JP7455431B2 - Virus nucleic acid measurement method, virus nucleic acid measurement device, program, sensor, laminated electrode, and substrate with electrode - Google Patents
Virus nucleic acid measurement method, virus nucleic acid measurement device, program, sensor, laminated electrode, and substrate with electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP7455431B2 JP7455431B2 JP2022557250A JP2022557250A JP7455431B2 JP 7455431 B2 JP7455431 B2 JP 7455431B2 JP 2022557250 A JP2022557250 A JP 2022557250A JP 2022557250 A JP2022557250 A JP 2022557250A JP 7455431 B2 JP7455431 B2 JP 7455431B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- nucleic acid
- viral nucleic
- boron
- virus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 title claims description 121
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 title claims description 121
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 title claims description 121
- 241000700605 Viruses Species 0.000 title claims description 79
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 claims description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 53
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 52
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 42
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 41
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 40
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 37
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 25
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 7
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 6
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims description 3
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 claims description 3
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 19
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 241000711573 Coronaviridae Species 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000000234 capsid Anatomy 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 3
- 102000040650 (ribonucleotides)n+m Human genes 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N trimethyl borate Chemical compound COB(OC)OC WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000001528 Coronaviridae Infections Diseases 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 108010003533 Viral Envelope Proteins Proteins 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 210000004779 membrane envelope Anatomy 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000002627 tracheal intubation Methods 0.000 description 1
- WXRGABKACDFXMG-UHFFFAOYSA-N trimethylborane Chemical compound CB(C)C WXRGABKACDFXMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000009385 viral infection Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
本発明は、ウィルス核酸の測定方法、ウィルス核酸測定装置、プログラム、センサ、積層電極、及び、電極付き基板に関する。 The present invention relates to a method for measuring viral nucleic acid, a device for measuring viral nucleic acid, a program, a sensor, a laminated electrode, and a substrate with an electrode.
新型コロナウィルス(SARS-CoV-2)感染の急速拡大を受け、手術室におけるエアロゾル、及び、サージカルスモーク等を介した医療従事者へのウィルス感染の可能性が指摘されている。
例えば、日本手術医学会の「新型コロナウイルス感染流行下での手術室管理・運営に関する提言」(http://jaom.kenkyuukai.jp/information/information_detail.asp?id=102978、2020年7月22日インターネット検索)では、「新型コロナウイルスの感染拡大においてエアロゾル発生がひとつの因子となっており、手術操作や挿管においてその発生リスクが高まることは、一定の合意が得られている。」等とし、エアロゾルによるウィルス感染の可能性について指摘している。
Due to the rapid spread of the novel coronavirus (SARS-CoV-2), it has been pointed out that there is a possibility of the virus being transmitted to medical workers through aerosols and surgical smoke in operating rooms.
For example, the Japanese Society of Surgical Medicine's "Recommendations for operating room management and operation under the new coronavirus infection epidemic" (http://jaom.kenkyuukai.jp/information/information_detail.asp?id=102978, July 22, 2020) ``There is a certain level of agreement that aerosol generation is a factor in the spread of the new coronavirus, and that the risk of aerosol generation increases during surgical operations and intubation.'' , points out the possibility of virus transmission through aerosols.
エアロゾル中のウィルスを検知する方法としては、エアロゾル中のウィルスをフィルター等で補足し、定量PCR(Polymerase Chain Reaction)により検知する方法が知られているが、検出に時間が掛ること、及び、操作が煩雑で専門知識を必要とする点に課題があった。 A known method for detecting viruses in aerosol is to capture the virus in the aerosol with a filter or the like and detect it using quantitative PCR (Polymerase Chain Reaction), but this method takes time to detect and is difficult to operate. The problem was that it was complicated and required specialized knowledge.
そこで、本発明は、エアロゾル等から捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる、ウィルス核酸の測定方法の提供を課題とする。
また、本発明は、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板の提供も課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for measuring viral nucleic acid that can rapidly measure viral nucleic acid in a specimen collected from an aerosol or the like.
Another object of the present invention is to provide a program, a virus nucleic acid measuring device, a sensor, a laminated electrode, and a substrate with an electrode.
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved by the following configuration.
[1] ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させることと、上記積層電極に定電位を印加して、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させて、上記ウィルスから、ウィルス核酸を放出させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に晒すことと、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、上記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定することと、を含む、ウィルス核酸の測定方法。
[2] 上記定電位を印加した際の応答電流を予め定めた閾値と比較し、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続することを含む、[1]に記載のウィルス核酸の測定方法。
[3] 上記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答は、ピーク電流の大きさ、及び、電流ピーク面積からなる群より選択される少なくとも1種の値である、[1]又は[2]に記載のウィルス核酸の測定方法。
[4] ピーク電位が上記定電位よりも正である、[3]に記載のウィルス核酸の測定方法。
[5] 上記電位の掃引は、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも1種の方法により行われる、[1]~[4]のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
[6] 更に、エアロゾルを捕集して上記検体を準備することを含む、[1]~[5]のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
[7] 固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、上記表面上に検体を準備して、上記表面を上記組合せ電極と接触させることにより、上記検体と上記組合せ電極とを接触させることを含む、[1]~[6]のいずれかに記載のウィルス核酸の測定方法。
[8] ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有する、ウィルス核酸測定装置。
[9] 上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する比較部を有し、上記比較の結果、上記応答電流が、上記閾値以下となるまで、上記定電位印加部が上記定電位の印加を継続する、[8]に記載のウィルス核酸測定装置。
[10] 上記センサ部は、基板と、上記基板上に配置された上記組合せ電極と、上記検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサの上記組合せ電極を、上記定電位印加部、及び、上記掃引電位印加部と電気的に接続させるための接続具を含む、[8]又は[9]に記載のウィルス核酸測定装置。
[11] 上記センサ部は、上記検体を収容するためのセルと、上記検体と接触するように上記セル内に配置された上記組合せ電極と、を含む、[8]~[10]のいずれかに記載のウィルス核酸測定装置。
[12]
コンピュータにより、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部、上記積層電極に定電位を印加し、上記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極を上記検体に対して晒す定電位印加部と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、上記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有するウィルス核酸測定装置に、上記組合せ電極に対してウィルスを含む検体が接触した状態で、上記積層電極に定電位を印加する手順と、上記定電位の印加によって上記銅被覆層が溶出し、上記検体に晒された上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、上記ウィルスのウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する手順と、を実行させるプログラム。
[13] 更に、上記定電位の印加による応答電流を予め定められた閾値と比較する手順と、上記比較の結果、上記応答電流が上記閾値以下となるまで、上記定電位の印加を継続する手順と、を実行させる、[12]に記載のプログラム。
[14] 基板と、上記基板上に配置された組合せ電極と、ウィルスを含む検体を表面に付着させ、上記検体が付着した上記表面を上記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、を含むセンサであって、上記組合せ電極は、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、センサ。
[15] 上記組合せ電極が参照電極を更に有する、[14]に記載のセンサ。
[16] ホウ素ドープダイヤモンド電極と、上記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面の全体に配置された銅被覆層と、を有する積層電極。
[17] 基板と、上記基板上に配置された[16]に記載の積層電極とを有する電極付き基板。
[1] Bringing a sample containing a virus into contact with a combination electrode that includes at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode; Applying a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions to release viral nucleic acid from the virus, and exposing the boron-doped diamond electrode to the specimen; A method for measuring viral nucleic acid, comprising sweeping the potential of the boron-doped diamond electrode and measuring an electrochemical response derived from the viral nucleic acid.
