチル）−エチレンジア
ミン三酢酸またはＮ−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸のキレート化合物であり、
ランタニドイオンは胞子特異的標的化合物との反応用に利用可能な少なくとも２
つの配位位置を有することが好ましい。ユーロピウム（ＩＩＩ）および／または
テルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物がより好ましい。特徴的なリン光発光が検
出される場合、この方法はアラームの活性化も含むことが好ましい。
【００１０】 本発明のこれらおよび他の目的および利点は、本明細書および添付の特許請求
の範囲の考察によって当業者には明らかであるはずである。
の範囲の考察によって当業者には明らかであるはずである。
【００１１】 （好ましい実施形態の説明） 本発明は胞子特異的リン光を使用する、生物戦用因子、特に炭そ菌およびボツ
リヌス菌の検出のための方法および装置を提供する。より具体的には本発明は、
胞子特異的リン光を使用する炭そ菌およびボツリヌス菌の胞子の検出のための方
法および装置を提供する。特有のリン光特性を有する反応生成物を生成するため
に、本発明の方法および装置は特異的な胞子由来の小さな標的分子とセンサ化合
物の反応に基づいている。以下の式によって、一般的な反応機構を例示すること
ができる。
リヌス菌の検出のための方法および装置を提供する。より具体的には本発明は、
胞子特異的リン光を使用する炭そ菌およびボツリヌス菌の胞子の検出のための方
法および装置を提供する。特有のリン光特性を有する反応生成物を生成するため
に、本発明の方法および装置は特異的な胞子由来の小さな標的分子とセンサ化合
物の反応に基づいている。以下の式によって、一般的な反応機構を例示すること
ができる。
【００１２】
【数１】
【００１３】 および 反応生成物＋ｈｖ1 → リン光生成物 → 発光（ｈｖ2）
【００１４】 上式で刺激の周波数ｖ1は典型的には約２７０から２８０ナノメートルの範囲で
あり、発光の周波数は典型的には約５００から６５０ナノメートルの範囲である
。リン光反応生成物が形成される場合、生物戦用因子の胞子の存在を示す。リン
光反応生成物（つまりセンサの標的部分）は検出の目的用の特有なリン光性を有
するはずである。固定されたＥｕ−ＨＥＤＴＡセンサおよびその細胞表層内にま
たはそれに結びついてジピコリン酸（ＤＰＡ）を有する炭そ菌胞子を使用して、
この反応機構は図１においても例示される。図１において見ることができるよう
に、ＤＰＡはユーロピウムにキレート化されて、リン光生成物（つまりＥｕ（Ｉ
ＩＩ）−ＨＥＤＴＡ−ＤＰＡキレート化合物）が形成される。適切な波長（つま
り約２７１ナノメートル）で刺激されるとき、Ｅｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴＡ−Ｄ
ＰＡキレート化合物は特徴的なリン光性発光を示すはずである。一般に標的化合
物は、酸性ｐＨ（一般に約２から４）で胞子からより容易に切り離される。した
がって、サンプリングは低いｐＨ値で行われるのが好ましい。しかしながら、高
いリン光性感度を得るためには、サンプリング期間中に標的化合物と共にひとた
びキレート化されたセンサ化合物を含むマトリックスが、塩基性条件（一般に約
１０〜１２）に調整されるのが好ましい。したがって本発明の方法および装置は
、標的化合物の切り離しを最大にするためにサンプリング中の比較的低い値から
、次いでリン光反応を最大にするために比較的高い値にｐＨを調整する能力を有
することが好ましい。本発明のセンサ化合物は、この比較的広範囲のｐＨ値にわ
たって安定している。
あり、発光の周波数は典型的には約５００から６５０ナノメートルの範囲である
。リン光反応生成物が形成される場合、生物戦用因子の胞子の存在を示す。リン
光反応生成物（つまりセンサの標的部分）は検出の目的用の特有なリン光性を有
するはずである。固定されたＥｕ−ＨＥＤＴＡセンサおよびその細胞表層内にま
たはそれに結びついてジピコリン酸（ＤＰＡ）を有する炭そ菌胞子を使用して、
この反応機構は図１においても例示される。図１において見ることができるよう
に、ＤＰＡはユーロピウムにキレート化されて、リン光生成物（つまりＥｕ（Ｉ
ＩＩ）−ＨＥＤＴＡ−ＤＰＡキレート化合物）が形成される。適切な波長（つま
り約２７１ナノメートル）で刺激されるとき、Ｅｕ（ＩＩＩ）−ＨＥＤＴＡ−Ｄ
ＰＡキレート化合物は特徴的なリン光性発光を示すはずである。一般に標的化合
物は、酸性ｐＨ（一般に約２から４）で胞子からより容易に切り離される。した
がって、サンプリングは低いｐＨ値で行われるのが好ましい。しかしながら、高
いリン光性感度を得るためには、サンプリング期間中に標的化合物と共にひとた
びキレート化されたセンサ化合物を含むマトリックスが、塩基性条件（一般に約
１０〜１２）に調整されるのが好ましい。したがって本発明の方法および装置は
、標的化合物の切り離しを最大にするためにサンプリング中の比較的低い値から
、次いでリン光反応を最大にするために比較的高い値にｐＨを調整する能力を有
することが好ましい。本発明のセンサ化合物は、この比較的広範囲のｐＨ値にわ
たって安定している。
【００１５】 適切なセンサ化合物は、標的化合物との反応によってランタニドイオン上で少
なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの配位位置が得られるキレート化され
たランタニドである。適切なランタニドには、たとえばユーロピウム、テルビウ
ム、サマリウム、およびこれらの混合物がある。一般に好ましいランタニドは、
Ｅｕ（ＩＩＩ）およびＴｂ（ＩＩＩ）である。胞子を有さない関連バイデンテー
ト（ｂｉｄｅｎｔａｔｅ）または他のマルチデンテートキレート剤またはリガン
ドを使用して、ランタニドイオンを安定させることができる。それぞれがランタ
ニド金属イオンについて潜在的な結合位置を４つ以上有する好ましいリガンドの
例には、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）
、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸（ＨＥＩＤＡ）、およびこれらの
混合物がある。好ましいキレート化されたセンサ化合物には、Ｅｕ（ＩＩＩ）−
（ＨＥＤＴＡ）x、Ｅｕ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）x、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥ
ＤＴＡ）x、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）x、Ｓｍ（ＩＩＩ）−（ＨＥＤＴＡ
）x、およびＳｍ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）xがあり、前式でｘは１から２であ
る（１と２を含む）。一般に、ｘが２であるセンサ化合物が好ましい。特に好ま
しいキレート化されたセンサ化合物にはＥｕ−（ＨＥＩＤＡ）2、Ｅｕ（ＩＩＩ
）−（ＨＥＩＤＡ）2、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥＤＴＡ）2、およびＴｂ（ＩＩＩ
）−（ＨＥＩＤＡ）2があり、ランタニドとリガンドのモル比は１：２である。
ランタニドとキレート化合物のモル比が１：２である化合物も利用可能な少なく
とも２つの潜在的な結合位置を有する。なぜなら立体障害のために、ランタニド
は部分的にしかキレート化されないからである。当然ながら、センサ化合物とセ
