JP2004125402A - Small device for detecting trace amount of substance - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体中のマーカー・タンパクや環境中の有害ガスないし浮遊微粒子を検出する検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、疾病に罹患の際に血液中に生じるマーカー・タンパクやストレス負荷由来のストレスマーカー等の血液や体液、糞尿、あせ等の試料中の測定対象の物質、および環境モニタリングの用途のダイオキシン類や環境ホルモン等、農薬、地中に埋設された地雷探知、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの被測定物質を測定する検出装置がある。
【0003】
生体中の疾病マーカーを手軽に検出できる検出装置には、例えば特開2001−83154号公報(特許文献1)に記載された疾病マーカー物質簡易検出装置がある。これは、疾病マーカー物質をラテックス凝集反応により水晶振動子に付着させ、その重量変化に起因する発振周波数の変化を検出することにより、疾病マーカーを検出するものである。これは、非特許文献1に記載の原理に基づくものである。
【0004】
同じ原理に基づく検出装置としてまた、環境中のガスや微粒子などの微量物質を手軽に検出できる検出装置がある。例えば、特開2001−242057号公報(特許文献2)には、そのような簡易小型ガスまたは大気中浮遊微粒子検出装置が記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−83154号公報
【特許文献2】
特開2001−242057号公報
【非特許文献1】
ACS Symposium Series 657, 1997, Chapter 15, 第185頁〜第196頁
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の検出装置は、小型ではあるが、検出結果の出力は、その装置に表示されるだけであったため、測定者は、検出したその場所で測定結果を確認できるにすぎなかった。したがって、定時・定点のデータを経時的に記録し分析すること等の継続的な観測には、面倒な操作を必要としていた。
【0007】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、測定現場から離れた位置での観測が容易な微量物質の小型検出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上述の課題を解決するために、本発明は、微量物質の小型検出装置に送信機能を持たせて、どこででも簡単に被測定物質を検出し、その測定データを遠隔位置に送信する構成をとっている。
【0009】
本発明による微量物質の検出装置は、マーカー・タンパク、ガス、微粒子などの被検出物質を被着または吸着可能な水晶振動子を含む検出部と、検出部に接続されて水晶振動子とともに発振回路系を構成する発振回路と、発振回路の電気的特性を検出する演算回路と、この検出された電気特性を表わすデータを送出する出力回路とを含む。
【0010】
好ましくは、出力回路は、有線および無線のうちの少なくとも1つにより外部の利用装置に接続可能である。
【0011】
また、検出される電気的特性は有利には、水晶振動子の発振周波数、または発振回路の出力電圧もしくは電流またはインピーダンスを含むものである。
【0012】
さらに、演算回路は、前記データを一時蓄積するメモリ回路を含んでよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明による微量物質の小型検出装置の好適な実施例を図1を参照して説明する。実施例の検出装置10は、センサ12により検出された測定結果を出力部14を介して利用装置16へ送信するように構成されている。より詳細には、センサ12は、本実施例では水晶振動子18を含み、生体中のマーカーや、大気中、雰囲気中、水中などの環境中のガスもしくは浮遊微粒子を検出する検出部を構成している。センサ12は、たとえば特許文献2に開示されている人体や動物などの生体中の疾病マーカーまたはストレスマーカーなどの微量物質を自身に吸着させるよう、ラテックス凝集反応器に収容した構造のものが有利に適用される。また、大気などの環境中の特定のガスや微粒子などを検出する適用例では、センサ12は、特許文献1に開示のようなガスまたは浮遊微粒子に対して吸収性を有する被膜が形成されたものが有利に適用される。水晶振動子18は、吸着ないし吸収されたガスや微粒子などの被検出物質に起因して振動子全体の重さが変化し、それに応じて発振回路22での固有発振周波数が変化する。
【0014】
実施例のセンサ12は、たとえば上述の特許文献1に開示されているような、タンパク、ストレス由来のストレスマーカー等の血液試料中の測定対象の物質を検出可能なものでよい。または、特許文献2に教示のように、環境モニタリング用途のダイオキシン類や環境ホルモン等、農薬、地中に埋設された地雷、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの被検出物質を検出することができる。