[2] The method described in [1], comprising comparing a response current when applying the constant potential with a predetermined threshold value, and continuing to apply the constant potential until the response current becomes equal to or less than the threshold value. A method for measuring viral nucleic acids.
[3] The electrochemical response derived from the viral nucleic acid described in [1] or [2] is at least one value selected from the group consisting of peak current magnitude and current peak area. A method for measuring viral nucleic acids.
[4] The method for measuring viral nucleic acid according to [3], wherein the peak potential is more positive than the constant potential.
[5] Any one of [1] to [4], wherein the potential sweep is performed by at least one method selected from the group consisting of linear sweep voltammetry, differential pulse voltammetry, and cyclic voltammetry. A method for measuring viral nucleic acid described in .
[6] The method for measuring viral nucleic acid according to any one of [1] to [5], further comprising collecting aerosol and preparing the specimen.
[7] Adsorbing an aerosol containing a virus on the surface of a solid electrolyte, preparing a specimen on the surface, and bringing the surface into contact with the combination electrode, thereby bringing the specimen into contact with the combination electrode. The method for measuring viral nucleic acid according to any one of [1] to [6], comprising:
[8] A sensor for bringing a sample containing a virus into contact with a combination electrode, which includes at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode. a constant potential application section that applies a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions, and expose the boron-doped diamond electrode to the specimen; A viral nucleic acid measuring device, comprising a sweep potential application section that applies a sweep potential to an electrode and measures an electrochemical response derived from the virus.
[9] A comparison unit that compares a response current resulting from application of the constant potential with a predetermined threshold value, and the constant potential application unit operates as described above until the response current becomes equal to or less than the threshold value as a result of the comparison. The virus nucleic acid measuring device according to [8], which continues to apply a constant potential.
[10] The sensor section includes a substrate, the combination electrode disposed on the substrate, and a solid electrolyte for attaching the analyte to the surface and bringing the surface to which the analyte has adhered into contact with the combination electrode. The virus nucleic acid measuring device according to [8] or [9], comprising a connecting tool for electrically connecting the combined electrode of the sensor including the constant potential application section and the sweep potential application section. .
[11] Any one of [8] to [10], wherein the sensor section includes a cell for accommodating the specimen, and the combination electrode arranged in the cell so as to be in contact with the specimen. Viral nucleic acid measuring device described in.
[12]
A sensor for bringing a virus-containing specimen into contact with a combination electrode, which comprises at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode. a constant potential application section that applies a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions, and exposes the boron-doped diamond electrode to the specimen; and the boron-doped diamond electrode. A virus nucleic acid measuring device having a sweep potential application unit that applies a sweep potential to the sample and measures an electrochemical response derived from the virus is placed in a state in which the sample containing the virus is in contact with the combination electrode. The procedure includes applying a constant potential to the electrode, eluating the copper coating layer by applying the constant potential, sweeping the potential of the boron-doped diamond electrode exposed to the sample, and detecting the electricity derived from the viral nucleic acid of the virus. A procedure to measure a chemical response and a program to run it.
[13] Furthermore, a procedure for comparing a response current resulting from the application of the constant potential with a predetermined threshold value, and a procedure for continuing the application of the constant potential until the response current becomes equal to or less than the threshold value as a result of the comparison. The program according to [12], which causes the program to execute the following.
[14] A sensor comprising a substrate, a combination electrode disposed on the substrate, and a solid electrolyte for attaching a sample containing a virus to the surface and bringing the surface to which the sample has adhered into contact with the combination electrode. The combination electrode includes at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on a surface of the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode.
[15] The sensor according to [14], wherein the combined electrode further includes a reference electrode.
[16] A laminated electrode comprising a boron-doped diamond electrode and a copper coating layer disposed over the entire surface of the boron-doped diamond electrode.
[17] A substrate with electrodes, comprising a substrate and the laminated electrode according to [16] arranged on the substrate.
本発明によれば、エアロゾル等から捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる。
また、本発明によれば、プログラム、ウィルス核酸測定装置、センサ、積層電極、及び、電極付き基板も提供できる。
According to the present invention, viral nucleic acid in a specimen collected from an aerosol or the like can be rapidly measured.
Further, according to the present invention, a program, a virus nucleic acid measuring device, a sensor, a laminated electrode, and a substrate with an electrode can also be provided.
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as the lower limit and upper limit.
(用語の説明)
本明細書において「エアロゾル」とは、微粒子と気体との混合物を意味し、微粒子の直径としては、一般に、特に制限されないが、1nm~100μmが好ましく、1~100nmがより好ましい。この微粒子には、微粒子を含み、その周囲を水分が覆い、全体として粒子径が5μm以上である「飛沫」(droplets)と呼ばれるものと、典型的には上記水分が乾燥等によって除去された粒子径が5μm未満である「飛沫核」(droplet nuclei)と呼ばれる微粒子そのものとのいずれをも含む。なかでも、空気中における沈降速度がより小さい飛沫核は、エアロゾルによるウィルス感染の原因の一つと考えられており、飛沫核を含むエアロゾルから検体を捕集することが好ましい。
(Explanation of terms)
The term "aerosol" as used herein means a mixture of fine particles and gas, and the diameter of the fine particles is generally not particularly limited, but is preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 1 to 100 nm. These fine particles include those called "droplets," which contain fine particles, are surrounded by moisture, and have an overall particle size of 5 μm or more, and particles, which are typically particles from which the moisture has been removed by drying, etc. It includes both microparticles themselves called "droplet nuclei" with a diameter of less than 5 μm. Among them, droplet nuclei, which have a lower sedimentation speed in the air, are considered to be one of the causes of virus infection by aerosol, and it is preferable to collect the specimen from aerosol containing droplet nuclei.
図1は本発明の実施例1によるウィルス核酸の測定方法を示すフローチャートである。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for measuring viral nucleic acid according to Example 1 of the present invention.
ステップS11において、固体電解質の表面にウィルスを含むエアロゾルを収着させ、上記固体電解質の表面上にウィルスを集積させ、これを検体とする。本明細書では、上記を「固体電解質の表面上に検体を準備する」という。
固体電解質は、典型的には電解質を含む水で膨潤した高分子化合物を含むことが好ましい。高分子化合物としては、例えば、アガロース等であってよい。また、固体電解質は、寒天、アガー、及び、ゼラチン等と、電解質と、水とを含むヒドロゲルであってもよい。
固体電解質にエアロゾルが接触すると、固体電解質の表面上でエアロゾルの固形分が濃縮され、ウィルス核酸の検出がより容易になる。
In step S11, an aerosol containing a virus is adsorbed on the surface of the solid electrolyte, and the virus is accumulated on the surface of the solid electrolyte, and this is used as a sample. In this specification, the above is referred to as "preparing a specimen on the surface of a solid electrolyte."
The solid electrolyte preferably includes a water-swollen polymer compound that typically contains an electrolyte. The polymer compound may be, for example, agarose. Further, the solid electrolyte may be a hydrogel containing agar, agar, gelatin, etc., an electrolyte, and water.
When the aerosol comes into contact with the solid electrolyte, the solid content of the aerosol is concentrated on the surface of the solid electrolyte, making it easier to detect viral nucleic acids.
固体電解質としてはヒドロゲルが好ましい。ヒドロゲルとしては、例えば、寒天ゲル、及び、ゼラチンゲル等が挙げられる。固体電解質としては、高いイオン電導性を有するものが好ましく、より具体的には、その内部をイオン(例えば、水素イオン、及び、硫酸イオン等)が移動できるものが好ましい。固体電解質はより優れたイオン電導性を有する点で、硫酸塩等を含有していてもよい。 Hydrogel is preferred as the solid electrolyte. Examples of the hydrogel include agar gel and gelatin gel. As the solid electrolyte, one having high ionic conductivity is preferable, and more specifically, one in which ions (eg, hydrogen ions, sulfate ions, etc.) can move is preferable. The solid electrolyte may contain sulfate or the like since it has better ionic conductivity.