ンサ化合物を固定し安定化させることができる限り、他のリガンドを使用しても
よい。胞子からの標的化合物と反応するとき、センサ化合物は必要なリン光複合
体を提供する。他のこのようなリガンドには、たとえばニトリル三酢酸、イミノ
二酢酸、エチレンジアミン４酢酸などがある。前述のように、胞子からの標的化
合物の切り離しは低いｐＨ値において向上し、一方リン光性反応は高いｐＨ値に
おいて向上する。したがって、ランタニドキレートセンサ化合物はこの広いｐＨ
範囲にわたって安定していることが好ましい。
なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの配位位置が得られるキレート化され
たランタニドである。適切なランタニドには、たとえばユーロピウム、テルビウ
ム、サマリウム、およびこれらの混合物がある。一般に好ましいランタニドは、
Ｅｕ（ＩＩＩ）およびＴｂ（ＩＩＩ）である。胞子を有さない関連バイデンテー
ト（ｂｉｄｅｎｔａｔｅ）または他のマルチデンテートキレート剤またはリガン
ドを使用して、ランタニドイオンを安定させることができる。それぞれがランタ
ニド金属イオンについて潜在的な結合位置を４つ以上有する好ましいリガンドの
例には、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）
、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イミノ二酢酸（ＨＥＩＤＡ）、およびこれらの
混合物がある。好ましいキレート化されたセンサ化合物には、Ｅｕ（ＩＩＩ）−
（ＨＥＤＴＡ）x、Ｅｕ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）x、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥ
ＤＴＡ）x、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）x、Ｓｍ（ＩＩＩ）−（ＨＥＤＴＡ
）x、およびＳｍ（ＩＩＩ）−（ＨＥＩＤＡ）xがあり、前式でｘは１から２であ
る（１と２を含む）。一般に、ｘが２であるセンサ化合物が好ましい。特に好ま
しいキレート化されたセンサ化合物にはＥｕ−（ＨＥＩＤＡ）2、Ｅｕ（ＩＩＩ
）−（ＨＥＩＤＡ）2、Ｔｂ（ＩＩＩ）−（ＨＥＤＴＡ）2、およびＴｂ（ＩＩＩ
）−（ＨＥＩＤＡ）2があり、ランタニドとリガンドのモル比は１：２である。
ランタニドとキレート化合物のモル比が１：２である化合物も利用可能な少なく
とも２つの潜在的な結合位置を有する。なぜなら立体障害のために、ランタニド
は部分的にしかキレート化されないからである。当然ながら、センサ化合物とセ
ンサ化合物を固定し安定化させることができる限り、他のリガンドを使用しても
よい。胞子からの標的化合物と反応するとき、センサ化合物は必要なリン光複合
体を提供する。他のこのようなリガンドには、たとえばニトリル三酢酸、イミノ
二酢酸、エチレンジアミン４酢酸などがある。前述のように、胞子からの標的化
合物の切り離しは低いｐＨ値において向上し、一方リン光性反応は高いｐＨ値に
おいて向上する。したがって、ランタニドキレートセンサ化合物はこの広いｐＨ
範囲にわたって安定していることが好ましい。
【００１６】 本発明のランタニドキレートセンサ化合物は、開いているかまたは胞子からの
標的化合物との結合が可能である少なくとも１つの配位位置を有していなければ
ならない。ランタニドキレートセンサ化合物は、開いているかまたは胞子からの
標的化合物との結合が可能である少なくとも２つの配位位置を有しているのが好
ましい。一般にランタニドキレートセンサ化合物は、結合が可能である２つの配
位位置を有しているのが好ましい。それぞれ２つおよび４つの配位位置を有し標
的化合物との結合が可能である、このようなランタニドキレートセンサ化合物の
一般的理想構造は以下の通りである。
標的化合物との結合が可能である少なくとも１つの配位位置を有していなければ
ならない。ランタニドキレートセンサ化合物は、開いているかまたは胞子からの
標的化合物との結合が可能である少なくとも２つの配位位置を有しているのが好
ましい。一般にランタニドキレートセンサ化合物は、結合が可能である２つの配
位位置を有しているのが好ましい。それぞれ２つおよび４つの配位位置を有し標
的化合物との結合が可能である、このようなランタニドキレートセンサ化合物の
一般的理想構造は以下の通りである。
【００１７】
【化１】
【００１８】 上式でＬｎはランタニドイオンであり、黒い曲線はクワドラデンテートリガンド
およびバイデンテートリガンドをそれぞれ示す。このようなマルチデンテートリ
ガンドの例には、ＨＥＤＴＡおよびＨＥＩＤＡがある。
およびバイデンテートリガンドをそれぞれ示す。このようなマルチデンテートリ
ガンドの例には、ＨＥＤＴＡおよびＨＥＩＤＡがある。
【００１９】
【化２】
【００２０】 上式で点線は潜在的な結合位置を示す。当然ながら、このようなマルチデンテー
トリガンドはそのすべての結合位置を使用してランタニドイオンに付着すること
はできないことに、当業者は気がつくはずである。実際、このような結合位置の
うちのいくつかは、立体的な拘束のために結合しないままであるはずである。
トリガンドはそのすべての結合位置を使用してランタニドイオンに付着すること
はできないことに、当業者は気がつくはずである。実際、このような結合位置の
うちのいくつかは、立体的な拘束のために結合しないままであるはずである。
【００２１】 本発明の方法および装置用に使用される標的分子は、胞子特異的であり一般に
比較的小さな分子である。炭そ菌およびボツリヌス菌の胞子から誘導される適切
な標的分子には、ジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸
、スルホ乳酸、およびホスホグリセリン酸がある。好ましい標的分子には、ジピ
コリン酸、ジアミノピメリン酸、およびｎ−アセチルムラミン酸がある。ジピコ
リン酸は炭そ菌の重要な成分であり、ジアミノピメリン酸およびｎ−アセチルム
ラミン酸はボツリヌス菌の重要な成分である。さらに、ｎ−アセチルムラミン酸
は正常では胞子のムコペプチドと会合する。ランタニドイオンへの潜在的な結合
位置を示す、標的化合物ジピコリン酸、ジアミノピメリン酸の構造は以下の通り
である。
比較的小さな分子である。炭そ菌およびボツリヌス菌の胞子から誘導される適切
な標的分子には、ジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸
、スルホ乳酸、およびホスホグリセリン酸がある。好ましい標的分子には、ジピ
コリン酸、ジアミノピメリン酸、およびｎ−アセチルムラミン酸がある。ジピコ
リン酸は炭そ菌の重要な成分であり、ジアミノピメリン酸およびｎ−アセチルム
ラミン酸はボツリヌス菌の重要な成分である。さらに、ｎ−アセチルムラミン酸
は正常では胞子のムコペプチドと会合する。ランタニドイオンへの潜在的な結合
位置を示す、標的化合物ジピコリン酸、ジアミノピメリン酸の構造は以下の通り
である。
【００２２】
【化３】
【００２３】 センサ化合物のリン光性刺激および発光波長は、使用される特定のランタニド
およびリガンド（つまり特異的なセンサシステム）および標的の種に応じて変化
するはずである。たとえば、ジピコリン酸に結合するＥｕ（ＩＩＩ）およびＴｂ
（ＩＩＩ）センサ化合物に関しては、２７０ナノメートル付近で最大刺激リン光
性が観察される。最大リン光性発光は、Ｔｂ（ＩＩＩ）センサ化合物では約５４
５ナノメートルにおいてであり、Ｅｕ（ＩＩＩ）センサ化合物では約６２５ナノ
メートルにおいてである。一般に、ランタニドとリガンドのモル比が約１：１と
