JP2008164594A - 電磁波を用いた検出方法、及び検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検出装置は、物質8を保持する検体保持部と、照射手段1、6と、検出手段1、7と、算出手段と、評価手段を有する。照射手段1、6は、検体保持部に保持される物質8にテラヘルツ波を照射する。検出手段1、7は、物質8から透過又は反射してきたテラヘルツ波を検出する。算出手段は、照射したテラヘルツ波に対する物質8の性質の周波数依存性を求め、物質8の性質の周波数依存性の、直線近似したときの直線の傾き又は直線の傾きを算出する。評価手段は、予め求められた基準状態の物質の性質の周波数依存性の直線の傾きと算出手段で算出した物質8の直線の傾きとを比較し、物質の状態の変化を評価する。
【選択図】図1
Description
第1の工程:物質を検体保持部に配置する工程である。
第2の工程:前記物質に前記電磁波を照射する工程である。
第3の工程:前記物質から透過又は反射してきた電磁波を検出する工程である。
第4の工程:前記検出した電磁波と前記照射した電磁波の情報から、前記照射した電磁波に対する前記物質の性質の周波数依存性を求め、前記物質の性質の周波数依存性の、直線近似したときの直線の傾き又は直線の傾きを算出する工程である。
第5の工程:予め求められた基準状態の前記物質の性質の周波数依存性の直線の傾きと前記第4の工程で算出した前記物質の直線の傾きとを比較し、前記物質の状態の変化を評価する工程である。
(実施例1)
本発明の実施例1を説明する。実施例1では、上述した図1のTHz-TDS装置を用い、正常及び熱変性したBSA蛋白質のテラへルツ波透過スペクトルを調べた。これには、図2の様なマイクロメンブレンフィルタ22をウェル20で区切って構成したメンブレンデバイスにBSA蛋白質を滴下して調べた。熱変性の条件としては、72乃至75℃で3分行った。また、滴下したものは、純水に夫々10mg/ml、20mg/mlの濃度になるように正常及び熱変性したBSA蛋白質を溶解させたものである。前者(10mg/ml)は60μl、後者(20mg/ml)は30μlの体積を供給して、夫々同じモル数になるようにして比較を行った。
本発明による第2の実施例は、実施例1で述べた様な蛋白質の変性状態の検出を病気の診断に適用するものである。
本発明による第3の実施例の検出方法は、DNAの検出に適用するものである。平均的な塩基長が2000baseのサーモンのDNAについて、実施例1と同様な測定を行った。DNAでは、2本鎖構造を形成したds-DNAの状態と、2本鎖構造の結合をはずして1本鎖構造にしたときの(熱変性の条件は95℃で5分)ss-DNAの状態がある。これら2つの状態のDNAについて、10mg/mlで60μlのものを供給した場合の透過スペクトルを図7に示す。
本発明による第4の実施例は、無機物質の状態の変化も、同様にテラヘルツ波の周波数スペクトルの形状によって検出できることを示すものである。
本発明による第5の実施例は、これまでの実施例の様に空間で検体とテラヘルツ波を相互作用させる検出方法を用いず、図10に示す様な伝送線路デバイスを用いるものである。
本発明による第6の実施例について図13を用いて説明する。この例は、全反射プリズムカプラ202を用いてエバネッセント波を用いることで、反射波による変化の感度を向上させるものである。図13(a)は、そのプリズムカプラの平面図、(b)は、(a)の一点鎖線部における断面図である。図13において、201は、半円筒形のプリズムカプラ202の上面に貼り付けられた隔壁構成部材であり、これには複数のウェル200が設けられている。プリズムカプラ202としては、テラヘルツ波に対する損失や分散等が小さいので、高抵抗Si材料で作製されたプリズムが好ましい。ただし、この材料は、酸化マグネシウムなどの誘電体材料、テフロン(登録商標)などの樹脂材料でもよい。
本発明による第7の実施例は、生体関連の分子において、固体(結晶)状態と、水溶液として溶解させたのちに実施例1で述べたマイクロメンブレンフィルタに塗布して乾燥させた溶解物の状態との違いを判別するものである。図15は、生理活性物質の1つのホルモン類であるヒスタミン(C5H9N3;MW(分子量):111.15)の固体(solid)と溶解物(dissolve)のFT-IR装置で測定した透過スペクトルを示す。図16は、また別の生理活性物質の神経伝達物質であるアセチルコリン((CH3)3N+CH2CH2OCOCH3Cl-;MW:181.66)の固体(solid)と溶解物(dissolve)のTHz-TDSでの測定結果を示したものである。溶解物は、溶液濃度:20mg/ml;滴下量:30μlで調整して測定を行い、個体は、ポリエチレン粉末を混合したペレットを作製して測定を行った。
