JP7104378B2

JP7104378B2 - ウイルス検出システム、ウイルス検出方法、及びウイルス検出プログラム

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Publication number: JP7104378B2
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Inventors: 翔太牛場; 雅彦木村
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Description

本発明は、ウイルス検出システム、ウイルス検出方法、及びウイルス検出プログラムに関わる。

インフルエンザをはじめとする感染性が強いウイルスや細菌は、感染者の体内に入ると、発熱などの症状を発症する前に他人に伝染し、感染が広範に拡大することが知られている。症状が発症する前に感染の有無を検出できれば、感染の疑いのある者を発症前の段階で隔離することができ、感染の拡大を大幅に抑制することが可能となる。この種のウイルスを検出する技術として、例えば、特許文献１乃至３及び非特許文献４，５に記載の技術が知られている。

特表２００４－５０３２４８号公報米国特許公開第２０１５／０３０９０１８号公報特開２０１３－５０４２６号公報モバイル遺伝子検査機の開発に成功「現場に持ち込み、細菌やウイルスを約１０分で検出」インターネット＜URL：http://www.nsg.co.jp/~/media/NSG%20JP/ir/Press%20Releases/2017/08Feb2017RapidMobileDNATestingEquipment_J01.pdf＞スマホでインフルエンザを１分診断＜URL：http://healthcare-biz.jp/2017/03/%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%95%E3%83%AB%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B6%E3%82%921%E5%88%86%E8%A8%BA%E6%96%AD/＞

しかし、特許文献１に記載のイムノクロマトグラフィーは、発症前にウイルスや細菌を検出するほどの感度はない。最近、特許文献３や非特許文献５に記載の簡易型の検出器が提案されており、測定の簡便性は著しく向上しているものの、測定感度は十分でなく、発症前のウイルスの検出は困難である。一方、非特許文献４に示すような手法を用いれば、発症前の段階でウイルスの検出が可能であるが、ウイルスの培養や光学的な検出手法を用いるために装置が大型になり、多数の被検者に対して迅速かつ簡便にウイルスを検出することは困難である。特許文献２に示すグラフェンセンサを用いれば、迅速、簡便、且つ、高感度に、ウイルスを発症前に検出することはできるものの、複数の被検者のそれぞれのウイルス感染の有無及びその程度の検査結果を各被検者に通知することはできない。

そこで、本発明は、このような問題に鑑み、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発症前に解析し、その解析結果を各被検者に通知することのできるウイルス検出システムを提案することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明に関わるウイルス検出システムは、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に応じて定量的に変化する電気信号を出力する複数のグラフェンセンサを備える測定装置と、通信回線を通じて測定装置に接続するコンピュータシステムとを備える。コンピュータシステムは、ウイルスの量に応じて定量的に変化する電気信号を各被検者の識別情報と関連付けて測定装置から通信回線を通じて受信する受信手段と、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解析手段と、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の解析結果を被検者毎に予め登録されている通信端末に通信回線を通じて送信する送信手段とを備える。

本発明に関わるウイルス検出システムによれば、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発症前に解析し、その解析結果を各被検者に通知することができる。

本発明の実施形態１に関わるウイルス検出システムのハードウェア構成を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わる測定装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わる測定装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わるグラフェンセンサの構成を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わるグラフェンセンサから出力される電気信号の変化を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わるウイルス検出方法の処理の流れの一例を示す説明図である。本発明の実施形態１に関わるウイルスの感染の程度の集団単位の解析結果の一例を示すグラフである。本発明の実施形態２に関わるウイルス検出システムのハードウェア構成を示す説明図である。本発明の実施形態２に関わるウイルス検出方法の処理の流れの一例を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の実施形態１に関わるウイルス検出システム１０のハードウェア構成を示す説明図である。ウイルス検出システム１０は、ある特定の集団に属する複数の被検者のそれぞれから採取された検体（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）に含まれるウイルスを定量的に検出する測定装置２０と、測定装置２０の検出結果に基づいて、ウイルスの感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析し、その解析結果を予め登録されている通信端末４０，５０に送信するコンピュータシステム３０とを備えている。コンピュータシステム３０は、例えば、ホスト計算機でもよく、或いは汎用のパーソナルコンピュータでもよい。測定装置２０及びコンピュータシステム３０は、有線又は無線の通信回線６０を通じて接続されている。通信回線６０は、例えば、インターネット回線、移動通信回線、又は近距離無線回線などを含む。