約１：２の間であるセンサ化合物が好ましい。ランタニドとリガンドのモル比は
約１：２であることがより好ましい。適切なセンサ化合物を使用すると、センサ
標的化合物のリン光性発光の特性が劇的に変化する可能性がある。
およびリガンド（つまり特異的なセンサシステム）および標的の種に応じて変化
するはずである。たとえば、ジピコリン酸に結合するＥｕ（ＩＩＩ）およびＴｂ
（ＩＩＩ）センサ化合物に関しては、２７０ナノメートル付近で最大刺激リン光
性が観察される。最大リン光性発光は、Ｔｂ（ＩＩＩ）センサ化合物では約５４
５ナノメートルにおいてであり、Ｅｕ（ＩＩＩ）センサ化合物では約６２５ナノ
メートルにおいてである。一般に、ランタニドとリガンドのモル比が約１：１と
約１：２の間であるセンサ化合物が好ましい。ランタニドとリガンドのモル比は
約１：２であることがより好ましい。適切なセンサ化合物を使用すると、センサ
標的化合物のリン光性発光の特性が劇的に変化する可能性がある。
【００２４】 実際、センサ化合物は活性化されたマトリックス中に含まれることが好ましい
。適切なマトリックスには、たとえば有機ポリマーゲル（たとえばアガロース）
、ゾルゲル、またはフィルム、不活性無機酸化物、フィルタ紙、およびセルロー
スまたは他の繊維状材料がある。マトリックスは多孔質であることが好ましいが
（つまりマトリックスを通して空気のサンプルを容易に引き込むかまたは通過さ
せることができる）、センサ化合物を含む層で被覆されている場合は不透性フィ
ルムまたは積層品を使用することができる。一般に、本発明の方法および装置に
よってほぼリアルタイムの監視（つまり約５から１５分またはこれより短いサイ
クル時間）を達成することができる。感度はサンプリング速度、サンプリング時
間、および使用される検出器の検出限度に依存するはずである。本発明ではほぼ
リアルタイムのサンプリングによって、約５００胞子未満（コロニー形成単位）
の検出限度が可能である。
。適切なマトリックスには、たとえば有機ポリマーゲル（たとえばアガロース）
、ゾルゲル、またはフィルム、不活性無機酸化物、フィルタ紙、およびセルロー
スまたは他の繊維状材料がある。マトリックスは多孔質であることが好ましいが
（つまりマトリックスを通して空気のサンプルを容易に引き込むかまたは通過さ
せることができる）、センサ化合物を含む層で被覆されている場合は不透性フィ
ルムまたは積層品を使用することができる。一般に、本発明の方法および装置に
よってほぼリアルタイムの監視（つまり約５から１５分またはこれより短いサイ
クル時間）を達成することができる。感度はサンプリング速度、サンプリング時
間、および使用される検出器の検出限度に依存するはずである。本発明ではほぼ
リアルタイムのサンプリングによって、約５００胞子未満（コロニー形成単位）
の検出限度が可能である。
【００２５】 本発明の方法および装置は、胞子特異的リン光性を使用して炭そ菌およびボツ
リヌス菌などの生物戦用因子の胞子を検出するために設計されている。望むなら
ば、本発明の方法によって定量データを得ることができる。一般に本発明の方法
および装置は、たとえば気体（たとえば空気）、液体、エアロゾル、および固体
サンプルを含めた、さまざまなタイプのサンプルに適合させることができる。当
業者が気づくように、試験される特定のタイプのサンプルに応じて、さまざまな
図中で例示される特異的なセンサ装置を変更することができる。図２〜５中の設
計は一般的に気体またはエアロゾルサンプリング用に設計されているが、これら
を変更して他のサンプリング手順を取り込むことが容易にできる。たとえば、こ
れらの装置を変更して液体サンプルを取り入れることが容易にできる。このよう
な装置は貯水場および／または水処理プラントからの水を自動的に監視するのに
特に適しているはずである。
リヌス菌などの生物戦用因子の胞子を検出するために設計されている。望むなら
ば、本発明の方法によって定量データを得ることができる。一般に本発明の方法
および装置は、たとえば気体（たとえば空気）、液体、エアロゾル、および固体
サンプルを含めた、さまざまなタイプのサンプルに適合させることができる。当
業者が気づくように、試験される特定のタイプのサンプルに応じて、さまざまな
図中で例示される特異的なセンサ装置を変更することができる。図２〜５中の設
計は一般的に気体またはエアロゾルサンプリング用に設計されているが、これら
を変更して他のサンプリング手順を取り込むことが容易にできる。たとえば、こ
れらの装置を変更して液体サンプルを取り入れることが容易にできる。このよう
な装置は貯水場および／または水処理プラントからの水を自動的に監視するのに
特に適しているはずである。
【００２６】 前述のセンサ化合物を含むセンサ装置が、図２から５において提供される。図
２から４に例示されるセンサ装置は一般に、たとえば保護エリアの周辺などの固
定された場所に配置するために設計されている。装置はサンプルのエントリーポ
ート１１を有する適切なハウジング１０中に含まれる。エントリーポート１１を
通る空気の流れは大きな矢印１３によって示される。ポート１１に入る際に、サ
ンプルは最初にスククリーンすなわちフィルタ１２に接触して、サンプラー周辺
の大きな粒子またはちりを概括的に取り除くはずである。図示されてはいないが
、沈殿するちりの粒子のシステムへの侵入を防ぐのを助けるために、エントリー
ポート１１の真上に配置されハウジング１０の外側より上に上昇する上部または
煙突タイプのキャップを装置は有していてもよい。空気はキャップの周りを通過
してエンターポート１４に行くはずである。実際、遮蔽材料（これも図示されて
いない）が上部キャップと容器の間に置かれて、比較的大きな粒子（たとえば通
過する媒体によって生み出されるほこりの塊）がさらに拒絶される可能性がある
。背景の干渉を減少または最小限にするために、入り口の形状に関して他の外部
変更（たとえば指向性の風向計またはサイズ選択性スクリーン）を行うことがで
きる。
２から４に例示されるセンサ装置は一般に、たとえば保護エリアの周辺などの固
定された場所に配置するために設計されている。装置はサンプルのエントリーポ
ート１１を有する適切なハウジング１０中に含まれる。エントリーポート１１を
通る空気の流れは大きな矢印１３によって示される。ポート１１に入る際に、サ
ンプルは最初にスククリーンすなわちフィルタ１２に接触して、サンプラー周辺
の大きな粒子またはちりを概括的に取り除くはずである。図示されてはいないが
、沈殿するちりの粒子のシステムへの侵入を防ぐのを助けるために、エントリー
ポート１１の真上に配置されハウジング１０の外側より上に上昇する上部または
煙突タイプのキャップを装置は有していてもよい。空気はキャップの周りを通過
してエンターポート１４に行くはずである。実際、遮蔽材料（これも図示されて
いない）が上部キャップと容器の間に置かれて、比較的大きな粒子（たとえば通
過する媒体によって生み出されるほこりの塊）がさらに拒絶される可能性がある
。背景の干渉を減少または最小限にするために、入り口の形状に関して他の外部
変更（たとえば指向性の風向計またはサイズ選択性スクリーン）を行うことがで
きる。
【００２７】 フィルタ１２を通過した後、マトリックス保持用アセンブリ１５（図３でさら
に詳細に示す）に収容されているマトリックス１６のサンプリングエリアすなわ
ち部分２５に接するために、空気の流れは集束開口部すなわちインパクトジェッ
ト１４に向けられる。マトリックス保持用アセンブリ１５は、ランタニドセンサ
化合物を含む多孔質マトリックス１６を含み、回転シャフト２０上に取り付けら
れている回転プレート１８上に置かれそれによって支持されている。プレート１
８は複数の開口部１７および１つのサンプルエリアすなわち開口部１７ａ（これ