なお、実施例1では、エアロゾルを固体電解質に収着させて、固体電解質の表面上でウィルスを濃縮して検体とするが、エアロゾルに含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を検出対象とする場合であっても、固体電解質を用いずに検体を準備してもよい。そのような方法としては、例えば、エアロゾル中のウィルスをフィルター等で補足して、それを検体とする方法等がある。
また、本発明のウィルス核酸の測定方法は、エアロゾル以外に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を検出対象としてもよい。例えば、ウィルスを含む液体を検体としてもよい。
また、固体電解質上に固体表面からウィルスを移し取って(固体電解質を固体表面と接触させて)検体としてもよい。
In Example 1, the aerosol is adsorbed on a solid electrolyte and the virus is concentrated on the surface of the solid electrolyte to be used as a sample. However, the specimen may be prepared without using a solid electrolyte. Such a method includes, for example, a method in which a virus in an aerosol is captured with a filter or the like and used as a sample.
Furthermore, the method for measuring viral nucleic acids of the present invention may detect viral nucleic acids derived from viruses contained other than aerosols. For example, a liquid containing a virus may be used as the sample.
Alternatively, the virus may be transferred onto a solid electrolyte from the solid surface (by bringing the solid electrolyte into contact with the solid surface) and used as a sample.
ステップS12において、ウィルスを含む検体を組合せ電極と接触させる。組合せ電極は、積層電極と対電極とを含む。積層電極は、ホウ素ドープダイヤモンド(Boron-doped Diamond;BDD電極)とBDD電極上に配置された銅被覆層とを有している。このため、本ステップにおいて、銅被覆層と検体とが接触することになる。
検体と組合せ電極とを接触させるには、その表面上に検体が準備された固体電解質を組合せ電極に押し付ければよい。
In step S12, a sample containing a virus is brought into contact with the combination electrode. The combination electrode includes a stacked electrode and a counter electrode. The laminated electrode includes a boron-doped diamond (BDD electrode) and a copper coating layer disposed on the BDD electrode. Therefore, in this step, the copper coating layer and the specimen come into contact.
In order to bring the specimen into contact with the combination electrode, a solid electrolyte with the specimen prepared on its surface may be pressed against the combination electrode.
図2Aは、実施例1における検体の採取、及び、ウィルス核酸の測定に用いるセンサの分解斜視図であり、図2Bは同センサの斜視図である。このセンサを使ってステップS11とステップS12を実施する方法を説明する。 FIG. 2A is an exploded perspective view of a sensor used for sample collection and viral nucleic acid measurement in Example 1, and FIG. 2B is a perspective view of the sensor. A method of implementing step S11 and step S12 using this sensor will be explained.
まず、図2Aに示されるように、センサ20は、大別して3つの部品から構成されている。3つの部品は、電極付き基板201、スペーサー26、及び、固体電解質付きカバー202である。
First, as shown in FIG. 2A, the
ステップS11における検体の準備は、固体電解質付きカバー202を用いて行う。固体電解質付きカバー202は、カバー27と、カバー27の一方側の表面に配置された固体電解質25とを有しており、センサ20から取り外せる。
センサ20から固体電解質付きカバー202を取り外し、固体電解質25上にエアロゾルを収着させることで、検体が準備できる。
固体電解質付きカバー202はカバー27を有しているため、固体電解質25に触らずにエアロゾル中のウィルスを捕集できるので、意図しない汚染物質が検体中に混入するのを抑制できる。
Preparation of the sample in step S11 is performed using the
A sample can be prepared by removing the
Since the solid electrolyte-equipped
ステップS12における、検体と組合せ電極との接触は、固体電解質25を電極付き基板201の組合せ電極に押し付けることで実現できる。
電極付き基板201は、基板21と、上記基板21上に配置された作用電極(working electrode)である積層電極22と、対電極23(counter electrode)と、参照電極24(reference electrode)とを有している。
固体電解質25を、スペーサー26の切欠き部を介して積層電極22、対電極23、及び、参照電極24(組合せ電極;combination electrode)と接触させればよい。
Contact between the specimen and the combined electrode in step S12 can be achieved by pressing the
The electrode-equipped
The
スペーサー26は、固体電解質25を組合せ電極との位置合わせのためのガイドの機能を有しており、これにより、一旦取り外した固体電解質付きカバー202を再度取り付けるのが容易になるという利点がある。しかし、センサはスペーサー26を含まなくてもよい。
The
図2Cはセンサ20におけるX-Y断面図である。基板21上には、積層電極22、対電極23、及び、参照電極24が配置されている。これらの電極の間には、図中「SL」で表される封止部材(例えば、エポキシ樹脂)が配置されている。積層電極22は、BDD電極28と、BDD電極28上に配置された銅被覆層29とを有している。
なお、センサ20において、積層電極22は、対電極23、及び、参照電極24よりも厚み方向に沿って高くなっているが、各電極の高さは上記に制限されない。積層電極22は、対電極23、及び、参照電極24の表面に段差がない状態、及び、対電極23、及び、参照電極24のいずれか一方又は両方が、積層電極22よりも高くなった状態でもよい。
より優れた本発明の効果が得られる点では、積層電極22を構成するBDD電極28と、対電極23と、参照電極24との表面にそれぞれ略段差がないことが好ましい。
FIG. 2C is an XY cross-sectional view of the
Note that in the
In order to obtain better effects of the present invention, it is preferable that the surfaces of the
BDD電極28の製造方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。なかでも、化学気相(CVD:Chemical Vapor Deposition)法で製造することが好ましい。CVD法の励起源としては、熱フィラメント、マイクロ波、高周波、直流グロー放電、直流アーク放電、及び、燃焼炎等が使用できる。また、これらを複数組み合わせて核生成密度を調整したり、大面積化したり、均一化したりすることもできる。
原料は、炭素が含まれている多くの種類の化合物が使用できる。例えば、気体としてCH4、C2H2、C2H4、C10H16、CO、及び、CF4等;液体としてCH3OH、C2H5OH、及び、(CH3)2CO等;固体として黒鉛、及び、フラーレン等が挙げられる。
The method for manufacturing the
Many types of compounds containing carbon can be used as raw materials. For example, gases include CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 10 H 16 , CO, and CF 4 ; liquids include CH 3 OH, C 2 H 5 OH, and (CH 3 ) 2 CO. etc.; Examples of the solid include graphite and fullerene.
ホウ素の添加は、例えば、ホウ素を含む物質を系内に導入して炭素気相にホウ素を導入する方法等が挙げられる。このようなホウ素を含む物質としては、ジボラン、トリメチルボラン、及び、トリメトキシボラン等が挙げられるが、取り扱いがより容易である点で、トリメトキシボランが好ましい。
ホウ素源としてトリメトキシボラン、これを溶解する溶媒としてアセトンを用いると、アセトンが炭素源も兼ねるため、更に取り扱いが容易となる。
Examples of the addition of boron include a method of introducing a substance containing boron into the system and introducing boron into the carbon gas phase. Examples of such boron-containing substances include diborane, trimethylborane, and trimethoxyborane, and trimethoxyborane is preferred because it is easier to handle.
When trimethoxyborane is used as a boron source and acetone is used as a solvent for dissolving it, handling becomes easier because acetone also serves as a carbon source.