通信端末４０は、各被検者のウイルスの解析結果の通知先として被検者毎に予め登録されている通信端末（例えば、被検者自身又はその保護者が使用する通信端末）である。通信端末５０は、各集団のウイルスの解析結果の通知先として集団毎に予め登録されている通信端末（例えば、集団を管理する者が使用する通信端末）である。通信端末４０，５０は、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ或いはタブレット端末と呼ばれる移動通信端末でもよく、或いは、通信機能を有するパーソナルコンピュータでもよい。通信端末４０には、コンピュータシステム３０と協働して各種処理（例えば、被検者の識別情報を読み取る処理、ウイルスの解析結果の通知を受け取る処理など）を実行するためのアプリケーションプログラム４１が実装されている。

コンピュータシステム３０は、通信回線６０を通じて測定装置２０に接続する通信装置３１と、演算装置３２と、記憶装置３３とを備えている。記憶装置３３は、ディスク媒体（例えば、磁気記録媒体又は光磁気記録媒体）又は半導体メモリ（例えば、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。このような記録媒体は、例えば、非一過性の記録媒体と呼ぶこともできる。記憶装置３０には、本発明の実施形態１に関わるウイルス検出方法をコンピュータシステム３０に実行させるためのウイルス検出プログラム３４が格納されている。演算装置３２は、プロセッサと、メインメモリとを備えており、記憶装置３２からメインメモリに読み込まれたウイルス検出プログラム３４は、プロセッサによって解釈及び実行される。本発明の実施形態１に関わるウイルス検出方法の詳細については後述する。

なお、ウイルスとは、空気感染又は飛沫感染を通じて他人へ拡散する能力の高いウイルスを意味し、例えば、インフルエンザウイルス、風疹ウイルス、エンテロウイルス、ロタウイルスなどを含む。

次に、図２乃至図５を参照しながら、測定装置２０の構成について説明する。
図２に示すように、測定装置２０は、検体収容アレイ２１と、グラフェンセンサアレイ２４と、処理回路２６とを備えている。検体収容アレイ２１は、アレイ状に配列する複数の検体収容部２２を備えている。各検体収容部２２には、ウイルス以外の夾雑物を捕捉するためのフィルタ２３が設けられている。グラフェンセンサアレイ２４は、アレイ状に配列する複数のグラフェンセンサ２５を備える。検体収容部２２とグラフェンセンサ２５とは一対一に対応しており、各グラフェンセンサ２５は、対応する検体収容部２２に収容されている検体に含まれるウイルスを定量的に検出する。処理回路２６は、各被検者及び各集団を認証する処理や、各被検者及び各集団のウイルスの検出結果をコンピュータシステム３０に送信する処理などを行う。

図３に示すように、被検者から採取された検体を含む減菌綿棒７０を検体収容部２２に挿入すると、減菌綿棒７０に含まれている検体のうちウイルス以外の夾雑物はフィルタ２３によって捕捉される。一方、フィルタ２３を通じて夾雑物が除去された、ウイルスを含む検体は、グラフェンセンサ２５に滴下する。グラフェンセンサ２５は、検体に含まれているウイルスを定量的に検出する。なお、減菌綿棒７０の素材として、コットンを用いることができる。減菌綿棒７０として、例えば、Salimetrics社製のSalimetrics Infant’s Swabを用いることができる。この種の綿棒を用いる場合、被検者の誤飲を防ぐため、採取者が綿棒の片側を持ちながら、他端を被検者の口に含ませて唾液を採取してもよい。唾液の採取量は、例えば、１ｍｌ以下で良い。