らは多孔質マトリックスをよく支持するためにスクリーンの形である可能性があ
る）を有し、集束開口部１４と共に適切な位置に回転するときこれらは一列に並
ぶ（図３で最もよく示される）。（開口部１７ａは集束装置１４の真下にある開
口部である。多孔質マトリックス１６が回転すると、集束開口部１４の真下の新
しい開口部が開口部１７ａになるはずである）。集束開口部１４に向かう空気は
、集束開口部１４のすぐ真下の多孔質マトリックス１６の部分２５に衝突し、多
孔質マトリックス１６を通り、結合している開口部１７ａを通過し、次いで出口
１６から外に出る（矢印２１によって示されるように）。望むならば、出口ポー
ト２６に取り付けられる真空ポンプまたは他の空気移動装置（図示せず）を使用
して、空気の流れをアシストすることができる。
に詳細に示す）に収容されているマトリックス１６のサンプリングエリアすなわ
ち部分２５に接するために、空気の流れは集束開口部すなわちインパクトジェッ
ト１４に向けられる。マトリックス保持用アセンブリ１５は、ランタニドセンサ
化合物を含む多孔質マトリックス１６を含み、回転シャフト２０上に取り付けら
れている回転プレート１８上に置かれそれによって支持されている。プレート１
８は複数の開口部１７および１つのサンプルエリアすなわち開口部１７ａ（これ
らは多孔質マトリックスをよく支持するためにスクリーンの形である可能性があ
る）を有し、集束開口部１４と共に適切な位置に回転するときこれらは一列に並
ぶ（図３で最もよく示される）。（開口部１７ａは集束装置１４の真下にある開
口部である。多孔質マトリックス１６が回転すると、集束開口部１４の真下の新
しい開口部が開口部１７ａになるはずである）。集束開口部１４に向かう空気は
、集束開口部１４のすぐ真下の多孔質マトリックス１６の部分２５に衝突し、多
孔質マトリックス１６を通り、結合している開口部１７ａを通過し、次いで出口
１６から外に出る（矢印２１によって示されるように）。望むならば、出口ポー
ト２６に取り付けられる真空ポンプまたは他の空気移動装置（図示せず）を使用
して、空気の流れをアシストすることができる。
【００２８】 マトリックス保持用アセンブリ１５のチャンネルすなわち貯蔵所１９は、多孔
質マトリックス１６を適切な条件に保ち所望の高い選択性および感度を得るため
に、さまざまな溶媒および／または試薬を含むことができる。２つの貯蔵所（図
示せず）が提供されるのが好ましい。第１の貯蔵所がｐＨが約２から４であり他
のコンディショニング試薬を有する酸性水溶液を含み、第２の貯蔵所がｐＨが約
１０から１１である塩基性溶液を有するのが好ましい。酸性溶液が一般に使用さ
れるかまたはサンプル回収中に活性化されるはずである。なぜなら低いｐＨは、
細菌胞子からのＤＰＡおよびＤＡＰなどの標的化合物の切り離しを助長するから
である。リン光生成物の生成を助長するために、塩基性溶液が一般に使用される
かまたは所定のサンプリング時間の後に活性化されるはずである。たとえばウィ
ッキングアクションを使用し貯蔵所に含まれる試薬によって、マトリックス１６
を「湿った」状態にすることができる。代替方法として、たとえばこのような試
薬をハウジング１０中の別の容器または貯蔵所（図示せず）中に含み、次いでサ
ンプルの回収の直前にサンプリングエリアにスプレーすることができる。または
他の代替方法では、このような試薬は多孔質マトリックス１６自体の中に含まれ
る可能性がある。さらに他の代替方法では、その上にマトリックス１６があるプ
レート自体が多孔質である可能性があり、それによって必要な試薬がマトリック
スに直接入ることが可能になる。空気サンプル中の胞子は、多孔質マトリックス
１６中に含まれるセンサ化合物と反応してリン光生成物を形成するはずである。
質マトリックス１６を適切な条件に保ち所望の高い選択性および感度を得るため
に、さまざまな溶媒および／または試薬を含むことができる。２つの貯蔵所（図
示せず）が提供されるのが好ましい。第１の貯蔵所がｐＨが約２から４であり他
のコンディショニング試薬を有する酸性水溶液を含み、第２の貯蔵所がｐＨが約
１０から１１である塩基性溶液を有するのが好ましい。酸性溶液が一般に使用さ
れるかまたはサンプル回収中に活性化されるはずである。なぜなら低いｐＨは、
細菌胞子からのＤＰＡおよびＤＡＰなどの標的化合物の切り離しを助長するから
である。リン光生成物の生成を助長するために、塩基性溶液が一般に使用される
かまたは所定のサンプリング時間の後に活性化されるはずである。たとえばウィ
ッキングアクションを使用し貯蔵所に含まれる試薬によって、マトリックス１６
を「湿った」状態にすることができる。代替方法として、たとえばこのような試
薬をハウジング１０中の別の容器または貯蔵所（図示せず）中に含み、次いでサ
ンプルの回収の直前にサンプリングエリアにスプレーすることができる。または
他の代替方法では、このような試薬は多孔質マトリックス１６自体の中に含まれ
る可能性がある。さらに他の代替方法では、その上にマトリックス１６があるプ
レート自体が多孔質である可能性があり、それによって必要な試薬がマトリック
スに直接入ることが可能になる。空気サンプル中の胞子は、多孔質マトリックス
１６中に含まれるセンサ化合物と反応してリン光生成物を形成するはずである。
【００２９】 反応生成物のリン光発光が形成される場合（つまり空気サンプル中に胞子が含
まれる場合）、光源ユニット２３および検出器ユニット２２を使用してこれを検
出することができる。光源ユニット２３は光エネルギーを提供して、標的化合物
のキレート化されたランタニド反応生成物からリン光生成物を形成し、検出器ユ
ニット２２はリン光生成物からの発光を検出するための手段を提供する（図１を
参照のこと）。図４にさらに詳細に示されるように、光源ユニット２３はハウジ
ング４０中に含まれ、固定された焦点レンズ４６、波長または帯域フィルタ４４
、および光源４２を含む。光源ユニット２３は励起エネルギーを提供して、リン
光反応生成物を生成させる。１つまたは複数の帯域フィルタ４４を使用して無関
係な波長、および特にリン光反応生成物によって発せられると考えられる発光周
波数またはその付近の波長を透過させることができる。光源４２は、装置内に適
合することができ必要とされる周波数（つまりセンサ化合物の刺激周波数）にお
いて光を提供するいかなる光源またはランプであってもよい。このような好まし
い光源の１つは、Ｈｅｒａｅｕｓ Ａｍｅｒｓｉｌ Ｉｎｃ．（Ｄｕｌｕｔｈ、
Ｇｅｏｒｇｉａ）のジュテリウムランプ（ＦｉｂｅｒＬｉｇｈｔ）であり、適切
なフィルタ４４と共に使用されるとき、このランプはセンサ−胞子反応生成物に
とって適切な隆起エネルギー（つまり約２７０から２８０ナノメートル）を提供
することができる。検出器ユニット２２はハウジング２８中に含まれ、固定され
た焦点レンズ３４、波長または帯域フィルタ３２、および検出器３０を含む。１
つまたは複数の帯域フィルタを使用して無関係な波長（つまり、生物戦用因子の
胞子が存在するときに考えられるリン光反応生成物に特異的でない波長）を透過
させることができる。検出器３０は１つまたは複数の光電池または光電子倍増管
であることが好ましい。
まれる場合）、光源ユニット２３および検出器ユニット２２を使用してこれを検
出することができる。光源ユニット２３は光エネルギーを提供して、標的化合物
のキレート化されたランタニド反応生成物からリン光生成物を形成し、検出器ユ
ニット２２はリン光生成物からの発光を検出するための手段を提供する（図１を
参照のこと）。図４にさらに詳細に示されるように、光源ユニット２３はハウジ
ング４０中に含まれ、固定された焦点レンズ４６、波長または帯域フィルタ４４
、および光源４２を含む。光源ユニット２３は励起エネルギーを提供して、リン
