WO2005083428A1 - 診断用センサ - Google Patents

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WO2005083428A1
WO2005083428A1 PCT/JP2004/004524 JP2004004524W WO2005083428A1 WO 2005083428 A1 WO2005083428 A1 WO 2005083428A1 JP 2004004524 W JP2004004524 W JP 2004004524W WO 2005083428 A1 WO2005083428 A1 WO 2005083428A1
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diagnostic
antigen
ligand
sensor
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PCT/JP2004/004524
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Naoki Urushihata
Hideki Yanagawa
Yukinobu Tajima
Original Assignee
Pixen, Inc.
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting and diagnosing an abnormality in a living body when the abnormality has occurred, and a sensor used for the detection.
  • Such detection technologies can be broadly classified into technologies that extract tissue by incising the body and technologies that detect abnormalities without incising the body.
  • a type of abnormality detection that does not incise the body is preferable.
  • the sense of smell is particularly emotional or emotional, and even with the same odor, a slight difference in the atmosphere in which the odor exists makes it a pleasant odor. You may feel it, or you may feel "stinking". In addition, there are large variations in sensations among individuals.
  • An object of the present invention is to remove a part of a living tissue that is painful to a patient and / or to remove blood.
  • the odor can be reduced by a simple device without taking the liquid or using a conventional test method such as examining a part of the collected biological tissue and / or blood with a microscope for a long time.
  • An object of the present invention is to provide a diagnostic sensor and a diagnostic system capable of easily detecting an abnormality in a human body based on a standard.
  • the inventor has found that when there is an abnormality or disease in the living body, it is generated in a healthy state in the living body itself, in a body fluid such as blood or sweat of the living body, or in a gas generated from the living body such as breath, inhalation or water vapor from the skin. I have been paying more attention to the odor that does not occur.
  • odors include molecules or particles of antigens or ligands corresponding to pathogens, abnormalities or diseases in various parts of the living body having abnormalities or diseases, body fluids, or gas from living bodies. Because of the inclusion, we focused on the fact that if pathogens, antigens or ligands were detected from the relevant sites, body fluids, or gases, it would be possible to make accurate diagnostics on the state of living organisms.
  • the diagnostic sensor (A) of the present invention based on the above-mentioned findings is an antigen (S) or ligand corresponding to various pathogens, abnormalities or diseases existing in a living body part and / or a body fluid of a living body or a gas generated from a living body.
  • the pathogen, antigen (S) or ligand is a factor of the disease, and the detection means (2) does not detect all pathogens or antigens, but detects a specific pathogen, antigen (S) or ligand. It is preferable to detect it.
  • the detection means (2) detects, for example, only one kind of pathogen, antigen or ligand, and comprises an antibody (R) that binds to the pathogen or antigen (S) to be detected, or It is preferable that a protein (ligand receptor) that binds to the ligand is provided, and the site provided with the antibody (R) or protein is used as the sensing unit (2). Further, the antibody (R) may use a single clonal antibody (monoclonal antibody). preferable.
  • the detection means (2) detects the body odor of each individual corresponding to the gene group of the major histocompatibility complex (MHC) used when the immune cell distinguishes itself from foreign matter. It is also possible to configure in such a manner.
  • MHC major histocompatibility complex
  • the diagnostic sensor (A) of the present invention comprises the above-mentioned detection means (2) by applying or attaching an antibody (R) or a ligand on or near an integrated circuit (1) formed on a semiconductor substrate.
  • the portion (2) where the antibody (R) is applied or attached is electrically connected to the integrated circuit (1) by a conductor portion (3), and a signal generating means is provided in the integrated circuit (1).
  • the electric signal corresponding to the surface acoustic wave current (4a) is transmitted to the outside of the integrated circuit (1) (claim 2).
  • the diagnostic system (B) of the present invention using the above-described diagnostic sensor (A) includes a signal amplifying means (5) for amplifying a signal generated by the diagnostic sensor (A); ) Stores a signal generated when a pathogen, antigen (S) or ligand is not detected as a base signal (database 6), control means (control unit 7), and display means The control means (7) compares the signal generated by the diagnostic sensor (A) with the base signal stored in the storage means (6), and performs diagnosis. It is configured to judge whether the signal generated by the sensor (A) is a signal when a pathogen, an antigen (S) or a ligand is detected (Claim 3: FIGS. 4 and 5).
  • the diagnostic system (E) using the computer network of the present invention by the above-described diagnostic sensor (sensor chip C) and the computer network (N) is provided on the receiving side (the side receiving the diagnosis) and Reading means (reader 75) for reading a signal generated by the diagnostic sensor (C) to generate an electric signal; and a receiving side for sending the electric signal from the reading means (75) to the network (N).
  • the diagnostic computer (D) uses a signal generated by the reading means (75) as a base signal in advance when the diagnostic sensor (C) does not detect a pathogen, antigen or ligand.
  • the storage means (D 3) that stores the data, the comparison means (D 4) for comparing the signal transmitted via the network (N) with the base signal, and the output signal of the comparison means (D 4) Determining means (D5) for determining the state of the medical examination side corresponding to the signal transmitted via the network (N) (Claim 4: FIG. 8).
  • the brassiere (10) of the present invention forms a housing part (10a) for housing any of the above-mentioned diagnostic sensors (C), and the diagnostic sensor (C) is located on the breast. If an abnormality is present, the diagnostic sensor (C) in the storage section (10a) detects the antigen or ligand that is the cause of the abnormality and notifies the abnormality. 5: Figure 9).
  • the antigen is, for example, an antigen corresponding to breast cancer.
  • the accommodating portion is located near the nipple.
