JP2023183445A - Virus detection method and virus detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検者の呼気内のエアロゾルに含まれるウイルスを検出するウイルス検出方法及びウイルス検出システムに関する。 The present invention relates to a virus detection method and a virus detection system for detecting viruses contained in aerosols in exhaled breath of a subject.
西暦2020年初頭から新型コロナウイルス(COVID-19)の感染者が拡がっており、全世界的な問題となっている。新型コロナウイルスに感染しているか否かを調べるための方法として、現在では主にPCR(Polymerase Chain Reaction)検査又は抗原検査が知られている。PCR検査は、被検者の鼻やのどの粘膜又は唾液を採取し、採取したウイルスの遺伝子を専用の薬液を用いて複製し増幅させることによりウイルスを検出する検査方法である。また、抗原検査は、被検者の鼻やのどの粘膜又は唾液を採取し、採取したウイルスの抗体を用いてウイルスが持つ特有のタンパク質(抗原)を検出する検査方法である。双方の検査とも、ウイルスが検出されることにより、被検者が新型コロナウイルスに感染していると判断している。 The number of people infected with the new coronavirus (COVID-19) has been spreading since the beginning of 2020, and it has become a worldwide problem. At present, PCR (Polymerase Chain Reaction) tests or antigen tests are mainly known as methods for determining whether a person is infected with the new coronavirus. A PCR test is a test method that detects a virus by collecting mucous membranes or saliva from a subject's nose and throat, and replicating and amplifying the collected virus gene using a special chemical solution. Furthermore, an antigen test is a test method in which the mucous membranes or saliva of a subject's nose and throat are collected, and a unique protein (antigen) of the virus is detected using the collected virus antibodies. Both tests determine that the test subject is infected with the new coronavirus by detecting the virus.
PCR検査については、被検者の粘膜又は唾液を採取した後、専用の検出装置において専用の薬液によりウイルスを検出するため、ある程度の時間を要し、即効性はない。具体的には粘膜又は唾液の採取後、3時間から1日程度を要してしまう。また、専用の検査用装置及び専用の薬液が必要である。一方で、抗原検査は、抗原検査キットにより被検者の粘膜又は唾液を採取してウイルスを検出するため、専用の検査用装置を使わずウイルスを検出でき、検査時間もPCR検査より短時間で済む。しかし、検出においては化学反応を待つ時間が必要であり、検査時間は10分から15分程度要してしまう。また、PCR検査よりも検査精度が低くなる。また、抗原検査キットについては連続して使用することが不可能であるため、被検者ごとに抗原検査キットが必要となる。 Regarding the PCR test, since the virus is detected using a special chemical solution in a dedicated detection device after collecting the mucous membrane or saliva of the subject, it takes a certain amount of time and is not immediately effective. Specifically, it takes about 3 hours to 1 day after collecting mucous membranes or saliva. In addition, a dedicated testing device and a dedicated chemical solution are required. On the other hand, antigen testing uses an antigen testing kit to collect mucous membranes or saliva from the test subject to detect the virus, so the virus can be detected without the need for specialized testing equipment, and the testing time is shorter than that of PCR testing. It's over. However, detection requires time to wait for a chemical reaction, and the test takes about 10 to 15 minutes. In addition, the test accuracy is lower than that of the PCR test. Furthermore, since antigen test kits cannot be used continuously, an antigen test kit is required for each subject.
また、特許文献1には短時間でウイルス検出を行うウイルス検出システムが記載されている。特許文献1のウイルス検出システムにおいては、被検者から採取した検体(例えば、唾液、呼気、鼻払い液、又は鼻かみ液などの生体サンプル)を採取し、複数のグラフェンセンサのそれぞれから出力される電気信号の変化に基づいて、複数の被検者のそれぞれから採取された検体に含まれるウイルスの量を解析する。しかし、特許文献1に記載のシステムにおいても、被検者ごとの検体アレイが必要となり、また、解析結果を得るために抗原検査程度の時間を要してしまう。
Further,
例えば空港では入国審査の際にウイルス検査が必要であり、また商業施設、劇場及びコンサート会場等の施設では、密閉された空間に多くの人々が入る場合があるため、施設に入場する一人一人に対してウイルス検査を行う場合が生じる。このような場合、施設では短時間に多くの検査を行う必要がある。しかし、上述の通りウイルス検出は、ある程度時間を要するため、短時間に多くのウイルス検査を行う必要がある施設等では、ウイルス検査に時間を要し不便であり、専用の検査用装置及び大量の薬液、大量の検査キットが必要であるため効率的ではない。従って、少ない設備で効率よく短時間でウイルス検査をすることが求められる。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、少ない設備で効率よく短時間でウイルス検査をするシステム及び方法を提供することを目的とする。
For example, at airports, virus tests are required at immigration, and at commercial facilities, theaters, concert venues, and other facilities, many people may enter a closed space, so each person entering the facility must be screened for the virus. There may be cases where a virus test is performed on the virus. In such cases, facilities need to perform many tests in a short period of time. However, as mentioned above, virus detection takes a certain amount of time, so in facilities that need to conduct many virus tests in a short period of time, virus tests take time and are inconvenient. It is not efficient as it requires a large amount of chemicals and test kits. Therefore, there is a need for virus testing to be performed efficiently and in a short time using a small amount of equipment.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for efficiently performing a virus test in a short time with a small amount of equipment.
新型コロナウイルスは被検者の鼻やのどの粘膜及び唾液に存在するため感染者の呼気のエアロゾルにも含まれている。従って、閉鎖された空間内において感染者の呼気のエアロゾルが漂うと感染の危険が生じる。ここで、屋内の空気中に漂うエアロゾルを採取してウイルスに対する屋内空間の安全性を評価する屋内衛生評価装置がある(特許文献2)。特許文献2に記載の屋内衛生評価装置は、室内空間に漂う自家発光分子を有する特定タンパク質(以下、自家発光性タンパク質と称する)を含むエアロゾルを検出し、当該エアロゾルの検出量に基づいて定量的に室内空間の安全性を評価するタンパク質検出装置である。詳細については後述するが、屋内衛生評価装置は、吸引装置を駆動させることによって、ケース体の吸気エリアに外気を取り込み、吸着フィルタを介して外部に排出させることで吸着フィルタにエアロゾルを付着させる。その後、吸着フィルタに励起光を照射することによって自家発光性タンパク質を発光させ、この発光を撮影することによって自家発光性タンパク質を検出する。そして、撮影画像を解析することによって自家発光性タンパク質の発光量を求め、この発光量に基づいて室内空間の安全性を評価する、というものである。
The new coronavirus is present in the nasal and throat mucous membranes and saliva of test subjects, and is also present in the aerosols of exhaled air from infected people. Therefore, if aerosols of an infected person's breath float around in a closed space, there is a risk of infection. Here, there is an indoor hygiene evaluation device that collects aerosols floating in the indoor air and evaluates the safety of an indoor space against viruses (Patent Document 2). The indoor hygiene evaluation device described in
特許文献2の屋内衛生評価装置は、自家発光性タンパク質の検出から評価まで、3分程度、またはそれ以下の時間で結果を算出することが可能である。ここで、本発明者は、屋内衛生評価をタンパク質検出装置として使用して被検者個人個人のウイルスを測定する方法について検討した。詳細には、本発明者は、屋内衛生評価装置を用いて人間の呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光性タンパク質を検出することにより、被検者個人個人のウイルスを測定することについて検討した。コンパクトな本装置を使用することにより、自家発光性タンパク質検出を3分またはそれより短い時間で検出可能なため、少ない設備で効率よく短時間でウイルス検査をすることができる。
The indoor hygiene evaluation device of
特許文献1に記載の屋内衛生評価装置はあくまで屋内のエアロゾルに含まれるウイルスを検出するための装置、即ち広い空間のウイルス量を検出するため装置である。例えば、特許文献1に記載の屋内衛生評価装置は、稼働中、常に外気を取り込んでいるため、タンパク質検出装置の吸気孔に被検者が呼気吹き掛けたとしても、被検者の呼気が屋内衛生評価装置に完全に入らず、外気(屋内の空気)が混入し、検出に十分な呼気の取得ができない。この時、外気のエアロゾルにウイルスが存在していれば被検者の呼気にウイルスが存在しない場合でも被検者はウイルスを保菌していると評価され、検出精度に問題が生じる。従って、検出精度を向上させる必要がある。
また、特許文献2の屋内衛生評価装置は室内空間の安全性を評価する装置であるため、短時間に複数回の評価を行うものではない。従って、短時間の間に繰り返し使用するように屋内衛生評価装置を構成する必要がある。
The indoor hygiene evaluation device described in
Moreover, since the indoor hygiene evaluation device of
上記課題を達成するため、本発明は以下のような構成を備えている。
(1) ウイルス検出システムにおいて被検者の呼気内のエアロゾルに含まれるウイルスを検出するウイルス検出方法であって、
前記ウイルス検出システムは、
前記呼気を導入可能な吸気口及び導入した前記呼気を排出する排気口を有する箱体と、
前記排気口に設けられ、前記箱体の内部に吸引された前記呼気を吸気して外部に排出する吸引手段と、
前記箱体の内部で前記排気口の手前に配置され、前記箱体の内部に吸引された前記呼気内のエアロゾルの少なくとも一部を捕捉可能なフィルタと、
前記フィルタに紫外線を照射する初期化光源と、
前記フィルタに、前記フィルタが捕捉した前記呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光分子を有する特定タンパク質を発光させる特定の波長の励起光を照射する励起光源と、
前記フィルタにおいて自家発光している前記特定タンパク質を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記フィルタの画像に含まれる発光領域に基づいて、前記呼気内のエアロゾルに含まれる前記特定タンパク質の量により前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する判定手段と、
前記箱体の前記吸気口と連通する接続手段と
を備えるタンパク質検出装置と、
被検者ごとに用意され、前記タンパク質検出装置の前記接続手段に一部が着脱可能に挿入され、前記タンパク質検出装置の前記吸気口に前記呼気を導入可能な管構造の呼気導入手段と
を備え、前記ウイルス検出方法は、
前記初期化光源を発光させ、前記フィルタに紫外線を照射する初期化行程と、
前記タンパク質検出装置に前記呼気導入手段を挿入する挿入行程と、
前記タンパク質検出装置の前記吸引手段を駆動して、前記呼気導入手段を介して前記箱体の内部に吸引した前記呼気内に含まれる前記エアロゾルの少なくとも一部を前記フィルタに捕捉させる吸引行程と、
前記吸引手段を停止した後、前記タンパク質検出装置の前記励起光源を発光させるとともに前記タンパク質検出装置の前記撮影手段で前記フィルタを撮影する検出行程と、
前記タンパク質検出装置の前記判定手段において、前記撮影手段で撮影した前記フィルタの画像を受信し、前記フィルタの画像に含まれる発光領域を集計し、前記発光領域の集計の結果に基づいて前記被検者の呼気に前記ウイルスが存在するか否かを判定する判定行程と、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(1) A virus detection method for detecting viruses contained in aerosol in exhaled breath of a subject in a virus detection system, comprising:
The virus detection system includes:
a box body having an intake port through which the exhaled air can be introduced and an exhaust port through which the introduced exhaled air can be discharged;
a suction means provided at the exhaust port for sucking in the exhaled air sucked into the inside of the box and discharging it to the outside;
a filter disposed inside the box body in front of the exhaust port and capable of capturing at least a portion of the aerosol in the exhaled breath sucked into the box body;
an initialization light source that irradiates the filter with ultraviolet light;
an excitation light source that irradiates the filter with excitation light of a specific wavelength that causes a specific protein having a self-luminescent molecule contained in the aerosol in the exhaled breath captured by the filter to emit light;
a photographing means for photographing the specific protein self-luminous in the filter;
determination means for detecting a virus having the specific protein based on the amount of the specific protein contained in the aerosol in the exhaled breath based on the luminescent region included in the image of the filter taken by the imaging device;
a protein detection device comprising: a connection means communicating with the inlet of the box;
an exhaled breath introduction means prepared for each subject, a part of which is removably inserted into the connection means of the protein detection device, and has a tube structure capable of introducing the exhaled breath into the intake port of the protein detection device; , the virus detection method includes:
an initialization step of causing the initialization light source to emit light and irradiating the filter with ultraviolet rays;
an insertion step of inserting the breath introduction means into the protein detection device;
a suction step of driving the suction means of the protein detection device to cause the filter to capture at least a portion of the aerosol contained in the exhaled air sucked into the box body through the exhaled air introducing means;
a detection step of, after stopping the suction means, causing the excitation light source of the protein detection device to emit light and photographing the filter with the photographing means of the protein detection device;
In the determination means of the protein detection device, the image of the filter taken by the photographing means is received, the light-emitting regions included in the image of the filter are totaled, and the test object is determined based on the result of the aggregation of the light-emitting regions. a determination step of determining whether the virus is present in the breath of the person;
It is characterized by including.