光反応生成物を生成させる。１つまたは複数の帯域フィルタ４４を使用して無関
係な波長、および特にリン光反応生成物によって発せられると考えられる発光周
波数またはその付近の波長を透過させることができる。光源４２は、装置内に適
合することができ必要とされる周波数（つまりセンサ化合物の刺激周波数）にお
いて光を提供するいかなる光源またはランプであってもよい。このような好まし
い光源の１つは、Ｈｅｒａｅｕｓ Ａｍｅｒｓｉｌ Ｉｎｃ．（Ｄｕｌｕｔｈ、
Ｇｅｏｒｇｉａ）のジュテリウムランプ（ＦｉｂｅｒＬｉｇｈｔ）であり、適切
なフィルタ４４と共に使用されるとき、このランプはセンサ−胞子反応生成物に
とって適切な隆起エネルギー（つまり約２７０から２８０ナノメートル）を提供
することができる。検出器ユニット２２はハウジング２８中に含まれ、固定され
た焦点レンズ３４、波長または帯域フィルタ３２、および検出器３０を含む。１
つまたは複数の帯域フィルタを使用して無関係な波長（つまり、生物戦用因子の
胞子が存在するときに考えられるリン光反応生成物に特異的でない波長）を透過
させることができる。検出器３０は１つまたは複数の光電池または光電子倍増管
であることが好ましい。
【００３０】 さらに、光電池をコンデンサに結合させて、所定の時間内で最小限の電圧を要
求することができる。このようなシステムは、偽陽性の数を減らすと考えられ、
したがって「オオカミだとしばしば叫んだ少年」シンドロームに関する問題を最
小限にする。人間の性質はそのままであり、偽陽性の率が高くなるにつれて、ア
ラームが鳴るかまたはさらにその警告を完全に無視するとき、人間が行動を遅ら
せる危険性が高くなる。このような遅れは実際の攻撃または放出があった場合に
致命的である可能性がある。したがって、所望の高い感度および選択性を損なう
ことなく、偽陽性の数を大幅に減少させる警告システムが好ましい。さらに、こ
のような検出器ユニット２２それぞれが特異的特長的なリン光発光を検出するた
めに設計されているとき、複数のこのような検出器ユニット２２を使用すること
ができる。このようなマルチ検出システムは、いくつかの異なるセンサ化合物（
それぞれが特長的なリン光性発光を有する）と共に使用されるのが好ましいはず
である。同様に、一連の検出器／マトリックスの組み合わせを組み合わせて、よ
り詳細な情報を得ることができる。同じ場合、この組み合わせが好ましい可能性
がある。なぜなら、最大の感度および／または選択性のために別個のシステムは
それぞれ独立して最適化される可能性があるからである。
求することができる。このようなシステムは、偽陽性の数を減らすと考えられ、
したがって「オオカミだとしばしば叫んだ少年」シンドロームに関する問題を最
小限にする。人間の性質はそのままであり、偽陽性の率が高くなるにつれて、ア
ラームが鳴るかまたはさらにその警告を完全に無視するとき、人間が行動を遅ら
せる危険性が高くなる。このような遅れは実際の攻撃または放出があった場合に
致命的である可能性がある。したがって、所望の高い感度および選択性を損なう
ことなく、偽陽性の数を大幅に減少させる警告システムが好ましい。さらに、こ
のような検出器ユニット２２それぞれが特異的特長的なリン光発光を検出するた
めに設計されているとき、複数のこのような検出器ユニット２２を使用すること
ができる。このようなマルチ検出システムは、いくつかの異なるセンサ化合物（
それぞれが特長的なリン光性発光を有する）と共に使用されるのが好ましいはず
である。同様に、一連の検出器／マトリックスの組み合わせを組み合わせて、よ
り詳細な情報を得ることができる。同じ場合、この組み合わせが好ましい可能性
がある。なぜなら、最大の感度および／または選択性のために別個のシステムは
それぞれ独立して最適化される可能性があるからである。
【００３１】 図２および４に示されるように、光ユニット２３および検出器ユニット３０を
ハウジング１０内部の異なる位置に置くことができる。図示されてはいないが、
光ユニット２３または検出器ユニット２２の１つまたは両方が光ファイバーを取
り込む可能性があり、したがってこれらはマトリックス１６のサンプリング部分
２５と直視ライン上にないハウジング１０内部の位置に置かれる。このような光
ファイバーを使用して、多孔質マトリックス１６上のエリア２５内で光ユニット
２３からセンサ化合物に必要とされる刺激の光エネルギーを提供することができ
る。同様に、このような光ファイバーを使用して同じエリア２５内でリン光生成
物から発光を回収し、それを検出器ユニット２２に提供することができる。この
ような光ファイバーを使用して、光ユニット２３および／または検出器ユニット
２２を多孔質マトリックス１６から離れたハウジング１０の部分中に置くことが
できる。このような光ファイバーを多孔質マトリックス１６上のエリア２５に容
易に集束させて、多孔質マトリックス１６上のサンプリング位置の密度を上げる
ことができる。前述のように、このような光ファイバーの使用は、多孔質マトリ
ックスのエリア２５上で同じものが衝突するエリア周辺の「クラウディング」も
減少させるはずである。さらに、このような光ファイバーの使用によって、異な
るランタニドセンサ化合物を含む２つ以上のマトリックスを有する警告装置の構
築が可能になり、一層向上した警告能力が提供されるはずである。
ハウジング１０内部の異なる位置に置くことができる。図示されてはいないが、
光ユニット２３または検出器ユニット２２の１つまたは両方が光ファイバーを取
り込む可能性があり、したがってこれらはマトリックス１６のサンプリング部分
２５と直視ライン上にないハウジング１０内部の位置に置かれる。このような光
ファイバーを使用して、多孔質マトリックス１６上のエリア２５内で光ユニット
２３からセンサ化合物に必要とされる刺激の光エネルギーを提供することができ
る。同様に、このような光ファイバーを使用して同じエリア２５内でリン光生成
物から発光を回収し、それを検出器ユニット２２に提供することができる。この
ような光ファイバーを使用して、光ユニット２３および／または検出器ユニット
２２を多孔質マトリックス１６から離れたハウジング１０の部分中に置くことが
できる。このような光ファイバーを多孔質マトリックス１６上のエリア２５に容
易に集束させて、多孔質マトリックス１６上のサンプリング位置の密度を上げる
ことができる。前述のように、このような光ファイバーの使用は、多孔質マトリ
ックスのエリア２５上で同じものが衝突するエリア周辺の「クラウディング」も
減少させるはずである。さらに、このような光ファイバーの使用によって、異な
るランタニドセンサ化合物を含む２つ以上のマトリックスを有する警告装置の構
築が可能になり、一層向上した警告能力が提供されるはずである。
【００３２】 胞子が検出される場合、適切な警告または信号が発生されなければならない。
このような信号または警告装置（図示せず）は当分野ではよく知られている。た
とえば検出器３０を使用して、視覚的および／または聴覚的な警告を活性化する
ことができる。検出器３０を使用して無線信号を活性化し、遠隔の警告信号また
は装置を活性化することもできる。このようなラジオ活性化システムを使用して
、たとえば遠隔の警告システムに良い影響を与えることができる。実際、エリア
の周辺に取り付けられたこのような遠隔センサは、生物戦用因子を使用する攻撃
（またはその偶発的な放出）の早期の警告を提供することができる。さまざまな
センサが異なる周波数で作動する検出器を備えている場合、攻撃または放出に関
する方向性の情報を生み出す可能性もある。
このような信号または警告装置（図示せず）は当分野ではよく知られている。た
とえば検出器３０を使用して、視覚的および／または聴覚的な警告を活性化する
ことができる。検出器３０を使用して無線信号を活性化し、遠隔の警告信号また