【0015】
センサ12は、図示のように接続線20により発振回路22に、有利には着脱可能に接続されている。発振回路22は、水晶振動子18とともに発振回路系を形成し、振動子18に吸着ないし被着されたガスや微粒子に応じて回路系の発振周波数が変化するように構成されている。その出力24は演算部26に接続されている。水晶振動子18の基本周波数が高いほど、大きな発振周波数応答を示し、したがって検出感度が向上するが、信号対雑音比(S/N)が低下する。たとえば、大気中のガスもしくは微粒子検出の場合は、50MHz以上、好ましくは100MHzの基本周波数であり、奇数次の高調波の周波数であってもよい。また、生体内マーカー検出の場合は、たとえば基本周波数9MHzである。
【0016】
演算部26は、たとえばマイクロプロセッサなどの処理システムで構成され、装置10全体の制御のほか、とくに本発明に関しては、発振回路22の発振周波数を検出し、振動子18に被検出物質が被着していない状態の発振周波数すなわち基準周波数からの変化を算出する機能を有する。発振周波数を直接測定するほか、またはこれに代えて、発振回路22の出力する電圧もしくは電流またはインピーダンス等の電気的特性を検出するように構成してもよい。
【0017】
演算部26は内部メモリ28を有し、これに算出した周波数変化量が一時蓄積される。メモリ28は、本実施例ではRAM(ランダムアクセスメモリ)などの半導体一時記憶装置である。なお、発振回路22と演算部26は、単一の集積回路へ一体的に構成してもよい。
【0018】
演算部26は、装置10全体の制御を統括する制御装置でもある。本実施例ではたとえば、演算部26はタイマ(図示せず)を含み、指定された時刻または時間間隔で定期的に本装置10を起動し、測定を行なうように構成してもよい。演算部26は、図示のように接続線30および32によりそれぞれ表示部34および出力部14に接続されている。
【0019】
表示部34は、演算部26で算出された周波数またはその変化分を可視表示する表示装置であり、本実施例では液晶ディスプレイパネルを含むものである。液晶パネルは消費電力が少ない点で有利である。表示部34に表示されるデータは、有利には、演算部26で検出した周波数の値もしくは変化分の数値、および/またはそれに対応する記号や文字などの表示を含む。
【0020】
出力部14は基本的には、演算部26で算出された周波数またはその変化分を表わすデータを所定のデータフォーマットに組み立て、出力線36から利用装置16へ出力する回路である。利用装置16は、本装置10の適用例に応じて、公衆回線、専用線、エア・インタフェースなどの通信回線自体であってもよく、また、書込み可能な半導体記憶素子を含むメモリカードやメモリチップ、光もしくは磁気ディスクなど、本装置10に着脱可能な外部記憶装置であってもよい。さらに、プリンタやプロッタなどのハードコピー装置、単体のディスプレイ装置は勿論、パーソナルコンピュータ(パソコン)などの処理システムなどでもよい。したがって、出力部14は、それらの利用装置16の形態に応じて、有線または無線の送信回路であったり、直列もしくは並列出力回路であったりする。一般にこれらの装置を、本明細書では、遠隔装置と称する。
【0021】
したがって、接続線36は、同図では象徴的に1本の実線で描かれているが、実際には、複数本の接続線を含む有線のみならず、アンテナを含む無線系であってもよい。無線の場合は、たとえばブルートゥース(Bluetooth)や無線LANなどの無線周波の電磁波だけでなく、たとえば赤外線による光接続であってもよい。また、転送データの形式は、RS232Cなどの直列転送でよく、これは利用装置16がパソコンの場合に、接続線数も少なく、有利に適用される。また高速転送レートが要求される適用例では、たとえば米国電子電気技術者協会(IEEE)1284、IEEE1394などに準拠した並列転送や、多目的インタフェースバス (GP−IB)、汎用直列バス(USB)であってもよい。以上から分かるように、出力部14、接続線36および利用装置16は、上述した形態のいずれか1つであってもよく、またはそれらの複数の組合せの形をとってもよいことは、言うまでもない。
【0022】
実施例の検出装置10は電源部40を有し、接続線38で概念的に示すように装置10内の各部へ回路動作に必要な、たとえば直流5ボルトなどの低電圧を給電する。電源部40は、有利には、たとえば交流100ボルトなどの商用電源42から充電可能な二次電池(図示せず)を含む。商用電源42は、記号で概念的に示されているが、本実施例では、交直変換回路(図示せず)を含み、コネクタ44を介して電源部40に着脱可能に接続される。電源部40は、接続線46によって演算部26にも接続され、これによって演算部26は、電源部40を節電モードにするなどの制御を行なう。演算部26は、たとえば、本装置10が遊休状態にあって所定の期間、経過したとき、または指定時刻もしくは指定の時間間隔で定期的に電源部40を起動し、装置全体を測定モードに移行させる。
【0023】