図４に示すように、グラフェンセンサ２５は、ドレイン電極２５１、ソース電極２５２、捕捉物質層２５３、グラフェン２５４、二酸化シリコン膜２５５、及びシリコン基板２５６を備える。ドレイン電極２５１とソース電極２５２との間に形成されるグラフェン２５４には、ウイルス８０を補足する捕捉物質層２５３が積層されており、ウイルス８０が捕捉物質層２５３に捕捉されると、ウイルス８０の表面電荷に応じてグラフェンセンサ２５の電気的特性（例えば、電流電圧特性）が変化する。グラフェンセンサ２５の電気的特性の変化により、グラフェンセンサ２５から出力される電気信号（例えば、電流信号）も変化する。ウイルス８０の量と電気信号の変化量とは相関していることが知られている。グラフェンセンサ２５は、ウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号をウイルス８０の検出結果として出力する。グラフェンセンサアレイ２４は、発症前にウイルス８０を検出する能力を有しており、且つ、複数の検体を一度に処理できるため、複数の被検者のウイルス８０の感染の有無及びその程度の解析に好適である。

なお、ウイルス８０がインフルエンザウイルスである場合、捕捉物質層２５３として、抗ヘマグルチニン抗体やシアロ糖鎖を用いることができる。ウイルス８０が風疹ウイルスである場合、捕捉物質層２５３として、Rubella Virus IgGやRubella Virus IgMを用いることができる。ウイルス８０がエンテロウイルスである場合、捕捉物質層２５３として、抗Enterovirus抗体を用いることができる。ウイルス８０がロタウイルスである場合、捕捉物質層２５３として、抗RotaVirus抗体を用いることができる。このようにウイルスの種別に応じて特異的に吸着する物質を捕捉物質層２５３として用いればよい。

図５に示すように、グラフェンセンサ２５から出力される電気信号は、検体に含まれるウイルス８０の有無に応じて変化する。時刻ｔ０は、検体をグラフェンセンサ２５に滴下した時刻を示している。符号９１は、検体にウイルス８０が含まれている場合における、グラフェンセンサ２５から出力される電気信号の変化を示す。一方、符号９２は、検体にウイルス８０が含まれていない場合における、グラフェンセンサ２５から出力される電気信号を示す。このように、検体にウイルス８０が含まれていない場合には、電気信号に変化は見られないが、検体にウイルス８０が含まれている場合には、電気信号は変化し、その電気信号の変化の程度は、ウイルス８０の量が多い程、大きくなる。なお、使用済みのグラフェンセンサアレイ２４は、紫外線照射などの減菌処理をしてから、廃棄してもよい。

次に、図６を参照しながら、本発明の実施形態１に関わるウイルス検出方法の処理の流れの一例について説明する。複数の被検者が属する特定の集団として、例えば、特定の組織（例えば、学校、保育所、又は幼稚園など）によりクラス分けされた集団や、特定の施設（例えば、病院、空港など）に集まる集団などを挙げることができる。被検者は、必ずしも感染している者には限定されない。ある集団に属する複数の被検者のうち、一部の被検者は感染し、残りの被検者は感染していなくてもよい。ここでは、幼稚園によりクラス分けされた同一クラスに属する複数の園児を特定の集団と見做し、且つ、各園児を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析する例を説明する。

ステップ６０１において、測定装置２０の使用講習を受けた保育士が測定装置２０を準備する。

ステップ６０２において、被検者の保護者は、通信端末４０に実装されているアプリケーションプログラム４１を起動させる。通信端末４０は、被検者のウイルスの解析結果の通知先として予め登録されているものとする。アプリケーションプログラム４１が起動すると、通信端末４０は、例えば、近距離無線通信を通じて測定装置２０に接続する。