は装置を活性化することもできる。このようなラジオ活性化システムを使用して
、たとえば遠隔の警告システムに良い影響を与えることができる。実際、エリア
の周辺に取り付けられたこのような遠隔センサは、生物戦用因子を使用する攻撃
（またはその偶発的な放出）の早期の警告を提供することができる。さまざまな
センサが異なる周波数で作動する検出器を備えている場合、攻撃または放出に関
する方向性の情報を生み出す可能性もある。
【００３３】 サンプリング周期が終了した後、マトリックス１６の新しい（つまり新鮮であ
る、すなわちさらされていない）エリアを空気の流れにさらすために、マトリッ
クス保持用アセンブリ１５を回転させて、新しい位置を示すことができる。図３
中にはわずかに８つのサンプリングエリアすなわち位置１７が示されているが、
より多くのこのようなサンプリング位置（および異なる形のサンプリング位置）
を使用することができることを当業者は気づくはずである。望むならば保護カバ
ー（図示せず）を使用して、現在は検出用には使用されていないマトリックス１
６の部分（つまり、集束装置１４の下の部分２５を除くマトリックス１６のすべ
てのエリア）を覆うおよび／または保護することができる。サンプリングエリア
のみが空気のサンプルにさらされるように、このような保護、非回転型カバーを
アセンブリ１５上に取り付けることができる。当然ながらこのような保護カバー
は、検出器２２を使用するサンプリングエリアの監視を可能にしなければならな
い。マトリックス１６のすべての適切なエリアがひとたび使用されると、マトリ
ックスを取り除くことができ、アクセスドア２４を使用して新しいマトリックス
が挿入される。一般に危険性の高い状況では、マトリックス１６の特定のサンプ
リングエリア１７を交換前に１度だけ使用することができるはずである。危険性
が低い他の場合は、特定のサンプリングエリア１７を２回以上使用することがで
きる（つまりアセンブリ１５が２回以上完全に回転する）。プロトコルの交換は
サンプルエリアの暴露の数、または使用時間に基づく可能性がある。当然ながら
、ひとたびマトリックス１６が細菌胞子にさらされると（つまり、このような胞
子が検出されると）、状況が許す限りできるだけ早くマトリックス１６が交換さ
れなければならない。
る、すなわちさらされていない）エリアを空気の流れにさらすために、マトリッ
クス保持用アセンブリ１５を回転させて、新しい位置を示すことができる。図３
中にはわずかに８つのサンプリングエリアすなわち位置１７が示されているが、
より多くのこのようなサンプリング位置（および異なる形のサンプリング位置）
を使用することができることを当業者は気づくはずである。望むならば保護カバ
ー（図示せず）を使用して、現在は検出用には使用されていないマトリックス１
６の部分（つまり、集束装置１４の下の部分２５を除くマトリックス１６のすべ
てのエリア）を覆うおよび／または保護することができる。サンプリングエリア
のみが空気のサンプルにさらされるように、このような保護、非回転型カバーを
アセンブリ１５上に取り付けることができる。当然ながらこのような保護カバー
は、検出器２２を使用するサンプリングエリアの監視を可能にしなければならな
い。マトリックス１６のすべての適切なエリアがひとたび使用されると、マトリ
ックスを取り除くことができ、アクセスドア２４を使用して新しいマトリックス
が挿入される。一般に危険性の高い状況では、マトリックス１６の特定のサンプ
リングエリア１７を交換前に１度だけ使用することができるはずである。危険性
が低い他の場合は、特定のサンプリングエリア１７を２回以上使用することがで
きる（つまりアセンブリ１５が２回以上完全に回転する）。プロトコルの交換は
サンプルエリアの暴露の数、または使用時間に基づく可能性がある。当然ながら
、ひとたびマトリックス１６が細菌胞子にさらされると（つまり、このような胞
子が検出されると）、状況が許す限りできるだけ早くマトリックス１６が交換さ
れなければならない。
【００３４】 前述のように、マトリックス保持用アセンブリ１５中に取り付けられた多孔質
マトリックス１６を使用することができる。当然ながら、他の形状または設計を
使用してもよい。たとえばマトリックス１６は、フィルム状に被覆されるランタ
ニドセンサ化合物を含めた適切な試薬を有する多孔質ではないプラスチックフィ
ルムであってよい。このような実施形態において、空気流すなわち流れ１３はフ
ィルムの適切なエリアに向かい、試薬と接するはずである。次いでこの空気の流
れはアセンブリ１５の周辺を通過し、次いで出口２６を通るはずである。このよ
うなシステムにおいては、開口部１７および１７ａはマトリックス保持用アセン
ブリ１５中には必要とされないはずである。
マトリックス１６を使用することができる。当然ながら、他の形状または設計を
使用してもよい。たとえばマトリックス１６は、フィルム状に被覆されるランタ
ニドセンサ化合物を含めた適切な試薬を有する多孔質ではないプラスチックフィ
ルムであってよい。このような実施形態において、空気流すなわち流れ１３はフ
ィルムの適切なエリアに向かい、試薬と接するはずである。次いでこの空気の流
れはアセンブリ１５の周辺を通過し、次いで出口２６を通るはずである。このよ
うなシステムにおいては、開口部１７および１７ａはマトリックス保持用アセン
ブリ１５中には必要とされないはずである。
【００３５】 本発明のセンサ装置の他の実施形態が図５に示される。この実施形態は、当分
野では個人によって使用することができる。センサのハウジング１０は、たとえ
ばシャツのポケット、他の衣類、または機器への取り付け用にクリップまたは他
のファスナー３４を有する。ランタニドセンサ化合物を含む多孔質マトリックス
１６は空気にさらされる（図示されてはいないが、望むならば保護用にマトリッ
クス１６上に適切な多孔質フィルムを取り付けることができる）。胞子が検出さ
れる場合、適切な検出器（前述のセンサ２２において使用される検出器と同様の
もの）を使用して、警告装置３０を活性化することができる。警告装置３０は、
たとえばライト、ブザーなどであってよい。当然ながら、戦闘型条件用に設計さ
れたセンサは、敵の勢力によって観察されない警告装置を有することが好ましい
はずである。このような場合、振動警告信号または耳栓装置を使用することがで
きる。さらに、このような個人用警告装置はラジオ信号、ビーコン、または他人
に警告を伝えるための他のこのような装置を含むこともでき、したがって他人に
一層速早い警告を提供する（つまり、かれらの個人用装置がさらに細菌胞子にさ
らされる前に）。
野では個人によって使用することができる。センサのハウジング１０は、たとえ
ばシャツのポケット、他の衣類、または機器への取り付け用にクリップまたは他
のファスナー３４を有する。ランタニドセンサ化合物を含む多孔質マトリックス
１６は空気にさらされる（図示されてはいないが、望むならば保護用にマトリッ
クス１６上に適切な多孔質フィルムを取り付けることができる）。胞子が検出さ
れる場合、適切な検出器（前述のセンサ２２において使用される検出器と同様の
もの）を使用して、警告装置３０を活性化することができる。警告装置３０は、
たとえばライト、ブザーなどであってよい。当然ながら、戦闘型条件用に設計さ
れたセンサは、敵の勢力によって観察されない警告装置を有することが好ましい
はずである。このような場合、振動警告信号または耳栓装置を使用することがで
きる。さらに、このような個人用警告装置はラジオ信号、ビーコン、または他人
に警告を伝えるための他のこのような装置を含むこともでき、したがって他人に
一層速早い警告を提供する（つまり、かれらの個人用装置がさらに細菌胞子にさ
らされる前に）。