  • a diagnostic sensor having a (specification part) detection part (specification part) based on the coincidence of an antibody and an antigen, or a sensor for detecting the binding of a ligand to a protein (ligand receptor) can be used as another sensor. It can be replaced.
  • a sensor utilizing an organic dye film such Bae tine dyes Ya merocyanine dyes
  • sensor utilizing chemicals such j3-carotene, tin oxide (S n 0 2), zinc oxide (Z n O), iron oxide (F e 2 0 3), even cowpea the metal oxide semiconductor sensors such as titanium oxide (T i ⁇ 3) is detectable.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram depicting the state of collation between the tank antibody and the antigen in the first embodiment of the present invention as an image
  • Fig. 3 is a diagram showing a state in which the antibody does not match the antibody
  • Fig. 3 is a schematic diagram depicting a comparison state between the tanclonal antibody and the antigen according to the first embodiment of the present invention as an image.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram depicting the state of collation between the tank antibody and the antigen in the first embodiment of the present invention as an image
  • Fig. 3 is a diagram showing a state in which the antibody does not match the antibody
  • Fig. 3 is a schematic diagram depicting a comparison state between the tanclonal antibody and the antigen according to the first embodiment of the present invention as an image.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a diagnostic method according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a diagnostic chip of a third embodiment
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a diagnostic chip of a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a block diagram of a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a diagnostic system.
  • FIG. 9 shows a configuration of a sixth embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view of a brassiere for diagnosing breast cancer. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIGS. 1 to 3 is a diagram three-dimensionally showing an example of a diagnostic sensor.
  • the sensor indicated by the symbol A in its entirety is a monoclonal antibody R mounted on an integrated circuit ⁇ formed on a semiconductor substrate and its monoclonal port: a single antibody R is connected to the semiconductor integrated circuit 1 It is constituted by a conductive material 3 which is formed.
  • the sensor A has an antibody R (monoclonal antibody), and the detection part 2 serving as the detection means does not match the antigen S placed on the upper surface of the detection part 2 with the antibody S of the detection part 2.
  • a weak waveform eg, a sine wave
  • a current 4b called a surface acoustic wave current or an interfacial trace current is generated, and the weak waveform 4a changes.
  • sensing part 2 with antibody R is coated with coating 2f.
  • the coating 2f is made of a material that allows the passage of antigen molecules or antigen fine particles but does not allow passage of antibodies.
  • the sensing part 2 of the sensor chip can be substituted not only with the antibody R but also with a substance that reacts with a specific antigen S ′.
  • the substance that reacts with the specific antigen S is, for example, a substance using an odor sensing function by an odor sensor, a sensor using an organic pigment film such as a pine dye or a melanin cyanine pigment, a] 3 carotene, etc. sensor using chemicals, acid tin (S n 0 2), zinc oxide (Z N_ ⁇ ), iron oxide (F e 2 ⁇ 3), a metal oxide semiconductor sensor such as titanium oxide (T io 3) Yes, it can be detected by these sensors.
  • a substance using an odor sensing function by an odor sensor a sensor using an organic pigment film such as a pine dye or a melanin cyanine pigment, a] 3 carotene, etc. sensor using chemicals, acid tin (S n 0 2), zinc oxide (Z N_ ⁇ ), iron oxide (F e 2 ⁇ 3), a metal oxide semiconductor sensor such as titanium oxide (T io 3) Yes, it can be detected by these sensors.
  • the second embodiment of FIGS. 4 and 5 is a diagnostic system including the diagnostic sensor of the first embodiment.
  • the diagnostic system which is generally designated by the reference character B, comprises a detection part 2 having the antibody R (monoclonal antibody), a semiconductor integrated circuit 1, and a conductor 3 connecting the detection part 2 and the semiconductor integrated circuit 1.
  • Diagnostic sensor A semiconductor amplifier (signal amplifier) 5 connected to diagnostic sensor A and amplifying the signal transmitted from diagnostic sensor A, and signal amplifier 5 and database 6 connected to signal line L Control unit 7.
  • the diagnostic system B includes an image display device (monitor) 8 and an audio output device 9, and the image display device (monitor) 8 and the audio output device 9 are connected to the control stub 7 by a control signal line L0. It is connected to the.
  • the control unit 7 detects a weak current output from the semiconductor amplifier 5 (Step S1).
  • the waveform of the weak current is checked (step S2), and it is determined whether the waveform differs from the base waveform by an allowable range or more (step S3).
  • the “base waveform” refers to the waveform of the weak current when the antibody R and the antigen S do not match.
  • step S3 If the difference is more than the allowable range (YES in step S3), the process proceeds to step S4. If the difference is not more than the allowable range (NO in step S3), the process proceeds to step S6.
  • step S4 Contonilunit 7 reconstitutes an "antigen
  • the diagnostic system B is operated by the image display device 8 and / or the sound output means 9 to determine that “an antigen that matches the antibody is present over a certain amount”. Notify, for example, a doctor or a subject (patient) (step S5).
  • step S6 the control unit 5 determines whether or not to end the diagnosis (control). If the diagnosis (control) is to be ended (YES in step S6), the control unit 5 ends the control as it is. On the other hand, if it is determined that the inspection has not been completed yet (N in Step S6), the process returns to Step S1 and repeats Step S1 and subsequent steps.
  • the signal generated by the diagnostic sensor A is compared with the base signal stored in the database 4, It is possible to easily determine whether the signal generated by the sensor A for use is a signal when a pathogen or an antigen is detected, and to remove a part of a living tissue that is painful to a patient and to collect blood or blood. Without detecting the abnormality of the human body.
  • the third embodiment of FIG. 6 is an embodiment in which the diagnostic system of the second embodiment of FIGS. 4 and 5 is configured by a single chip.