(1)のウイルス検出方法によれば、フィルタが捕捉したエアロゾルに励起光を照射して、自家発光性タンパク質を発光させ、発光したタンパク質を撮影する。撮影した撮影画像に基づいて、被検者の呼気中の自家発光性タンパク質を含むエアロゾルを定量的に測定する。これにより、タンパク質を含むエアロゾルは、ウイルスや細菌が付着している可能性があることから、エアロゾルを定量的に測定することにより、被検者の呼気中に自家発光性タンパク質を有するウイルスが存在するか否かを判定することが可能になる。このように、吸引手段を駆動させてフィルタにエアロゾルを付着、堆積させることによって被検試料が作成できるため、被検試料を作成するための手間が大幅に削減できる。また、初期化行程において、初期化光源によりフィルタに紫外線を照射することにより、タンパク質を破壊することができる。従って、同じ装置により複数回のウイルス検出を行うことができ、特許文献1のように検体収容アレイを作成することもない。従って、1の被検者の呼気を測定した後に、新たな検体を作成することなく、次の被検者の呼気を測定可能である。特に、判定行程を待たずに次の被検者の呼気を吸引、検出可能である。
また、(1)のウイルス検出方法によれば、上記構成を有するタンパク質検出装置を使用することにより、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できる。よって、複数の被検者が長い待ち時間を経過することなく測定することができる。よって、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。
According to the virus detection method (1), the aerosol captured by the filter is irradiated with excitation light to cause the self-luminescent protein to emit light, and the emitted protein is photographed. Based on the photographed images, aerosol containing self-luminescent proteins in the exhaled breath of the subject is quantitatively measured. As a result, protein-containing aerosols may have viruses or bacteria attached to them, so by quantitatively measuring aerosols, we can detect the presence of viruses with self-luminescent proteins in the exhaled breath of subjects. It becomes possible to determine whether or not to do so. In this way, the test sample can be prepared by driving the suction means to adhere and deposit the aerosol on the filter, so that the effort required to prepare the test sample can be significantly reduced. Furthermore, in the initialization process, proteins can be destroyed by irradiating the filter with ultraviolet rays from an initialization light source. Therefore, virus detection can be performed multiple times using the same device, and there is no need to create a sample storage array as in
Further, according to the virus detection method (1), by using the protein detection device having the above configuration, the determination result can be calculated in about 3 minutes or shorter time from the detection step to the determination step. Therefore, multiple subjects can be measured without having to wait a long time. Therefore, viruses in a plurality of subjects can be detected in a short period of time.
また、(1)のウイルス検出方法は、タンパク質検出装置と呼気導入手段とを備えている。吸気導入手段は、タンパク質検出装置の接続手段に一部が挿入される。そのため、呼気導入手段は、被検者の呼気を、タンパク質検出装置の吸気口を介して箱体に導入可能である。従って、タンパク質検出装置にて検出対象の特定タンパク質が被検者の呼気のエアロゾル中に含まれるか否かを判定することができる。よって、被検者の呼気のエアロゾル中のウイルスの有無を判定できる。
また、(1)のウイルス検出方法では、呼気導入手段は、管構造に形成されるため、簡単な構造であり、安価に大量生産でき、使い捨ても可能である。呼気導入手段は、被検者ごとに用意される。呼気導入手段の一部は、タンパク質検出装置の接続手段に着脱可能に挿入されるため、簡単に交換できる。従って、タンパク質検出装置を用意すれば、あとは安価な呼気導入手段を用意するだけで、被検者が交代する場合に、被検者は測定が終了すると呼気導入手段を接続手段から抜き、次の被検者は、測定するときに呼気導入手段を接続手段に挿入することができるため、簡単に呼気導入手段を交換することができる。この時、呼気導入手段は被検者ごとに用意されるため、前の被検者の呼気がタンパク質検出装置に再び導入されることはない。従って、精度の高いウイルス検出が可能であり、衛生上の問題も生じない。
以上から、(1)のウイルス検出方法は、測定時間が短く、簡単な設備により、簡単な構造の装置を使用したシステムでウイルスの検出が可能である。従って、(1)のウイルス検出方法は、少ない設備で効率よく短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。
Further, the virus detection method (1) includes a protein detection device and exhaled breath introduction means. A portion of the intake air introduction means is inserted into the connection means of the protein detection device. Therefore, the exhaled breath introduction means can introduce the exhaled breath of the subject into the box body through the intake port of the protein detection device. Therefore, the protein detection device can determine whether the specific protein to be detected is contained in the aerosol of the exhaled breath of the subject. Therefore, the presence or absence of a virus in the aerosol of the exhaled breath of the subject can be determined.
Further, in the virus detection method (1), the exhaled breath introduction means is formed in a tube structure, so it has a simple structure, can be mass-produced at low cost, and can be disposable. An exhaled breath introduction means is prepared for each subject. A part of the expired air introduction means is removably inserted into the connection means of the protein detection device, so that it can be easily replaced. Therefore, once a protein detection device is prepared, all that is left is to prepare an inexpensive exhaled breath introduction means, and when the test subject changes, the examinee can remove the exhaled breath introduction means from the connection means after the measurement is completed, and then proceed to the next test. Since the subject can insert the exhaled breath introducing means into the connecting means during measurement, the exhaled breath introducing means can be easily replaced. At this time, since the exhaled breath introducing means is prepared for each subject, the exhaled breath of the previous subject will not be reintroduced into the protein detection device. Therefore, highly accurate virus detection is possible and no hygiene problems occur.
From the above, the virus detection method (1) allows virus detection in a system that uses a short measuring time, simple equipment, and a device with a simple structure. Therefore, the virus detection method (1) can efficiently detect viruses in a plurality of subjects in a short period of time with a small amount of equipment.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(2) (1)のウイルス検出方法であって、
前記ウイルス検出方法は、少なくとも前記検出行程の後に、前記初期化行程に戻ることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(2) The virus detection method according to (1),
The virus detection method is characterized in that, at least after the detection step, the method returns to the initialization step.
(2)のウイルス検出方法によれば、判定行程を待たずに初期化行程に戻ることができる。従って、ウイルス検出中に次の被検者の測定が可能となり、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。 According to the virus detection method (2), it is possible to return to the initialization process without waiting for the determination process. Therefore, it is possible to measure the next subject during virus detection, and it is possible to detect viruses in a plurality of subjects in a short period of time.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(3) (1)のウイルス検出方法であって、
前記タンパク質検出装置は、ID取得手段を更に備え、
前記ウイルス検出方法は、前記ID取得手段により、少なくとも前記検出行程の前に、被検者を識別するIDを取得する行程を含むことを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(3) The virus detection method of (1), comprising:
The protein detection device further includes ID acquisition means,
The virus detection method is characterized in that the method includes a step of acquiring, by the ID acquisition means, an ID for identifying the subject, at least before the detection step.
(3)のウイルス検出方法によれば、IDを使用することにより、判定結果を被検者ごとに示すことができる。従って、同じ装置により複数回のウイルス検出を行うことができ、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。 According to the virus detection method (3), the determination result can be shown for each subject by using the ID. Therefore, virus detection can be performed multiple times using the same device, and viruses in multiple subjects can be detected in a short period of time.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(4) (1)のウイルス検出方法であって、
前記初期化行程は、前記初期化光源を発光させて前記フィルタに紫外線を照射した後、前記励起光源を発光させるとともに前記撮影手段で前記フィルタを撮影し、
前記判定行程は、前記初期化行程で撮影した画像と前記検出行程で撮影した画像との差分を取った画像に含まれる発光領域を集計することを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(4) The virus detection method of (1),
In the initialization step, the initialization light source emits light to irradiate the filter with ultraviolet rays, and then the excitation light source emits light and the photographing means photographs the filter;
The determination step is characterized in that the light emitting areas included in the images obtained by taking the difference between the image taken in the initialization step and the image taken in the detection step are totaled.
(4)のウイルス検出方法によれば、初期化行程で撮影した画像と検出行程で撮影した画像との差分を取ることにより、吸引行程においてフィルタに付着したエアロゾルによる発光画像のみを残すことが可能になり、発光領域の集計にかかる処理が簡単なものとなる。これにより、評価までにかかる時間を短縮することが可能になる。 According to the virus detection method (4), by taking the difference between the image taken in the initialization process and the image taken in the detection process, it is possible to leave only the image of the light emitted by the aerosol attached to the filter during the suction process. This simplifies the processing involved in counting the light emitting areas. This makes it possible to shorten the time required for evaluation.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(5) (1)のウイルス検出方法であって、
前記タンパク質検出装置は、前記判定行程において判定した前記呼気のエアロゾルに前記ウイルスが存在するか否かの結果を表示する表示手段を更に備える。
Further, the present invention has the following configuration.
(5) The virus detection method according to (1),
The protein detection device further includes a display means for displaying a result of whether or not the virus is present in the exhaled aerosol determined in the determination step.
(5)のウイルス検出方法によれば、ウイルス検出システムによる検出結果を、被検者に視覚的に知らせることができる。 According to the virus detection method (5), the result of detection by the virus detection system can be visually notified to the subject.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(6) (1)のウイルス検出方法であって、
前記タンパク質検出装置は、前記励起光源に対応し、前記撮影手段が取り込む光から少なくとも前記励起光源が発生する励起光の波長以下の波長の光をカットする光学フィルタを更に備えることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(6) The virus detection method according to (1),
The protein detection device is characterized in that it further includes an optical filter that corresponds to the excitation light source and cuts at least light having a wavelength equal to or less than the wavelength of the excitation light generated by the excitation light source from the light taken in by the imaging means.