本発明による第8の実施例は、食品添加物に適用し、実施例7と同様に固体か溶解物かを判別するものである。図17は、亜硝酸ナトリウム(NaNO2;MW:69)をFT-IR装置で測定した例を示し、溶解物では溶液濃度:20mg/ml;滴下量:30μlで調整している。
4、114‥PC(算出手段と評価手段を含む)
6‥照射手段(光伝導素子)
7‥検出手段(光伝導素子)
8、91、107‥物質(検体)
22、92、204‥保持部材(メンブレンフィルタ)
90、208‥照射手段(テラヘルツ発振器)
93、207‥検出手段(テラヘルツ検出器)
104a‥検出手段(半導体薄膜)
104b‥照射手段(半導体薄膜)
Claims (11)
- 0.1THz乃至10THzの周波数範囲から選択される電磁波を用いて物質の状態の変化を検出する検出方法であって、
物質を検体保持部に配置する第1の工程と、
前記物質に前記電磁波を照射する第2の工程と、
前記物質から透過又は反射してきた電磁波を検出する第3の工程と、
前記検出した電磁波と前記照射した電磁波の情報から、前記照射した電磁波に対する前記物質の性質の周波数依存性を求め、前記物質の性質の周波数依存性の、直線近似したときの直線の傾き又は直線の傾きを算出する第4の工程と、
予め求められた基準状態の前記物質の性質の周波数依存性の直線の傾きと前記第4の工程で算出した前記物質の直線の傾きとを比較し、前記物質の状態の変化を評価する第5の工程と、
を有することを特徴とする検出方法。 - 前記物質の性質の周波数依存性として、透過率、吸収率、反射率、位相差から少なくとも1つを選択することを特徴とする請求項1記載の検出方法。
- 前記物質の性質の周波数依存性の直線の傾きを求めるときの周波数範囲は、0.2THz乃至2.5THzの範囲から選択されることを特徴とする請求項1または2記載の検出方法。
- 前記物質は生体関連分子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の検出方法。
- 前記物質は食品添加物であり、その状態の検査を行う工程を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の検出方法。
- 前記生体関連分子は蛋白質であり、p53蛋白質、TDP−43蛋白質、又はプリオン蛋白質の状態の変化の検出によって、病理診断を行う工程を有することを特徴とする請求項4記載の検出方法。
- 前記生体関連分子は生理活性物質であり、その状態の診断を行う工程を有することを特徴とする請求項4記載の検出方法。
- 前記物質は液体状物質であり、前記検体保持部にマイクロメンブレンフィルタを用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の検出方法。
- 前記検体保持部のある高周波伝送線路を用いて、前記照射した電磁波に対する前記物質の性質の周波数依存性を求めることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の検出方法。
- 前記検体保持部のある全反射プリズムを用いて、前記照射した電磁波に対する前記物質の性質の周波数依存性を求めることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の検出方法。
- 0.1THz乃至10THzの周波数範囲から選択される電磁波を用いて物質の状態の変化を検出する検出装置であって、
物質を保持する検体保持部と、
前記検体保持部に保持される物質に前記電磁波を照射する照射手段と、
前記物質から透過又は反射してきた電磁波を検出する検出手段と、
前記検出した電磁波と前記照射した電磁波の情報から、前記照射した電磁波に対する前記物質の性質の周波数依存性を求め、前記物質の性質の周波数依存性の、直線近似したときの直線の傾き又は直線の傾きを算出する算出手段と、
予め求められた基準状態の前記物質の性質の周波数依存性の直線の傾きと前記算出手段で算出した前記物質の直線の傾きとを比較し、前記物質の状態の変化を評価する評価手段と、
を有することを特徴とする検出装置。
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