  • one chip (diagnostic chip) C includes a semiconductor integrated circuit 1C, a detection portion 2C having a monoclonal antibody formed on the semiconductor integrated circuit 1C, and a storage portion. 6 C and control unit 7 C and This embodiment includes a liquid crystal display section 8C as a display means, and is configured to be able to diagnose with a single chip C. ,
  • FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the monoclonal antibody R is directly mounted on the integrated circuit 1
  • the detection unit 2C having the antibody R is an integrated circuit. Mounted directly on 1C.
  • the monoclonal antibody R is mounted on the crystal oscillator 20, and the crystal oscillator 20 is connected to the integrated circuit via the signal transmission line TL-11. 1D electrically connected. In other words, the electric signal generated by the crystal unit 20 is transmitted to the integrated circuit 1D through the signal transmission line TL-11.
  • the electrical change (fluctuation in the weak electrical signal) that occurs when the antibody R (monoclonal antibody) matches the antigen S is amplified by the crystal oscillator 20, and the amplified signal is transmitted to the signal transmission line TL.
  • the signal is transmitted to the integrated circuit 1D via the line 1.
  • signal processing or information processing is performed, for example, in the manner described above with reference to FIG.
  • the diagnostic results (results of “matching and mismatching of antibody and antigen” only) are displayed only on the chip, and there are many details that are unknown. The above diagnosis is difficult.
  • the detection signal from the chip is received by the signal reading means while the chip detects a predetermined portion, and the signal from the chip is received by the signal reading means.
  • a certain home H has the same configuration as that described in the third embodiment of FIG.
  • a diagnostic chip C and a reader 75 for reading the diagnostic result of the chip C are always provided.
  • the reader 75 is connected to a personal computer 70 for home use, and the personal computer 70 includes a monitor 80 and input means 80a.
  • the computer D on the diagnosis side includes transmission / reception means D1, waveform determination means D2, storage means D3, comparison means D4, and determination means D5.
  • the home personal computer 70 is connected to the transmitting / receiving means D1 of the diagnostic computer D via the network N, and the result collected by the diagnostic chip C (corresponding to the match / mismatch between the antibody and the antigen) Is transmitted to the comparing means D4 via the transmitting / receiving means Dl and the waveform determining means D4.
  • the comparison means D4 the data of the various antibodies R stored in the storage means D3 are compared with the waveforms collected by the household chip C, and the collected antibody data indicates which subject is providing the data. Determine if you have such a disease, disorder, or problem.
  • the above-described diagnostic system E using the diagnostic sensor (chip C) and the computer network N is provided by installing the diagnostic sensor (chip C) in the home H so that the network 50 from the home computer 50 can be used.
  • the information is automatically sent to the computer D on the diagnostic side via the computer, and the data is prepared and compared with the data prepared in the storage means D3 of the computer D on the diagnostic side in advance. And contribute to early treatment.
  • the sixth embodiment of FIG. 9 is the same as the first embodiment of FIGS. 1 to 3, the second embodiment of FIGS. 4 and 5, the chip of the third embodiment of FIG. 6, and the fifth embodiment of FIG.
  • This is an embodiment (diagnostic device F) particularly used for breast cancer detection.
  • the diagnostic device F formed a pocket portion (accommodating portion) 10a on the female bra 10 and accommodated the chip C in the pocket portion 10a. Things.
  • breast cancers arise from the glandular epithelium that makes up the ducts. Since it is called “cancer”, it is preferable to provide the above-mentioned pocket at a place where the nipple is likely to be located, particularly for the purpose of detecting breast cancer.
  • tip C If tip C is placed near the nipple, abnormalities in the ducts can be detected early. Therefore, early detection of breast cancer becomes possible.
  • the brassiere 10 for women is targeted, but the present invention is also applicable to panties for women. In this case, particularly early detection of urinary system cancer and childhood cancer is possible.
  • a protein is provided in place of the antibody R (monoclonal antibody), and is configured so as to detect specific binding of the specific ligand by the protein.
  • the antibody R can be replaced by a protein which is a ligand receptor
  • the antigen S can be replaced by a ligand.
  • the protein exhibits a strong selectivity for binding to the ligand, which is comparable to the agreement between antibody R and antigen S.
  • the behavior when the protein binds to the ligand can be considered in the same manner as the behavior when the antibody R matches the antigen S.
  • the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
  • the sensor chips A and C in which the semiconductor 1 and the antibody R are combined are shown.
  • the sensor chip may capture and amplify a potential change with a crystal oscillator type sensor.
  • a sensor utilizing an organic dye film such Bae tines dyes and Meroshianin dyes
  • sensor utilizing chemicals such as carotene, tin oxide (S n 0 2), oxide Zinc (ZnO), iron oxide (F e 2 ⁇ 3 ) and titanium oxide (T i ⁇ 3 ) can be detected by metal oxide semiconductor sensors.
  • a single type of antibody is provided on the sensor chip, but a plurality of types of antibodies may be provided.
  • a plurality of types of sensors it is possible to make a judgment close to human sense by using a pattern of a figure obtained by integrating (or superimposing) the outputs of the respective sensors.
  • the diagnostic method using the diagnostic sensor of the present invention described above includes a step of detecting a weak current 4 emitted from the semiconductor integrated circuit 1 (step S 1 in FIG. 5) and a waveform of the weak current, which is used as a base.
  • a step (steps S2 and S3 in Fig. 5) of determining whether or not the waveform (the waveform of the weak current when the antibody does not match the antigen) exceeds an allowable range; In some cases, the result is positive (steps S4 and S5 in FIG. 5).
  • an odor is generated when an abnormality occurs. Since an electrical change occurs when a pathogen, antigen (S), or ligand, which is the cause of the detection, is detected, the presence or absence of an abnormality can be easily determined by checking the signal from the sensor. That is, abnormalities in the human body can be detected without removing a part of the living tissue that is painful for the patient and / or collecting blood.