ステップ６０３において、被検者の保護者は、被検者に固有の識別情報及び被検者が属する集団（クラス）の識別情報を通信端末４０のカメラで読み取り、これらの識別情報を測定装置２０に送信する。被検者に固有の識別情報又は被検者が属する集団の識別情報は、例えば、被検者の名札に印されている二次元マーカが担う情報でもよい。被検者に固有の識別情報は、例えば、被検者の顔写真でもよい。

ステップ６０４において、測定装置２０は、ステップ６０３で通信端末４０から送信される被検者の識別情報及び被検者が属する集団の識別情報に基づいて被検者を認証する。

ステップ６０５において、測定装置２０は、ステップ６０４で認証された被検者から採取された検体を収容する検体収容部２２を指定する。このようにして、異なる検体収容部２２には、異なる被検者から採取された検体が収容されるように、被検者毎に検体収容部２２が個別的に指定される。

ステップ６０６において、保育士は、減菌綿棒７０を被検者の口に含ませ、被検者の唾液を検体として採取する。減菌綿棒７０は、ステップ６０５で指定された検体収容部２２に挿入される。なお、検体は、唾液に限らず、例えば、呼気、鼻払い液、又は鼻かみ液などでもよい。

ステップ６０７において、測定装置２０は、ステップ６０６で検体収容部２２に挿入された減菌綿棒７０に含まれるウイルスを測定する。即ち、ステップ６０５で指定された検体収容部２２に対応するグラフェンセンサ２５は、ステップ６０６で検体収容部２２に挿入された減菌綿棒７０に含まれるウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号を出力する。ウイルス８０の測定に要する時間は、一人につき、例えば、１０分程度であり、各グラフェンセンサ２５は、他のグラフェンセンサ２５が測定中であるか否かに関わらず独立して測定可能であるから、一人あたりの測定に要する待ち時間は、例えば、１０分程度である。

ステップ６０８において、測定装置２０は、ウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号を各被検者の識別情報及び各被検者が属する集団の識別情報と関連付けて通信回線６０を通じてコンピュータシステム３０に送信する。

ステップ６０９において、コンピュータシステム３０は、ウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号を各被検者の識別情報及び各被検者が属する集団の識別情報と関連付けて通信回線６０を通じて測定装置２０から受信する。

ステップ６１０において、コンピュータシステム３０は、複数のグラフェンセンサ２５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８０の量を解析する。グラフェンセンサ２５から出力される電気信号の変化の程度とウイルス８０の量との関係は既知であるから、コンピュータシステム３０は、この既知の関係に基づいて、ウイルスの感染の程度を被検者単位で定量的に解析する。更に、コンピュータシステム３０は、ウイルスの感染の程度を被検者単位のみならず集団単位でも定量的に解析する。

ステップ６１１において、コンピュータシステム３０は、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８０の量の解析結果を被検者毎に予め登録されている通信端末４０に通信回線６０を通じて送信する。ウイルス８０の量の解析結果は、ウイルス８０の量に加えて、症状が発症する確率を含んでもよい。

ステップ６１２において、各通信端末４０は、ウイルス８０の量の解析結果を受信する。被検者の保護者は、ウイルス８０の量の解析結果を通信端末４０から確認し、必要に応じて、被検者を通院させたり、帰宅させたり、或いはマスクを着用させたりするなどの措置を講じる。保護者は、ウイルス８０の量から、被検者が安静に過ごすべき日数を見積もることができる。被検者の保護者がウイルス８０の量の解析結果を通信端末４０から確認したときに、通信端末４０からコンピュータシステム３０に既読通知を送信してもよい。コンピュータシステム３０は、既読通知が一定期間以内に送信されてこない通信端末４０にウイルス８０の量の解析結果を再送信してもよい。

ステップ６１３において、コンピュータシステム３０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果を集団毎に予め登録されている通信端末５０に通信回線６０を通じて送信する。通信端末５０は、例えば、幼稚園の各クラスを担当する担任が使用する通信端末である。コンピュータシステム３０は、同一のクラスに属する各被検者のウイルス８０の感染の程度の解析結果をそのクラスを担当する担任が使用する通信端末５０に送信してもよい。