(6)のウイルス検出方法によれば、励起光源の励起光が撮影手段のレンズに入る前に光学フィルタによってカットされるために、撮影手段が撮影した画像に、LED光源からの光が映り込むことを防止することができる。これにより、撮影手段が撮影した画像に基づいて、エアロゾル量をより正確に検出することが可能になる。 According to the virus detection method (6), since the excitation light from the excitation light source is cut by the optical filter before entering the lens of the photographing means, the light from the LED light source is reflected in the image taken by the photographing means. This can be prevented. This makes it possible to more accurately detect the amount of aerosol based on the image photographed by the photographing means.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(7) (1)のウイルス検出方法であって、
前記タンパク質検出装置の前記励起光源は複数備えられ、複数の前記励起光源は、互いに波長が異なる励起光を発生し、複数の前記励起光源の一つが発生する励起光の波長は、440nm以上460nm未満の範囲にあることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(7) The virus detection method of (1),
The protein detection device includes a plurality of excitation light sources, the plurality of excitation light sources generate excitation light having different wavelengths, and the wavelength of the excitation light generated by one of the plurality of excitation light sources is 440 nm or more and less than 460 nm. It is characterized by being in the range of
(7)のウイルス検出方法によれば、フラビン類のタンパク質を発光させることが可能になる。 According to the virus detection method (7), it becomes possible to cause flavin proteins to emit light.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(8) 被検者の呼気内のエアロゾルに含まれるウイルスを検出するウイルス検出システムであって、
前記呼気を導入可能な吸気口及び導入した前記呼気を排出する排気口を有する箱体と、
前記排気口に設けられ、前記箱体の内部に吸引された前記呼気を吸気して外部に排出する吸引手段と、
前記箱体の内部で前記排気口の手前に配置され、前記箱体の内部に吸引された前記呼気内のエアロゾルの少なくとも一部を捕捉可能なフィルタと、
少なくとも前記吸引手段による吸気を開始する前に、前記フィルタに紫外線を照射する初期化光源と、
前記フィルタに、前記フィルタが捕捉した前記呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光分子を有する特定タンパク質を発光させる特定の波長の励起光を照射する励起光源と、
前記フィルタにおいて自家発光している前記特定タンパク質を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記フィルタの画像に含まれる発光領域に基づいて、前記呼気内のエアロゾルに含まれる前記特定タンパク質の量により前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する判定手段と、
前記箱体の前記吸気口と連通する接続手段と
を備えるタンパク質検出装置と、
被検者ごとに用意され、前記タンパク質検出装置の前記接続手段に一部が着脱可能に挿入され、前記タンパク質検出装置の前記吸気口に前記呼気を導入可能な管構造の呼気導入手段と
を備えることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(8) A virus detection system that detects viruses contained in aerosol in exhaled breath of a subject,
a box body having an intake port through which the exhaled air can be introduced and an exhaust port through which the introduced exhaled air can be discharged;
a suction means provided at the exhaust port for sucking in the exhaled air sucked into the inside of the box and discharging it to the outside;
a filter disposed inside the box body in front of the exhaust port and capable of capturing at least a portion of the aerosol in the exhaled breath sucked into the box body;
an initialization light source that irradiates the filter with ultraviolet rays at least before the suction means starts sucking air;
an excitation light source that irradiates the filter with excitation light of a specific wavelength that causes a specific protein having a self-luminescent molecule contained in the aerosol in the exhaled breath captured by the filter to emit light;
a photographing means for photographing the specific protein self-luminous in the filter;
determination means for detecting a virus having the specific protein based on the amount of the specific protein contained in the aerosol in the exhaled breath based on the luminescent region included in the image of the filter taken by the imaging device;
a protein detection device comprising: a connection means communicating with the inlet of the box;
an exhaled breath introducing means prepared for each subject, a part of which is removably inserted into the connecting means of the protein detecting device, and having a tube structure capable of introducing the exhaled breath into the inlet of the protein detecting device; It is characterized by
(8)のウイルス検出システムによれば、上記構成を有するタンパク質検出装置を使用することにより、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できる。よって、複数の被検者が長い待ち時間を経過することなく測定することができる。よって、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。
また、(8)のウイルス検出システムは、タンパク質検出装置と呼気導入手段とを備えている。吸気導入手段は、タンパク質検出装置の接続手段に一部が挿入される。そのため、呼気導入手段は、被検者の呼気を、タンパク質検出装置の吸気口を介して箱体に導入可能である。従って、タンパク質検出装置にて検出対象の特定タンパク質が被検者の呼気のエアロゾル中に含まれるか否かを判定することができる。よって、被検者の呼気のエアロゾル中のウイルスの有無を判定できる。
また、(8)のウイルス検出システムでは、呼気導入手段は、被検者ごとに用意される。呼気導入手段の一部は、タンパク質検出装置の接続手段に着脱可能に挿入されるため、簡単に交換できる。従って、被検者が交代する場合に、被検者は測定が終了すると呼気導入手段を接続手段から抜き、次の被検者は、測定するときに呼気導入手段を接続手段に挿入することができるため、簡単に呼気導入手段を交換することができる。この時、呼気導入手段は被検者ごとに用意されるため、前の被検者の呼気がタンパク質検出装置に再び導入されることはない。従って、精度の高いウイルス検出が可能であり、衛生上の問題も生じない。
さらに、(8)のウイルス検出システムでは、呼気導入手段は、管構造に形成されるため、簡単な構造であり、安価に大量生産でき、使い捨ても可能である。従って、タンパク質検出装置を用意すれば、あとは安価な呼気導入手段を用意するだけで、多くの被検者の呼気を測定できる。
According to the virus detection system (8), by using the protein detection device having the above configuration, the determination result can be calculated in about 3 minutes or shorter time from the detection step to the determination step. Therefore, multiple subjects can be measured without having to wait a long time. Therefore, viruses in multiple subjects can be detected in a short period of time.
Further, the virus detection system (8) includes a protein detection device and exhaled breath introduction means. A portion of the intake air introduction means is inserted into the connection means of the protein detection device. Therefore, the exhaled breath introduction means can introduce the exhaled breath of the subject into the box body through the intake port of the protein detection device. Therefore, the protein detection device can determine whether the specific protein to be detected is contained in the aerosol of the exhaled breath of the subject. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of a virus in the aerosol of the exhaled breath of the subject.
Furthermore, in the virus detection system (8), an exhaled breath introduction means is prepared for each subject. A part of the breath introduction means is removably inserted into the connection means of the protein detection device, so it can be easily replaced. Therefore, when the test subject is replaced, the test subject can remove the exhalation introduction means from the connection means after the measurement is completed, and the next test subject can insert the exhalation introduction means into the connection means when taking measurements. Therefore, the exhaled air introduction means can be easily replaced. At this time, since the exhaled breath introducing means is prepared for each subject, the exhaled breath of the previous subject will not be reintroduced into the protein detection device. Therefore, highly accurate virus detection is possible and no hygiene problems occur.
Furthermore, in the virus detection system (8), the breath introduction means is formed into a tube structure, so it has a simple structure, can be mass-produced at low cost, and can be disposable. Therefore, once a protein detection device is prepared, the exhaled breath of many subjects can be measured by simply preparing an inexpensive exhaled breath introducing means.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(9) (8)のウイルス検出システムであって、
前記タンパク質検出装置は、少なくとも前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する前に、被検者を識別するIDを取得する、ID取得手段を更に備えることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(9) The virus detection system according to (8),
The protein detection device is characterized in that it further includes an ID acquisition means for acquiring an ID for identifying a subject before detecting at least a virus having the specific protein.
(9)のウイルス検出システムによれば、IDを使用することにより、判定結果を被検者ごとに示すことができる。従って、同じ装置により複数回のウイルス検出を行うことができ、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。 According to the virus detection system (9), by using the ID, the determination result can be shown for each subject. Therefore, virus detection can be performed multiple times using the same device, and viruses in multiple subjects can be detected in a short period of time.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(10) (8)のウイルス検出システムであって、
前記タンパク質検出装置は、前記判定手段において判定した前記呼気のエアロゾルに前記ウイルスが存在するか否かの結果を表示する表示手段を更に備える。
Further, the present invention has the following configuration.
(10) The virus detection system according to (8),
The protein detection device further includes display means for displaying a result of whether or not the virus is present in the exhaled aerosol determined by the determination means.
(10)のウイルス検出システムによれば、ウイルス検出システムによる検出結果を、被検者に視覚的に知らせることができる。 According to the virus detection system (10), the detection result by the virus detection system can be visually notified to the subject.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(11) (8)のウイルス検出システムであって、
前記タンパク質検出装置は、前記励起光源に対応し、前記撮影手段が取り込む光から少なくとも前記励起光源が発生する励起光の波長以下の波長の光をカットする光学フィルタを更に備えることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(11) The virus detection system according to (8),
The protein detection device is characterized in that it further includes an optical filter that corresponds to the excitation light source and cuts at least light having a wavelength equal to or less than the wavelength of the excitation light generated by the excitation light source from the light taken in by the imaging means.
(11)のウイルス検出システムによれば、励起光源の励起光が撮影手段のレンズに入る前に光学フィルタによってカットされるために、撮影手段が撮影した画像に、LED光源からの光が映り込むことを防止することができる。これにより、撮影手段が撮影した画像に基づいて、エアロゾル量をより正確に検出することが可能になる。 According to the virus detection system (11), since the excitation light from the excitation light source is cut by the optical filter before entering the lens of the photographing means, the light from the LED light source is reflected in the image taken by the photographing means. This can be prevented. This makes it possible to more accurately detect the amount of aerosol based on the image photographed by the photographing means.
また、本発明は以下のような構成を備えている。
(12) (8)のウイルス検出方法であって、
前記タンパク質検出装置の前記励起光源は複数備えられ、複数の前記励起光源は、互いに波長が異なる励起光を発生し、複数の前記励起光源の一つが発生する励起光の波長は、440nm以上460nm未満の範囲にあることを特徴とする。
Further, the present invention has the following configuration.
(12) The virus detection method of (8), comprising:
The protein detection device includes a plurality of excitation light sources, the plurality of excitation light sources generate excitation light having different wavelengths, and the wavelength of the excitation light generated by one of the plurality of excitation light sources is 440 nm or more and less than 460 nm. It is characterized by being in the range of
(12)のウイルス検出システムによれば、フラビン類のタンパク質を発光させることが可能になる。 According to the virus detection system (12), it becomes possible to cause flavin proteins to emit light.