  • S pathogen, antigen
  • ligand which is the cause of the detection
  • the diagnostic system (E: Claim 4) of the present invention using the diagnostic sensor (C) and the computer network (N) described above can be obtained by installing the diagnostic sensor (C) in the home (H).
  • the information is automatically sent to the diagnostic computer (D), and is compared with data (D 3) prepared in advance on the diagnostic computer (D) to judge abnormalities or diseases in a short time. And contribute to early treatment.
  • wearing the brassiere for detecting breast cancer (10: claim 5) of the present invention makes it possible to naturally and easily detect breast cancer at an early stage without having to be aware of the mental burden of detection. Becomes possible.

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Description

明 細 書 診断用センサ - 技術分野
本発明は、 生体に異常が発生した場合に、 その異常を検知、 診断するた めの方法及ぴ検知に用いるセンサに関するものである。 背景技術
各種病、 疾患、 その他の身体の異常を検知するための技術が、 従来から 種々提案されている。 その様な検知技術は、 身体を切開して組織を採取す る技術と、 身体を切開すること無く異常を検知する技術とに大別される。 ここで、 異常の有無を検知する対象である被験者の身体的な負担を考慮 すると、 身体を切開しないタイプの異常検知が好適である。
身体に異常を生じた場合には、 健常時には発生しないような臭気を生じ ることは、 経験則として良く知られている。
しかし、 人間の五感の内で、 嗅覚は特に情緒的或いは感情的な感覚であ り、 同一の臭気であっても、 当該臭気の存在する雰囲気の僅かな違いによ り心地良い 「香気」 と感じることもあれば、 「悪臭」 と感じることもある。 また、 個人毎に感覚的なばらつきが大きい。
そのため、 係る臭気を基準にして身体の異常を検知する技術は、 実用化 は殆ど為されていない。
また、 疾患特有の酵素やタンパク質を抗体一酵素系を用いて測定できる センサも提案されている (例えば、特開平 1 0— 2 6 7 8 8 8号公報参照)。
しかし、 その様なセンサでは、 臭気を基準にして身体の異常を検知する という手法に適用することが困難である。 発明の開示
本発明の目的は、 患者に苦痛の伴う生体組織の一部の切除及び/又は血 液の採取を行うこと無く、 或いは、 採取された生体組織の一部及ぴ又は血 液を長時間にわたる顕微鏡によって検査するような従来の検査方法を必要 とせずに、 簡単な装置によって、 臭気を基準に容易に人体の異常を検出出 来るような診断用センサ及び診断用システムを提供することである。
発明者は、 生体に異常がある場合や疾患時には、 生体自体や、 生体の血 液、 汗等の体液や、 呼気、 吸気や皮膚からの水蒸気等の生体から発生する 気体中に、 健常時には発生しない様な臭気を生じることに、 以前より着目 していた。
そして今般、 発明者は、 係る臭気は、 異常や疾患を有している生体の各 部位や、 体液、 生体からの気体内に、 病原体や異常や疾患に対応する抗原 或いはリガンドの分子や粒子が包含されていることが原因であり、 当該部 位や体液、 気体から病原体や抗原或いはリガンドを検出すれば、 生体の状 態について精度の髙ぃ診断を行うことが出来ることに着目した。
上述した知見に基づく本発明の診断用センサ (A ) は、 生体部位及ぴ / 又は生体の体液や生体から発生する気体中に存在する各種病原体、 異常や 疾患に対応する抗原 (S ) 或いはリガンドを検出する検出手段 (2 ) と、 該検出手段 ( 2 ) が前記病原体、 抗原 (S ) 或いはリガンドを検出した際 に信号を発生する信号発生手段 (半導体集積回路 1 )、 とを有することを特 徵としている (請求項 1 )。
ここで、 前記病原体、 抗原 (S ) 或いはリガンドは疾病の要因であり、 前記検出手段 ( 2 ) は全ての病原体或いは抗原を検出するのではなく、 特 定の病原体、 抗原 (S ) 或いはリガンドを検出するものであることが好ま しい。
そして、 前記検出手段 ( 2 ) は、 例えば 1種類の病原体、 抗原或いはリ ガンドのみを検出し、 当該検出するべき病原体或いは抗原 (S ) と結合す る抗体 (R ) を備えているか、 又は、 当該リガンドと結合するタンパク質 (リガンドレセプター) を備えており、 当該抗体 (R ) 或いはタンパク質 を備えた部位を感知部 (2 ) と しているのが好ましい。 さらに、 前記抗体 ( R ) は、 単一のクローン抗体 (モノクロナール抗体) を利用することが 好ましい。