ステップ６１４において、各通信端末５０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果を受信する。各通信端末５０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果に加えて、被検者単位の解析結果を受信してもよい。各クラスの担任は、ウイルス８０の感染の程度の被検者単位の解析結果及び集団単位の解析結果を通信端末５０から確認し、必要に応じて、被検者を通院させたり、帰宅させたり、マスクを着用させたり、或いは隔離したりするなどの措置を講じる。クラスの担任は、ウイルス８０の感染の程度が軽い被検者の検温を頻繁に行うなどの措置を講じてもよい。クラスの担任は、ウイルス８０の感染の程度が比較的重い被検者の周囲に居る園児に手洗いを促したり、マスクの着用を促したりしてもよい。クラスの担任がウイルス８０の感染の程度の解析結果を通信端末５０から確認したときに、通信端末５０からコンピュータシステム３０に既読通知を送信してもよい。コンピュータシステム３０は、既読通知が一定期間以内に送信されてこない通信端末５０にウイルス８０の感染の程度の解析結果を再送信してもよい。

図７はウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果の一例を示すグラフである。符号１０１，１０２，１０３は、それぞれ異なる集団（例えば、幼稚園のクラス）に属する複数の被検者のそれぞれのウイルスの量の解析結果を示す。幼稚園の責任者は、例えば、各クラスの感染状況に鑑み、学級閉鎖を決定してもよい。コンピュータシステム３０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果を病院（医師）又は自治体に送信してもよい。病院は、例えば、ウイルス８０の感染状況を幼稚園毎に集計してもよく、その集計結果に基づいて、ワクチンや治療薬を準備したり、感染者の治療を行ったりしてもよい。自治体は、ウイルス８０の感染状況に基づいて感染の多い地域に注意を喚起するための通知を行ってもよい。

グラフェンセンサ２５は、ウイルス８０の種別に応じて特異的に吸着する物質を捕捉物質層２５３として用いることにより、ウイルス８０を感度よく、発症前に検出することができる。ウイルス８０の早期発見は、適切なノイラミニダーゼ阻害薬の投与や不要な抗菌薬投与の抑制に繋がる。ウイルス８０の感染量が少ない段階での適切な投薬は、体内のウイルスの増加を抑制する効果があることが報告されている。発症（発熱）前に投薬をした場合、発熱を抑えたことも報告されている。

なお、上述の説明では、幼稚園によりクラス分けされた同一クラスに属する複数の園児を特定の集団と見做し、且つ、各園児を被検者と見做す例を示したが、空港に集まる複数の乗客を特定の集団と見做し、且つ、各乗客を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析してもよい。この場合、空港の職員が上述の例における「保育士」と同様の行動をすればよく、また、被検者である乗客自身が上述の例における「被検者の保護者」と同様の行動をすればよい。空港の職員は、乗客の感染状況に鑑み、感染リスクに応じた措置を講じることができる。例えば、ウイルス量の多い乗客に対しては、職員は、飛行機への搭乗を拒否してもよい。発症確率の高い乗客に対しては、職員は、マスクの着用を義務付けてもよい。世界保健機構及び米国疾病管理予防センターなどの公衆衛生当局によると、感染者から２列以内に居る乗客の感染リスクが高いということが報告されている。また、V. Hertzbergらの論文によると、感染者の１ｍ以内及び通路側の乗客の感染リスクが高いことが報告されている。職員は、これらの報告に基づいて、乗客の感染リスクを下げる対策を講じてもよい。感染リスクを下げる方策として、例えば、感染者の座席を変更したり、幼児、高齢者、及び妊婦を感染者から離れるように座席替えしたり、或いは感染者の周囲の乗客にマスクの着用を推奨したりしてもよい。