演算部26はまた、接続線48によって操作部50にも接続されている。操作部50は、操作者の手操作により操作され、本装置10を制御する様々な指示や設定を入力する入力装置である。この操作には、装置10の起動や停止、測定条件やタイマの設定などが含まれる。なお、図示していないが、利用装置16がパソコンなどの処理システムである場合、本装置10は、利用装置16から接続線36を介して遠隔操作コマンドを受信し、演算部26がこれに応動して検出動作を行なうように構成してもよい。
【0024】
本実施例では、発振回路22、演算部26、表示部34、出力部14、電源部40および操作部50が単一の筐体内に収容され、同図では、この筐体を概念的に一点鎖線10で示している。筐体10は、たとえば100mm×150mm×30mm以下の寸法である。
【0025】
動作状態において、操作部50の操作ないし利用装置16からの遠隔制御コマンドに応動して、演算部26は、一方では電源部40を遊休状態から動作状態に移行させ、他方では発振回路22を駆動してセンサ12内の振動子18の発振周波数を検出する。以下の説明において、信号は、その現れる接続線の参照符号で指定する。演算部26は、発振回路22を介して、センサ12に吸着ないし付着されたガスもしくは微粒子またはマーカーなどに応じた発振周波数の変化を検出し、これを内部メモリ28に一時蓄積するとともに、表示部34に可視表示させる。
【0026】
内部メモリ28に一時保持された測定データは、操作部50の操作ないし利用装置16からの遠隔制御コマンドに応動して、または演算部26に設定されたタイマ駆動により、演算部26によってメモリ28から読み出され、出力部14へ送られる。メモリ28における蓄積データ量が所定の閾値に達したら蓄積データを出力部14へ送出するように設定してもよい。出力部14は、このデータ32を利用装置に応じたフォーマットに組み立て、利用装置16へ転送する。たとえばパソコンなどの利用装置16では、こうして転送されたデータを受信し、取り込んで解析などの処理を行なうことができる。本実施例は、検出データをメモリ28に蓄積して、後に、定期的に利用装置16へ転送するように構成されているが、そのようにしないで、測定の都度、検出データを実時間で利用装置16に転送するように設定できることは、言うまでもない。
【0027】
このような遠隔制御性の特徴は、地中に埋設された地雷探知や、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの有害、有毒物質を測定する遺棄爆発物または化学兵器の検出・処理装置へも検出装置10の適用を可能にしている。このような検出装置における適用例では、検出装置10自身に検出対象の発生源を探知する機能と、その発生源に近づく自走機能が設けられる。さらに、これによって検出対象に自ら近づき、その空間的座標(位置)と量を特定する機能を有し、その検出対象位置に位置決めのマーキングタグを設置する機能を有する。このマーキングタグは、たとえば無線機能と爆発誘爆機能を有し、これによって地雷や毒ガス等の危険な兵器を遠隔操作で除去することができる。
【0028】
【発明の効果】
このように本発明によれば、検出したデータは演算部から出力部に送られ、ここより外部の機器に、有線、無線、あるいは記憶媒体を介して、転送される。したがって、生体や環境中の微量物質を、どこででも簡単に検出し、その結果のデータを、たとえば遠隔位置で何時でも得ることができる。
【0029】
本発明を実施例により詳しく説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による微量物質の小型検出装置の実施例を概略的に示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
10 検出装置
12 センサ
14 出力部
22 発振回路
26 演算部
28 メモリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a detection device for detecting a marker / protein in a living body and a harmful gas or suspended particulates in an environment.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, substances to be measured in samples such as blood, bodily fluids, excreta, and heat, such as markers / proteins and stress markers derived from stress load, and dioxins used for environmental monitoring, which are used in environmental monitoring. There are detection devices that measure substances such as chemicals, environmental hormones, pesticides, landmines buried underground, and trace amounts of gaseous substances leaking from poisonous gas weapons abandoned on the battlefield.