これに加えて、 前記検出手段 (2) は、 免疫細胞が自己と異物を区別す る時に用いている主要組織適合抗原複合体 (MHC) の遺伝子群に対応す る各個人の体臭を検出する様に構成することも可能である。
また、 本発明の診断用センサ (A) は、 半導体基盤に構成された集積回 路 ( 1 ) 上或いはその近傍に抗体 (R) 或いはリガンドを塗布又は付設し て前記検出手段 ( 2 ) を構成し、 抗体 (R) を塗布又は付設した箇所 ( 2) と集積回路 ( 1 ) とは導電体部分 ( 3) により電気的に接続されており、 集積回路 ( 1 ) 内には信号発生手段が構成されており、 抗体 (R) と抗原 (S ) がー致したとき或いはタンパク質がリガンドと結合したときに発生 する表面弾性波電流 (4 a ).が前記導電体部分 ( 3 ) により前記集積回路 ( 1 ) へ伝達された際に、 当該表面弾性波電流 (4 a ) に対応する電気信 号を集積回路 ( 1 ) 外部に送出する様に構成されている (請求項 2)。
上述した診断用センサ (A) を用いた本発明の診断用システム (B) は、 前記診断用センサ (A) が発生する信号を増幅する信号増幅手段 (5 ) と、 前記診断用センサ (A) が病原体、 抗原 (S) 或いはリガンドを検出して いない場合に発生する信号をベース信号として記憶している記憶手段 (デ ータベース 6 ) と、 制御手段 (コントロールュニッ ト 7) と、 表示手段 (モ ユタ 8 ) とを有し、 前記制御手段 ( 7) は、 前記診断用センサ (A) が発 生した信号と記憶手段 (6 ) で記憶されているベース信号とを比較し、 診 断用センサ (A) が発生した信号が病原体、 抗原 ( S) 或いはリガンドを 検出した場合の信号であるか否かを判断する様に構成されている (請求項 3 : 図 4、 図 5 )。
また、 上述した診断用センサ (センサチップ C) 及びコンピュータネッ トワーク (N) による本発明のコンピュータネッ トワークを用いた診断用 システム (E) は、 受診側 (診断を受ける側) に設けられ且つ前記診断用 センサ (C) が発生する信号を読み取って電気信号を発生する読取手段 (リ ーダー 7 5 ) と、 該読取手段 ( 7 5 ) からの電気信号をネッ トワーク (N) に送出する受診側コンピュータと ( 7 0)、 ネッ トワーク (N) 経由で送ら れてきた前記読取手段 ( 7 5 ) からの信号を受信する診断側コンピュータ
(D) とを含み、 診断側コンピュータ (D) は、 前記診断用センサ (C) が病原体、 抗原或いはリガンドを検出していない場合に読取手段 ( 7 5 ) が発生する信号を予めベース信号として記憶している記憶手段(D 3 ) と、 ネッ トワーク (N) 経由で送られてきた信号とベース信号とを比較する比 較手段 (D 4 ) と、 比較手段 (D 4) の出力信号に基いてネッ トワーク (N) 経由で送られてきた信号に対応する受診側の状態を判定する判定手段 (D 5)、 とを有している (請求項 4 : 図 8)。
これに加えて、 本発明のブラジャー ( 1 0) は、 上述した何れかの診断 用センサ (C) を収容する収容部 ( 1 0 a ) を形成し、 診断用センサ (C) は、 乳房に異常が存在した場合に収容部 ( 1 0 a ) 内の診断用センサ (C) により当該異常の要因である抗原或いはリガンドを検出して当該異常を報 知せしめる様に構成されている (請求項 5 : 図 9)。
ここで、 前記抗原は、 例えば乳癌に対応する抗原である。
また、 前記収容部は、 乳頭部近傍となる位置が好ましい。
上述した抗体と抗原の一致による (特定化部分) 検出部 (特定化部分) を有する診断用センサ、 またはリガンドとタンパク質 (リガンドレセプタ 一) とが結合したことを検出するセンサを、 他のセンサに置き換えること も可能である。
例えば、 臭気センサによる臭い感知機能を利用したもの、 ぺタイン色素 ゃメロシアニン色素等の有機色素膜を利用したセンサ、 j3カロチン等の化 学物質を利用したセンサ、 酸化錫 (S n 02)、 酸化亜鉛 (Z n O)、 酸化鉄 (F e 203 )、 酸化チタン (T i 〇3) 等の金属酸化物半導体センサによつ ても検出可能である。
また、 上述したような、 複数のセンサを同時に準備し、 その相関関係を 予め用意した回答パターンと照合して、 近似した値から種々の疾病に関係 する成分を特定することも可能である。 図面の簡単な説明 図 1は本発明の第 1 実施形態の全体構成を示す斜視図、 図 2は本発明の 第 1実施形態におけるタンク口ーン抗体と抗原の照合状態をイメージと し て描いた模式図で抗原が抗体と一致しない場合の状態を示した図、 図 3は 本発明の第 1実施形態におけるタンクローン抗体と抗原の照合状態をィメ ージとして描いた模式図で抗原が抗体と一致する場合の状態を示した図、 図 4は本発明の第 2実施形態の全体構成を示したプロック図、 図 5は本発 明の第 2実施形態の診断方法を説明するフローチャート、 図 6は本発明の 第 3実施形態の診断用チップの構成を示した斜視図、 図 7は本発明の第 4 実施形態の診断用チップの構成を示したプロック図、 図 8は本発明の第 5 実施形態の診断システムの構成を示すブロック図、 図 9は本発明の第 6実 施形態の乳癌診断用ブラジャーの斜視図、 である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して、 本発明の実施形態について説明する。
先ず、 図 1〜図 3 を参照して第 1実施形態を説明する。 図 1〜図 3の第 1実施形態は診断用センサの一例を立体的に示した図である。