ダイヤモンドの成長速度がより速く、得られるダイヤモンド膜がより均一である点で、BDD電極はマイクロ波によるプラズマCVD法により形成されることがより好ましい。マイクロ波によって水素プラズマを発生させ、ここに原料ガスを導入すればダイヤモンド膜が形成できる。 It is more preferable that the BDD electrode be formed by plasma CVD using microwaves, since the growth rate of diamond is faster and the obtained diamond film is more uniform. A diamond film can be formed by generating hydrogen plasma using microwaves and introducing raw material gas into it.
炭素源にホウ素を添加する場合、ホウ素の添加量としては、特に制限されないが、得られるBDD電極がより優れた導電性を有する点で、10~12,000ppmが好ましく、1,000~10,000ppmがより好ましい。 When boron is added to the carbon source, the amount of boron added is not particularly limited, but is preferably 10 to 12,000 ppm, and 1,000 to 10,000 ppm, since the resulting BDD electrode has better conductivity. 000 ppm is more preferable.
基板21上に積層電極22、対電極23、及び、参照電極24を積層する方法としては特に制限されず、公知の方法が使用できる。このような方法としては、例えば、特開2006-10357号公報の0037~0050段落に記載の方法、及び、特開2020-33199号公報の0034~0057段落に記載の方法等が挙げられる。
The method of laminating the
なお、センサ20は、積層電極22と、対電極23と、参照電極24とを有しているが、実施例1のウィルス核酸の測定方法に使用可能なセンサは上記に制限されず、積層電極と、対電極とを有していればよい。
また、センサ20における積層電極22、対電極23、及び、参照電極24の配置は、交換されてもよい。
Note that although the
Furthermore, the arrangement of the
基板21は導電性基板でも絶縁性基板でもよいが、絶縁性基板が好ましい。基板としては、例えば、タングステン、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び、ニオブ等が挙げられる。また、基板21は石英ガラス等であってもよい。基板の厚み及び大きさは、取り扱い性等の観点から適宜選択されればよく、典型的には、1μm~5mmが好ましい。
Although the
BDD電極28の厚みは、成膜時間により調整できる。BDD電極28の厚みとしては、典型的には、0.1μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、10μm以上が特に好ましい。なお、上限としては特に制限されないが、一般に、1mm以下が好ましい。
上記の厚みの範囲は、対電極23、及び、参照電極24についても同様である。
The thickness of the
The above thickness range also applies to the
対電極23の材料としては特に制限されず、対電極用として公知の材料が使用できる。このような材料としては、例えば、白金、炭素材料、ステンレス、及び、SnO2等が挙げられる。参照電極24は、例えば、カロメル電極、及び、銀/塩化銀電極等であってよい。
The material for the
図1のフローチャートに戻り、ステップ13以降の手順を説明する。
ステップS13において、積層電極22に対して定電位が印加され、これにより銅被覆層29が固体電解質25側に溶出し(電気分解され)、銅イオンが発生する。このとき印加される電位は、特に制限されないが、一般に+0.4~0.5Vが好ましい。
銅イオンは、直接的関与、及び/又は、活性酸素種(Reactive Oxygen Species:ROS)の発生を触媒する等の間接的関与により、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊する。そのため、ウィルスの内部からウィルス核酸が放出される。
Returning to the flowchart of FIG. 1, the procedure from step 13 onwards will be explained.
In step S13, a constant potential is applied to the
Copper ions destroy at least a portion of the viral envelope and capsid through direct involvement and/or indirect involvement, such as by catalyzing the generation of reactive oxygen species (ROS). Therefore, viral nucleic acid is released from inside the virus.
図3は、実施例1のウィルス核酸の測定方法の原理を表す模式図である。検出系30は、BDD電極28と、BDD電極28上に形成された銅被覆層29と、固体電解質25からなり、固体電解質25の表面には、検出対象であるコロナウィルス31が配置されている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the principle of the method for measuring viral nucleic acids of Example 1. The
なお、図3においては、コロナウィルス31の構造が模式的に示されており、その直径(図3中、L1に対応する長さ)と、BDD電極28、銅被覆層29(合わせて、積層電極22)及び、固体電解質25の厚みとの関係は、実際に即していない。各部の大きさ、及び、厚み等はすでに説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。なお、上記は、後述する図4のL2についても同様である。
In addition, in FIG. 3, the structure of the
コロナウィルス31の表面は、脂質膜32で覆われており、その中に、Nucleocapsid(N)蛋白に巻き付いたプラス鎖の一本鎖RNAゲノム33が配置されている。コロナウィルス31の表面には、Spike(S)蛋白、Envelope(E)蛋白、Membrane(M)蛋白が配置され、形状が王冠に類似している。
一般に、ウィルス核酸は膜(エンベロープ)、及び/又は、殻(カプシド)に包まれているため、ウィルス核酸を直接的に電気化学測定することは難しい。
The surface of the
Generally, viral nucleic acids are enclosed in a membrane (envelope) and/or a shell (capsid), so it is difficult to directly electrochemically measure viral nucleic acids.
このとき、積層電極22に対して定電位が印加されると、銅被覆層29が固体電解質25側に溶出し、銅イオンが発生する。
銅イオンは、直接的関与、及び/又は、間接的関与によって、ウィルスのエンベロープ、及び、カプシドの少なくとも一部を破壊するため、これによってウィルスの内部からウィルス核酸(コロナウィルス31については、一本鎖RNAゲノム33)が放出される。
At this time, when a constant potential is applied to the
Copper ions destroy at least a portion of the viral envelope and capsid through direct and/or indirect involvement, thereby destroying viral nucleic acids (for
次に、ステップS14において、積層電極22に定電位を印加した際の応答として得られた電流(以下「応答電流」ともいう。)を予め定めた閾値と比較する。この応答電流は銅被覆層29の溶出経過を反映する。実施例1のウィルス核酸の測定方法は、検体に対してBDD電極28の少なくとも一部(好ましくは全部)を晒す必要があるため、この応答電流をモニターして銅被覆層29が所望の程度溶出したこと(分解されたこと)を確認することが好ましい。
なお、応答電流のモニター以外の方法、例えば、定電位の印加時間によって、銅被覆層29の溶出量(分解量)を管理してもよい。その場合は、ステップS14及びステップS15を省略してもよい。
Next, in step S14, a current obtained as a response when a constant potential is applied to the laminated electrode 22 (hereinafter also referred to as "response current") is compared with a predetermined threshold value. This response current reflects the elution progress of the
Note that the amount of elution (decomposition amount) of the
閾値は、例えば、銅被覆層29がすべて溶出した際の応答電流に所定の裕度を考慮した値とすればよい。積層電極22に電位を印加している際に、その応答電流が上記閾値以下(閾値を超えない状態)となれば、銅被覆層29が所望の程度(例えば、すべて)溶出したと判断できる(ステップS15:False)。一方で、応答電流が閾値を超える場合(ステップS15:True)、銅被覆層29が所望の程度より多く残存しているため、定電位の印加、及び、応答電流のモニターを継続すればよい(ステップS13~S15)。
The threshold value may be, for example, a value that takes into account a predetermined margin for the response current when all of the
図4は、積層電極に定電位を印加し、銅被覆層が溶出した後の検出系を表す模式図である。銅被覆層29が全て溶出した(分解された)ため、検出系40は、BDD電極28と、固体電解質25とからなり、固体電解質25の表面のコロナウィルス41は、エンベロープ、及び、カプシドが銅イオンの直接的関与、及び、間接的関与により破壊され、その内部からウィルス核酸が放出された状態となっている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the detection system after the copper coating layer is eluted by applying a constant potential to the laminated electrode. Since the
検出系40においては、コロナウィルス41に対してBDD電極28が晒されている(暴露している)ため、このBDD電極28の電位を掃引することで、ウィルス核酸由来の電気化学的応答を取得することができる(ステップS16)。
このウィルス核酸由来の電気化学的応答は、ウィルス核酸の酸化電流であることが好ましく、ピーク形状の応答であること(電位対電流の測定結果に1つ以上の極大値が存在すること)がより好ましい。なお、本明細書では、このピークの最大電流値を「ピーク電流」といい、この「ピーク電流」を与える電位を「ピーク電位」といい、このピークの面積を「電流ピーク面積」という。
In the
The electrochemical response derived from the viral nucleic acid is preferably an oxidation current of the viral nucleic acid, and more preferably a peak-shaped response (the presence of one or more local maximum values in the measurement results of potential versus current). preferable. In this specification, the maximum current value of this peak is referred to as a "peak current," the potential that provides this "peak current" is referred to as a "peak potential," and the area of this peak is referred to as a "current peak area."
