JP5161471B2 - バイオセンサ及び被検知体の検知方法 - Google Patents
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Description
それとともに細菌数、食中毒菌の特定を迅速に、高感度に、かつ簡易に測定、検出できる技術が望まれる。
現行の検査は、公定法である平板培養によるのが一般的である。しかし、この方法では検知に2−3日を必要とする。そのために、検知と商品出荷との間に時間差が生じてしまう。
生物発光による方法では、生きた細菌に含まれているATPを測定して菌数を算出する。ATPは生菌に一定の割合で含まれているが、細菌が死滅すると細胞内の分解酵素の作用により急激に分解される。従って、ATP濃度の測定により生菌数の推定が可能である。
蛍光染色による方法では、生/死菌を染色試薬αを用いて染色し、紫外励起光を当てることによって生/死菌が発光する。同様に、死菌を染色試薬βを用いて染色し、緑の波長を持つ励起光を当てることで死菌が蛍光を発する。それぞれの蛍光の波長は異なるので、生/死菌の数を識別して計測を行う。
生物発光、蛍光染色による方法はともに迅速測定方法である。しかし、検知時間が短縮化されたとは言え、前処理などに数時間を必要とする。また、測定装置がおおがかりなものとなる。さらに、日々の検査を滞りなく行うためには、簡易に測定できることが重要であるが、上記方法は、簡易性に欠ける。
また、菌種の同定も必要であるが、これらについては既に研究では汎用化しているPCR、イムノアッセイやDNAチップなど分子生物学的手法の流用が期待できるが、日常的な検査業務に使うには未完成である。
請求項2に係る発明は、前記バイオセンサに、さらに相補性DNA検知膜を積層したことを特徴とする請求項1記載のバイオセンサである。
請求項3に係る発明は、陰イオン交換膜と、前記バイオセンサに、さらに酵素を有する陽イオン交換膜を積層したことを特徴とする請求項1または2記載のバイオセンサである。
請求項4に係る発明は、前記陰イオン交換膜および陽イオン交換膜は、繊維状のイオン交換体を束ねて構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載のバイオセンサである。
請求項5に係る発明は、前記繊維状のイオン交換体の直径は、10μm〜30μmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載のバイオセンサである。
請求項6に係る発明は、被検知体を導入できるようにした陰イオン交換膜と、該陰イオン交換膜の両側に、プラス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜と、マイナス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜とをそれぞれフィルタを介して設け、少なくとも前記プラス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜、あるいは前記マイナス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜のいずれかの膜のインピーダンスの変化を検知するための手段を設けたことを特徴とするバイオセンサである。
請求項7に係る発明は、陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、前記陽イオン交換膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法である。
請求項8に係る発明は、陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、相補性DNA検知膜を配置し、前記相補性DNA検知膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法である。
請求項9に係る発明は、陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、前記陽イオン交換膜に対して、さらに酵素付き陽イオン交換膜を積層し、検出用の陰イオン膜を配置し、前記検出用の陰イオン膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法である。
請求項10に係る発明は、陰イオン交換膜との反応により被検知体からプラスイオン物質ないしマイナスイオン物質を生成せしめ、該プラスイオン物質ないしマイナスイオン物質を電気泳動させて、他のイオン交換膜において補足し、該他のイオン交換膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法である。
請求項11に係る発明は、前記被検知体は、微生物であることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項記載の被検知体の検知方法である。
請求項12に係る発明は、前記被検知体の内部のイオン物質が検知されることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項記載の被検知体の検知方法である。
検知部に3次元的なセンサ構造を有するイオン交換繊維膜を用い、細菌数、イオン濃度、タンパク質(DNA含む)、環境ホルモンによってインピーダンスや誘電率変化、電気泳動法によるノイズイオンの分離技術を併用して、簡易に生体物質をセンシングすることができる。
なお、陰イオン膜の交換基は、例えば4級アンモニウム基またはアミノ基が一般的である。