図 1において、 全体を符号 Aで示すセンサは、 半導体基盤に構成された 集積回路 Ί上に載置したモノクロナール抗体 Rとそのモノク口: ~一ル抗体 Rと前記半導体集積回路 1 とを接続する導電体 3によって構成されている。 センサ Aは、 図 2に示すように、 抗体 R (モノクロナール抗体) を備え、 検出手段である検知部分 2と検知部分 2の上面に載せた抗原 Sが検知部分 2の抗体 Sとが一致しない場合 (抗原が S aの場合) には取り出される電 気信号である微弱波形 (例えば正弦波) 4 aは変化しないが、 図 3に示す ように、 検知部分 2の抗体 Rと抗原 Sがー致 (抗原が S b ) すると、 表面 弾性波電流或いは界面微量電流と呼ばれる電流 4 bが発生して、 微弱波形 4 aが変化する。
変化した微弱波形 4 b と、 抗体 Rと抗原 Sがー致しない場合 (抗原は S a ) の微弱波形 4 a とを比較して、 抗体 Rと抗原 Sがー致したか否かを判 定する。 抗体 Rの安定性を確保するため、 抗体 Rを備えた感知部分 2は被膜 2 f により被覆されている。 そして、 当該被覆 2 f は、 抗原分子或いは抗原微 粒子は透過するが、 抗体は通過出来ない様な材質で構成されている。
また、 センサチップの感知部分 2は、 抗体 Rのみならず、 特定の抗原 S 'に反応する物質で代用させることも可能である。
ここで、 特定の抗原 Sに反応する物質とは、 例えば、 臭気センサによる 臭い感知機能を利用したもの、 ぺタイン色素ゃメ口シァニン色素等の有機 色素膜を利用したセンサ、 ]3カロチン等の化学物質を利用したセンサ、 酸 化錫 (S n 0 2 )、 酸化亜鉛 (Z n〇)、 酸化鉄 (F e 23 )、 酸化チタン (T i o 3 ) 等の金属酸化物半導体センサが有り、 これらのセンサ類によっても 検出可能である。
また、 上述したような、 複数のセンサを同時に準備し、 その相関関係を 予め用意した回答パターンと照合して、 近似した値から種々の疾病に関係 する成分を特定することも可能である。
次に、 図 4 , 5を参照して第 2実施形態を説明する。 図 4, 5の第 2実 施形態は、 第 1実施形態の診断用センサを含めた診断システムである。
先ず、 図 4を参照して、 当該診断システムの構成を説明する。
全体を符号 Bで示す診断システムは、 前記抗体 R (モノクロナール抗体) を備えた検知部分 2と半導体集積回路 1 と検知部分 2 と半導体集積回路 1 とを接続する導電体 3 とから構成される診断用センサ Aと、 その診断用セ ンサ Aに接続され、 診断用センサ Aから発信される信号を増幅する半導体 増幅器 (信号増幅器) 5 と、 その信号増幅器 5及びデータベース 6 と信号 ライン Lで接続されたコントロールュニッ ト 7とを有している。
さらに診断システム Bは、 画像表示装置 (モニタ) 8及び音声出力装置 9を含み、 その画像表示装置 (モニタ) 8及び音声出力装置 9は、 制御信 号ライン L 0によって前記コントロールュュッ ト 7に接続されている。
次に、 図 5を参照して、 診断システム Bによる診断方法を説明する。
先ず、 コン トロールユニッ ト 7は、 半導体増幅器 5から出力される微弱 電流を検出する (ステップ S l )。 次に、 微弱電流の波形をチェックし (ステップ S 2 )、 ベースとなる波形 と許容範囲以上相違しているか否かを判断する (ステップ S 3 )。 ここで、 「ベースとなる波形」 とは、 抗体 Rと、 抗原 Sがー致しない場合の微弱電 流の波形を示す。
許容範囲以上相違していれば (ステップ S 3の Y E S )、 ステップ S 4に 進み、 許容範囲以上相違していなければ (ステップ S 3の N O )、 ステップ S 6まで進む。
ステップ S 4では、 コン ト トニルュニッ ト 7は、 「抗体 Rと一致する抗原
Sが一定以上存在する」 と判定し、 例えば、 画像表示装置 8及び、 又は音 声出力手段 9によって、「抗体と一致する抗原が一定以上存在する」ことを、 当該診断システム Bを操作している、 例えば医師、 或いは被験者 (患者) 等に知らせる (ステップ S 5 )。
次のステップ S 6では、 コントロールユニッ ト 5は、 診断 (制御) を終 了するか否かを判断しており、 終了するのであれば (ステップ S 6の Y E S )、 そのまま制御を終える。 一方、 未だ検査が終了していないと判断すれ ば (ステップ S 6の N〇)、 ステップ S 1に戻り、 再びステップ S 1以降を 繰り返す。
上述した第 1実施形態の診断用センサ A、 およびセンサ Aを用いた診断 システム Bによれば、 診断用セシサ Aが発生した信号と、 データベース 4 に記憶されているベース信号とを比較し、 診断用センサ Aが発生した信号 が病原体或いは抗原を検出した場合の信号であるか否かを容易に判断する ことが出来、 患者に苦痛の伴う生体組織の一部の切除及びノ又は血液の採 取を行わないで、 人体の異常を検出出来る。
次に、 図 6を参照して、 第 3実施形態を説明する。 図 6の第 3実施形態 は、 図 4、 5の'第 2実施形態の診断システムを、 単一のチップで構成した 実施形態である。
即ち、 第 3実施形態は、 一つのチップ (診断用チップ) Cに、 半導体集 積回路 1 Cと、 その半導体集積回路 1 C上に形成したモノクロナール抗体 を有する検知部分 2 Cと、 記憶部 6 Cと、 コン ト口ールュニッ ト 7 Cと、 表示手段である液晶表示部 8 Cとを備えており、 単一のチップ Cによって、 診断が可能に構成された実施形態である。 ,
図 7は本発明の第 4実施形態を示している。
図 1〜図 3の第 1実施形態では、 モノクロナール抗体 Rが集積回路 1上 に直接载置されており、 図 6の第 3実施形態では、 抗体 Rを有する検知部 分 2 Cが集積回路 1 C上に直接載置されている。
これに対して、 図 7 の第 4実施形態では、 モノ ク ロナール抗体 Rは水晶 振動子 2 0上に載置されており、 水晶振動子 2 0は信号伝達ライン T L一 1を介して集積回路 1 Dに電気的に接続されている。 換言すれば、 水晶振 動子 2 0で発生した電気信号が、 信号伝達ライン T L一 1により集積回路 1 Dに伝達される様に構成されている。
抗体 R (モノクロナール抗体) と抗原 Sとが一致した場合に生じる電気 的な変化 (微弱電気信号の変動) は、 水晶振動子 2 0により増幅され、 当 該増幅された信号が信号伝達ライン T L一 1を介して集積回路 1 Dに伝達 される。
集積回路 1 Dでは、 例えば図 5を参照して前述されたような態様にて、 信号処理或いは情報処理が行われる。
その他の構成及び作用効果については、 第 1実施形態〜第 3実施形態と 同様である。 ' 次に、 図 8を参照して、 第 5実施形態を説明する。
図 6の第 3実施形態では、 診断結果 (「抗体と抗原との一致、 不一致」 の みの結果) 力 チップ上に表示されるのみであり、 詳細については不明な 部分も多くあって、 それ以上の診断が困難である。
これに対して、 図 8の第 5実施形態は、 チップで所定の部位を検知した 状態で、 チップからの検出信号を信号読取手段で受信し、 信号読取手段で チップからの信号を受信した後、 当該信号をネッ トワーク経由で、 たとえ ば、 医療施設の診断用手段へ送信し、 診断用手段で、 チップからの信号に 基いて、 診断する実施形態 (システム全体を符号 Eで示す) である。
図 8において、 或る家庭 Hには、 図 6の第 3実施形態で説明したと同様 の診断用チップ C及びそのチップ Cの診断結果を読み取るリーダー 7 5が 常備されている。 前記リーダー 7 5は、 家庭用のパソコン 7 0と接続され おり、 そのパソコン 7 0はモニタ 8 0および入力手段 8 0 aを備えている。 一方、 診断側 (医療機関) のコンピュータ Dには、 送受信手段 D l、 波 形決定手段 D 2、 記憶手段 D 3、 比較手段 D 4及び判定手段 D 5を備えて いる。
前記家庭のパソコン 7 0は、 ネッ トワーク Nを介して、 前記診断側コン ピュータ Dの送受信手段 D 1に接続されおり、 診断用チップ Cで採取した 結果 (抗体と抗原の一致、 不一致を反映した微弱波形のデータ) を前記送 受信手段 D l、 波形決定手段 D 4を介して、 比較手段 D 4に送る。
比較手段 D 4では、記憶手段 D 3に記憶された、各種抗体 Rのデータと、 家庭用チップ Cで採取した波形を比較して、 採取した抗体データにより、 データを提供している被験者がどのような疾病、 疾患、 或いは問題点を抱 えているかを判断する。
すなわち、 診断自体は、 図 4、 図 5の第 2実施形態と同様に行われる。 上述した診断用センサ (チップ C ) 及びコンピュータネッ トワーク Nに よる診断用システム Eは、 家庭 H内に診断用センサ (チップ C ) を設置す ることで、 家庭内のコンピュータ 5 0からネッ トワーク Nを介して、 自動 的に診断側コンピュータ Dに情報が送られ、 予め診断側コンピュータ Dの 記憶手段 D 3に用意されたデータと照合比較することで、 短時間で異常、 或いは疾病を判断することが出来、 早期治療に貢献する。
次に、 図 9を参照して第 6実施形態を説明する。
図 9の第 6実施形態は、 図 1〜図 3の第 1実施形態、 図 4 , 5の第 2実 施形態、 図 6の第 3実施形態のチップ、 図 8の第 5実施形態を、 特に乳癌 検知の用途に使用した実施形態 (診断用装置 F ) である。
当該診断用装置 Fは、 図 9で示す様に、 女性用のブラジャー 1 0にボケ ッ ト部分 (収容部) 1 0 aを形成して、 当該ポケッ ト部分 1 0 aにチップ Cを収容したものである。
ここで、 乳癌の 9 0 %以上が乳管を構成する腺上皮から発生する 「乳管 がん」 と呼ばれるものであるため、 特に乳癌検知を目的とする場合、 上記 ポケッ トは乳頭部が位置するであろう箇所に設けることが好ましい。
乳頭部近傍にチップ Cを配置すれば、 乳管の異常が早期に検知される。 従って、 乳癌の早期検出が可能となる。
但し、 その他の部分にポケッ ト 1 0 aを設けて、 チップ Cを収容するこ とも可能である。
また、 第 6実施形態では、 女性用ブラジャー 1 0が対象であるが、 女性 用のパンティーにも適用が可能である。 この場合、 特に泌尿器系の癌や、 子宫癌等の早期検出が可能となる。
尚、 胃癌、 肝臓癌等、 癌発生組織の近傍にあって、 体臭や皮膚の分泌物 及びその気体又は口臭を捉えて、 癌の発生を予知することも出来る。
上述の第 1〜第 6実施形態において、 抗体 R (モノクロナール抗体) に 代えてタンパク質 (リガンドレセプター) を備え、 特定のリガンドが当該 タンパク質により選択的に結合するのを検出する様に構成しても良い。 換 言すれば、 図示の実施形態において、 抗体 Rをリガンドレセプターである タンパク質に代えて、 抗原 Sをリガンドに代えることが出来るのである。 タンパク質はリガンドと結合するに際しては、 抗体 Rと抗原 Sとの一致 に匹敵する強い選択性を示す。 タンパク質がリガンドと結合する際の挙動 は、 抗体 Rが抗原 Sと一致した際の挙動と同様に考えれば良い。
図示の実施形態はあくまでも例示であり、 本発明の技術的範囲を限定す る趣旨の記述ではない。 - 例えば、 図示の実施形態では、 半導体 1 と抗体 Rとを組み合わせたセン サチップ A、 Cを示しているが、 水晶振動子型センサで電位変化を捉えて 増幅するものであっても良い。
抗体と抗原の一致による (特定化部分) 検出部 (特定化部分) を有する 診断用センサを、 他のセンサに置き換えることも可能である。
例えば、 臭気センサによる臭い感知機能を利用したもの、 ぺタイン色素 やメロシァニン色素等の有機色素膜を利用したセンサ、 カロチン等の化 学物質を利用したセンサ、 酸化錫 (S n 0 2 )、 酸化亜鉛 (Z n O )、 酸化鉄 (F e 23)、 酸化チタン (T i 〇3) 等の金属酸化物半導体センサによつ ても検出可能である。
また、 図示の実施形態では、 単一種類の抗体をセンサチップに備えてい るが、 複数種類の抗体を備えることも出来る。 或いは、 異なる抗体を有す る複数種類のセンサを用いて診断用のデータを検出することも可能である。 複数種類のセンサを用いる場合には、 各センサ出力を総合して (或いは 重畳して) 得た図形のパターンにより、 人間の感覚に近い判断を行うこと が可能となる。
上述した本発明の診断用センサを用いた診断方法は、 半導体集積回路 1 から発する微弱電流 4を検出する工程 (図 5のステップ S 1 ) と、 微弱電 流の波形をチェックし、 ベースとなる波形 (抗体と抗原が一致しない場合 の微弱電流の波形) と許容範囲以上相違しているか否かを判定する工程(図 5のステップ S 2、 S 3) と、 抗体と一致する抗原が一定以上ある場合に その結果を表示する肯定 (図 5のステップ S 4、 S 5 ) とを有している。 発明の効果
上述した本発明の診断用センサ (A :請求項 1、 2)、 或いは上述した診 断用センサを用いた本発明の診断用システム (B : 請求項 3 ) によれば、 異常時に臭気を発生する原因である病原体、 抗原 (S ) 或いはリガンドを 検出した際に電気的な変化を生じるので、 当該センサからの信号をチェッ クすることにより、異常の有無を容易に判断することが出来る。すなわち、 患者に苦痛の伴う生体組織の一部の切除及び/又は血液の採取を行わない で、 人体の異常を検出することが出来る。
また、 上述した診断用センサ (C) 及びコンピュータネッ トワーク (N) による本発明の診断用システム (E :請求項 4) は、 家庭 (H) 内に診断 用センサ (C) を設置することで、 自動的に診断側コンピュータ (D) に 情報が送られ、 予め診断側コンピュータ (D) に用意されたデータ (D 3 ) と照合比較することで、短時間で異常、或いは疾病を判断することが出来、 早期治療に貢献する。 さらに、 本発明の乳癌検出用ブラジャー ( 1 0 :請求項 5 ) を着用して いれば、 検查という、 精神的に負担を強いることを意識させるもなく、 自 然且つ容易に乳癌の早期発見が可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 生体部位及び/又は生体の体液、 生体から発生する気体中に存在す る各種病原体、 異常や疾患に対応する抗原或いはリガンドを検出する検出 手段と、 該検出手段が前記病原体、 抗原或いはリガンドを' '検出した際に信 号を発生する信号発生手段、 とを有することを特徴とする診断用センサ。
2 . 半導体基盤に構成された集積回路上或いはその近傍に抗体或いはタ ンパク質を塗布又は付設して前記検出手段を構成し、 抗体或いはタンパク 質を塗布又は付設した箇所と集積回路とは導電体部分により電気的に接続 されており、 集積回路内には信号発生手段が構成されており、 抗体と抗原 がー致したとき或いはタンパク質と リガンドが結合したときに発生する表 面弾性波電流が前記導電体部分により前記集積回路へ伝達された際に、 当 該表面弾性波電流に対応する信号を集積回路外部に送出する様に構成され ている請求項 1の診断用センサ。
3 . 請求項 1、 2の何れかに記載された診断用センサを用いた診断用シ ステムにおいて、 前記診断用センサが発生する信号を増幅する信号増幅手 段と、 前記診断用センサが病原体、 抗原或いはリガンドを検出していない 場合に発生する信号をベース信号として記憶している記憶手段と、 制御手 段と、 表示手段とを有し、 前記制御手段は、 前記診断用センサが発生した 信号と記憶手段で記憶されているベース信号とを比較し、 診断用センサが 発生した信号が病原体、 抗原或いはリガンドを検出した場合の信号である か否かを判断する様に構成されていることを特徴とする診断用システム。
4 . 請求項 1、 2の何れかに記載された診断用センサ及びコンピュータ ネッ トワークを用いた診断用システムにおいて、 受診側に設けられ且つ前 記診断用センサが発生する信号を読み取って電気信号を発生する読取手段 と、 該読取手段からの電気信号をネッ トワークに送出する受診側コンビュ ータと、 ネッ トワーク経由で送られてきた前記読取手段からの信号を受信 する診断側コンピュータとを含み、 診断側コンピュータは、 前記診断用セ ンサが病原体、 抗原或いはリガンドを検出していない場合に読取手段が発 生する信号を予めベース信号として記憶している記憶手段と、 ネッ トヮー ク経由で送られてきた信号とベース信号とを比較する比較手段と、 比較手 段の出力信号に基いてネッ トワーク経由で送られてきた信号に対応する受 診側の状態を判定する判定手段、 とを有していることを特徴とするコンビ ユータネッ トワークを用いた診断用システム。
5 . 請求項 1〜 4の何れか 1項の診断用センサを収容する収容部を形成 し、 乳房に異常が存在じた場合に収容部内の前記診断用センサにより当該 異常の要因である抗原或いはリガンドを検出して当該異常を報知せしめる 様に構成されていることを特徴とするブラジャー。
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