上述の例の他、例えば、老人ホームの入居者、外来者、或いは職員を特定の集団と見做し、且つ、その集団に属する各人を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析してもよい。また、病院の入院患者、外来客、或いは職員を特定の集団と見做し、且つ、その集団に属する各人を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析してもよい。また、企業の社員を特定の集団と見做し、且つその集団に属する各人を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析してもよい。

本発明の実施形態１に関わるウイルス検出システム１０によれば、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８０の量を発症前に解析し、その解析結果を各被検者に通知することができる。これにより、感染の疑いのある者を発症前の段階で隔離することができ、感染の拡大を大幅に抑制することが可能となる。また、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位のみならず、集団単位でも定量的に解析することができるため、集団単位での治療や感染防止の措置を講じることができる。また、検体として、被検者の唾液、呼気、鼻払い液、又は鼻かみ液を用いることにより、ウイルス８０を簡易に測定することができる。

コンピュータシステム３０は、上述のウイルス検出方法（図６のステップ６０９～６１１，６１３）を実行する手段（ステップ６０９を実行する受信手段、ステップ６１０を実行する解析手段、ステップ６１１，６１３を実行する送信手段）として機能する。斯かる手段は、必ずしも、コンピュータシステム３０のハードウェア資源とウイルス検出プログラム３４との協働によって実現される必要はなく、例えば、コンピュータシステム３０の専用のハードウェア資源（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）を用いて実現されてもよい。ウイルス検出プログラム３４は、上述の各手段の機能を実現するソフトウェアモジュールを備えてもよい。

上述の説明では、ウイルス８０を検出する手段として、グラフェンセンサの一種であるグラフェン電界効果トランジスタを例示したが、これに限らず、任意のグラフェンセンサを用いればよい。グラフェンセンサは、ウイルス８０の表面電荷に応じて電気的特性（例えば、電流電圧特性）が変化するデバイス構造を有しており、グラフェンセンサから出力される電気信号（例えば、電流信号又は電圧信号）の変化とウイルス８０との間に相関性がある。グラフェンセンサは、ウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号をウイルス８０の検出結果として出力する。例えば、二酸化シリコン膜２５５、及びシリコン基板２５６は、樹脂基板やセラミック基板で代替しても良い。グラフェン２５４にゲート電圧を印加しても良い。

［第２の実施形態］
図８は本発明の実施形態２に関わるウイルス検出システム１００のハードウェア構成を示す説明図である。実施形態１では、通信回線６０を通じて測定装置２０に接続されるコンピュータシステム３０によってウイルス８０の解析を行う、所謂、クラウド型のシステムであるのに対し、実施形態２では、測定装置２０を備えるコンピュータシステム（測定・解析システム）によってウイルス８０の解析を行う、所謂、オンプレミス型のシステムである点で相違する。以下、実施形態１，２の相違点を中心に説明し、両者の共通点についての説明を省略する。

ウイルス検出システム１００は、そのハードウェア資源として、測定装置２０、通信装置３１、演算装置３２、及び記憶装置３３を備えるコンピュータシステムである。これらのハードウェア資源は、実施形態１で説明した測定装置２０、通信装置３１、演算装置３２、及び記憶装置３３と実質的に同じものである。また、ウイルス８０を検出する手段は、グラフェン電界効果トランジスタに限られるものではなく、任意のグラフェンセンサを用いればよい。

次に、図９を参照しながら、本発明の実施形態２に関わるウイルス検出方法の処理の流れの一例について説明する。ここでは、実施形態１と同様に、幼稚園によりクラス分けされた同一クラスに属する複数の園児を特定の集団と見做し、且つ、各園児を被検者と見做して、ウイルス８０の感染の程度を被検者単位及び集団単位で定量的に解析する例を説明する。

ステップ９０１において、測定装置２０の使用講習を受けた保育士が測定装置２０を準備する。

ステップ９０２において、被検者の保護者は、通信端末４０に実装されているアプリケーションプログラム４１を起動させる。アプリケーションプログラム４１が起動すると、通信端末４０は、例えば、近距離無線通信を通じて測定装置２０に接続する。