【００３６】 センサは少なくとも二重の選択性および感度用セッティング３２を備えている
のが好ましい。適切な胞子にさらされるときに異なる周波数で発光する異なるリ
ン光性反応生成物を形成する、少なくとも２つの異なるランタニドセンサ化合物
を提供することによって、偽陽性の数（および、再度「オオカミだとしばしば叫
んだ少年」シンドローム）を大幅に減らすことができる。正常な操作活動中（つ
まり、暴露の危険性が低い場合）、少なくとも２つの正の信号を要求して（つま
り、少なくとも２つの異なる発光周波数のそれぞれから）アラームを活性化させ
るように装置を設定することができる。しかしながら、暴露の危険性が高い環境
においては（たとえば、敵の勢力が過去に生物戦用因子を使用しているかおよび
／または情報によって生物戦用因子の使用が現実に可能であることが示される場
合）、任意の１つの正の信号が検出されるとき、アラームを活性化させるために
装置を設定することができる。前者の場合、偽陽性の発生率は低下するはずであ
り、後者の場合、感度が最大になるはずである。図示されてはいないが、このよ
うな二重の活性化システムを図２に示されるセンサにおいて実施することができ
る。このような遠隔センサの場合、状況が許すかまたは任意の１つのセンサ（よ
り低い感度で作動する）がこのような生物戦用因子への暴露を検出するときは自
動的に、適切なラジオまたは他の信号から、コマンドポストまたはヘッドクウォ
ーターから、高い感度へのスイッチを実施することができる。
のが好ましい。適切な胞子にさらされるときに異なる周波数で発光する異なるリ
ン光性反応生成物を形成する、少なくとも２つの異なるランタニドセンサ化合物
を提供することによって、偽陽性の数（および、再度「オオカミだとしばしば叫
んだ少年」シンドローム）を大幅に減らすことができる。正常な操作活動中（つ
まり、暴露の危険性が低い場合）、少なくとも２つの正の信号を要求して（つま
り、少なくとも２つの異なる発光周波数のそれぞれから）アラームを活性化させ
るように装置を設定することができる。しかしながら、暴露の危険性が高い環境
においては（たとえば、敵の勢力が過去に生物戦用因子を使用しているかおよび
／または情報によって生物戦用因子の使用が現実に可能であることが示される場
合）、任意の１つの正の信号が検出されるとき、アラームを活性化させるために
装置を設定することができる。前者の場合、偽陽性の発生率は低下するはずであ
り、後者の場合、感度が最大になるはずである。図示されてはいないが、このよ
うな二重の活性化システムを図２に示されるセンサにおいて実施することができ
る。このような遠隔センサの場合、状況が許すかまたは任意の１つのセンサ（よ
り低い感度で作動する）がこのような生物戦用因子への暴露を検出するときは自
動的に、適切なラジオまたは他の信号から、コマンドポストまたはヘッドクウォ
ーターから、高い感度へのスイッチを実施することができる。
【００３７】 いかなる従来型のエネルギー源によっても、本発明のセンサ装置にパワーを与
えることができる。たとえば、降圧変圧器、または内臓電池、光電池システムな
ど、およびこれらの組み合わせと共に適切なものとして利用可能であるとき、本
発明のセンサは従来の交流を使用することができる。たとえば、直接ワイヤがつ
ながれているセンサ、または光電池システムを備えるセンサもバックアップの電
池システムを備えることができ、多くの場合そうであることが好ましい。本発明
のセンサを補うために使用される、タイミング回路、トランスミッタなどを含め
た電子システムは一般的に市販されており当業者によく知られており、したがっ
てここに記載される必要はない。
えることができる。たとえば、降圧変圧器、または内臓電池、光電池システムな
ど、およびこれらの組み合わせと共に適切なものとして利用可能であるとき、本
発明のセンサは従来の交流を使用することができる。たとえば、直接ワイヤがつ
ながれているセンサ、または光電池システムを備えるセンサもバックアップの電
池システムを備えることができ、多くの場合そうであることが好ましい。本発明
のセンサを補うために使用される、タイミング回路、トランスミッタなどを含め
た電子システムは一般的に市販されており当業者によく知られており、したがっ
てここに記載される必要はない。
【図１】 キレート化されたユーロピウムセンサ化合物と細菌胞子の相互作用から生じる
リン光反応生成物の形成を例示する、理想的な反応機構を示す図である。
リン光反応生成物の形成を例示する、理想的な反応機構を示す図である。
【図２】 炭そ菌およびボツリヌス菌などの生物戦用因子の胞子の検出用の装置を示す図
である。
である。
【図３】 図１の装置のマトリックスを保持しているアセンブリをより詳細に示す図であ
る。
る。
【図４】 図１の刺激および検出システムをより詳細に示す図である。
【図５】 本分野で個人的に使用するための、炭そ菌およびボツリヌス菌などの生物戦用
因子の胞子の検出用の他の装置を示す図である。パネルＡおよびＢはそれぞれ、
前面および側面図である。
因子の胞子の検出用の他の装置を示す図である。パネルＡおよびＢはそれぞれ、
前面および側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G045 CB21 FA11 GC15 4B029 AA07 FA12 4B063 QA01 QA18 QQ06 QQ61 QR41 QR75 QX02
Claims (18)
- 【請求項１】 生物戦用因子である胞子の検出用の装置であって、前記装置
が、 （１）キレート化されたランタニド化合物が内部に固定されたマトリックスで
あって、前記キレート化されたランタニド化合物が前記生物戦用因子である胞子
から誘導される胞子特異的標的化合物と反応して特徴的なリン光発光を生み出す
能力のある反応生成物を生成することができるマトリックス、 （２）前記反応化合物を刺激して前記特徴的なリン光発光を生み出すための手
段、 （３）前記特徴的なリン光発光を検出するための手段であって、前記胞子特異
的標的化合物がジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−アセチルムラミン酸、
スルホ乳酸、およびホスホグリセリン酸からなる群から選択される手段 を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 生物戦用因子である胞子が炭そ菌またはボツリヌス菌から誘
導され、前記胞子特異的標的化合物がジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ−
アセチルムラミン酸からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記
載の装置。 - 【請求項３】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（Ｉ
ＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒドロ
キシエチル）エチレンジアミン三酢酸またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イミ
ノ二酢酸のキレート化合物であり、前記キレート化されたランタニド化合物が前
記胞子特異的標的化合物との反応用に利用可能な少なくとも２つの配位位置を有
することを特徴とする、請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（Ｉ
ＩＩ）キレート化合物またはテルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物であることを