[0003]
As a detection device capable of easily detecting a disease marker in a living body, there is, for example, a simple disease marker substance detection device described in JP-A-2001-83154 (Patent Document 1). This is to detect a disease marker by attaching a disease marker substance to a quartz oscillator by a latex agglutination reaction and detecting a change in oscillation frequency caused by a change in weight. This is based on the principle described in Non-Patent Document 1.
[0004]
As a detection device based on the same principle, there is a detection device that can easily detect a trace substance such as gas or fine particles in the environment. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242057 (Patent Document 2) describes such a simple small gas or airborne particulate detection device.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-83154 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242057 [Non-Patent Document 1]
ACS Symposium Series 657, 1997, Chapter 15, pp. 185-196.
[Problems to be solved by the invention]
However, although these conventional detection devices are small, the output of the detection result is only displayed on the device, so that the measurer can only confirm the measurement result at the detected location. Therefore, continuous observation, such as recording and analyzing the data at a fixed time and a fixed point over time, required a troublesome operation.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a small-sized detection device for trace substances that can be easily observed at a position distant from the measurement site.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a small-sized detection device for a trace substance with a transmission function to easily detect a substance to be measured anywhere and transmit the measurement data to a remote location. It has a configuration to do.
[0009]
A detection device for a trace substance according to the present invention includes a detection unit including a quartz oscillator capable of adhering or adsorbing an object to be detected such as a marker protein, a gas, or a fine particle, and an oscillation circuit connected to the detection unit together with the quartz oscillator. An oscillation circuit constituting the system, an arithmetic circuit for detecting an electrical characteristic of the oscillation circuit, and an output circuit for transmitting data representing the detected electrical characteristic are included.
[0010]
Preferably, the output circuit is connectable to an external utilization device by at least one of wired and wireless.
[0011]
Further, the detected electrical characteristics advantageously include the oscillation frequency of the crystal oscillator, or the output voltage or current or impedance of the oscillation circuit.
[0012]
Further, the arithmetic circuit may include a memory circuit for temporarily storing the data.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of a small-sized detection device for a trace substance according to the present invention will be described with reference to FIG. The
[0014]
The sensor 12 of the embodiment may be a sensor capable of detecting a substance to be measured in a blood sample, such as a protein or a stress-derived stress marker, as disclosed in Patent Document 1 described above. Alternatively, as taught in Patent Document 2, dioxins and environmental hormones for environmental monitoring, pesticides, landmines buried in the ground, and trace amounts of gaseous substances leaking from poisonous gas weapons abandoned on the battlefield, etc. The detection substance can be detected.
[0015]
The sensor 12 is connected to the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
Therefore, although the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
In this embodiment, the
[0025]
In the operation state, in response to the operation of the
[0026]
The measurement data temporarily stored in the
[0027]
Such remote control features include the detection of landmines buried underground and abandoned explosives or chemical weapons that measure harmful or toxic substances, such as traces of gaseous substances leaking from venomous gas weapons abandoned on the battlefield. The
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the detected data is sent from the calculation unit to the output unit, and is transferred to an external device via a wired, wireless, or storage medium. Therefore, a trace substance in a living body or an environment can be easily detected anywhere, and the resulting data can be obtained at any time, for example, at a remote location.
[0029]
Although the present invention has been described in detail with reference to examples, it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing an embodiment of a small-sized detection device for a trace substance according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Claims (7)
該検出部に接続されて前記水晶振動子とともに発振回路系を構成する発振回路と、
該発振回路の電気的特性を検出する演算回路と、
該検出された電気特性を表わすデータを送出する出力回路とを含むことを特徴とする微量物質の検出装置。A detection unit including a crystal oscillator capable of selectively adhering or selectively adsorbing a substance to be detected such as a marker protein, a harmful gas, or fine particles,
An oscillation circuit connected to the detection unit and forming an oscillation circuit system together with the quartz oscillator,
An arithmetic circuit for detecting an electrical characteristic of the oscillation circuit;
An output circuit for transmitting data representing the detected electrical characteristics.
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