本発明によれば、少ない設備で効率よくウイルス検査をするシステム及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a system and method for efficiently testing a virus with a small amount of equipment.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[ウイルス検出システム1の構成]
図1は本発明の一実施形態におけるウイルス検出システム1の概要を示すブロック図である。
ウイルス検出システム1は、タンパク質検出装置10と、ストロー20とを備えている。
タンパク質検出装置10は、通常、室内空間に漂う自家発光分子を有する特定タンパク質(自家発光性タンパク質)を含むエアロゾルを検出し、当該エアロゾルの検出量に基づいて定量的に室内空間の安全性を評価する屋内衛生評価装置として使用される。
ストロー20は、被検者2の呼気をタンパク質検出装置10に導入する簡単な構造の管構造に形成された呼気導入手段である。ストロー20により被検者2の呼気をタンパク質検出装置に導入することにより、タンパク質検出装置10は、被検者2の呼気のエアロゾルが自家発光性タンパク質を含んでいるかを判定することができる。
[Configuration of virus detection system 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an overview of a
The
The
The
タンパク質検出装置10は、検知装置11と、吸引装置12と、電源装置13と、制御装置14と、I/F15と、吸気ダクト161、排気ダクト162と、開閉装置163、164と、接続部165と、これらの各種部品の少なくとも何れかを収納する収納ケース170と、を備えている。
The
検知装置11は、ケース体111と、吸着フィルタ112と、シャッタ装置113と、LED光源114a、114b、114c、114dと、CMOSカメラ115と、を備えている。
The
ケース体111は、シャッタ装置113によって、吸着フィルタ112を配置するとともに被検者2の呼気を取り込む吸気エリアAと、LED光源114a、114b、114c、114d及びCMOSカメラ115を配置する検出機器エリアBとに仕切られる。また、ケース体111における吸気エリアAの壁面に、吸気口111aと排気口111bが形成されている。ケース体111は、可視光線及び紫外線を遮断できる樹脂によって構成されている箱体である。
なお、タンパク質検出装置10において吸気口111aが複数存在する場合は、1つの吸気口のみ開放し、他の吸気口は蓋又は開閉装置等により全て塞ぐように構成される。
The
In addition, when the
吸着フィルタ112は、不織布からなる10μmサイズ程度の粒子を捕捉可能な所定の厚みを有するシート状の部材であり、吸気エリアAにおける排気口111bの手前に配置されている。
The adsorption filter 112 is a sheet-like member made of nonwoven fabric and having a predetermined thickness capable of capturing particles of about 10 μm in size, and is disposed in the intake area A in front of the
シャッタ装置113は、吸気エリアAと検出機器エリアBとを仕切るシャッタ板(図示せず)と、シャッタ板を駆動するアクチュエータ(図示せず)とからなる。シャッタ装置113は、アクチュエータを駆動することにより、吸気エリアAと検出機器エリアBとを仕切っている仕切り状態と仕切りを解除する解除状態とに切り替えられる。
The
LED光源114a、114b、114cは、吸着フィルタ112に、詳細については後述するが自家発光性タンパク質を蛍光発光させる励起光を照射する励起光源である。LED光源114a、114b、114cは、互いに異なる波長の励起光を発生する。LED光源114dは、吸着フィルタ112に紫外線を照射する初期化光源である。なお、シャッタ装置113は、シャッタ板においてLED光源114a、114b、114c、114dの光路となる範囲の部分のみをアクチュエータによって駆動可能なものに構成してもよい。
The
CMOSカメラ115は、レンズ115aと、レンズ115aの前に取り付けられる光学フィルタ115bと、CMOSイメージセンサ115cと、CMOSイメージセンサ115cによって光変換された電気信号を読み出すための制御回路115dと備えている。また、CMOSカメラ115は、CMOSイメージセンサ115cが高感度、高解像度であり、高速シャッタの機能を備え、レンズ115aとしてはマクロレンズが適用される。CMOSカメラ115は、レンズ115aが吸着フィルタ112に対向するように設置されており、LED光源114a、114b、114cのいずれかによって照射された吸着フィルタ112を撮影する撮影手段である。
The CMOS camera 115 includes a
光学フィルタ115bは、レンズ115aの前方に配置され、レンズ115aの汚れを防止するものである。
光学フィルタ115bは、4つ備えられており、図6に示すフィルタターレット装置116に装着されている。フィルタターレット装置116は、4つの光学フィルタ115bを保持する円板体116aと、円板体116aを90度ずつ回転させるモータ116bとを備えている。4つの光学フィルタ115bは、円板体116aの回転中心の周りに等間隔に配置されている。4つの光学フィルタ115bのうち3つは、LED光源114a、114b、114cの個々に対応しており、後述する検出行程において使用される。残りの1つの光学フィルタ115bは、LED光源114dに対応しており後述する初期化行程において使用される。
モータ116bは、制御装置14によって駆動制御される。LED光源114a、114b、114cに対応する光学フィルタ115bは、LED光源114a、114b、114cの発光の際に、レンズ115aの前方に配置される。LED光源114dに対応する光学フィルタ115bは、初期化行程においてレンズ115aの前方に配置される。
LED光源114a、114b、114cに対応する光学フィルタ115bは、少なくとも対応するLED光源が照射する励起光の波長以下の波長の光をカットする機能を持っている。このため、CMOSカメラ115による撮影画像に、LED光源114a、114b、114cからの光が映り込まないようにすることができる。なお、後述する初期化行程において使用される光学フィルタ115bは、他の光学フィルタ115bのように特定波長以下の波長の光をカットする機能を有していない。
The
Four
The
The
吸引装置12は、吸引手段である。吸引装置12は、ケース体111の外側に取り付けられ、排気口111bから吸気エリアA内の空気を吸引するコンプレッサ12aと、このコンプレッサ12aを駆動制御する駆動制御部12bとを備えている。
The
電源装置13は、収納ケース170に収納される各種の電気部品に電力を供給するものである。具体的に、電源装置13は、シャッタ装置113、LED光源114a、114b、114c、114d、CMOSカメラ115、吸引装置12、制御装置14、開閉装置163、164等に電力を供給する。
The
制御装置14は、タンパク質検出装置10の全体を制御するCPU141と、タンパク質検出装置10を制御するための各種のデータやプログラムを記憶するROM142と、CMOSカメラ115による撮影画像を記憶するRAM143等を備えている。制御装置は、被検者2の呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光性タンパク質の量によりウイルスを検出する判定手段の役割も果たす。
I/F15は、外部機器と制御装置14とを接続するためのインターフェースである。
The
I/
吸気ダクト161は、ケース体111の外側に基端部が取り付けられ、終端部側から吸気口111aを介して被検者2の呼気を吸気エリアAに導入する流路を形成する筒状の部材である。排気ダクト162は、基端部が吸引装置12に取り付けられ、吸気エリアAから排気口111bを介して吸引した空気を終端部側からタンパク質検出装置10の外部に導く流路を形成する筒状の部材である。
吸気ダクト161の終端部には、吸気口111aと連通するように、接続部165が取り付けられる。接続部165は、ストロー20を挿入することができる接続手段である。ストロー20を接続部165に挿入することにより、ストロー20からの呼気が吸気ダクト161を介して検知装置11のケース体111に導入されるように構成される。接続部165には、ストロー20の一部が挿入可能な受け入れ部165aが形成される。吸引装置12は吸気エリアA内の空気を吸引するため、被検者2がストロー20に呼気を吹き掛けると、被検者2の呼気は検知装置11のケース体111内に大量に導入される。接続部165は、ストロー20からの呼気を集めやすいように、例えばシュノーケル状に形成される。
The
A connecting
開閉装置163は、ケース体111の外側に取り付けられ、吸気口111aを開閉する蓋体(図示せず)と、蓋体を駆動して吸気口111aの開放、閉鎖を切り替えるアクチュエータ(図示せず)とを備えている。開閉装置164は、ケース体111の外側に取り付けられ、排気口111bを開閉する蓋体(図示せず)と、蓋体を駆動して排気口111bの開放、閉鎖を切り替えるアクチュエータ(図示せず)とを備えている。
The opening/
開閉装置163、164は、通常状態において、吸気口111a及び排気口111bを閉鎖しており、制御装置14からの駆動信号に基づいてアクチュエータに電力が供給された場合に蓋体が移動して、吸気口111a及び排気口111bが開放される。
The opening/
なお、吸気口111a及び排気口111bが全て閉鎖されている場合、ケース体111は密閉状態となり、開閉装置163、164に通電されない限り、外気がケース体111の内部に流入することはできない。更に、シャッタ装置113が閉鎖されている場合には、吸気エリアAが密閉状態となり、吸気エリアAと検出機器エリアBとの間の空気の流入が規制される。
Note that when the
ストロー20は、タンパク質検出装置10の接続部165に挿入される。ストロー20は、被検者ごとに用意され、被検者2が変われば交換される。ストロー20は、簡単な構造であり、安価に大量生産でき、使い捨ても可能である。
The
図2は、本発明の一実施形態におけるウイルス検出システム1の外観を示す斜視図である。
図2に示すように、タンパク質検出装置10の収納ケース170は、可視光線及び紫外線を遮断できる樹脂によって構成されており、図1に示す各種の部材を収納する箱状の収納部171と、収納部171の開口を閉鎖する蓋体部172とからなる。蓋体部172と収納部171とは図示しない蝶番によって連結されており、蝶番によって連結されている蓋体部172の縁部に対して反対側の蓋体部172の縁部が揺動することによって、収納部171の開口が開閉自在となる。そして、反対側の蓋体部172の縁部と収納部171の縁部とをパッチン錠173によって連結することにより、収納部171に蓋体部172が固定される。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the
As shown in FIG. 2, the
収納ケース170に取っ手174が取り付けられており、検査作業員は、取っ手174を持ってタンパク質検出装置10を運ぶことが可能である。また、収納ケース170の下面部にキャスターを取り付けて、検査作業員が、タンパク質検出装置10を押しながら運べるようにしてもよい。
A
収納部171の外表面は、吸気ダクト161の終端部に取付けられた接続部165が露出している。接続部165は、収納部171に固定されてもよく、また、吸気ダクト161の終端部付近を収納部171の内部において固定することにより、接続部165を収納部171の外表面に露出させてもよい。接続部165が収納部171の外表面から露出することにより、被検者2は、収納ケース170の蓋体部172を開くことなくストロー20を接続部165に挿入することができる。
また、収納部171の内部において、排気ダクト162の終端部は排気孔175に対向するように収納部171の側面に固定されている。このため、ケース体111の内部に収納ケース170内の空気が吸引されることや、ケース体111内の空気が収納ケース170内に排気されることが低減される。なお、排気孔175から排出された空気が吸気ダクト161に戻らないように、排気孔175に延長ダクトを外付けし、排気用ファンを追加してもよい。
A connecting
Furthermore, inside the
また、収納部171には、主電源スイッチ、電源ケーブルを接続するための電源コネクタ、I/F15を構成する各種のコネクタが取り付けられている。I/F15を構成する各種のコネクタとしては、外部のディスプレイに接続し、CMOSカメラ115が撮影した画像を外部のディスプレイに表示するための映像出力用のコネクタ(例えば、HDMI(登録商標))、及び制御装置14に各種の命令を入力するための入力機器を接続するためのコネクタ(例えば、USB)が備えられている。なお、図示していないが、主電源スイッチ、電源ケーブルを接続するための電源コネクタ、I/F15を構成する各種のコネクタは外部に露出しないようにカバーで覆われており、カバーはタンパク質検出装置10の使用時に開くことができるように構成されている。
Further, a main power switch, a power connector for connecting a power cable, and various connectors forming the I/
本実施形態によれば、Bluetooth(登録商標)によって制御装置14と表示手段となるタブレット端末30とを無線接続することが可能である。制御装置14は、タブレット端末30を用いてタンパク質検出の結果、CMOSカメラ115が撮影した画像及び、被検者2に対するウイルス検出方法の手順を表示することができる。また、タブレット端末30は、制御装置14に対する各種の命令の入力を行うことができるように構成することもできる。
また、本実施形態によれば、制御装置14とカメラ40とを接続することが可能である。カメラ40は、無線でも有線でも接続可能である。
According to this embodiment, it is possible to wirelessly connect the
Further, according to this embodiment, it is possible to connect the
収納ケース170の大きさには、CMOSカメラ115の焦点距離が関わってくる。本実施形態によれば、レンズ115aとしてマクロレンズが適用されるため、吸着フィルタ112とCMOSカメラ115との間の距離を比較的短くすることが可能であり、その分小型の収納ケース170が使用可能である。本実施形態によれば、アタッシュケース程度の大きさまで小型化することが可能になる。また、タンパク質検出装置10を構成する個々の部材に重量物がないため、タンパク質検出装置10は持ち運び可能な程度の重さに構成されている。
The size of the
[ウイルス検出システム1によるタンパク質検出価原理]
次に、本実施形態のウイルス検出システム1を構成するタンパク質検出装置10によるタンパク質検出の原理について説明する。
タンパク質検出装置10は、被検者の呼気内の自家発光性タンパク質(以下、自家発光性タンパク質と称する)を含むエアロゾルを検出し、当該エアロゾルの検出量に基づいて被検者が呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有しているか判定するものである。詳細については後述するが、タンパク質検出装置10は、吸引装置12を駆動させることによって、ケース体111の吸気エリアAに被検者2の呼気を取り込み、吸着フィルタ112を介して外部に排出させることで吸着フィルタ112にエアロゾルを付着させる。その後、吸着フィルタ112に励起光を照射することによって自家発光性タンパク質を発光させ、この発光を撮影することによって自家発光性タンパク質を検出する。そして、撮影画像を解析することによって自家発光性タンパク質の発光量を求め、この発光量に基づいて自家発光性タンパク質の量が判定される。この時、自家発光性タンパク質の量が規定値を超えていれば、被検者2は、呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有していると判定され、当該ウイルスに感染している可能性があると評価される。