特徴とする、請求項２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（Ｉ
ＩＩ）またはテルビウム（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の
装置。 - 【請求項６】 前記特徴的なリン光発光が検出される場合に活性化されるア
ラームシステムをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。 - 【請求項７】 前記特徴的なリン光発光が検出される場合に活性化されるア
ラームシステムをさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。 - 【請求項８】 前記マトリックスがその内部に固定されるキレート化された
ランタニド化合物を少なくとも２つ含み、前記キレート化されたランタニド化合
物が前記生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的標的化合物と反応し
て少なくとも２種類の異なる特徴的なリン光発光を生み出す能力のある少なくと
も２つの反応生成物を生成することができ、前記装置がオペレーターによって選
択されることができる少なくとも第１および第２の動作モードを有するアラーム
システムをさらに含み、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光のいずれかが検
出されるとき前記アラームシステムが前記第１の動作モードにおいて活性化され
、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光の両方が検出されるとき前記アラーム
システムが前記第２の動作モードにおいて活性化されることを特徴とする、請求
項２に記載の装置。 - 【請求項９】 前記マトリックスがその内部に固定されるキレート化された
ランタニド化合物を少なくとも２つ含み、前記キレート化されたランタニド化合
物が前記生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的標的化合物と反応し
て少なくとも２種類の異なる特徴的なリン光発光を生み出す能力のある少なくと
も２つの反応生成物を生成することができ、前記装置がオペレーターによって選
択されることができる少なくとも第１および第２の動作モードを有するアラーム
システムをさらに含み、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光のいずれかが検
出されるとき前記アラームシステムが前記第１の動作モードにおいて活性化され
、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光の両方が検出されるとき前記アラーム
システムが前記第２の動作モードにおいて活性化されることを特徴とする、請求
項５に記載の装置。 - 【請求項１０】 サンプル中における生物戦用因子である胞子の検出のため
の方法であり、前記方法が （１）前記生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的標的化合物と反
応して特徴的なリン光発光を生み出す能力のある反応生成物を生成することがで
きる、固定されたキレート化されたランタニド化合物を含むマトリックスを提供
すること、 （２）前記マトリックスの少なくとも一部分を前記サンプルと接触させること
、 （３）刺激的な放射によって前記マトリックスの一部分を照射して前記特徴的
なリン光発光を生み出すこと、 （４）前記特徴的なリン光発光を検出することであって、前記特徴的なリン光
発光の検出が前記サンプル中の生物戦用因子である胞子の存在を示すこと を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 生物戦用因子である胞子が炭そ菌またはボツリヌス菌から
誘導され、前記胞子特異的標的化合物がジピコリン酸、ジアミノピメリン酸、ｎ
−アセチルムラミン酸からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１０
に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（
ＩＩＩ）、テルビウム（ＩＩＩ）またはサマリウム（ＩＩＩ）のＮ−（２−ヒド
ロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）イ
ミノ二酢酸のキレート化合物であり、前記キレート化されたランタニド化合物が
前記胞子特異的標的化合物との反応用に利用可能な少なくとも２つの配意位置を
有することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（
ＩＩＩ）キレート化合物またはテルビウム（ＩＩＩ）キレート化合物であること
を特徴とする、請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記キレート化されたランタニド化合物がユーロピウム（
ＩＩＩ）またはテルビウム（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、請求項１２に記
載の方法。 - 【請求項１５】 前記特徴的なリン光発光が検出される場合にアラームを活
性化させることをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記特徴的なリン光発光が検出される場合にアラームを活
性化させることをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記マトリックスがその内部に固定されるキレート化され
たランタニド化合物を少なくとも２つ含み、前記キレート化されたランタニド化
合物が前記生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的標的化合物と反応
して少なくとも２種類の異なる特徴的なリン光発光を生み出す能力のある少なく
とも２つの反応生成物を生成することができ、オペレーターによって選択される
ことができる少なくとも第１および第２の動作モードを有するアラームシステム
を提供し、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光のいずれかが検出されるとき
前記アラームシステムが前記第１の動作モードにおいて活性化され、前記２種類
の異なる特徴的なリン光発光の両方が検出されるとき前記アラームシステムが前
記第２の動作モードにおいて活性化されることを特徴とする、請求項１０に記載
の方法。 - 【請求項１８】 前記マトリックスがその内部に固定されるキレート化され
たランタニド化合物を少なくとも２つ含み、前記キレート化されたランタニド化
合物が前記生物戦用因子である胞子から誘導される胞子特異的標的化合物と反応
して少なくとも２種類の特徴的なリン光発光を生み出す能力のある少なくとも２
つの反応生成物を生成することができ、オペレーターによって選択されることが
できる少なくとも第１および第２の動作モードを有するアラームシステムを提供
し、前記２種類の異なる特徴的なリン光発光のいずれかが検出されるとき前記ア
ラームシステムが前記第１の動作モードにおいて活性化され、前記２種類の異な
る特徴的なリン光発光の両方が検出されるとき前記アラームシステムが前記第２
の動作モードにおいて活性化されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法
。
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