BDD電極の電位を掃引する方法が、リニアスイープボルタンメトリー法、微分パルスボルタンメトリー法、及び、サイクリックボルタンメトリー法からなる群より選択される少なくとも1種の方法であると、上記のようなピーク形状の応答が得られやすい。 When the method of sweeping the potential of the BDD electrode is at least one method selected from the group consisting of linear sweep voltammetry, differential pulse voltammetry, and cyclic voltammetry, the peak-shaped response as described above can be obtained. is easy to obtain.
ウィルス核酸の酸化電流のピーク電位は+1.0~1.5V(vs Ag/AgCl)の範囲に検出されることが多い。実施例1のウィルス核酸測定方法においては、銅被覆層29を溶出させて、BDD電極28を検体に対して晒したのちに、BDD電極28の電位を掃引するため、このウィルス核酸の酸化電流の測定が可能になる。
The peak potential of the oxidation current of viral nucleic acids is often detected in the range of +1.0 to 1.5 V (vs Ag/AgCl). In the viral nucleic acid measuring method of Example 1, the potential of the
一般的な電極部材、例えばグラッシーカーボン、金、及び、白金等を用いると、+1.3V(vs Ag/AgCl)程度で水分子の酸化による酸素の発生に伴い、電流値の増大が検出されてしまい、ウィルス核酸の酸化電流を正確に検出することは難しい。一方、BDD電極28は、表面がsp3炭素からなり、分子が吸着できるサイトが少ないため、上記一般的な電極部材と比較して電位窓が広く、ウィルス核酸の酸化電流を検出することができる。
When using general electrode materials such as glassy carbon, gold, and platinum, an increase in current value is detected at around +1.3V (vs Ag/AgCl) due to the generation of oxygen due to oxidation of water molecules. Therefore, it is difficult to accurately detect the oxidation current of viral nucleic acids. On the other hand, the
ウィルス核酸の酸化電流は、ウィルス核酸を構成する核酸塩基の種類に起因して複数のピークが検出されることがある。その場合、各ピーク電流、又は、各ピーク面積を合計して測定値としてもよいし、単一のピーク電流、又は、ピーク面積を測定値としてもよい。
総量として評価する場合には、各ピーク電流、又は、各ピーク面積を合計した値を測定値とするのが好ましい。
実施例1の方法によれば、エアロゾルから捕集した検体中のウィルス核酸を迅速に測定できる。
Multiple peaks may be detected in the oxidation current of viral nucleic acids depending on the type of nucleobases that constitute the viral nucleic acids. In that case, each peak current or each peak area may be summed up as a measurement value, or a single peak current or peak area may be used as a measurement value.
When evaluating the total amount, it is preferable to use the sum of each peak current or each peak area as the measured value.
According to the method of Example 1, viral nucleic acids in specimens collected from aerosols can be rapidly measured.
図5は本発明の実施例2によるウィルス核酸測定装置のハードウェア構成図である。 FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a virus nucleic acid measuring device according to Example 2 of the present invention.
ウィルス核酸測定装置50は、プロセッサ51、記憶デバイス52、表示デバイス53、入力デバイス54、電気化学測定デバイス55、及び、接続具56を有している。プロセッサ51、記憶デバイス52、表示デバイス53、入力デバイス54、及び、電気化学測定デバイス55はバス(図中「BUS」と表記している)を介して相互にデータを交換できる。The viral nucleic
ウィルス核酸測定装置50には、接続具56を介してセンサ20が接続されている。構造は後述するが、センサ20はウィルス核酸測定装置50に対して取り外し可能であり、例えば、検体毎にセンサ20を交換できる。
なお、センサ20は図2A、図2B、及び、図2Cで説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
The
Note that the
プロセッサ51は、ウィルス核酸測定装置50の各部を制御して、ウィルス核酸測定装置の機能を実現する。
プロセッサ51は、例えば、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ASIC(application-specific integrated circuit)、FPGA(field programmable gate array)、及び、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units)等でよい。
The
The
記憶デバイス52は、プログラム、及び、データを一時的に、及び/又は、非一時的に記憶する機能を有し、プロセッサ51の作業エリアを提供する。
記憶デバイス52は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、及び、SSD(Solid State Drive)等でよい。
The
The
表示デバイス53は、測定結果、積層電極(又はBBD電極)への電圧印加状況、検体名、及び、操作手順等を表示できる。表示デバイス53は、液晶ディスプレイ、及び、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等でよい。
また、表示デバイス53は、入力デバイス54と一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイス53がタッチパネルディスプレイであって、GUI(Graphical User Interface)を提供する形態が挙げられる。
The
Further, the
入力デバイス54は、組合せ電極への電圧印加条件、測定条件、及び、検体名等を入力できる。入力デバイス54は、キーボード、マウス、スキャナ、及び、タッチパネル等でよい。
The
電気化学測定デバイス55により、接続具56を介して接続されたセンサ20の積層電極22に定電位を印加して、応答電流を測定できる。また、電気化学測定デバイス55により、銅被覆層29が溶出した後のBDD電極28に掃引電位を印加して、ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定できる。電気化学測定デバイス55は、例えば、ポテンシオスタット等であってよい。
The
接続具56は、電気化学測定デバイス55と、センサ20の組合せ電極(積層電極22、対電極23、及び、参照電極24)とを電気的に接続する。接続具56としては、例えば、端子と導線の組合せ等であってよい。
The
図6Aは、実施例2のウィルス核酸測定装置の斜視図である。ウィルス核酸測定装置60は、本体61と、本体61の中央部に配置されたタッチパネルディスプレイ62とを有し、本体61内には、すでに説明した各ハードウェア(プロセッサ51、及び、電気化学測定デバイス55等)が搭載された回路基板が配置されている。
FIG. 6A is a perspective view of the virus nucleic acid measuring device of Example 2. The virus nucleic
ウィルス核酸測定装置60は、センサ20を挿入するための挿入口63を有している。図6Bは、センサ20を挿入した状態のウィルス核酸測定装置60の斜視図である。
The virus nucleic
図6Cは、図6BのV-W断面図である。挿入口63に基板21を上側にして挿入されたセンサ20は、充填部材69で支持された本体61と、挿入口63の内部に配置されたバネ部材64によって挟持される。
基板21の表面に配置された組合せ電極(V-W断面では、参照電極24)は、基板21の反対側表面からバネ部材64に押し付けられて、端子65と密着する。端子65は導線66を介して、回路基板68の端子67と接続されている。端子67は、回路基板68上に配置された電気化学測定デバイス55と接続されている。これによって、電気化学測定デバイス55が、組合せ電極と接続される。
FIG. 6C is a sectional view taken along the line VW in FIG. 6B. The
The combination electrode (