[Protein detection value principle by virus detection system 1]
Next, the principle of protein detection by the
The
ここで、エアロゾルは、スギ花粉、飛沫、飛沫核、細菌、ウイルスのように広い意味で空中浮遊している個体又は液体を指す。自家発光性タンパク質を含むエアロゾルとしては、人間の口から出る飛沫、スギ花粉、カビ等がある。また、ウイルスの中にも自家発光性タンパク質を持っているウイルスもある。人から発せられる飛沫にはウイルスが含まれている可能性がある。タンパク質検出装置10によれば、自家発光性タンパク質を有するエアロゾルを検出可能である。
Here, aerosol refers in a broad sense to solids or liquids floating in the air, such as cedar pollen, droplets, droplet nuclei, bacteria, and viruses. Examples of aerosols containing self-luminescent proteins include droplets from the human mouth, cedar pollen, and mold. Furthermore, some viruses have self-luminescent proteins. Droplets emitted by people may contain the virus. According to the
ウイルス検出システム1は、ストロー20を挿入可能にタンパク質検出装置10が構成される。これにより、被検者2の呼気がストロー20を介してタンパク質検出装置10のケース体111に導入される。そのため、タンパク質検出装置10は、ケース体111に導入された被検者2の呼気のエアロゾルが自家発光性タンパク質を含んでいるかを判定することができる。従って、本実施形態のウイルス検出システム1によれば、被検者2の呼気のエアロゾル内に存在する自家発光性タンパク質の量を検出することができる。被検者2の呼気中の自家発光性タンパク質を含むエアロゾルの量が規定値より多い場合、被検者2が自己発光性タンパク質を含むウイルスに感染している可能性が高いと判断できる。
The
[ウイルス検出システム1によるウイルス検出方法]
図3は、ウイルス検出システム1を用いたウイルス検出方法の流れを示すフローチャートである。タンパク質検出装置10のCPU141が、ROM142に記憶されているタンパク質検出プログラムを実行することにより、タンパク質検出処理が開始される。タンパク質検出処理は、最初に初期化行程(S1)を実行する処理が行われ、続いて挿入行程(S2)、吸引行程(S3)、検出行程(S4)、判定行程(S5)が順番に自動的に実行する処理が行われる。判定行程の処理が終了した場合にタンパク質検出処理が終了する。
[Virus detection method by virus detection system 1]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of a virus detection method using the
初期化行程(S1)は、LED光源114dが吸着フィルタ112へ紫外線(UV-C光)を照射する行程である。紫外線を照射することより、吸着フィルタ112に付着しているタンパク質構造を壊し、蛍光発光をできなくすることが期待できる。このように、観測前に吸着フィルタ112に付着している自家発光性タンパク質を予め蛍光発光できなくすることで、観測精度を上げることが可能になる。
The initialization step (S1) is a step in which the
初期化行程は、例えばタブレット端末30に表示された開始ボタンにタッチすることにより開始する。また、例えば初期化行程において、タンパク質検出装置10の制御装置14は、ID取得手段として、例えば被検者2を識別するIDを取得してもよい。初期化行程は、例えば被検者2がタブレット端末30に自己のIDを入力することにより開始してもよい。被検者2は、例えばタブレット端末30に自己のIDを入力する。IDは、例えば被検者2の氏名、又は被検者2のそれぞれに割り当てられた番号及び文字の何れか又は組み合わせである。IDは、例えばタンパク質検出装置10に接続されたカメラ40が測定のためにストロー20を挿入する被検者2の顔を撮影したデータでもよい。IDは、例えば時刻と関連付けられる。時刻は、例えばID取得時刻、ストロー20の挿入時刻、吸着フィルタ112の撮影時刻の何れかである。IDを使用することにより、複数の被検者2のウイルス検出を効率的に行うことができる。IDは、検査履歴としてRAM143に記憶される。初期化行程が終了すると、挿入行程が開始される。また、例えば、挿入行程を初期化行程の前に行うようにタンパク質検出プログラムを構成してもよい。
The initialization process is started, for example, by touching a start button displayed on the
挿入行程(S2)は、被検者2がタンパク質検出装置10の接続部165にストロー20を挿入する。被検者2は、タブレット端末30にタンパク質検出装置10の接続部165にストロー20を挿入した旨を入力する。初期化行程および挿入行程が終了すると、吸引行程が開始される。
In the insertion step (S2), the subject 2 inserts the
吸引行程(S3)は、開閉装置163、164を開放させ、吸引装置12を駆動させることにより、被検者2の呼気を吸着フィルタ112に通す行程である。この行程で、吸着フィルタ112にエアロゾルが付着、堆積する。吸引行程は、例えば被検者2がタブレット端末30にタンパク質検出装置10の接続部165にストロー20を挿入した旨を入力することに開始する。吸引行程が終了すると、検出行程が開始される。
The suction step (S3) is a step in which the opening/
検出行程(S4)は、下記の行程を有する。LED光源114a~114cの少なくとも何れかが吸着フィルタ112へ励起光を照射して、自家発光性タンパク質を発光させる行程、及びLED光源が励起光を照射することによって発光した自家発光性タンパク質をCMOSカメラ115で撮影する行程である。CMOSカメラ115で撮影した画像において発光している個々の領域が自家発光しているタンパク質であり、吸着フィルタ112に付着、堆積したエアロゾルに相当する。検出行程が終了すると、判定行程が開始される。
The detection step (S4) includes the following steps. At least one of the
判定行程(S5)は、以下の行程を有する。CMOSカメラ115で撮影した画像において発光している発光領域を画像処理によって求め、発光領域の大きさを集計する行程、及びこれらの集計データに基づいて被検者2の呼気のエアロゾルに含まれる自家発光性タンパク質の量を判定する行程である。初期化行程において、制御装置14が被検者2のIDを取得している場合、例えば判定行程において、CMOSカメラ115で撮影した画像と取得したIDとを関連付けてもよい。CMOSカメラ115で撮影した画像において発光している個々の発光領域の総和が自家発光性タンパク質を有するエアロゾルの量に相当し、発光している個々の発光領域の総和に基づいて自家発光性タンパク質の量が判定される。この時、自家発光性タンパク質の量が規定値を超えていれば、被検者2は、呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有していると判定され、当該ウイルスに感染している可能性があると評価される。なお、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できる。判定行程が終了すると、次の被検者2のウイルスを検出するために、再び初期化行程に戻ることができる。再度の初期化行程は、次の被検者2がタブレット端末30の開始ボタンをタッチする又はIDを入力することにより開始するように構成することができる。
The determination step (S5) includes the following steps. The process of determining the luminescent area emitting light in the image taken by the CMOS camera 115 through image processing, tabulating the size of the luminescent area, and calculating the autologous content contained in the exhaled aerosol of the subject 2 based on the aggregated data. This is a step to determine the amount of luminescent protein. In the initialization process, when the
なお、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できるが、例えば、再度の初期化行程は、検出行程の後であれば、判定行程が開始する前であっても開始できるようにタンパク質検出プログラムを構成してもよい。この場合、判定行程終了を待たずに次の被検者の吸引行程を開始することができ、制御装置14が集計・評価している間に次の被検者2のタンパク質検出を開始できる。これにより、短時間に多くの被検者2のタンパク質検出が可能となる。
Note that the judgment result can be calculated in about 3 minutes or less from the detection process to the judgment process, but for example, the re-initialization process can be performed after the detection process but before the judgment process starts. The protein detection program may be configured so that it can be started even when the protein is detected. In this case, the suction process for the next subject can be started without waiting for the end of the determination process, and protein detection for the
また、検出行程、判定行程、再度の初期化行程及び再度の挿入行程の何れかにおいて、被検者2がタンパク質検出装置10の接続部165に挿入されたストロー20を抜く。制御装置14は、上記いずれかの行程において、例えばタブレット端末30に、被検者2に対し、ストロー20を抜くように指示する表示をする。被検者2は、タブレット端末30に表示された表示に従いストロー20を接続部165から抜く。
Further, the
また、判定行程において、被検者2の呼気のエアロゾルに含まれる自家発光性タンパク質の量が規定値を超えていない場合、次の被検者のID入力の後、再初期化行程は行わずに吸引行程を開始してもよい。吸着フィルタ112に吸着したエアロゾルに自家発光性タンパク質が吸着していないと判断できるからである。この時、被検者の呼気のエアロゾルに含まれる自家発光性タンパク質の量が規定値を超えるまで、このフローを繰り返すことができる。
In addition, in the judgment process, if the amount of autoluminescent protein contained in the aerosol of exhaled breath of
[タンパク質検出装置10の仕様]
次に、本実施形態のウイルス検出システム1のタンパク質検出装置10の仕様について、より具体的に説明する。
[Specifications of protein detection device 10]
Next, the specifications of the
本実施形態によれば、LED光源114a、114b、114cが用意されており、LED光源114aは365nm、LED光源114bは400nm、LED光源114cは445nmの波長の励起光を発生し、吸着フィルタ112に励起光を照射することができる。また、本実施形態によれば、他にもLED光源114dが設置されており、LED光源114dは初期化行程に使用され、265nmの波長の紫外線(UV-C光)を吸着フィルタ112に照射することができる。
According to this embodiment,
例えば、フラビン類のタンパク質は380~490nmあたりの励起光であれば概ね発光可能である。なお、ここで言うフラビン類とは、フラビン以外にフラビンの化合物も含まれている。このため、LED光源114b、114cからの励起光により、フラビン類のタンパク質を発光させることが可能になる。フラビン類は、440nm以上460nm未満の範囲、特に、450nmあたりの励起光が顕著に発光することから、少なくともLED光源114cを撮影用に使用することが望ましい。また、花粉のタンパク質は360nmあたりの励起光であれば概ね発光可能である。
For example, flavin proteins can generally emit light with excitation light in the range of 380 to 490 nm. Note that the flavins mentioned here include flavin compounds in addition to flavins. Therefore, the excitation light from the LED
本実施形態によれば、通常モードと、花粉モードと、フラビンモードとが選択可能である。通常モードは、LED光源114a~114cを順番に発光、撮影を行う。花粉モードは、スギ花粉をターゲットとしてLED光源114aの励起光を照射してスギ花粉のタンパク質を撮影する。フラビンモードは、フラビン類をターゲットとしてLED光源114b及び114cの励起光を照射してフラビン類を撮影する。
According to this embodiment, the normal mode, pollen mode, and flavin mode are selectable. In the normal mode, the
また、LED光源114cに対応する光学フィルタ115bは、少なくとも445nm以下の光をカットすることができるものが使用可能である。本実施形態によれば、フラビン類の蛍光放射は520~560nmあたりであることから、フラビンモードにおいてレンズ115aの前に500nm以下の光をカットする光学フィルタ115bが配置される。これにより、LED光源114aからの光の映り込みを防止することができるとともに、フラビン類以外のタンパク質による蛍光発光の映り込みを防止することが可能になり、フラビン類を含むエアロゾル量をより正確に検出することが可能になる。なお、フラビン類に限らず、一般に、励起光の波長よりも、励起光によって発光した蛍光放射の波長の方が長い。このため、ターゲットとなるタンパク質が決まっている場合には、励起光の波長から蛍光放射の波長までの範囲で、光学フィルタ115bがカットする波長を適宜決めてもよい。
Further, as the
また本実施形態においては、吸着フィルタ112として、10μmぐらいのエアロゾルが捕捉できる不織布が採用されている。このため、10μmよりも小さいエアロゾルであれば、吸着フィルタ112を通過可能であるが、その一方で、吸着フィルタ112の繊維に付着して堆積するエアロゾルもある。また本実施形態においては、吸引装置12を用いているため、吸着フィルタ112上におけるエアロゾルの体積密度を高くすることが可能となり、その分、発光領域の検出を行い易くすることができる。なお、吸着フィルタ112としては、きめが細かく多くのエアロゾルを捕捉できることが望ましいが、一部のエアロゾルを捕捉することでも、被検者2の呼気のエアロゾル量を検出することは可能である。
Further, in this embodiment, a nonwoven fabric capable of capturing aerosols of about 10 μm is used as the adsorption filter 112. For this reason, aerosols smaller than 10 μm can pass through the adsorption filter 112, but on the other hand, some aerosols adhere to and accumulate on the fibers of the adsorption filter 112. Further, in this embodiment, since the
[ウイルス検出システム1の使用例]
次に、本実施形態のウイルス検出システム1の使用例について、より具体的に説明する。
まず、作業員がタンパク質検出装置10の電源ケーブルを接続して、タンパク質検出装置10の主電源スイッチをオンにすると、自動的にタンパク質検出装置10とタブレット端末30とが無線通信可能な状態になる。
[Example of use of virus detection system 1]
Next, a usage example of the
First, when a worker connects the power cable of the
次に、被検者がタブレット端末30を操作してタブレット端末30に表示されたモードの指定を行い、タンパク質検出装置10に開始信号を送信し、CPU141に、作業員が指定したモードに基づくタンパク質検出プログラムを実行開始させる。なお、作業員は、室外に出てタブレット端末30を操作することも可能である。なお、タンパク質検出装置10の制御装置14は、タブレット端末30のモードの指定の入力の次に開始ボタンをタッチすることにより開始信号を送信するように構成してもよい。
Next, the subject operates the
例えば、フラビンモードのタンパク質検出プログラムが実行されると、まず、初期化行程が開始され、CPU141は、シャッタ装置113を駆動させ、LED光源114b、114c、114dによる吸着フィルタ112への光照射が可能な状態にする。この時、開閉装置163、164が閉鎖状態にある。次に、CPU141は、初期化行程で使用する光学フィルタ115bをレンズ115aの前方に配置させ、LED光源114dを発光させて、吸着フィルタ112へ紫外線を所定時間照射することにより、吸着フィルタ112を初期化する。次に、CPU141は、LED光源114b、114cの順で吸着フィルタ112に励起光を照射させる。そして、LED光源114b、114cがそれぞれ励起光を照射している間にCMOSカメラ115を駆動させることにより、CMOSカメラ115が吸着フィルタ112を撮影する。CMOSカメラ115が撮影した2つの撮影データは、制御装置14に送信されてRAM143に初期データとして記憶される。
For example, when a protein detection program in flavin mode is executed, an initialization process is first started, and the
制御装置14は、例えば初期化行程においてIDを取得する。IDは、例えばタンパク質検出装置10に接続されたカメラ40により撮影された、測定のためにストロー20を挿入する被検者2の顔の写真データである。IDは、例えばタブレット端末30を介して被検者2が自己の指名等を入力してもよい。また、制御装置14が別途発行した文字および数字の組み合わせでもよい。IDは、取得時又は撮影時の時刻と関連付けられる。ID取得、LED光源114b、114cの発光及びそれに伴う吸着フィルタ112の撮影が終了した場合に初期化行程が終了する。
The
初期化行程終了後、挿入行程において、被検者2はストロー20を吸気ダクト161の接続部64に挿入する。制御装置14は、タブレット端末30にストロー20の挿入を指示する表示を出す。被検者はストロー20を接続部165に挿入し、挿入した旨をタブレット端末30に入力する。この後、吸引行程が開始される。
After the initialization process is completed, the subject 2 inserts the
吸引行程が開始されると、CPU141は、開閉装置163、164を開放させ、吸引装置12を駆動させる。これにより、被検者2の呼気が吸気口111aを通って吸気エリアAに集気され、吸着フィルタ112を通して排気口111bから外部に排出される気流が形成される。このとき、被検者2の呼気とともに吸気エリアAに集められたエアロゾルの一部が吸着フィルタ112に付着、堆積する。CPU141は、吸引装置12を予め定められた吸気時間だけ駆動させ、吸気時間に到達した時点で、吸引装置12を停止させるとともに、開閉装置163、164を閉鎖させる。制御装置14は、この時、タブレット端末30に、被検者2に対し、接続部165からストロー20を抜くように指示する表示をする。被検者2は、タブレット端末30に表示された表示に従いストロー20を接続部165抜く。これにより、吸引行程が終了し、次に検出行程が開始される。
When the suction stroke is started, the
検出行程が開始されると、CPU141は、シャッタ装置113を駆動させ、LED光源114b、114cから吸着フィルタ112への励起光照射が可能な状態にする。次に、LED光源114bに対応する光学フィルタ115bをレンズ115aの前方に配置させ、CPU141は、LED光源114bを発光させる。CPU141は、吸着フィルタ112へ励起光を照射させながら、CMOSカメラ115を駆動させることにより、CMOSカメラ115が吸着フィルタ112を撮影する。撮影後、撮影データは、制御装置14に送信されてRAM143に記憶される。CPU141は、所定時間経過後、LED光源114bを消灯させて、次にLED光源114cを発光させる。LED光源114cを発光させた場合も同様に、LED光源114cに対応する光学フィルタ115bをレンズ115aの前方に配置させ、CMOSカメラ115が吸着フィルタ112の撮影を行い、撮影データを制御装置14に送信してRAM143に記憶する。初期化行程において、被検者2のIDを取得していれば、IDも時刻と関連付けられて制御装置14に送信され、検査履歴として記憶される。IDは、判定行程において各撮影データと関連付けられてもよい。
When the detection process is started, the
図4は、吸着フィルタ112の撮影画像の一例を示す図である。ここで、図4は、実際の撮影画像を白黒反転したものであり、黒い領域が発光領域となる。図4に示すように不織布の繊維にエアロゾルが付着することにより、点状或いは線状に発光する。LED光源114cを発光させ、吸着フィルタ112の撮影を終了した場合に、検出行程が終了し、次に判定行程が開始される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a photographed image of the adsorption filter 112. Here, FIG. 4 is a black and white inverted image of an actual photographed image, and the black area is the light emitting area. As shown in FIG. 4, when the aerosol adheres to the fibers of the nonwoven fabric, it emits light in the form of dots or lines. When the LED
図5は、判定行程において実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。判定行程が開始されると、CPU141は、RAM143から初期データ及び撮影データを読み出し(S10)、検出行程において取得した、LED光源114bからの励起光照射時の撮影データと、LED光源114bの初期データとの差分を取る(S11)。ここで言う差分を取るとは、排他的論理和を取ることを指す。つまり、差分を取ることによって、吸引行程において、吸着フィルタ112に対して新たに付着した自家発光性タンパク質の発光画像が残る。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of processing executed in the determination step. When the determination process is started, the
同様に、LED光源114cからの励起光照射時の撮影データと、初期化行程において取得した、LED光源114cの初期データとの差分を取る。次に、CPU141は、差分データから発光領域の総和を求める。発光領域の総和は、例えば、差分データにおける発光強度を画素毎に、予め設定した発光強度を閾値として二値化し、発光している画素数を計数することにより求めることができる。次に、CPU141は、ROM142に記憶されている規定値テーブルを参照して発光領域の総和と対比して判定結果を求める(S12)。この時、自家発光性タンパク質量が規定値を超えていれば、被検者2は、呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有し、当該ウイルスに感染している可能性があると評価される。判定結果において、被検者2の呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有していると判断された場合は、タンパク質検出装置10がブザーを鳴らすことにより被検者2に通知する。
Similarly, the difference between the photographic data when the excitation light is irradiated from the LED
判定結果は、タブレット端末30に送信されてもよい(S13)。判定結果がタブレット端末30に送信されると、タブレット端末30に判定結果が表示されることにより、判定結果が被検者2に通知される(S14)。被検者2は、ブザーを聞く、又はタブレット端末30に表示される判定結果を見ることにより、自己の呼気に含まれる自家発光性タンパク質が規定値より多いか否かを知ることができる。ブザーが鳴った場合には、検査履歴を調べることにより、検査所要時間だけ遡った時刻に検査した被検者が呼気内に自家発光性タンパク質を有するウイルスを有していると判断された被検者として特定される。
なお、LED光源114b及び114cからの励起光照射時の初期データの画像や撮影データの画像、及び差分データの画像を、タブレット端末30に表示可能にしてもよい。これにより、タンパク質の蛍光発光具合を視認することが可能になる。
The determination result may be transmitted to the tablet terminal 30 (S13). When the determination result is transmitted to the
Note that the
表示行程が終了し、次の被検者がモード選択をする、又は次の被検者がIDを入力すると、再度、初期化行程が開始される。再度LED光源114dが吸着フィルタ112へ紫外線を照射することより、吸引行程において吸着フィルタ112に付着した前の被検者2のエアロゾルに含まれる自家発光性たんぱく質のタンパク質構造を壊し、蛍光発光をできなくすることが期待できる。初期化行程が終了すると、再度吸引行程が開始される。
When the display process ends and the next subject selects a mode or inputs an ID, the initialization process starts again. The
[作用効果]
このように構成された本実施形態によれば、吸着フィルタ112が捕捉したエアロゾルに励起光を照射して、自家発光性タンパク質を発光させ、発光したタンパク質を撮影する。撮影した撮影画像に基づいて、被検者2の呼気中の自家発光性タンパク質を含むエアロゾルを定量的に測定する。タンパク質を含むエアロゾルは、ウイルスや細菌が付着している可能性があることから、エアロゾルを定量的に測定することにより、被検者2の呼気中に自家発光性タン質を含むエアロゾルが存在するか否かを判定することが可能になる。
[Effect]
According to this embodiment configured in this way, the aerosol captured by the adsorption filter 112 is irradiated with excitation light to cause the self-luminescent protein to emit light, and the emitted protein is photographed. Based on the photographed image, the aerosol containing the autoluminescent protein in the exhaled breath of the subject 2 is quantitatively measured. Aerosols containing proteins may have viruses and bacteria attached to them, so by quantitatively measuring aerosols, it was determined that aerosols containing autoluminescent proteins were present in
また、本実施形態では、吸引装置12を駆動させて吸着フィルタ112にエアロゾルを付着させるという簡単な方法で被検試料を作成することが可能である。本実施形態では、被検試料に対して励起光を照射しながらCMOSカメラ115で撮影し、この撮影画像を画像処理によって蛍光発光している領域を求めるという簡単な方法でエアロゾル量を求めることができる。これにより、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できる。従って、エアロゾル量を求めるための手間や時間を大幅に短縮することが可能になり、評価が出るまでの時間を大幅に短縮することが可能になる。よって、短時間の間に複数の被検者が、ウイルスの検出を行うことができる。
Moreover, in this embodiment, it is possible to create a test sample by a simple method of driving the
また、初期化行程において、吸着フィルタ112に既に付着している自家発光性タンパク質が発光しないようにすることにより、吸着フィルタ112の交換回数を少なくすることが可能となる。 Further, in the initialization process, by preventing the self-luminescent protein already attached to the adsorption filter 112 from emitting light, it is possible to reduce the number of times the adsorption filter 112 is replaced.
また、本実施形態によれば、タンパク質検出装置10を使用することにより、検出行程から判定行程まで、3分程度またはそれより短い時間で判定結果を算出できる。よって、複数の被検者が長い待ち時間を経過することなく測定することができる。よって、短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, by using the
また、本実施形態は、タンパク質検出装置10とストロー20とを備えている。ストロー20は、タンパク質検出装置10の接続部165に一部が挿入される。そのため、ストロー20は、被検者2の呼気を、タンパク質検出装置10の吸気口111aを介してケース体111に導入可能である。従って、タンパク質検出装置10にて検出対象の自家発光性タンパク質が被検者2の呼気のエアロゾル中に含まれるか否かを判定することができる。よって、被検者2の呼気のエアロゾル中のウイルスの有無を判定できる。
また、本実施形態では、ストロー20は、被検者ごとに用意される。ストロー20の一部は、タンパク質検出装置10の接続部165に着脱可能に挿入されるため、簡単に交換できる。従って、被検者2が交代する場合に、被検者2は測定が終了するとストロー20を接続部165から抜き、次の被検者は、測定するときにストロー20を接続部165に挿入することができるため、簡単にストロー20を交換することができる。この時、ストロー20は被検者ごとに用意されるため、前の被検者の呼気がタンパク質検出装置10に再び導入されることはない。従って、精度の高いウイルス検出が可能であり、衛生上の問題も生じない。
さらに、本実施形態では、ストロー20は、安価に大量生産でき、使い捨ても可能である。従って、タンパク質検出装置10を用意すれば、あとは安価なストロー20を用意するだけで、多くの被検者の呼気を測定できる。
以上から、本実施形態は、測定時間が短く、簡単な設備により、簡単な構造の装置を使用したシステムでウイルスの検出が可能である。従って、本実施形態は、少ない設備で効率よく短時間の間に複数の被検者のウイルスを検出することができる。
Further, this embodiment includes a
Moreover, in this embodiment, the
Furthermore, in this embodiment, the
From the above, in this embodiment, the measurement time is short, and viruses can be detected with a system using simple equipment and a device with a simple structure. Therefore, in this embodiment, viruses can be efficiently detected in a plurality of subjects in a short period of time with a small amount of equipment.
[変形例]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述したものに限るものではない。例えば、本実施形態によれば、エアロゾルを検出するためにフラビン類をターゲットとしているが、他の自家発光性タンパク質をターゲットとしてもよい。また、本実施形態によれば、LED光源114a、114b、114cの3つの撮影用の光源を備えているが、撮影用の光源は、それより多くても少なくてもよい。また、3つの撮影用の光源を全て撮影に使用する必要はなく、ターゲットとなる自家発光性タンパク質が最も発光しやすい波長の光源のみを使用してもよい。
[Modified example]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to what has been described above. For example, according to this embodiment, flavins are targeted in order to detect aerosol, but other self-luminescent proteins may be targeted. Further, according to the present embodiment, three light sources for photographing, namely the
また、LED光源114a、114b、114c、114dを付け替え可能とし、別の波長のLED光源を設置可能にしてもよい。これにより、ターゲットとなる自家発光性タンパク質の範囲を広げたり、ターゲットとなる自家発光タンパク質に応じて初期化行程で使用するLED光源を設置したりすることが可能になり、より具体的な屋内空間の安全性の評価を行うことが可能になる。
Furthermore, the
また、本実施形態によれば、吸引装置12としてコンプレッサを用いているが、それ以外でも、エアロゾルを帯電装置によって帯電させて、吸着フィルタ112に静電気によって吸着させてもよい。例えば、吸着フィルタ112に付着したエアロゾルの水分が蒸発した場合に、吸引装置12がコンプレッサであれば、エアロゾルに付着していたウイルスが落下することがあり得る。一方、吸引装置12が帯電式であれば、ウイルスも帯電しているため、吸着フィルタ112から落下し難くすることが可能になり、タンパク質検出装置10による評価の信頼性を維持することが可能になる。
更に、吸引装置12として排気ファンを用いてもよい。これにより、タンパク質検出装置10の更なる軽量化が図れ、可搬性を向上させることができる。また、吸引装置12が収納ケース170に対して外付けであってもよい。
Further, according to the present embodiment, a compressor is used as the
Furthermore, an exhaust fan may be used as the
また、本実施形態によれば、タンパク質検出装置10のCPU141が判定行程を実行している。しかし、本発明では、それに限らず、タンパク質検出装置10或いはタブレット端末30が初期データ及び撮影データを外部端末に送信し、外部端末が判定行程を実行して、評価結果をタンパク質検出装置10或いはタブレット端末30に送信するようにしてもよい。これにより、画像処理能力の高い外部端末を使用することが可能になり、より詳細でかつ信頼性の高い評価結果を得ることが可能になる。
Further, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、入力指示及び結果はタブレット端末30において表示されるが、タンパク質検出装置10に表示部を設け、設けた表示部により入力指示及び結果を表示してもよい。
Further, according to the present embodiment, the input instructions and results are displayed on the
また、本実施形態によれば、IDは、初期化行程において取得しているが、初期化行程から検出工程の間の行程、即ち少なくとも制御装置14が自家発光性タンパク質を有するウイルスを検出する前であればいつ取得してもよい。また、IDは、予め定められたものを被検者2がタブレット端末30に入力することにより取得するが、タンパク質検出装置10の制御装置14において初期化行程を行うごとに生成し、判定結果と関連付けて被検者2に表示してもよい。
Further, according to the present embodiment, the ID is acquired in the initialization process, but in the process between the initialization process and the detection process, that is, at least before the
また、本実施形態によれば、IDとして、ウイルス検出を行うためにストロー20を接続部165に挿入する被検者2の顔を撮影し、時刻と共に記録している。これについて、制御装置は、カメラ40からの画像を基に、被検者2の体温も計測することにより、測定履歴を調べた場合にウイルスを有している可能性の高い被検者を特定することが容易になり、更なる検出精度アップも可能である。
Further, according to the present embodiment, the face of the subject 2 who inserts the
また、本実施形態によれば、吸気ダクト161の終端部に接続部165が取り付けられるが、接続部165は、例えばストロー20の挿入を感知する挿入センサ(図1において図示せず)を備えていてもよい。装着センサは、ストロー20が挿入された場合、制御装置14にストロー20が挿入された旨の信号を送信する。例えば、接続部165の挿入センサがストロー20の取り付けを感知して、ストロー20が接続部165に挿入された旨の信号を制御装置14に送信してもよい。吸引行程は、例えばストロー20が接続部165に挿入された旨の信号を制御装置14が受信したときに開始してもよい。
Further, according to the present embodiment, the connecting
また、接続部165は、例えば被検者2の呼気を感知する呼気センサ(図1において図示せず)を備えていてもよい。呼気センサは、例えばCO2センサである。呼気センサは、被検者2がストロー20内に呼気を吹きかけた場合に、制御装置14に被検者2が呼気を吹きかけた旨の信号を送信する。吸引行程は、例えば制御装置14が、被検者2が呼気を吹きかけた旨の信号を受信したときに開始してもよい。
Further, the connecting
また、接続部165は、本実施形態においてはストロー20が挿入される構造となっているが、ストロー20を接続した場合に、ストロー20と接続部165との接続部分から呼気が漏れないように密閉され、外気が進入できないような構造にしてもよい。
Furthermore, although the connecting
1 ウイルス検出システム
2 被検者
10 タンパク質検出装置
20 ストロー
30 タブレット端末
11 検知装置
111 ケース体
111a 吸気口
111b 排気口
112 吸着フィルタ
113 シャッタ装置
114a、114b、114c、114d 紫外線LED光源
115 カメラ
115a レンズ
115b 光学フィルタ
115c イメージセンサ
115d 制御回路
116 フィルタターレット装置
12 吸引装置
12a コンプレッサ
12b 駆動制御部
13 電源装置
14 制御装置
141 CPU
142 ROM
143 RAM
161 吸気ダクト
162 排気ダクト
163、164 開閉装置
165 接続部
170 収納ケース
171 収納部
172 蓋体部
173 パッチン錠
174 取っ手
175 排気孔
1
142 ROM
143 RAM
161
Claims (12)
前記ウイルス検出システムは、
前記呼気を導入可能な吸気口及び導入した前記呼気を排出する排気口を有する箱体と、
前記排気口に設けられ、前記箱体の内部に吸引された前記呼気を吸気して外部に排出する吸引手段と、
前記箱体の内部で前記排気口の手前に配置され、前記箱体の内部に吸引された前記呼気内のエアロゾルの少なくとも一部を捕捉可能なフィルタと、
前記フィルタに紫外線を照射する初期化光源と、
前記フィルタに、前記フィルタが捕捉した前記呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光分子を有する特定タンパク質を発光させる特定の波長の励起光を照射する励起光源と、
前記フィルタにおいて自家発光している前記特定タンパク質を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記フィルタの画像に含まれる発光領域に基づいて、前記呼気内のエアロゾルに含まれる前記特定タンパク質の量により前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する判定手段と、
前記箱体の前記吸気口と連通する接続手段と
を備えるタンパク質検出装置と、
被検者ごとに用意され、前記タンパク質検出装置の前記接続手段に一部が着脱可能に挿入され、前記タンパク質検出装置の前記吸気口に前記呼気を導入可能な管構造の呼気導入手段と
を備え、前記ウイルス検出方法は、
前記初期化光源を発光させ、前記フィルタに紫外線を照射する初期化行程と、
前記タンパク質検出装置に前記呼気導入手段を挿入する挿入行程と、
前記タンパク質検出装置の前記吸引手段を駆動して、前記呼気導入手段を介して前記箱体の内部に吸引した前記呼気内に含まれる前記エアロゾルの少なくとも一部を前記フィルタに捕捉させる吸引行程と、
前記吸引手段を停止した後、前記タンパク質検出装置の前記励起光源を発光させるとともに前記タンパク質検出装置の前記撮影手段で前記フィルタを撮影する検出行程と、
前記タンパク質検出装置の前記判定手段において、前記撮影手段で撮影した前記フィルタの画像を受信し、前記フィルタの画像に含まれる発光領域を集計し、前記発光領域の集計の結果に基づいて前記被検者の呼気に前記ウイルスが存在するか否かを判定する判定行程と、
を含むことを特徴とする。 A virus detection method for detecting a virus contained in aerosol in exhaled breath of a subject in a virus detection system, the method comprising:
The virus detection system includes:
a box body having an intake port through which the exhaled air can be introduced and an exhaust port through which the introduced exhaled air can be discharged;
a suction means provided at the exhaust port for sucking in the exhaled air sucked into the inside of the box and discharging it to the outside;
a filter disposed inside the box body in front of the exhaust port and capable of capturing at least a portion of the aerosol in the exhaled breath sucked into the box body;
an initialization light source that irradiates the filter with ultraviolet light;
an excitation light source that irradiates the filter with excitation light of a specific wavelength that causes a specific protein having a self-luminescent molecule contained in the aerosol in the exhaled breath captured by the filter to emit light;
a photographing means for photographing the specific protein self-luminous in the filter;
determination means for detecting a virus having the specific protein based on the amount of the specific protein contained in the aerosol in the exhaled breath based on the luminescent region included in the image of the filter taken by the imaging device;
a protein detection device comprising: a connection means communicating with the inlet of the box;
an exhaled breath introducing means prepared for each subject, a part of which is removably inserted into the connecting means of the protein detecting device, and having a tube structure capable of introducing the exhaled breath into the inlet of the protein detecting device; , the virus detection method includes:
an initialization step of causing the initialization light source to emit light and irradiating the filter with ultraviolet rays;
an insertion step of inserting the breath introduction means into the protein detection device;
a suction step of driving the suction means of the protein detection device to cause the filter to capture at least a portion of the aerosol contained in the exhaled air sucked into the box body through the exhaled air introducing means;
a detection step of, after stopping the suction means, causing the excitation light source of the protein detection device to emit light and photographing the filter with the photographing means of the protein detection device;
In the determination means of the protein detection device, the image of the filter taken by the photographing means is received, the light emitting regions included in the image of the filter are totaled, and the test object is determined based on the result of the aggregation of the light emitting regions. a determination step of determining whether the virus is present in the breath of the person;
It is characterized by including.
前記ウイルス検出方法は、少なくとも前記検出行程の後に、前記初期化行程に戻ることを特徴とする。 The virus detection method according to claim 1,
The virus detection method is characterized in that, at least after the detection step, the method returns to the initialization step.
前記タンパク質検出装置は、ID取得手段を更に備え、
前記ウイルス検出方法は、前記ID取得手段により、少なくとも前記検出行程の前に、被検者を識別するIDを取得する行程を含むことを特徴とする。 The virus detection method according to claim 1,
The protein detection device further includes ID acquisition means,
The virus detection method is characterized in that the method includes a step of acquiring, by the ID acquisition means, an ID for identifying the subject, at least before the detection step.
前記初期化行程は、前記初期化光源を発光させて前記フィルタに紫外線を照射した後、前記励起光源を発光させるとともに前記撮影手段で前記フィルタを撮影し、
前記判定行程は、前記初期化行程で撮影した画像と前記検出行程で撮影した画像との差分を取った画像に含まれる発光領域を集計することを特徴とする。 The virus detection method according to claim 1,
In the initialization step, the initialization light source emits light to irradiate the filter with ultraviolet rays, and then the excitation light source emits light and the photographing means photographs the filter;
The determination step is characterized in that the light emitting areas included in the images obtained by taking the difference between the image taken in the initialization step and the image taken in the detection step are totaled.
前記タンパク質検出装置は、前記判定行程において判定した前記呼気のエアロゾルに前記ウイルスが存在するか否かの結果を表示する表示手段を更に備える。 The virus detection method according to claim 1,
The protein detection device further includes a display means for displaying a result of whether or not the virus is present in the exhaled aerosol determined in the determination step.
前記タンパク質検出装置は、前記励起光源に対応し、前記撮影手段が取り込む光から少なくとも前記励起光源が発生する励起光の波長以下の波長の光をカットする光学フィルタを更に備えることを特徴とする。 The virus detection method according to any one of claims 1 to 5,
The protein detection device is characterized in that it further includes an optical filter that corresponds to the excitation light source and cuts at least light having a wavelength equal to or less than the wavelength of the excitation light generated by the excitation light source from the light taken in by the imaging means.
前記タンパク質検出装置の前記励起光源は複数備えられ、複数の前記励起光源は、互いに波長が異なる励起光を発生し、複数の前記励起光源の一つが発生する励起光の波長は、440nm以上460nm未満の範囲にあることを特徴とする。 The virus detection method according to any one of claims 1 to 5,
The protein detection device includes a plurality of excitation light sources, the plurality of excitation light sources generate excitation light having different wavelengths, and the wavelength of the excitation light generated by one of the plurality of excitation light sources is 440 nm or more and less than 460 nm. It is characterized by being in the range of
前記呼気を導入可能な吸気口及び導入した前記呼気を排出する排気口を有する箱体と、
前記排気口に設けられ、前記箱体の内部に吸引された前記呼気を吸気して外部に排出する吸引手段と、
前記箱体の内部で前記排気口の手前に配置され、前記箱体の内部に吸引された前記呼気内のエアロゾルの少なくとも一部を捕捉可能なフィルタと、
少なくとも前記吸引手段による吸気を開始する前に、前記フィルタに紫外線を照射する初期化光源と、
前記フィルタに、前記フィルタが捕捉した前記呼気内のエアロゾルに含まれる自家発光分子を有する特定タンパク質を発光させる特定の波長の励起光を照射する励起光源と、
前記フィルタにおいて自家発光している前記特定タンパク質を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記フィルタの画像に含まれる発光領域に基づいて、前記呼気内のエアロゾルに含まれる前記特定タンパク質の量により前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する判定手段と、
前記箱体の前記吸気口と連通する接続手段と
を備えるタンパク質検出装置と、
被検者ごとに用意され、前記タンパク質検出装置の前記接続手段に一部が着脱可能に挿入され、前記タンパク質検出装置の前記吸気口に前記呼気を導入可能な管構造の呼気導入手段と
を備えることを特徴とする。 A virus detection system that detects viruses contained in aerosol in exhaled breath of a subject,
a box body having an intake port through which the exhaled air can be introduced and an exhaust port through which the introduced exhaled air can be discharged;
a suction means provided at the exhaust port for sucking in the exhaled air sucked into the inside of the box and discharging it to the outside;
a filter disposed inside the box body in front of the exhaust port and capable of capturing at least a portion of the aerosol in the exhaled breath sucked into the box body;
an initialization light source that irradiates the filter with ultraviolet rays at least before the suction means starts sucking air;
an excitation light source that irradiates the filter with excitation light of a specific wavelength that causes a specific protein having a self-luminescent molecule contained in the aerosol in the exhaled breath captured by the filter to emit light;
a photographing means for photographing the specific protein self-luminous in the filter;
determination means for detecting a virus having the specific protein based on the amount of the specific protein contained in the aerosol in the exhaled breath based on the luminescent region included in the image of the filter taken by the imaging device;
a protein detection device comprising: a connection means communicating with the inlet of the box;
an exhaled breath introducing means prepared for each subject, a part of which is removably inserted into the connecting means of the protein detecting device, and having a tube structure capable of introducing the exhaled breath into the inlet of the protein detecting device; It is characterized by
前記タンパク質検出装置は、少なくとも前記特定のタンパク質を有するウイルスを検出する前に、被検者を識別するIDを取得する、ID取得手段を更に備えることを特徴とする。 The virus detection system according to claim 8,
The protein detection device is characterized in that it further includes an ID acquisition means for acquiring an ID for identifying a subject before detecting at least a virus having the specific protein.
前記タンパク質検出装置は、前記判定手段において判定した前記呼気のエアロゾルに前記ウイルスが存在するか否かの結果を表示する表示手段を更に備える。 The virus detection system according to claim 8,
The protein detection device further includes display means for displaying a result of whether or not the virus is present in the exhaled aerosol determined by the determination means.
前記タンパク質検出装置は、前記励起光源に対応し、前記撮影手段が取り込む光から少なくとも前記励起光源が発生する励起光の波長以下の波長の光をカットする光学フィルタを更に備えることを特徴とする。 The virus detection system according to claim 8,
The protein detection device is characterized in that it further includes an optical filter that corresponds to the excitation light source and cuts at least light having a wavelength equal to or less than the wavelength of the excitation light generated by the excitation light source from the light taken in by the imaging means.
前記タンパク質検出装置の前記励起光源は複数備えられ、複数の前記励起光源は、互いに波長が異なる励起光を発生し、複数の前記励起光源の一つが発生する励起光の波長は、440nm以上460nm未満の範囲にあることを特徴とする。 9. The virus detection method according to claim 8,
The protein detection device includes a plurality of excitation light sources, the plurality of excitation light sources generate excitation light having different wavelengths, and the wavelength of the excitation light generated by one of the plurality of excitation light sources is 440 nm or more and less than 460 nm. It is characterized by being in the range of
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