一例としては、それぞれのイオン交換膜の間に、半透性のセロハン膜を挿入して分離する。もちろん、セロハン膜の孔サイズによって、目的物質の通過状態が異なるが、すでに細胞壁が溶解しているので、内容物のみが通過できる孔サイズでよい。
各膜は周辺のフレーム(枠)で固定する。フレームと膜とは接着剤などで接着すればよい。
この実験から、図2に示すような検知構造が提案できる。図2のType−1は陰イオン交換膜11の一層構造である。
Type−2は陰イオン交換膜11と陽イオン交換膜15との組み合わせである。両膜を積層してなる。
Type−3は、更に相補性DNA17を補足した検知膜(イオン交換膜)16を積層した構造である。
図に示す位置に電極13を介してそれぞれ、交流を印加して膜のインピーダンスの変化を交流インピーダンスアナライザー14により調べる。
Type−1(単層)では、インピーダンスの変化が少ない。すなわち、少ない細菌数の検知は困難である。
一方、Type−2(二層)にすることで、インピーダンスの変化は顕著になる。従って、少ない細菌数であっても検知可能になる。
Type−3に関しても同様にDNAのみの検知感度を高めることができる。
この結果は、酵素とグルコースの両者の導入により、グルコースはグルコン酸とH2O2に分解され、グルコン酸が陰イオン交換膜に吸着し(H2O2は吸着しない)、そのため、変化が生じたと考えられる。
この実験結果をもとに、図5のような膜の積層構造が考えられる。血液中の余分な陽イオンまたは陰イオンを、陽イオン交換膜(11)、陰イオン交換膜(15)で除去し、中性のグルコースのみを通過させる。
12 細菌(枯草菌)
13 電極
14 交流インピーダンスアナライザー
15 陽イオン交換膜
16 検知膜
17 相補性DNA
18 グルコースオキシターゼ
19 グルコースオキシターゼ付陽イオン交換膜
20 陰イオン交換膜2
31 陰イオン交換膜
32 イオン交換膜
33 イオン交換膜
34 +電極(DC)
35 −電極(DC)
36 メッシュ電極(AC)
37 フィルター膜
Claims (12)
- 陰イオン交換膜と、
前記陰イオン交換膜に対して、さらに積層された陽イオン交換膜と、
前記陽イオン交換膜のインピーダンスの変化を検知するための手段とで構成されたことを特徴とするバイオセンサ。 - 前記バイオセンサに、さらに相補性DNA検知膜を積層したことを特徴とする請求項1記載のバイオセンサ。
- 前記バイオセンサに、さらに酵素を有する陽イオン交換膜を積層したことを特徴とする請求項1または2記載のバイオセンサ。
- 前記陰イオン交換膜および陽イオン交換膜は、繊維状のイオン交換体を束ねて構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載のバイオセンサ。
- 前記繊維状のイオン交換体の直径は、10μm〜30μmであることを特徴とする請求項
4項記載のバイオセンサ。 - 被検知体を導入できるようにした陰イオン交換膜と、
該陰イオン交換膜の両側に、プラス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜と、
マイナス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜とをそれぞれフィルタを介して設け、
少なくとも前記プラス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜、あるいは前記マイナス電荷を有する物質を電気泳動させて補足するイオン交換膜のいずれかの膜のインピーダンスの変化を検知するための手段を設けたことを特徴とするバイオセンサ。 - 陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、
前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、
前記陽イオン交換膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法。 - 陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、
前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、
相補性DNA検知膜を配置し、前記相補性DNA検知膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法。 - 陰イオン交換膜により被検知体の一部を溶解し、
前記陰イオン交換膜に対して、さらに陽イオン交換膜を積層し、
前記陽イオン交換膜に対して、さらに酵素付き陽イオン交換膜を積層し、
検出用の陰イオン膜を配置し、前記検出用の陰イオン膜のインピーダンスの変化を検知することを特徴とする被検知体の検知方法。 - 陰イオン交換膜との反応により被検知体からプラスイオン物質ないしマイナスイオン物質
を生成せしめ、該プラスイオン物質ないしマイナスイオン物質を電気泳動させて、他のイ
オン交換膜において補足し、該他のイオン交換膜のインピーダンスの変化を検知すること
を特徴とする被検知体の検知方法。 - 前記被検知体は、微生物であることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項記載の被検知体の検知方法。
- 前記被検知体の内部のイオン物質が検知されることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項記載の被検知体の検知方法。
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