図7は、実施例2のウィルス核酸測定装置の機能ブロック図である。ウィルス核酸測定装置70は、制御部71と、記憶部72と、表示部73と、入力部74と、比較部75と、定電位印加部76と、掃引電位印加部77と、センサ部78とを有する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the virus nucleic acid measuring device of Example 2. The virus nucleic
制御部71は、プロセッサ51を含んで構成される。制御部71は、記憶部72、表示部73、入力部74、比較部75、定電位印加部76、及び、掃引電位印加部77のそれぞれを制御して、ウィルス核酸測定装置70の機能を実現する。
The
記憶部72は、記憶デバイス52を含んで構成される。記憶部72により、プログラム、及び、閾値等が記憶され、測定データ等が記憶される。
The
表示部73は、表示デバイス53を含んで構成される。また、入力部74は入力デバイス54を含んで構成される。制御部71が、これらを制御することで、ウィルス核酸測定装置70の使用者からの入力を受け付けてそれを記憶部72に記憶させたり、記憶部72に記憶された定電位印加部76、及び、掃引電位印加部77によって得られた測定データ(応答電流、及び、電気化学的応答)を装置の使用者に対して表示したりできる。
The
比較部75は、記憶部72に記憶されたプログラムを制御部71が実行することによって実現される機能である。比較部75は、積層電極22への定電位の印加による応答電流と予め定められた閾値とを比較する。
なお、閾値は記憶部72に記憶されている。応答電流は、後述する定電位印加部76によって得られる。
The
Note that the threshold value is stored in the
定電位印加部76は、電気化学測定デバイス55を含んで構成され、記憶部72に記憶されたプログラムを制御部71が実行し、電気化学測定デバイス55が制御されて実現される機能である。
定電位印加部76は、センサ部78に接続されたセンサの積層電極22に定電圧を印加し、その応答電流を測定する。
The constant
The constant
掃引電位印加部77は、電気化学測定デバイス55を含んで構成され、記憶部72に記憶されたプログラムを制御部71が実行し、電気化学測定デバイス55が制御されて実現される機能である。
掃引電位印加部77は、センサ部78に接続され、検体に晒されたBDD電極28に掃引電圧を印加し、ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する。
The sweep
The sweep
センサ部78は接続具56を含んで構成され、センサ20の各電極と、電気化学測定デバイス55とを電気的に接続する機能である。
The
図8は、実施例2によるウィルス核酸測定装置の制御部71の動作を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the
ステップS81において、制御部71は定電位印加部76を制御して、ウィルスを含む検体と接触させた積層電極22に定電圧を印加させ、応答電流を測定させる。なお、積層電極22は、センサ20に含まれており、センサ20は、センサ部78を介して接続された定電位印加部76により制御される。
In step S81, the
ステップS82において、制御部71は、比較部75を制御して、積層電極22から得られる応答電流と、記憶部72に予め記憶されている閾値とを比較する。
この閾値は、銅被覆層29の好ましい溶出状態に対応するものとして予め定められ、記憶されている。実施例1のウィルス核酸の測定方法で説明したが、銅イオンによりウィルスのカプシド、及び、エンベロープを破壊した後は、ウィルス核酸の酸化電流をBDD電極で測定する必要がある。そのため、銅被覆層29が溶出し、検体に対してBDD電極が十分に露出していることが好ましく、銅被覆層29がすべて溶出していることがより好ましい。
In step S82, the
This threshold value is predetermined and stored as a value corresponding to a preferable elution state of the
このような観点で定められた閾値について、応答電流がそれを超える場合(ステップS83:True)、BDD電極28上に配置された銅被覆層29は所望の程度溶出しきれていないことになる。
If the response current exceeds the threshold determined from such a viewpoint (step S83: True), it means that the
この場合、ステップS84として、制御部71は定電位印加部76を制御して、積層電極22に定電位の印加を継続させる。
その後、再度、比較部75によって閾値の判定(ステップS82~ステップS83)が実行され、応答電流が閾値以下となるまで繰り返される。
In this case, in step S84, the
Thereafter, the
一方、比較部75による応答電流と閾値との比較の結果、応答電流が閾値以下であった場合(ステップS83:False)、制御部71は掃引電位印加部77を制御して、検体に晒されたBDD電極28に掃引電圧を印加させ、得られる電気化学的応答を測定させる(ステップS85)。
この電気化学的応答は、典型的には、積層電極22への定電位の印加によって生じた銅イオンの働きにより、ウィルスのカプシド、及び/又は、エンベロープの少なくとも一部が消滅し、放出されたウィルス核酸の酸化電流である。
On the other hand, as a result of the comparison between the response current and the threshold value by the
This electrochemical response typically occurs when at least a portion of the virus capsid and/or envelope is annihilated and released due to the action of copper ions generated by applying a constant potential to the
ウィルス核酸の酸化電流は、典型的には、電位対電流の曲線において、ピークを有する曲線として得られることが好ましい。このピーク電流、及び、電流ピーク面積は検体中のウィルス核酸の量に比例する。ピーク電流、及び、電流ピーク面積は、掃引電位印加部77によって記憶部72に格納され、入力部74に表示される。
It is preferable that the oxidation current of the viral nucleic acid is typically obtained as a curve having a peak in a potential versus current curve. This peak current and current peak area are proportional to the amount of viral nucleic acid in the sample. The peak current and current peak area are stored in the
実施例2のウィルス核酸の測定装置によれば、エアロゾルから捕集した検体に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を迅速に測定できる。 According to the viral nucleic acid measuring device of Example 2, viral nucleic acid derived from a virus contained in a sample collected from an aerosol can be rapidly measured.
図9は、本発明の実施例3によるウィルス核酸測定装置のハードウェア構成図である。
ウィルス核酸測定装置90は、プロセッサ51、記憶デバイス52、表示デバイス53、入力デバイス54、電気化学測定デバイス55、及び、電気化学測定デバイス55に接続されたセル91を有している。
FIG. 9 is a hardware configuration diagram of a virus nucleic acid measuring device according to Example 3 of the present invention.
The virus nucleic
ウィルス核酸測定装置90は、電気化学測定デバイス55と接続されたセル91を有し、接続具を有しないことを除いては、ハードウェア構成として実施例2のウィルス核酸測定装置と類似の点が多く、以下、相違点を中心に説明する。
The virus nucleic
セル91は、検体を収容できる容器であり、内部に積層電極22、対電極23、及び、参照電極24を有している。典型的には液状の検体をセル91に収容すると、収容された検体が、組合せ電極を構成する上記各電極と接触する。
積層電極22、対電極23、及び、参照電極24は、それぞれ電気化学測定デバイス55と電気的に接続され、電位、及び、電流を制御、及び、測定できる。
The
The
図10は、実施例3によるウィルス核酸測定装置の模式図である。
ウィルス核酸測定装置100は、コンピュータ101と、コンピュータ101に接続されたポテンシオスタット102と、ポテンシオスタット102にそれぞれ接続された積層電極22、対電極23、及び、参照電極24を有している。積層電極22、対電極23、及び、参照電極24は、セル91内に収容され、セル91に同じく収容される検体と接触できる。なお、コンピュータ101はプロセッサ51、記憶デバイス52、表示デバイス53、及び、入力デバイス54を含み、ポテンシオスタット102は電気化学測定デバイス55を含む。
FIG. 10 is a schematic diagram of a virus nucleic acid measuring device according to Example 3.