ステップ９０３において、被検者の保護者は、被検者に固有の識別情報及び被検者が属する集団（クラス）の識別情報を通信端末４０のカメラで読み取り、これらの識別情報を測定装置２０に送信する。

ステップ９０４において、測定装置２０は、ステップ９０３で通信端末４０から送信される被検者の識別情報及び被検者が属する集団の識別情報に基づいて被検者を認証する。

ステップ９０５において、測定装置２０は、ステップ９０４で認証された被検者から採取された検体を収容する検体収容部２２を指定する。このようにして、異なる検体収容部２２には、異なる被検者から採取された検体が収容されるように、被検者毎に検体収容部２２が個別的に指定される。

ステップ９０６において、保育士は、減菌綿棒７０を被検者の口に含ませ、被検者の唾液を検体として採取する。減菌綿棒７０は、ステップ９０５で指定された検体収容部２２に挿入される。

ステップ９０７において、測定装置２０は、ステップ９０６で検体収容部２２に挿入された減菌綿棒７０に含まれるウイルスを測定する。即ち、ステップ９０５で指定された検体収容部２２に対応するグラフェンセンサ２５は、ステップ９０６で検体収容部２２に挿入された減菌綿棒７０に含まれるウイルス８０の量に応じて定量的に変化する電気信号を出力する。

ステップ９０８において、演算装置３２は、複数のグラフェンセンサ２５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８０の量を解析する。グラフェンセンサ２５から出力される電気信号の変化の程度とウイルス８０の量との関係は既知であるから、演算装置３２は、この既知の関係に基づいて、ウイルスの感染の程度を被検者単位で定量的に解析する。更に、演算装置３２は、ウイルスの感染の程度を被検者単位のみならず集団単位でも定量的に解析する。

ステップ９０９において、通信装置３１は、演算装置３２からの指示に応答して、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８０の量の解析結果を被検者毎に予め登録されている通信端末４０に通信回線６０を通じて送信する。ウイルス８０の量の解析結果は、ウイルス８０の量に加えて、症状が発症する確率を含んでもよい。

ステップ９１０において、各通信端末４０は、ウイルス８０の量の解析結果を受信する。被検者の保護者がウイルス８０の量の解析結果を通信端末４０から確認したときに、通信端末４０からウイルス検出システム１００に既読通知を送信してもよい。ウイルス検出システム１００は、既読通知が一定期間以内に送信されてこない通信端末４０にウイルス８０の量の解析結果を再送信してもよい。

ステップ９１１において、通信装置３１は、演算装置３２からの指示に応答して、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果を集団毎に予め登録されている通信端末５０に通信回線６０を通じて送信する。通信装置３１は、同一のクラスに属する各被検者のウイルス８０の感染の程度の解析結果をそのクラスを担当する担任が使用する通信端末５０に送信してもよい。

ステップ９１２において、各通信端末５０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果を受信する。各通信端末５０は、ウイルス８０の感染の程度の集団単位の解析結果に加えて、被検者単位の解析結果を受信してもよい。クラスの担任がウイルス８０の感染の程度の解析結果を通信端末５０から確認したときに、通信端末５０からウイルス検出システム１００に既読通知を送信してもよい。ウイルス検出システム１００は、既読通知が一定期間以内に送信されてこない通信端末５０にウイルス８０の感染の程度の解析結果を再送信してもよい。

ウイルス検出システム１００は、上述のウイルス検出方法（図９のステップ９０４，９０５，９０７，９０８，９０９，９１１）を実行する手段（ステップ９０４を実行する認証手段、ステップ９０５を実行する指定手段、ステップ９０７を実行する測定手段、ステップ９０８を実行する解析手段、ステップ９０９，９１１を実行する送信手段）として機能する。斯かる手段は、必ずしも、ウイルス検出システム１００のハードウェア資源とウイルス検出プログラム３４との協働によって実現される必要はなく、例えば、ウイルス検出システム１００の専用のハードウェア資源（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）を用いて実現されてもよい。ウイルス検出プログラム３４は、上述の各手段の機能を実現するソフトウェアモジュールを備えてもよい。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０…ウイルス検出システム２０…測定装置２１…検体収容アレイ２２…検体収容部２３…フィルタ２４…グラフェンセンサアレイ２５…グラフェンセンサ２６…処理回路３０…コンピュータシステム３１…通信装置３２…演算装置３３…記憶装置３４…ウイルス検出プログラム４０…通信端末４１…アプリケーションプログラム５０…通信端末６０…通信回線７０…減菌綿棒８０…ウイルス２５１…ドレイン電極２５２…ソース電極２５３…捕捉物質層２５４…グラフェン２５５…二酸化シリコン膜２５６…シリコン基板１００…ウイルス検出システム

Claims

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に応じて定量的に変化する電気信号を出力する複数のグラフェンセンサを備える測定装置と、
通信回線を通じて前記測定装置に接続するコンピュータシステムと、を備え、
前記コンピュータシステムは、
前記ウイルスの量に応じて定量的に変化する前記電気信号を各被検者の識別情報と関連付けて前記測定装置から前記通信回線を通じて受信する受信手段と、
前記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、前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量を解析する解析手段と、
前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量の解析結果を前記被検者毎に予め登録されている通信端末に前記通信回線を通じて送信する送信手段と、
を備えるウイルス検出システム。
請求項１に記載のウイルス検出システムであって、
前記複数の被検者は、ある特定の集団に属しており、
前記受信手段は、前記ウイルスの量に応じて定量的に変化する前記電気信号を各被検者が属する集団の識別情報と関連付けて前記測定装置から前記通信回線を通じて受信し、
前記解析手段は、前記ウイルスの感染の程度を集団単位で定量的に解析し、
前記送信手段は、前記ウイルスの感染の程度の前記集団単位の解析結果を前記集団毎に予め登録されている通信端末に前記通信回線を通じて送信する、ウイルス検出システム。
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に応じて定量的に変化する電気信号を出力する複数のグラフェンセンサと、
前記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、前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量を解析する解析手段と、
前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量の解析結果を前記被検者毎に予め登録されている通信端末に通信回線を通じて送信する送信手段と、
を備えるウイルス検出システム。
請求項３に記載のウイルス検出システムであって、
前記複数の被検者は、ある特定の集団に属しており、
前記解析手段は、前記ウイルスの感染の程度を集団単位で定量的に解析し、
前記送信手段は、前記ウイルスの感染の程度の前記集団単位の解析結果を前記集団毎に予め登録されている通信端末に前記通信回線を通じて送信する、ウイルス検出システム。
請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のウイルス検出システムであって、
前記検体は、各被検者の唾液、呼気、鼻払い液、又は鼻かみ液を含む、ウイルス検出システム。
コンピュータシステムが、
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に応じて定量的に変化する電気信号を出力する複数のグラフェンセンサを備える測定装置から、前記ウイルスの量に応じて定量的に変化する前記電気信号を各被検者の識別情報と関連付けて通信回線を通じて受信するステップと、
前記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、前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量を解析するステップと、
前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量の解析結果を前記被検者毎に予め登録されている通信端末に前記通信回線を通じて送信するステップと、
を実行するウイルス検出方法。
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に応じて定量的に変化する電気信号を出力する複数のグラフェンセンサを備えるコンピュータシステムが、
前記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、前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量を解析するステップと、
前記複数の被検者のそれぞれから採取された前記検体に含まれる前記ウイルスの量の解析結果を前記被検者毎に予め登録されている通信端末に通信回線を通じて送信するステップと、
を実行するウイルス検出方法。
請求項６又は７に記載のウイルス検出方法をコンピュータシステムに実行させるウイルス検出プログラム。