The virus nucleic
実施例3のウィルス核酸測定装置は、実施例2のウィルス核酸測定装置において、センサが着脱式であるのに対して、組合せ電極を含むセルを内蔵しており、構成がより単純である点で優れている。なお、実施例3のウィルス核酸測定装置の機能、及び、動作は、実施例2のウィルス核酸測定装置と同様なので、説明を省略する。 The viral nucleic acid measuring device of Example 3 has the advantage that, unlike the viral nucleic acid measuring device of Example 2, in which the sensor is removable, it has a built-in cell containing a combination electrode, and has a simpler configuration. Are better. Note that the functions and operations of the virus nucleic acid measuring device of Example 3 are the same as those of the virus nucleic acid measuring device of Example 2, so a description thereof will be omitted.
実施例3のウィルス核酸測定装置によれば、典型的には液体状の検体に含まれるウィルスに由来するウィルス核酸を迅速に測定できる。 According to the viral nucleic acid measuring device of Example 3, viral nucleic acid derived from a virus typically contained in a liquid sample can be rapidly measured.
図11Aは実施例4によるセンサ110の分解斜視図であり、図11Bは同センサの斜視図である。センサ110は、基板21と、上記基板21上に配置された積層電極22と、対電極23と、参照電極24とを有している。
また、スペーサー26と、スペーサー26を覆うカバー27とを有している。
なお、カバー27は凹欠部111を有している。
FIG. 11A is an exploded perspective view of a
It also includes a
Note that the
典型的には液状の検体が、凹欠部111から導入され、基板21の上面、カバー27の下面、及び、スペーサー26の切欠き部の側面で隠される空間を濡らす。これにより、検体と組合せ電極とが接触し、測定ができる。
Typically, a liquid sample is introduced through the
なお、本センサ110は、すでに説明したセンサ20に代えて実施例2のウィルス核酸測定装置に挿入して使用することができる。使用方法は、センサ20と同様であるので、説明を省略する。
Note that this
実施例4のセンサは、ウィルス核酸測定装置に対して着脱可能なので、検体毎に取り替えることで、検体が互いに混入して測定結果に誤差の生ずるのを防ぐことができる。 Since the sensor of Example 4 is detachable from the virus nucleic acid measuring device, by replacing it for each sample, it is possible to prevent samples from mixing with each other and causing errors in measurement results.
20:センサ、21:基板、22:積層電極、23:対電極、24:参照電極、25:固体電解質、26:スペーサー、27:カバー、28:BDD電極、29:銅被覆層、31、41:コロナウィルス、32:脂質膜、33:一本鎖RNAゲノム、50:ウィルス核酸測定装置、51:プロセッサ、52:記憶デバイス、53:表示デバイス、54:入力デバイス、55:電気化学測定デバイス、56:接続具、60:ウィルス核酸測定装置、61:本体、62:タッチパネルディスプレイ、63:挿入口、64:バネ部材、65:端子、66:導線、67:端子、68:回路基板、69:充填部材、70:ウィルス核酸測定装置、71:制御部、72:記憶部、73:表示部、74:入力部、75:比較部、76:定電位印加部、77:掃引電位印加部、78:センサ部、90:ウィルス核酸測定装置、91:セル、100:ウィルス核酸測定装置、101:コンピュータ、102:ポテンシオスタット、110:センサ、111:凹欠部、201:電極付き基板、202:固体電解質付きカバー 20: Sensor, 21: Substrate, 22: Laminated electrode, 23: Counter electrode, 24: Reference electrode, 25: Solid electrolyte, 26: Spacer, 27: Cover, 28: BDD electrode, 29: Copper coating layer, 31, 41 : coronavirus, 32: lipid membrane, 33: single-stranded RNA genome, 50: virus nucleic acid measuring device, 51: processor, 52: storage device, 53: display device, 54: input device, 55: electrochemical measurement device, 56: Connector, 60: Viral nucleic acid measuring device, 61: Main body, 62: Touch panel display, 63: Insertion port, 64: Spring member, 65: Terminal, 66: Conductor, 67: Terminal, 68: Circuit board, 69: Filling member, 70: Viral nucleic acid measuring device, 71: Control section, 72: Storage section, 73: Display section, 74: Input section, 75: Comparison section, 76: Constant potential application section, 77: Sweep potential application section, 78 : Sensor part, 90: Viral nucleic acid measuring device, 91: Cell, 100: Viral nucleic acid measuring device, 101: Computer, 102: Potentiostat, 110: Sensor, 111: Recessed part, 201: Substrate with electrode, 202: Cover with solid electrolyte
Claims (17)
前記積層電極に定電位を印加して、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させて、前記ウィルスから、ウィルス核酸を放出させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に晒すことと、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、前記ウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定することと、を含む、ウィルス核酸の測定方法。 Contacting a sample containing a virus with a combination electrode comprising at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode;
Applying a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions to release viral nucleic acid from the virus, and exposing the boron-doped diamond electrode to the specimen;
A method for measuring viral nucleic acid, comprising sweeping the potential of the boron-doped diamond electrode and measuring an electrochemical response derived from the viral nucleic acid.
前記積層電極に定電位を印加し、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に対して晒す定電位印加部と、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、前記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部と、を有する、ウィルス核酸測定装置。 A sensor unit for contacting a sample containing a virus with a combination electrode, the sensor unit including at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode;
a constant potential application unit that applies a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions, and exposes the boron-doped diamond electrode to the specimen;
A virus nucleic acid measuring device, comprising: a sweep potential application section that applies a sweep potential to the boron-doped diamond electrode and measures an electrochemical response derived from the virus.
前記比較の結果、前記応答電流が、前記閾値以下となるまで、前記定電位印加部が前記定電位の印加を継続する、請求項8に記載のウィルス核酸測定装置。 a comparison unit that compares a response current due to the application of the constant potential with a predetermined threshold;
The viral nucleic acid measuring device according to claim 8, wherein the constant potential applying section continues applying the constant potential until the response current becomes equal to or less than the threshold as a result of the comparison.
基板と、前記基板上に配置された前記組合せ電極と、
前記検体を表面に付着させ、前記検体が付着した前記表面を前記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、
を含むセンサの前記組合せ電極を、前記定電位印加部、及び、前記掃引電位印加部と電気的に接続させるための接続具を含む、請求項8又は9に記載のウィルス核酸測定装置。 The sensor section is
a substrate; and the combination electrode disposed on the substrate;
a solid electrolyte for attaching the analyte to a surface and contacting the surface to which the analyte is attached with the combination electrode;
The viral nucleic acid measuring device according to claim 8 or 9, further comprising a connector for electrically connecting the combined electrode of the sensor including the constant potential applying section and the sweep potential applying section.
前記検体を収容するためのセルと、
前記検体と接触するように前記セル内に配置された前記組合せ電極と、を含む、請求項8~10のいずれか1項に記載のウィルス核酸測定装置。 The sensor section is
a cell for accommodating the specimen;
The viral nucleic acid measuring device according to any one of claims 8 to 10, comprising the combination electrode arranged in the cell so as to be in contact with the specimen.
ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極上に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、組合せ電極にウィルスを含む検体を接触させるためのセンサ部と、前記積層電極に定電位を印加し、前記銅被覆層を溶出させ、銅イオンを発生させるとともに、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極を前記検体に対して晒す定電位印加部と、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極に掃引電位を印加し、前記ウィルスに由来する電気化学的応答を測定する掃引電位印加部とを有するウィルス核酸測定装置に、
前記組合せ電極に対してウィルスを含む検体が接触した状態で、前記積層電極に定電位を印加する手順と、
前記定電位の印加によって前記銅被覆層が溶出し、前記検体に晒された前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の電位を掃引し、前記ウィルスのウィルス核酸に由来する電気化学的応答を測定する手順と、を実行させるプログラム。 By computer,
A sensor unit for contacting a sample containing a virus with a combination electrode, the sensor unit including at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode; A constant potential applying section applies a constant potential to the laminated electrode to elute the copper coating layer and generate copper ions, and exposes the boron-doped diamond electrode to the specimen, and sweeps the boron-doped diamond electrode. A viral nucleic acid measuring device having a sweep potential applying section that applies a potential and measures an electrochemical response derived from the virus,
a step of applying a constant potential to the laminated electrode while a sample containing a virus is in contact with the combined electrode;
The copper coating layer is eluted by the application of the constant potential, the potential of the boron-doped diamond electrode exposed to the specimen is swept, and an electrochemical response derived from the viral nucleic acid of the virus is measured. Program to be executed.
前記比較の結果、前記応答電流が前記閾値以下となるまで、前記定電位の印加を継続する手順と、を実行させる、請求項12に記載のプログラム。 Further, a step of comparing a response current due to the application of the constant potential with a predetermined threshold;
13. The program according to claim 12, further comprising: continuing to apply the constant potential until the response current becomes equal to or less than the threshold as a result of the comparison.
前記基板上に配置された組合せ電極と、
ウィルスを含む検体を表面に付着させ、前記検体が付着した前記表面を前記組合せ電極と接触させるための固体電解質と、
を含むセンサであって、
前記組合せ電極は、ホウ素ドープダイヤモンド電極、及び、前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面に配置された銅被覆層を有する積層電極と、対電極と、を少なくとも含む、センサ。 A substrate and
a combination electrode disposed on the substrate;
a solid electrolyte for attaching a sample containing a virus to a surface and contacting the surface to which the sample is attached with the combination electrode;
A sensor comprising:
The combination electrode includes at least a boron-doped diamond electrode, a laminated electrode having a copper coating layer disposed on a surface of the boron-doped diamond electrode, and a counter electrode.
ホウ素ドープダイヤモンド電極と、
前記ホウ素ドープダイヤモンド電極の表面の全体に配置された銅被覆層と、を有する積層電極。 A laminated electrode for use in the method for measuring viral nucleic acid according to any one of claims 1 to 7,
boron-doped diamond electrode,
a copper coating layer disposed over the entire surface of the boron-doped diamond electrode.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020172265 | 2020-10-13 | ||
JP2020172265 | 2020-10-13 | ||
PCT/JP2021/031778 WO2022080023A1 (en) | 2020-10-13 | 2021-08-30 | Method for measuring viral nucleic acid, device for measuring viral nucleic acid, program, sensor, layered electrode, and substrate with electrode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2022080023A1 JPWO2022080023A1 (en) | 2022-04-21 |
JP7455431B2 true JP7455431B2 (en) | 2024-03-26 |
Family
ID=81208345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022557250A Active JP7455431B2 (en) | 2020-10-13 | 2021-08-30 | Virus nucleic acid measurement method, virus nucleic acid measurement device, program, sensor, laminated electrode, and substrate with electrode |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7455431B2 (en) |
WO (1) | WO2022080023A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002310977A (en) | 2000-09-21 | 2002-10-23 | Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk | Diamond electrode for measuring concentration of glucose and measuring method and instrument using the same |
JP2007163224A (en) | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Keio Gijuku | Electrochemical measuring method |
JP2014517281A (en) | 2011-05-18 | 2014-07-17 | エレメント シックス リミテッド | Electrochemical sensor with diamond electrode |
-
2021
- 2021-08-30 JP JP2022557250A patent/JP7455431B2/en active Active
- 2021-08-30 WO PCT/JP2021/031778 patent/WO2022080023A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002310977A (en) | 2000-09-21 | 2002-10-23 | Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk | Diamond electrode for measuring concentration of glucose and measuring method and instrument using the same |
JP2007163224A (en) | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Keio Gijuku | Electrochemical measuring method |
JP2014517281A (en) | 2011-05-18 | 2014-07-17 | エレメント シックス リミテッド | Electrochemical sensor with diamond electrode |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WARNES, Sarah L. ほか,Inactivation of Murine Norovirus on a Range of Copper Alloy Surfaces Is Accompanied by Loss of Capsid Integrity,Applied and Environmental Microbiology,2015年,Vol.81, No.3,pp.1085-1091, |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022080023A1 (en) | 2022-04-21 |
JPWO2022080023A1 (en) | 2022-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Salimi et al. | Simultaneous determination of ascorbic acid, uric acid and neurotransmitters with a carbon ceramic electrode prepared by sol–gel technique | |
Ciolkowski et al. | Disproportionation during electrooxidation of catecholamines at carbon-fiber microelectrodes | |
Gholizadeh et al. | Toward point-of-care management of chronic respiratory conditions: Electrochemical sensing of nitrite content in exhaled breath condensate using reduced graphene oxide | |
Dogan-Topal et al. | Voltammetric studies on the HIV-1 inhibitory drug Efavirenz: The interaction between dsDNA and drug using electrochemical DNA biosensor and adsorptive stripping voltammetric determination on disposable pencil graphite electrode | |
US9671432B2 (en) | Nanowire electrode sensor | |
Wang et al. | Detection of theophylline utilising portable electrochemical sensors | |
Khafaji et al. | Electrochemistry of levo‐thyroxin on edge‐plane pyrolytic graphite electrode: application to sensitive analytical determinations | |
Atta et al. | Electrochemical sensing platform based on nano‐perovskite/glycine/carbon composite for amlodipine and ascorbic acid drugs | |
Alipour et al. | Development of simple electrochemical sensor for selective determination of methadone in biological samples using multi‐walled carbon nanotubes modified pencil graphite electrode | |
Rusinek et al. | All-diamond microfiber electrodes for neurochemical analysis | |
Spindola et al. | Evaluation of a novel composite based on functionalized multi-walled carbon nanotube and iron phthalocyanine for electroanalytical determination of isoniazid | |
Komkova et al. | Hydrogen peroxide detection in wet air with a prussian blue based solid salt bridged three electrode system | |
JP7455431B2 (en) | Virus nucleic acid measurement method, virus nucleic acid measurement device, program, sensor, laminated electrode, and substrate with electrode | |
Guo et al. | Detection of trace zinc by an electrochemical microsensor based on carbon nanotube threads | |
Hees et al. | Diamond nanoelectrode arrays for the detection of surface sensitive adsorption | |
Ayish et al. | A novel nanoparticles‐based electrochemical sensing platform for sensitive detection of oral anticoagulant; edoxaban in human plasma | |
Jyoti et al. | 3D‐printed Electrochemical Sensor for Organophosphate Nerve Agents | |
Marenco et al. | Electrochemical Determination of Fentanyl Using Carbon Nanofiber-Modified Electrodes | |
WO2006067491A1 (en) | Amperometric sensor and method for the detection of gaseous analytes comprising a working electrode comprising edge plane pyrolytic graphite | |
WO2007114252A1 (en) | Method for measuring protein | |
Lowe et al. | Gas sensing using edge-plane pyrolytic-graphite electrodes: electrochemical reduction of chlorine | |
Baig et al. | A new approach of controlled single step in situ fabrication of graphene composite sensor for simultaneous sensing of small biomolecules in human urine | |
Reyes-Morales et al. | The oxidation of ferrocene in sessile toluene macro-and microdroplets: An opto-electrochemical study | |
Krimi et al. | Voltammmetric determination of captopril using multiwall carbon nanotubes paste electrode in the presence of isoproterenol as a mediator | |
JPH06229970A (en) | Humor constituent measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230120 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20230123 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7455431 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |