WO2019193878A1 - 病原体検出装置および病原体検出方法 - Google Patents

病原体検出装置および病原体検出方法 Download PDF

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和晃 西尾
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Definitions

  • the present disclosure relates to a pathogen detection apparatus and a pathogen detection method for efficiently detecting a virus according to a subject.
  • Patent Document 1 As a technique capable of detecting a virus, a pathogen such as a virus floating in the air is collected, and the concentration of the pathogen such as a virus contained in the air is measured by fluorescence spectroscopy, surface enhancement. There has been proposed a technique for measuring the concentration of virus floating in the air by measuring with Raman scattering spectroscopy, immunochromatography device using antigen-antibody reaction, or the like.
  • Non-Patent Document 1 discloses that the amount of virus retained by an infected person is correlated with the body temperature of the infected person, and the body temperature and the amount of virus retained are proportional.
  • the present disclosure solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a pathogen detection apparatus and a pathogen detection method capable of efficiently detecting a pathogen from a subject or a space around the subject.
  • the pathogen detection apparatus includes an acquisition unit that acquires a body temperature of a subject, a collection unit that collects a pathogen that the subject holds or a pathogen in the air around the subject, and the collection A detection unit that detects the pathogen collected by the detection unit, a notification unit that notifies a detection result of the detection unit, and a control unit, wherein the control unit is acquired by the acquisition unit Of the collection unit and the detection unit so as to shorten the time from the start of collection by the collection unit until the notification of the detection result by the notification unit when the body temperature of the collection unit exceeds a predetermined threshold Control at least one of
  • the computer-readable recording medium includes a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).
  • the virus can be efficiently detected from the subject or the space around the subject. Further advantages and effects in one aspect of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. Such advantages and / or effects are provided by some embodiments and features described in the description and drawings, respectively, but all need to be provided in order to obtain one or more identical features. There is no.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an appearance of a pathogen detection apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the cyclone according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the details of the antigen-antibody reaction.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of a base material when surface plasmon resonance is used.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 8 includes graphs showing the relationship between reaction time and detection signal at different virus concentrations.
  • FIG. 9 is a diagram including a graph showing the relationship between the amount of virus retained by the subject and the body temperature of the subject.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the first control mode and the second control mode in the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a first detection mode and a second detection mode in the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the first control mode and the second control mode in the pathogen detection apparatus according to the first modification.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a first collection mode and a second collection mode in the pathogen detection apparatus according to the first modification.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the first control mode and the second control mode in the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a first detection mode and a second detection mode in the pathogen detection apparatus according
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a first detection mode and a second detection mode in the pathogen detection apparatus according to the first modification.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the third modification.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the fourth modification.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining first to third control modes in the pathogen detection apparatus according to the fourth modification.
  • a pathogen detection device captures an acquisition unit that acquires a body temperature of a subject, and a pathogen that the subject holds or a pathogen in the air around the subject A collection unit; a detection unit that detects the pathogen collected by the collection unit; a notification unit that notifies a detection result of the detection unit; and a control unit, wherein the control unit includes: When the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit exceeds a predetermined threshold, the capture time is reduced so that the time from the start of collection by the collection unit to the notification of the detection result by the notification unit is shortened. Control at least one of the collecting section and the detecting section.
  • the body temperature of the subject exceeds a predetermined threshold, it is determined that the subject is likely infected with a pathogen exceeding the predetermined concentration, and the pathogen is detected from the subject or the space around the subject. Judge that it is easy to do. For this reason, when the possibility that the subject is infected with the pathogen is high, the pathogen is detected even if the time to obtain the detection result is shorter than when the subject is less likely to be infected with the pathogen. obtain. Therefore, a pathogen can be detected efficiently from the subject or the space around the subject.
  • control unit controls the detection unit in a first detection mode in which the pathogen is detected over a first time
  • the detection unit may be controlled in a second detection mode in which the pathogen is detected over a second time shorter than the first time.
  • the body temperature of the subject exceeds a predetermined threshold, it is determined that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding the predetermined concentration, and the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold.
  • the time required for detection is shortened. That is, in this case, there is a higher possibility of detecting the pathogen even if the time required for detection is shortened than when the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, a pathogen can be detected efficiently from the subject or the space around the subject.
  • the detection unit includes a reaction unit that reacts the pathogen collected by the collection unit with a labeling substance, and a light irradiation unit that irradiates the reaction product obtained by reacting in the reaction unit with excitation light.
  • the pathogen is based on fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction product obtained by the reaction over the first time with the excitation light.
  • the fluorescence generated from the labeling substance is irradiated by irradiating excitation light to the reaction product obtained by the reaction over a second time shorter than the first time. Based on this, the pathogen may be detected.
  • the body temperature of the subject exceeds a predetermined threshold, it is determined that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding the predetermined concentration, and the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold.
  • the time required for the reaction in detection is shortened. That is, in this case, there is a higher possibility that a pathogen is detected even if the time required for the reaction in the detection is shortened than in the case where the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, a pathogen can be detected efficiently from the subject or the space around the subject.
  • the said detection part can perform the pre-process for promoting the said detection with respect to the said pathogen collected by the said collection part, and the said control part was acquired by the said acquisition part.
  • the preprocessing is performed in the detection, and when the body temperature of the subject exceeds the predetermined threshold, the preprocessing is performed in the detection.
  • the detection unit may not be performed.
  • the body temperature of a subject exceeds a predetermined threshold, it is determined that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding a predetermined concentration, and the time taken for detection is omitted. Is shortened. That is, in this case, there is a higher possibility of detecting the pathogen even if the pretreatment is omitted than when the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, a pathogen can be detected efficiently from the subject or the space around the subject.
  • the said control part makes the said collection part in the 1st collection mode which collects the said pathogen over 3rd time, when the body temperature of the said test subject acquired by the said acquisition part is below the said predetermined threshold value. And when the body temperature of the subject exceeds the predetermined threshold, the collection unit is controlled in a second collection mode in which the pathogen is collected over a fourth time shorter than the third time. Also good.
  • the body temperature of the subject exceeds a predetermined threshold, it is determined that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding the predetermined concentration, and the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold.
  • the collection time is shortened. That is, in this case, there is a higher possibility of detecting the pathogen even if the time required for collection is shortened than when the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, a pathogen can be detected efficiently from the subject or the space around the subject.
  • the pathogen detection device is a device having a function of detecting a virus by inspecting an extract containing the collected virus and a collection function capable of collecting a virus such as an influenza virus, which floats in the air. It is.
  • an antibody that specifically binds to a virus component contained in an extract containing a virus is used by utilizing the action of the antibody specifically binding to an antigen.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an appearance of a pathogen detection apparatus according to an embodiment.
  • the pathogen detection device 10 is configured to directly collect, for example, breath exhaled by the subject from the subject.
  • the pathogen detection device 10 includes, for example, a body temperature measurement device 100 that measures a human body temperature outside a housing, an air inlet 210 for collecting air to be detected, and a detection result. Is exposed.
  • the external appearance of the pathogen detection apparatus 10 shown in FIG. 1 is an example, and is not limited to this configuration.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • the pathogen detection device 10 includes a body temperature measurement device 100, a collection device 200, a detection device 300, a controller 400, and a display device 500.
  • a body temperature measuring device 100 the body temperature measuring device 100, the collection apparatus 200, the detection apparatus 300, the controller 400, and the display apparatus 500 is demonstrated.
  • the body temperature measuring device 100 is a temperature sensor that measures the body temperature of the subject.
  • the body temperature measuring device 100 is, for example, a contact-type temperature sensor that measures the body temperature of the subject by contacting the body of the subject, or a non-contact type temperature sensor that measures the body temperature of the subject without contacting the body of the subject. It is.
  • the contact-type temperature sensor is a temperature sensor using, for example, a thermocouple.
  • a non-contact type temperature sensor is a temperature sensor that measures body temperature by measuring the amount of infrared rays emitted from the body of a subject using, for example, an infrared sensor.
  • Body temperature measuring device 100 is not limited to the above example, and other known devices may be used as long as they can measure the body temperature of the subject.
  • the body temperature measuring device 100 may have a memory that stores the measurement result of the body temperature.
  • the body temperature measuring device 100 may store, as a measurement result of the body temperature, in association with the measured body temperature, measurement date / time when the body temperature is measured, or identification information for identifying a subject having the body temperature in the memory.
  • the body temperature measurement device 100 outputs the measurement result of the body temperature to the controller 400.
  • the collection device 200 collects fine particles that may contain viruses in the air and mixes them with the collection solution.
  • the collection device 200 includes a suction device 202, a collection liquid tank 204, a pump 206, a cyclone 208, an air suction port 210, a cleaning liquid tank 212, a pump 214, and a waste liquid tank. 220 and a liquid channel 222. Below, each component of the collection apparatus 200 is demonstrated.
  • the suction device 202 sucks ambient atmospheric air from the air suction port 210. Fine particles that may contain viruses floating in the ambient atmosphere air are sucked into the cyclone 208 through the air suction port 210 together with air.
  • the collection liquid tank 204 is a container for holding a collection liquid for collecting viruses in the air.
  • the pump 206 supplies the collected liquid in the collected liquid tank 204 to the cyclone 208.
  • the cyclone 208 is connected to the air suction port 210 and the collection liquid tank 204, and particulates that may contain viruses in the air sucked from the air suction port 210 by the suction device 202 and the collection liquid tank 204 by the pump 206. Mix with the collected liquid supplied from.
  • the cyclone 208 is connected to the detection device 300 via the liquid flow path 222.
  • a collected liquid (hereinafter referred to as a sample) in which the fine particles are mixed is discharged from the cyclone 208 to the detection device 300 via the liquid channel 222.
  • the cleaning liquid tank 212 is a container for holding a cleaning liquid for cleaning the cyclone 208 and the liquid flow path 222.
  • the cleaning liquid tank 212 is connected to the cyclone 208, and the cleaning liquid in the cleaning liquid tank 212 is supplied to the cyclone 208 by the pump 214.
  • the waste liquid tank 220 is a container for storing unnecessary liquid.
  • the liquid flow path 222 is a path for guiding the sample output from the cyclone 208 to the detection apparatus 300.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the cyclone according to the embodiment.
  • the liquid may be pure water from which impurities are removed so as not to denature virus components, or a solution in which a phosphate buffer generally used as a biomaterial solvent is dissolved in pure water.
  • PBS Phosphate buffered saline
  • Tris Tris
  • Cyclone 208 may be used as means for taking in a large amount of air.
  • air is taken into the cyclone 208 from the air suction port 210 by being sucked from the suction port 281 connected to the suction device 202, and taken in.
  • the air rotates at high speed in the cyclone 208.
  • fine particles of a certain size or more contained in the taken-in air cannot follow the air flow in the cyclone 208, and are blown to the inner wall surface of the cyclone 208 by centrifugal force and separated from the air.
  • the fine particles separated from the air are collected at the bottom of the cyclone 208.
  • the influenza virus floating in the air enters the cyclone 208 through the air inlet 210 by operating the suction of the cyclone 208, and is blown toward the inner wall surface of the cyclone 208 by centrifugal force.
  • the collected liquid 283 When a predetermined amount of the collected liquid 283 is filled in the lower part of the cyclone 208 before the suction is started, the liquid is swirled by the airflow in the cyclone 208 as shown in FIG.
  • the collection liquid 283 rises on the inner wall surface of 208, and the influenza virus blown toward the inner wall surface can be captured in the solution.
  • the collected liquid 283 is supplied into the cyclone 208 from, for example, a collected liquid inlet 282 of the cyclone 208 connected to the pump 206.
  • the collection device 200 is not limited to collecting viruses from the air, but the subject's mucous membrane or mucus collected from the subject's pharynx, nasal cavity, etc. using a sample collection device such as a sterile cotton swab, Viruses may be collected from mucus collected by nasal suction.
  • the collection of the virus by the collection apparatus 200 is not limited to the above example, and other known methods may be used as long as the virus from the subject can be collected.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the detection device according to the embodiment.
  • the detection device 300 detects the amount of virus from the collected liquid mixed with the fine particles by the collection device 200.
  • the detection apparatus 300 includes a sensor device 302, an introduction unit 306, a light source 308, a beam splitter 310, a lens 312, and a detection unit 314. Below, each component of the detection apparatus 300 is demonstrated.
  • the sensor device 302 includes a sensor cell 304.
  • the sensor device 302 includes a single sensor cell 304, but may include a plurality of sensor cells.
  • the sensor device 302 can be used to detect a virus having a concentration range of 0.1 pM to 100 nM.
  • a surface-enhanced fluorescence method is used to optically detect the amount of virus.
  • the virus concentration can be calculated using a calibration curve prepared by measuring the fluorescence intensity of a sample having a known virus concentration.
  • the sensor cell 304 enhances fluorescence from a fluorescent substance bound to a virus by generating surface plasmon when irradiated with excitation light. As shown in FIG. 4, the sensor cell 304 includes a flow path 304a and a detection region 304b.
  • the flow path 304a is a path for guiding the sample liquid 3061 dropped from the introduction unit 306 to the detection region 304b.
  • the detection area 304b is an area for optically detecting viruses using surface plasmons.
  • a metal microstructure is disposed in the detection region 304b, and surface plasmon is generated when the light source 308 is irradiated with excitation light.
  • the first VHH antibody is fixed to the metal microstructure.
  • the first VHH antibody is an immobilized antibody that specifically binds to the virus. Details of the detection region 304b will be described later with reference to FIGS.
  • the introduction unit 306 introduces the second VHH antibody and the sample into the sensor cell 304. Specifically, the introduction unit 306 drops a sample liquid 3061 containing the second VHH antibody and the sample onto the sensor cell 304.
  • the second VHH antibody is a labeled antibody labeled with a fluorescent substance.
  • the sample is a liquid that can contain a virus, and in this embodiment is a collection liquid discharged from the cyclone 208.
  • the introduction unit 306 may drop the sample first and then drop the second VHH antibody. Good.
  • the virus binds to the metal microstructure through the first VHH antibody.
  • the virus is also bound to the second VHH antibody labeled with a fluorescent substance. That is, a complex of the first VHH antibody, virus, second VHH antibody, and fluorescent substance is bound to the metal microstructure.
  • fluorescence is emitted from the fluorescent substance that is indirectly bound to the virus, and the fluorescence is enhanced by the surface plasmon.
  • the fluorescence enhanced by the surface plasmon is referred to as surface enhanced fluorescence.
  • the labeled antibody bound to the virus is more bound to the labeled antibody bound to the virus than the first VHH antibody.
  • the conjugated antibody can be made to be in a more thermally stable state than the state in which it is not bound to the first VHH antibody. This allows more of the labeled antibody bound to the virus to be bound to the first VHH antibody and collected on the surface of the metal microstructure.
  • the light source 308 is an example of a light irradiation unit that irradiates the sensor cell 304 with excitation light.
  • a known technique can be used without any particular limitation.
  • a laser such as a semiconductor laser or a gas laser can be used as the light source 308.
  • the light source 308 may irradiate excitation light having a wavelength (for example, 400 nm to 2000 nm) that has a small interaction with the substance contained in the virus.
  • the wavelength of the excitation light may be a wavelength of 600 nm to 850 nm that can be used by the semiconductor laser.
  • the beam splitter 310 separates the surface-enhanced fluorescence generated in the detection region 304b from the excitation light irradiated from the light source 308. Specifically, the beam splitter 310 passes the excitation light from the light source 308, separates the surface-enhanced fluorescence generated in the sensor cell 304, and guides it to the detection unit 314.
  • the lens 312 condenses the excitation light from the light source 308 that has passed through the beam splitter 310 in the detection region 304b.
  • the detection unit 314 spectrally separates the surface-enhanced fluorescence guided by the beam splitter 310 and detects light in a specific wavelength band, thereby outputting an electrical signal corresponding to the amount of virus in the sample.
  • the detection unit 314 can use a known technique without particular limitation as long as it can detect light in a specific wavelength band.
  • an interference filter that transmits a specific wavelength band in order to separate light
  • a Czerny-type spectrometer that uses a diffraction grating, a echelle-type spectrometer, or the like can be used.
  • the detection unit 314 can block the excitation light from the light source 308 or the notch filter for removing the excitation light from the light source 308 and transmit the surface-enhanced fluorescence generated in the sensor cell 304.
  • a long pass filter may be included.
  • the detection apparatus 300 has a memory that stores correlation data between the detection value and the virus concentration, and the detection unit 314 has a virus concentration associated with the detection value in the correlation data stored in the memory. May be output.
  • the detection value matched in correlation data is a detection value when predetermined time progresses from a detection start. For this reason, the detection unit 314 outputs the virus concentration associated with the detection value detected when a predetermined time has elapsed from the start of detection in the correlation data.
  • the detection part 314 can output a virus concentration when predetermined time shorter than the measurement time which can obtain a virus concentration accurately is passed.
  • the detection apparatus 300 calculates the virus concentration using the detection value obtained by the detection unit 314 and the correlation data
  • the virus concentration may be calculated by another device such as the controller 400.
  • another device has a memory that stores the correlation data.
  • the detection device 300 is not limited to the above example, and other known methods may be used as long as they can detect viruses.
  • the controller 400 controls the operation of the entire pathogen detection apparatus 10. Specifically, the controller 400 controls the collection device 200, the detection device 300, and the display device 500. In addition, the controller 400 acquires a measurement result of the body temperature measured by the body temperature measuring device 100.
  • the controller 400 controls the start of measurement, causes the aspirator 202 to start sucking ambient air, and causes the pump 206 to collect the collected liquid from the collected liquid tank 204 to the cyclone 208. Supply. Thereby, the collection liquid and the fine particles are mixed in the cyclone 208, and the sample is supplied from the cyclone 208 to the detection device 300. Furthermore, the controller 400 causes the light source 308 to emit light and causes the detection unit 314 to detect surface-enhanced fluorescence.
  • the controller 400 controls the collection device 200 and the detection device 300 according to the measurement result of the body temperature output from the body temperature measurement device 100.
  • the controller 400 causes the display device 500 to display the detection result obtained by the detection device 300.
  • the controller 400 can control each pump and supply a predetermined volume of sample liquid to the detection device 300 under preset conditions based on the input parameters.
  • the controller 400 has a time measuring function, and may generate and store information on the time required for each operation.
  • the controller 400 may receive a measurement value from the detection device 300 and calculate a change over time in the concentration of the virus floating in the air based on the measurement value and time information.
  • controller 400 is realized by, for example, one or more dedicated electronic circuits.
  • One or more dedicated electronic circuits may be integrated on one chip, or may be individually formed on a plurality of chips.
  • the controller 400 may be realized by a general-purpose processor (not shown) and a memory (not shown) in which a software program or an instruction is stored instead of one or more dedicated electronic circuits.
  • the processor functions as the controller 400 when the software program or instruction is executed.
  • the display device 500 displays information such as a body temperature measurement result or a virus detection result.
  • the display device 500 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, electronic paper, or the like.
  • the display device 500 is not limited to the above example, and other known display devices may be used as long as they can display information.
  • Influenza virus contains about 1000 NP (nucleoprotein) virus components. For this reason, in order to make detection easier by detecting a larger number of NPs, the pretreatment of crushing the influenza virus and extracting the NPs contained in the influenza virus in advance, for example, pathogens and antibodies It may be performed before reacting.
  • a surfactant is injected to break the membrane material covering the surface of the influenza virus and extract NP inside.
  • surfactants used for crushing Tween 20, Triton X, sarkosyl and the like are known. In addition, you may make it react with the antibody for a detection as it is, without crushing the supplemented virus.
  • the pretreatment is a treatment for removing contaminants, a treatment for concentrating the virus or virus component, or labeling the virus or virus component with a labeling substance such as a fluorescent substance or a magnetic substance. Any of the processing may be included.
  • the pretreatment is not limited to the above example as long as it is a treatment for promoting detection of a pathogen.
  • the process for promoting the detection of the pathogen may be a process for efficiently detecting the amount of the pathogen, or a process for detecting the amount of the pathogen with high accuracy.
  • the antigen is influenza virus or NP that is a component contained inside when the influenza virus is crushed.
  • the antibody specifically reacts and binds to the antigen. Details of the detection method in the antigen-antibody reaction will be described below.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the details of the antigen-antibody reaction.
  • a first antibody 406 that binds to a virus serving as an antigen or NP serving as a virus component is formed on the surface of the base material 404 disposed in the sensor cell 304 described above.
  • the first antibody 406 plays a role of capturing NP407 and the like on the surface of the base material 404.
  • the first antibody 406 is, for example, an IgG antibody, and an IgG antibody having an ability to specifically bind to influenza virus or NP that is a constituent of influenza virus may be used.
  • the first antibody 406 is also referred to as a capture antibody.
  • the surface of the substrate 404 is modified with a SAM film 405 (self-assembled monolayer) in order to bind the inorganic substrate and the organic antibody.
  • the first antibody 406 is fixed to the surface of the base material 404 via the SAM film 405.
  • the SAM film 405 is formed on the surface of the gold single crystal thin film 411 formed on the surface of the base material 404. Accordingly, the SAM film 405 becomes a dense and ordered monomolecular film because it is bonded with Au—S—R by bonding alkanethiol (R—SH) with the single crystal thin film 411. As described above, in the antigen-antibody reaction, the first antibody 406 is bound to the SAM film 405 formed on the surface of the substrate 404.
  • a solution containing NP407 as an antigen is injected into the first antibody 406 fixed on the surface of the base material 404. That is, a solution containing NP407 is injected into the detection region 304b of the sensor cell 304.
  • the first antibody 406 starts to bind to NP407, which is an antigen, and then the number of binding as a whole increases with time. Also, while the number of bonds increases, the bonds are dissociated. For this reason, the first antibody 406 and NP407 repeatedly bind and dissociate and reach an equilibrium state.
  • the second antibody 408 is, for example, an IgG antibody that can bind to NP407, which is a component of influenza virus or influenza virus.
  • a labeling substance 409 that emits a signal for detection is bound to the second antibody 408 in advance.
  • the labeling substance 409 may be a substance that emits fluorescence when irradiated with laser light having a predetermined wavelength.
  • the labeling substance 409 is, for example, Dylight 800 that emits fluorescence of 800 nm when irradiated with laser light having a wavelength of 785 nm.
  • the second antibody 408 to which the labeling substance 409 is bound is also referred to as a labeled antibody 410.
  • the virus is trapped in the collection liquid 283 in the cyclone 208 when the cyclone 208 is operated.
  • the supplemented virus is crushed to extract NP407 contained in the virus.
  • the solution containing NP407 thus obtained is injected into the surface of the base material 404 by being injected into the detection region 304b of the sensor cell 304, the NP 407 becomes the first capture antibody formed on the surface of the base material 404. 1 antibody 406 binding.
  • the second antibody 408 binds to NP407, which is an antigen bound to the first antibody 406. To do.
  • the binding of the first antibody 406, the antigen NP407, and the second antibody 408 is called a sandwich assay.
  • laser light which is excitation light that excites fluorescence on the labeling substance 409 bound to the second antibody 408, and measuring the excited fluorescence.
  • a signal to be detected can be obtained.
  • the fluorescence excited by the labeling substance 409 is repeatedly detected at a predetermined cycle by being repeatedly irradiated by the light source 308 with a predetermined cycle and being irradiated with the laser light from the detection unit 314.
  • the intensity of the emitted fluorescence increases as the binding of the first antibody 406, NP407, and labeled antibody 410 proceeds.
  • the labeled antibody 410 that does not bind to the NP 407 will float in the liquid layer.
  • the number of bonds between NP407 and labeled antibody 410 varies depending on the amount of the injected solution and / or the thickness of the sensor cell 304 that holds the liquid layer.
  • a process of gradually increasing the number of bonds between NP407 and labeled antibody 410 occurs. Further, when the intensity of the laser beam that excites fluorescence in the labeling substance 409 of the labeling antibody 410 is increased, the labeling substance 409 of the floating labeling antibody 410 that is not bonded to the NP407 also emits light. Even if the fluorescence in this case is detected, the NP407 cannot be detected with high accuracy, so that the laser beam cannot be made strong against the dark clouds. On the other hand, since the amount of NP407 obtained from a very small amount of virus in the air is small, the excitation light may be increased in this case.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of a base material when surface plasmon resonance is used.
  • a nano-sized protrusion 442 is formed on the surface of a base material 441, and a single crystal thin film 411 such as Au is formed on the surface.
  • a region having a strong electromagnetic field is formed in the vicinity of the surface. Since the region having a strong electromagnetic field is formed near the pole surface of the base material 441, the labeling substance 409 that emits the signal of the second antibody 408 bound to the NP 407 floats without binding to the NP 407 from the vicinity of the surface of the base material 441. The light can be emitted more strongly than the light emitted by the labeling substance 409 of the separated labeled antibody 410.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the pathogen detection apparatus according to the embodiment.
  • the pathogen detection apparatus 10 includes an acquisition unit 11, a collection unit 12, a detection unit 13, a control unit 14, and a notification unit 15.
  • the acquisition unit 11 acquires the body temperature of the subject.
  • the acquisition part 11 acquires a test subject's body temperature by measuring a test subject's body temperature.
  • the acquisition unit 11 is realized by the body temperature measurement device 100, for example.
  • the collecting unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject.
  • the pathogen is a virus, for example, an influenza virus.
  • the collection unit 12 discharges the sample obtained by mixing the pathogen with the collection solution to the detection unit 13.
  • the collection part 12 is implement
  • a sampling tube that is inserted into the mouth of the subject and collects exhaled air is used.
  • a cyclone is used. Used.
  • the detection unit 13 detects the pathogen collected by the collection unit 12. Specifically, the detection unit 13 includes a reaction unit 13a and a light irradiation unit 13b.
  • the reaction unit 13a reacts the pathogen collected by the collection unit 12 with the labeling substance 409.
  • the reaction unit 13a causes the first antibody 406, NP407, and the second antibody 408 to which the labeling substance 409 is bound to react with each other, thereby binding each other.
  • the “reaction between a pathogen and a labeling substance” includes an indirect reaction between the pathogen and the labeling substance, that is, a reaction between the pathogen and an object (antibody) bound to the labeling substance.
  • the reaction in the reaction unit 13a is not limited to using surface plasmon resonance, and may be any reaction as long as it is a reaction that binds the labeling substance 409 to a pathogen.
  • the reaction unit 13a is realized by the sensor cell 304 of the detection device 300, for example.
  • the light irradiation unit 13b irradiates the reaction product (that is, the sample) obtained by the reaction in the reaction unit 13a with excitation light.
  • the light irradiation unit 13b is realized by the light source 308, for example.
  • the detection unit 13 detects the pathogen based on the fluorescence generated from the labeling substance 409 by the irradiation of the excitation light.
  • the detection unit 13 detects the intensity of the fluorescence generated from the labeling substance 409 by the irradiation of the excitation light, and the subject is infected with the pathogen depending on whether the detected fluorescence intensity exceeds a predetermined threshold value. May be detected. That is, the detection unit 13 detects that the subject is infected with a pathogen if the detected fluorescence intensity exceeds a predetermined threshold, and if the detected fluorescence intensity does not exceed the predetermined threshold, May be detected as not infected with a pathogen.
  • the detection unit 13 may detect the labeling substance amount based on the detected fluorescence intensity, the fluorescence intensity stored in advance, and the correlation data of the labeling substance amount.
  • the detection unit 13 associates the detected fluorescence intensity with the correlation data based on the fluorescence intensity detected at the start of the reaction in the reaction unit 13a, that is, when a predetermined time has elapsed from the detection start, and the correlation data.
  • the amount of labeling substance may be specified and the specified amount of labeling substance may be output.
  • the amount of labeling substance is the number of pathogens or the concentration of pathogens.
  • the correlation data may include a correlation between the intensity of fluorescence and the amount of labeling substance when two or more different times have elapsed.
  • the detection unit 13 may perform preprocessing for promoting detection of the pathogen collected by the collection unit 12.
  • the detection unit 13 is realized by the detection device 300, the controller 400, and the like, for example.
  • the control unit 14 When the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 exceeds a predetermined threshold, the control unit 14 shortens the time from the start of collection by the collection unit 12 until the notification of the detection result by the notification unit 15. Thus, at least one of the collection part 12 and the detection part 13 is controlled. That is, the control unit 14 controls at least one of the collection unit 12 and the detection unit 13 in the first control mode when the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 exceeds a predetermined threshold, When the body temperature is equal to or lower than a predetermined threshold, the time between the start of pathogen collection and the notification of the detection result is shorter than the first control mode in the second control mode, and the collection unit 12 and the detection unit 13 Control at least one of
  • control unit 14 may control the detection unit 13 to reduce the time required from the start of pathogen collection until the notification of the detection result in the second control mode rather than the first control mode. That is, the control part 14 controls the detection part 13 in the 1st detection mode which detects a pathogen over 1st time, when the test subject's body temperature acquired by the acquisition part 11 is below a predetermined threshold value. The control part 14 controls the detection part 13 in the 2nd detection mode which detects a pathogen over 2nd time shorter than 1st time, when a test subject's body temperature exceeds a predetermined threshold value.
  • the detection unit 13 detects a pathogen, for example, a virus based on the fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction product obtained by the reaction over the first time with the excitation light. To detect. Further, in the case of the second detection mode, the detection unit 13 is based on the fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction material obtained by the reaction over the second time shorter than the first time with the excitation light. For example, detect viruses.
  • a pathogen for example, a virus based on the fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction product obtained by the reaction over the first time with the excitation light.
  • the detection unit 13 is based on the fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction material obtained by the reaction over the second time shorter than the first time with the excitation light. For example, detect viruses.
  • the detection unit 13 detects the concentration of the pathogen, for example, the virus concentration, based on the intensity of fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the detection region 304b with the excitation light during the first time. May be.
  • the detection unit 13 irradiates the detection region 304b with excitation light during a second time shorter than the first time, based on the intensity of fluorescence generated from the labeling substance.
  • the concentration eg, virus concentration, may be detected.
  • the control unit 14 is realized by the controller 400, for example.
  • the notification unit 15 notifies the detection result of the detection unit 13.
  • the notification unit 15 may display a detection result indicating whether or not the subject is infected with a pathogen, or may display a detection result indicating the amount of the detected pathogen labeled substance.
  • the notification unit 15 is realized by the display device 500, for example.
  • the notification unit 15 is not limited to display by displaying the detection result, but may be notified by voice, may be notified by printing a printed material, or may be an LED (Light Emitting Diode). Notification may be made by turning on the light source.
  • reaction time on the horizontal axis indicates the time from the start of the reaction in the reaction unit 13 a
  • detection signal on the vertical axis indicates the intensity of fluorescence detected by the detection unit 13.
  • reaction start time can be made into the time when the pathogen and the labeling substance 409 were introduce
  • the threshold Th of the detection signal that is a criterion for determining that the subject is infected with the virus is exceeded.
  • the threshold value Th of the detection signal is set to a value higher than the noise level detected by the detection unit 13 in a completely dark state, for example.
  • the detection signal threshold Th will not be exceeded unless a long reaction time such as, for example, more than 5 minutes elapses. Therefore, detection is performed after waiting for a long reaction time such as 10 minutes. There is a need to.
  • the virus concentration when it is expected that the virus concentration is high, it can be determined whether or not the subject is infected with the virus even when the reaction time is short. In other words, if there is a possibility that the virus concentration is high, it is possible to determine whether or not the subject is infected with the virus even if the detection time is shorter than when the virus concentration may be low. it can.
  • the left vertical axis in FIG. 9 indicates the amount of virus collected from the subject's nose or throat, and the right vertical axis indicates the body temperature of the subject.
  • the horizontal axis in FIG. 9 indicates the number of days since symptoms such as cough or runny nose due to virus infection have occurred, and 0 indicates the day on which the symptoms occurred.
  • FIG. 9 shows that there is a positive correlation between viral load and body temperature.
  • the predetermined threshold is a body temperature higher than the normal heat of the subject, and may be 37 ° C., for example.
  • the predetermined threshold may be set to a different value depending on the subject, for example, a value obtained by adding once to normal heat. That is, if the normal heat of the subject is 36 ° C., 37 ° C. may be set as the predetermined threshold, and if the normal heat of the subject is 36.5 ° C., 37.5 ° C. may be set as the predetermined threshold.
  • the reaction in the reaction unit 13a reaches parallel as the reaction time elapses regardless of the virus concentration. For this reason, the detection signal obtained by irradiating the reaction material with excitation light tends to be constant. In calculating the virus concentration, a detection signal that has become constant may be used, but it takes time to wait for the detection signal to become constant. For this reason, when there is a possibility that the virus concentration is high, the detection unit 13 calculates the virus concentration using the detection signal at the time of the second time, that is, the intensity of the fluorescence and the correlation data. That is, the correlation data has data in which the intensity of fluorescence at the second time elapses and the amount of labeling substance are associated with each other when the virus concentration is high.
  • the detection unit 13 may calculate the virus concentration using the detection signal at the time of the first time, that is, the intensity of fluorescence and the correlation data.
  • the correlation data may include data in which the intensity of fluorescence at the first time has been associated with the amount of labeling substance when the virus concentration is low.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the first control mode and the second control mode in the pathogen detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the first detection mode and the second detection mode in the pathogen detection apparatus according to the present embodiment.
  • the acquisition unit 11 acquires the body temperature of the subject (S1).
  • the control unit 14 determines whether or not the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 has exceeded the first threshold (S2).
  • the first threshold is the predetermined threshold described above.
  • the control part 14 determines to 1st control mode, when the body temperature of the test subject acquired in the acquisition part 11 is below a 1st threshold value (it is No at S2) (S3). Thereby, the control part 14 controls the detection part 13 in 1st detection mode, as shown in FIG.
  • the collection unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject (S4).
  • the detection part 13 detects the pathogen collected in collection in the 1st control mode (S5). Specifically, as shown in FIG. 12, in the first detection mode, the light irradiation unit 13b irradiates the reaction unit 13a with excitation light for the first time, and the detection unit 13 starts detection (that is, The concentration of the pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence after the first time has elapsed since the start of irradiation of excitation light. At this time, the detection unit 13 may detect the amount of the labeling substance that has reacted with the pathogen.
  • the light irradiation unit 13b irradiates the reaction unit 13a with excitation light for the first time, and the detection unit 13 starts from the detection start (that is, the excitation light irradiation start) to the first.
  • the control unit 14 determines the second control mode (S7). Thereby, the control part 14 controls the detection part 13 in 2nd detection mode, as shown in FIG.
  • the collection unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject (S8). Note that the operation of the collecting unit 12 is the same regardless of the first control mode and the second control mode.
  • the detection part 13 detects the pathogen collected in collection in 2nd control mode (S9). Specifically, as shown in FIG. 12, the detection unit 13 takes a second time shorter than the first time for the reaction in the reaction unit 13a in the second detection mode, and starts the detection from the detection start (that is, the reaction start) to the first. A pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence when 2 hours have passed. At this time, the detection unit 13 may detect the amount of the labeling substance that has reacted with the pathogen.
  • the notification part 15 notifies the detection result in the detection part 13 in step S5 or step S9 (S6).
  • the control unit 14 is highly likely that the subject is infected with a pathogen exceeding a predetermined concentration when the body temperature of the subject exceeds the first threshold. It is determined that the pathogen is easily detected from the subject or the space around the subject. For this reason, when the possibility that the subject is infected with the pathogen is high, the detection unit 13 reduces the time until the detection result is obtained, compared with the case where the possibility that the subject is infected with the pathogen is low. Can also detect pathogens. Therefore, the pathogen detection apparatus 10 according to the present embodiment can efficiently detect the pathogen from the subject or the space around the subject.
  • control part 14 makes the detection part 13 in the 1st detection mode which detects a pathogen over 1st time, when the body temperature of the test subject acquired by the acquisition part 11 is below a predetermined threshold value.
  • control. controls the detection part 13 in the 2nd detection mode which detects a pathogen over 2nd time shorter than 1st time, when a test subject's body temperature exceeds a predetermined threshold value.
  • the control unit 14 determines that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding a predetermined concentration, and the subject's body temperature is predetermined.
  • the time required for detection is shortened compared with the case where the threshold is not exceeded. That is, in this case, the detection unit 13 is more likely to detect a pathogen even if the time required for detection is shortened than in the case where the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, the pathogen detection apparatus 10 according to the present embodiment can efficiently detect the pathogen from the subject or the space around the subject.
  • the detection part 13 is a pathogen based on the fluorescence which arises from a labeling substance by irradiating the reaction material obtained by reaction over the 1st time with excitation light in the 1st detection mode. Is detected. Further, in the case of the second detection mode, the detection unit 13 is based on the fluorescence generated from the labeling substance by irradiating the reaction material obtained by the reaction over the second time shorter than the first time with the excitation light. Is detected.
  • the control unit 14 determines that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding a predetermined concentration, and the subject's body temperature is predetermined. Compared to the case where the threshold is not exceeded, the time required for the reaction in detection is shortened. That is, in this case, the detection unit 13 is more likely to detect the pathogen even if the time required for the reaction in the detection is shortened than in the case where the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, the pathogen detection apparatus 10 according to the present embodiment can efficiently detect the pathogen from the subject or the space around the subject.
  • the control unit 14 controls the detection unit 13 so that the time required from the start of collecting pathogens to notification of the detection result is shortened in the second control mode than in the first control mode.
  • the control unit 14 may control the collection unit 12 to shorten the time required from the start of collecting pathogens to notification of the detection result in the second control mode than in the first control mode. This is because if the subject's body temperature is high and the subject is likely to be infected with the pathogen, the concentration of the pathogen in the air obtained from the subject's breath or the air around the subject is expected to be high. is there. That is, in this case, it is considered that sufficient air can be collected to detect the pathogen even if the time for collection is short.
  • control unit 14 controls the collection unit 12 in the first collection mode in the first control mode and the collection unit in the second control mode. 12 is controlled in the second collection mode. Further, it is assumed that the operation of the detection unit 13 is the same regardless of the first control mode and the second control mode.
  • control part 14 is the 1st capture which collects a pathogen over 3rd time, when the body temperature of the test subject acquired by the acquisition part 11 is below a predetermined threshold value.
  • the collection unit 12 is controlled in the collection mode.
  • control part 14 controls the collection part 12 in the 2nd collection mode which collects pathogen over 4 hours shorter than 3rd time, when a test subject's body temperature exceeds a predetermined threshold value.
  • FIG. 13 is a figure for demonstrating the 1st control mode and 2nd control mode in the pathogen detection apparatus which concerns on the modification 1.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a first collection mode and a second collection mode in the pathogen detection apparatus according to the first modification.
  • the control unit 14 determines that the subject is likely to be infected with a pathogen exceeding a predetermined concentration, and the subject's body temperature is predetermined. Compared to the case where the threshold is not exceeded, the time required for collection is shortened. That is, in this case, the detection unit 13 is more likely to detect the pathogen even when the time taken for collection by the collection unit 12 is shortened than when the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, the pathogen detection apparatus 10 according to the first modification can efficiently detect the pathogen from the subject or the space around the subject.
  • Modification 1 may be combined with the embodiment. That is, the control unit 14 may operate the collection unit 12 in the first collection mode and operate the detection unit 13 in the first detection mode in the first control mode. Then, in the second control mode, the control unit 14 may operate the collection unit 12 in the second collection mode and operate the detection unit 13 in the second detection mode.
  • the control part 14 adjusts the timing from the reaction start in the detection part 13 to a detection, and is the time required from the collection start of a pathogen to notification of a detection result rather than 1st control mode.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit 14 performs pre-processing before reaction in the first control mode and does not perform pre-processing in the second control mode, so that the time required from the start of collecting pathogens to notification of the detection result is reduced.
  • the second control mode may be shorter than the first control mode.
  • the pretreatment is a treatment for promoting detection of a pathogen. Specific examples of the pretreatment have been described above.
  • the detection unit 13 performs preprocessing before performing the reaction in the reaction unit 13a, and performs the second process in the second control mode.
  • the detection mode no pre-processing is performed before the reaction in the reaction unit 13a is performed.
  • the detection part 13 detects a pathogen based on the fluorescence intensity at the time of 1st time progress from reaction start irrespective of 1st detection mode and 2nd detection mode.
  • control unit 14 causes the detection unit 13 to perform preprocessing in detection when the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 is equal to or lower than the first threshold value. In addition, the control unit 14 does not cause the detection unit 13 to perform preprocessing in detection when the body temperature of the subject exceeds the first threshold.
  • FIG. 15 is a figure for demonstrating the 1st detection mode and 2nd detection mode in the pathogen detection apparatus which concerns on the modification 1. As shown in FIG.
  • the control unit 14 determines that the subject is highly likely infected with a pathogen that exceeds the predetermined concentration, and omits preprocessing in detection. This shortens the time required for detection. That is, in this case, the detection unit 13 is more likely to detect the pathogen even if the pretreatment is omitted than when the body temperature of the subject does not exceed the predetermined threshold. Therefore, the pathogen detection apparatus 10 according to the modification 2 can efficiently detect the pathogen from the subject or the space around the subject.
  • the modification 2 is good also as a form combined with embodiment. That is, in the first control mode, the control unit 14 causes the detection unit 13 to operate in the first detection mode so that the pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence when the first time has elapsed after performing the preprocessing. May be. Then, in the second control mode, the control unit 14 causes the detection unit 13 to operate in the second detection mode so that the pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence at the time when the second time has elapsed without performing the preprocessing. Also good.
  • control unit 14 changes the control mode of the subject's body temperature using one threshold, but the present invention is not limited to this, and the control mode may be changed using two thresholds.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the third modification.
  • step S10 is further performed in which the control unit 14 determines whether the body temperature of the subject exceeds the second threshold. That is different.
  • the second threshold is a temperature lower than the first threshold, for example, normal heat of the subject.
  • Step S6 When the subject's body temperature is equal to or lower than the second threshold (No in S10), the control unit 14 proceeds to Step S6. And the notification part 15 notifies that a pathogen was not detected as a detection result (S6).
  • control unit 14 executes the processing after step S2 of the pathogen detection method in the embodiment. For this reason, detailed description is omitted.
  • the notification unit 15 when the body temperature of the subject is equal to or lower than the second threshold, the notification unit 15 notifies that the pathogen has not been detected as a detection result.
  • the control part 14 may control the collection part 12 and the detection part 13 in 3rd control mode, when a test subject's body temperature is below a 2nd threshold value.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an example of a pathogen detection method by the pathogen detection apparatus according to the fourth modification.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining first to third control modes in the pathogen detection apparatus according to the fourth modification.
  • the acquisition unit 11 acquires the body temperature of the subject (S1).
  • the control unit 14 determines whether or not the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 has exceeded the second threshold (S10).
  • the second threshold value is the same as the second threshold value in Modification 3.
  • the control unit 14 determines the third control mode when the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 is equal to or lower than the second threshold (No in S10) (S11). Thereby, as shown in FIG. 18, the control unit 14 controls the collection unit 12 in the first collection mode, and controls the detection unit 13 in the pre-processing and in the second detection mode.
  • the collection unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject (S12). Specifically, as described with reference to FIG. 14, the collection unit 12 collects the pathogen over the third time in the first collection mode.
  • the detection part 13 detects the pathogen collected in collection in 3rd control mode (S13). Specifically, after performing the preprocessing, the detection unit 13 takes a first time for the reaction in the reaction unit 13a in the first detection mode and starts detection (that is, reaction start) as shown in FIG. The pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence when the first time elapses. At this time, the detection unit 13 may detect the amount of the labeling substance that has reacted with the pathogen.
  • step S10 when the temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 exceeds the second threshold (No in S10), the control unit 14 determines whether the body temperature of the subject exceeds the first threshold. Determine (S2).
  • the first threshold value is the same as the first threshold value in the third modification.
  • the control part 14 determines to a 1st control mode, when the test subject's body temperature acquired in the acquisition part 11 is below a 1st threshold value (it is No at S2) (S3a). Thereby, as shown in FIG. 18, the control unit 14 controls the collection unit 12 in the first collection mode, and controls the detection unit 13 in the pre-processing and in the second detection mode.
  • the collection unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject (S4a). Specifically, the collection unit 12 collects the pathogen over the third time in the first collection mode, similarly to step S12.
  • the detection part 13 detects the pathogen collected in collection in 1st control mode (S5a). Specifically, after performing the preprocessing, the detection unit 13 takes a second time shorter than the first time for the reaction in the reaction unit 13a in the second detection mode, as shown in FIG. A pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence after the second time has elapsed from the start (that is, the reaction start). At this time, the detection unit 13 may detect the amount of the labeling substance that has reacted with the pathogen.
  • the control unit 14 determines the second control mode when the body temperature of the subject acquired by the acquisition unit 11 exceeds the first threshold (Yes in S2) (S7a). Thereby, as shown in FIG. 18, the control unit 14 controls the collection unit 12 in the second collection mode, and controls the detection unit 13 in the second detection mode without preprocessing.
  • the collection unit 12 collects pathogens held by the subject or pathogens in the air around the subject (S8a). Specifically, as described with reference to FIG. 14, the collection unit 12 collects the pathogen over the fourth time that is shorter than the third time in the second collection mode.
  • the detection part 13 detects the pathogen collected in collection in 2nd control mode (S9a). Specifically, as shown in FIG. 12, the detection unit 13 performs the second time shorter than the first time for the reaction in the reaction unit 13a in the second detection mode without performing preprocessing, and starts detection. The pathogen is detected based on the intensity of the fluorescence after the second time has elapsed since the start of the reaction. At this time, the detection unit 13 may detect the amount of the labeling substance that has reacted with the pathogen.
  • the notification unit 15 notifies the detection result in the detection unit 13 in step S5a, step S9a, or step S13 (S6a).
  • the acquisition unit 11 acquires the body temperature of the subject by measuring the body temperature of the subject.
  • the body temperature of the subject may be acquired.
  • the pathogen detection apparatus 10 was set as the structure which extract
  • the acquisition unit 11 acquires the body temperature of one or more subjects present in the room space.
  • the control unit 14 is the time from the start of collection at the collection unit 12 to the notification of the detection result by the notification unit 15 when any of the body temperatures of one or more subjects exceeds a predetermined threshold. Is controlled so that at least one of the collection unit 12 and the detection unit 13 is shortened.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the software that realizes the pathogen detection apparatus, the pathogen detection method, and the like according to each of the above embodiments is the following program.
  • the program acquires the body temperature of the subject in a computer, determines a control mode according to the acquired body temperature of the subject, and in the determined control mode, the pathogen held by the subject or the surroundings of the subject
  • the control mode determined by collecting pathogens in the air the pathogen collected in the collection is detected, the detection result in the detection is notified, and in the determination of the control mode, (1)
  • the first control mode is determined.
  • the pathogen starts to be collected.
  • the pathogen detection method of determining the second control mode in which the time until the notification of the detection result is shorter than the first control mode is executed.
  • the present disclosure is not limited to the embodiments. Unless it deviates from the gist of the present disclosure, one or more of the present disclosure may be applied to various modifications conceived by those skilled in the art in the present embodiment, or forms configured by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiments.
  • the present disclosure is useful as a pathogen detection apparatus and a pathogen detection method that can efficiently detect a pathogen from a subject or a space around the subject.

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Abstract

病原体検出装置（１０）は、被験者の体温を取得する取得部（１１）と、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する捕集部（１２）と、捕集部（１２）で捕集された病原体を検出する検出部（１３）と、検出部（１３）での検出結果を通知する通知部（１５）と、制御部（１４）と、を備え、制御部（１４）は、取得部（１１）で取得された被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、捕集部（１２）での捕集開始から、通知部（１５による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、捕集部（１２）および検出部（１３）のうちの少なくとも１つを制御する。

Description

病原体検出装置および病原体検出方法
　本開示は、被験者に応じて効率的にウイルスを検出する病原体検出装置および病原体検出方法に関する。
　近年、介護施設や病院、学校等でインフルエンザ等の感染症の感染拡大が社会問題になっており、医療目的以外にもウイルスを検出可能な技術の普及が期待されている。例えば、特許文献１には、ウイルスを検出可能な技術として、空気中を浮遊するウイルス等の病原体を捕集し、当該空気中に含まれるウイルス等の病原体の濃度を、蛍光分光法、表面増強ラマン散乱分光法、抗原抗体反応を利用した免疫クロマトデバイス等により計測することで、空気中を浮遊するウイルスの濃度を計測する技術が提案されている。
　また、非特許文献１には、感染者の保持ウイルス量は感染者の体温と相関があり、体温と保持ウイルス量とが比例することが開示されている。
特開２０１５－１７８９９３号公報
Lincoln L. H. Lau, Benjamin J. Cowling, Vicky J. Fang, Kwok-Hung Chan, Eric H. Y. Lau, Marc Lipsitch, Calvin K. Y. Cheng, Peter M. Houck, Timothy M. Uyeki, J. S. Malik Peiris, and Gabriel M. Leung, "Viral Shedding and Clinical Illness in Naturally Acquired Influenza Virus Infections", The Journal of Infectious Diseases, 201 1509－1516 (2010)
　しかしながら、従来のウイルス検出技術では、対象者の容態によらず常に同様の測定方法を実行するため、対象者を感染者または非感染者であると判別するまでに同様の時間を要してしまうという課題を有していた。
　本開示は、前記従来の課題を解決するもので、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出できる病原体検出装置および病原体検出方法の提供を目的とする。
　本開示の一態様に係る病原体検出装置は、被験者の体温を取得する取得部と、前記被験者が保有する病原体または前記被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する捕集部と、前記捕集部で捕集された前記病原体を検出する検出部と、前記検出部での検出結果を通知する通知部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、前記捕集部での捕集開始から、前記通知部による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、前記捕集部および前記検出部のうちの少なくとも１つを制御する。
　尚、この包括的又は具体的な態様は、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。
　本開示によれば、被験者または被験者の周囲の空間から効率的にウイルスを検出することができる。本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
図１は、実施の形態における病原体検出装置の外観の一例を示す図 図２は、実施の形態に係る病原体検出装置の概略構成図 図３は、実施の形態に係るサイクロンの機能を説明するための図 図４は、実施の形態に係る検出装置の構成図 図５は、抗原抗体反応の詳細を説明するための図 図６は、表面プラズモン共鳴を利用する場合の基材の構造の一例を示す図 図７は、実施の形態に係る病原体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図 図８は、異なるウイルス濃度における反応時間と検出シグナルとの関係を示すグラフを含む図 図９は、被験者の保持ウイルス量と被験者の体温との関係を示すグラフを含む図 図１０は、実施の形態に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャート 図１１は、実施の形態に係る病原体検出装置における第１制御モードと第２制御モードとを説明するための図 図１２は、実施の形態に係る病原体検出装置における第１検出モードと第２検出モードとを説明するための図 図１３は、変形例１に係る病原体検出装置における第１制御モードと第２制御モードとを説明するための図 図１４は、変形例１に係る病原体検出装置における第１捕集モードと第２捕集モードとを説明するための図 図１５は、変形例１に係る病原体検出装置における第１検出モードと第２検出モードとを説明するための図 図１６は、変形例３に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャート 図１７は、変形例４に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャート 図１８は、変形例４に係る病原体検出装置における第１～第３制御モードを説明するための図
　上記の課題を解決するために本開示の一態様に係る病原体検出装置は、被験者の体温を取得する取得部と、前記被験者が保有する病原体または前記被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する捕集部と、前記捕集部で捕集された前記病原体を検出する検出部と、前記検出部での検出結果を通知する通知部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、前記捕集部での捕集開始から、前記通知部による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、前記捕集部および前記検出部のうちの少なくとも１つを制御する。
　これによれば、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者または被験者の周囲の空間から病原体を検出しやすい状態であると判断する。このため、被験者が病原体に感染している可能性が高い場合には、被験者が病原体に感染している可能性が低い場合より、検出結果を得るまでの時間を短縮しても病原体を検出し得る。よって、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、第１時間かけて前記病原体を検出する第１検出モードで前記検出部を制御し、前記被験者の体温が前記所定の閾値を超えた場合に、前記第１時間よりも短い第２時間かけて前記病原体を検出する第２検出モードで前記検出部を制御してもよい。
　これによれば、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、検出にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、検出にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、前記検出部は、前記捕集部で捕集された病原体と標識物質とを反応させる反応部と、前記反応部において反応させることで得られた反応物に励起光を照射する光照射部と、を有し、前記第１検出モードの場合に、前記第１時間かけた前記反応により得られた前記反応物に前記励起光の照射することで前記標識物質から生じる蛍光に基づき、前記病原体を検出し、前記第２検出モードの場合に、前記第１時間よりも短い第２時間かけた前記反応により得られた前記反応物に励起光を照射することで前記標識物質から生じる前記蛍光に基づき、前記病原体を検出してもよい。
　これによれば、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、検出における反応にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、検出における反応にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、前記検出部は、前記捕集部で捕集された前記病原体に対して前記検出を促進するための前処理を行うことが可能であり、前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、前記検出において前記前処理を前記検出部に行わせ、前記被験者の体温が前記所定の閾値を超える場合に、前記検出において前記前処理を前記検出部に行わせなくてもよい。
　これによれば、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、検出における前処理を省くこと検出にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、前処理を省いても病原体を検出する可能性が高い。よって、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、第３時間かけて前記病原体を捕集する第１捕集モードで前記捕集部を制御し、前記被験者の体温が前記所定の閾値を超えた場合に、前記第３時間よりも短い第４時間かけて前記病原体を捕集する第２捕集モードで前記捕集部を制御してもよい。
　これによれば、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、捕集にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、捕集にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　以下、本開示の一態様に係る病原体検出装置および病原体検出方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態）
　［病原体検出装置の概要］
　病原体検出装置は、特に空気中に浮遊する、例えばインフルエンザウイルスのようなウイルスを捕集可能な捕集機能と、捕集したウイルスを含む抽出液を検査することでウイルスを検出する機能を有する装置である。特に検出においては、抗体が特異的に抗原と結合する作用を利用し、ウイルスを含む抽出液に含まれるウイルス構成物に特異的に結合する抗体を用いる。
　図１は、実施の形態に係る病原体検出装置の外観の一例を示す図である。
　病原体検出装置１０は、例えば被験者が吐き出す息を被験者から直接採取する構成である。病原体検出装置１０は、図１に示すように、例えば、筐体の外側に人の体温を計測する体温計測装置１００と、検出対象となる空気を採取するための空気吸入口２１０と、検出結果を表示する表示装置５００とが露出されている。なお、図１で示した病原体検出装置１０の外観は一例であり、この構成に限定されるものではない。
　図２は、実施の形態に係る病原体検出装置の概略構成図である。
　図２に示すように、病原体検出装置１０は、体温計測装置１００と、捕集装置２００と、検出装置３００と、コントローラ４００と、表示装置５００とを備える。以下に、体温計測装置１００、捕集装置２００、検出装置３００、コントローラ４００及び表示装置５００の詳細について説明する。
　［体温計測装置］
　体温計測装置１００は、被験者の体温を計測する温度センサである。体温計測装置１００は、例えば、被験者の身体に接触することで被験者の体温を計測する接触型の温度センサ、または、被験者の身体に接触せずに被験者の体温を計測する非接触型の温度センサである。接触型の温度センサは、例えば熱電対などを利用した温度センサである。非接触型の温度センサは、例えば赤外線センサを利用して被験者の身体から放出される赤外線量を計測することで体温を計測する温度センサである。体温計測装置１００は、上記の例に限定されるものではなく、被験者の体温を計測できるものであれば他の公知のものを用いてもよい。体温計測装置１００は、体温の計測結果を記憶するメモリを有していてもよい。また、体温計測装置１００は、体温の計測結果として、計測した体温に対応付けて、当該体温を計測した計測日時、または、当該体温の被験者を識別する識別情報をメモリに記憶してもよい。体温計測装置１００は、体温の計測結果をコントローラ４００に出力する。
　［捕集装置の構成］
　捕集装置２００は、空気中のウイルスを含み得る微粒子を捕集して捕集液に混合する。図２に示すように、捕集装置２００は、吸引器２０２と、捕集液タンク２０４と、ポンプ２０６と、サイクロン２０８と、空気吸入口２１０と、洗浄液タンク２１２と、ポンプ２１４と、廃液タンク２２０と、液体流路２２２と、を備える。以下に、捕集装置２００の各構成要素について説明する。
　吸引器２０２は、空気吸入口２１０から周辺の雰囲気空気を吸入する。周辺の雰囲気空気中を浮遊するウイルスを含み得る微粒子は、空気とともに空気吸入口２１０よりサイクロン２０８に吸入される。
　捕集液タンク２０４は、空気中のウイルスを捕集するための捕集液を保持するための容器である。
　ポンプ２０６は、捕集液タンク２０４内の捕集液をサイクロン２０８に供給する。
　サイクロン２０８は、空気吸入口２１０及び捕集液タンク２０４に接続されており、吸引器２０２により空気吸入口２１０から吸入された空気中のウイルスを含み得る微粒子と、ポンプ２０６により捕集液タンク２０４から供給された捕集液とを混合する。サイクロン２０８は、液体流路２２２を介して検出装置３００に接続されている。微粒子が混合された捕集液（以下、試料という）は、サイクロン２０８から液体流路２２２を介して検出装置３００に排出される。
　洗浄液タンク２１２は、サイクロン２０８及び液体流路２２２を洗浄するための洗浄液を保持するための容器である。洗浄液タンク２１２は、サイクロン２０８に接続されており、洗浄液タンク２１２内の洗浄液は、ポンプ２１４によってサイクロン２０８に供給される。
　廃液タンク２２０は、不要な液体を貯蔵するための容器である。
　液体流路２２２は、サイクロン２０８から出力された試料を、検出装置３００に導くための経路である。
　図３は、実施の形態に係るサイクロンの機能を説明するための図である。
　空気中に浮遊するインフルエンザウイルスのようなウイルスを捕集するには、もともと空気中に極微量しか浮遊していないことが予想されるため、大量の空気を取り込み、取り込んだ空気中のウイルスを液中に捕集することが必要となる。ここで液中に捕集するのは、前述した抗体とウイルス構成物との結合を、一般に溶液中で行わせるためである。液体はウイルス構成物を変性することが無いよう不純物を除去した純水、あるいは純水に一般的にバイオ材料の溶媒として用いられるリン酸バッファを溶解した溶液であってもよい。例えば、ＰＢＳ（Phosphate buffered saline）およびトリス等が知られている。
　大量の空気を取り込む手段としては、サイクロン２０８であってもよい。サイクロン２０８では、図３の（ａ）に示すように、吸引器２０２に接続されている吸引口２８１から空気が吸い込まれることで、空気吸入口２１０からサイクロン２０８内に空気が取り込まれ、取り込まれた空気は、サイクロン２０８内で高速に回転する。その際、取り込まれた空気に含まれる一定の大きさ以上の微粒子は、サイクロン２０８内における空気の流れに追従できず、遠心力でサイクロン２０８の内壁面に飛ばされ、空気から分離される。そして、空気から分離された微粒子は、サイクロン２０８の下部に集められる。
　このように、空気中に浮遊するインフルエンザウイルスは、サイクロン２０８の吸引を稼動することで、空気吸入口２１０からサイクロン２０８内に入り、遠心力によってサイクロン２０８の内壁面に向けて飛ばされる。そのサイクロン２０８の下部に所定の量の捕集液２８３を吸引開始前に満たしておくと、図３の（ｂ）に示すようにサイクロン２０８内の気流によって液が渦巻状の回転を行い、サイクロン２０８の内壁面を捕集液２８３がせり上がり、内壁面に向けて飛ばされたインフルエンザウイルスを溶液に捕捉することができる。捕集液２８３は、例えば、ポンプ２０６に接続されているサイクロン２０８の捕集液流入口２８２からサイクロン２０８内に供給される。
　なお、捕集装置２００は、空気中からのウイルスを捕集することに限らずに、被験者の咽頭、鼻腔等から滅菌綿棒等の検体採取器具を使用して採取された被験者の粘膜または粘液、鼻腔吸引により採取された粘液等からウイルスを捕集してもよい。捕集装置２００によるウイルスの捕集は、上記の例に限定されるものではなく、被験者からのウイルスを捕集できるものであれば他の公知の方法を用いてもよい。
　［検出装置の構成］
　次に、検出装置３００について、図２及び図４を参照しながら具体的に説明する。図４は、実施の形態に係る検出装置の構成図である。
　検出装置３００は、捕集装置２００によって微粒子が混合された捕集液からウイルスの量を検出する。図２及び図４に示すように、検出装置３００は、センサデバイス３０２と、導入部３０６と、光源３０８と、ビームスプリッタ３１０と、レンズ３１２と、検出部３１４と、を備える。以下に、検出装置３００の各構成要素について説明する。
　センサデバイス３０２は、センサセル３０４を備える。なお、図２では、センサデバイス３０２は、単一のセンサセル３０４を備えているが、複数のセンサセルを備えてもよい。
　本実施の形態では、センサデバイス３０２を用いて、０．１ｐＭ～１００ｎＭの濃度範囲のウイルスを検出できる。また、本実施の形態では、ウイルス量を光学的に検出するために、表面増強蛍光法が利用される。なお、ウイルスの濃度は、ウイルス濃度が既知のサンプルについて蛍光強度を測定して作成した検量線を用いて算出することができる。
　センサセル３０４は、励起光が照射されたときに、表面プラズモンを生じさせることにより、ウイルスに結合した蛍光物質からの蛍光を増強する。図４に示すように、センサセル３０４は、流路３０４ａ及び検出領域３０４ｂを備える。
　流路３０４ａは、導入部３０６から滴下されたサンプル液体３０６１を検出領域３０４ｂに導くための経路である。
　検出領域３０４ｂは、表面プラズモンを利用してウイルスを光学的に検出するための領域である。検出領域３０４ｂには、金属微細構造体が配置されており、光源３０８から励起光が照射されることにより表面プラズモンが生じる。また、金属微細構造体には、第１のＶＨＨ抗体が固定されている。第１のＶＨＨ抗体は、ウイルスに特異的に結合する固定化抗体である。検出領域３０４ｂの詳細については、図４及び図５を用いて後述する。
　導入部３０６は、第２のＶＨＨ抗体及び試料をセンサセル３０４に導入する。具体的には、導入部３０６は、第２のＶＨＨ抗体と試料とを含むサンプル液体３０６１をセンサセル３０４に滴下する。第２のＶＨＨ抗体は、蛍光物質で標識された標識化抗体である。試料は、ウイルスを含み得る液体であり、本実施の形態ではサイクロン２０８から排出された捕集液である。なお、導入部３０６は、センサセル３０４に、第２のＶＨＨ抗体と試料とを含むサンプル液体３０６１を滴下するのに代え、先に試料を滴下してその後に第２のＶＨＨ抗体を滴下してもよい。
　試料にウイルスが含まれれば、当該ウイルスは、第１のＶＨＨ抗体を介して金属微細構造体に結合する。このとき、ウイルスは、蛍光物質で標識された第２のＶＨＨ抗体とも結合している。つまり、金属微細構造体に、第１のＶＨＨ抗体、ウイルス、第２のＶＨＨ抗体及び蛍光物質の複合体が結合される。この状態で金属微細構造体に光が照射されると、ウイルスと間接的に結合している蛍光物質から蛍光が発せられ、当該蛍光が表面プラズモンによって増強される。以降において、表面プラズモンによって増強された蛍光を表面増強蛍光と呼ぶ。なお、第１のＶＨＨ抗体として、ウイルスに対する結合能が十分に高いものを用いることにより、ウイルスと結合した標識化抗体が第１のＶＨＨ抗体と結合している状態のほうが、ウイルスと結合した標識化抗体が第１のＶＨＨ抗体と結合していない状態よりも熱的に安定な状態とすることができる。これにより、ウイルスと結合した標識化抗体のうちのより多くを、第１のＶＨＨ抗体と結合させて、金属微細構造体の表面に集めることができる。
　光源３０８は、センサセル３０４に励起光を照射する光照射部の一例である。光源３０８としては、公知の技術を特に限定することなく利用することができる。例えば半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザを光源３０８として利用することができる。なお、光源３０８は、ウイルスに含まれる物質と相互作用が小さい波長（例えば４００ｎｍ～２０００ｎｍ）の励起光を照射してもよい。さらには、励起光の波長は、半導体レーザが利用できる波長６００ｎｍ～８５０ｎｍであってもよい。
　ビームスプリッタ３１０は、光源３０８から照射された励起光から検出領域３０４ｂで発生した表面増強蛍光を分離する。具体的には、ビームスプリッタ３１０は、光源３０８からの励起光を通過させ、センサセル３０４で発生した表面増強蛍光を分離して検出部３１４に導く。
　レンズ３１２は、ビームスプリッタ３１０を通過した光源３０８からの励起光を検出領域３０４ｂに集光する。
　検出部３１４は、ビームスプリッタ３１０により導かれた表面増強蛍光を分光し、特定の波長帯の光を検出することにより、試料中のウイルスの量に相当する電気信号を出力する。検出部３１４は、特定の波長帯の光を検出できるものであれば公知の技術を特に限定無く利用することができる。例えば、検出部３１４として、光を分光するために特定の波長帯を透過させる干渉フィルター、回折格子を用いて分光するツェルニー型分光器、及び、エシェル型分光器等を利用することができる。さらには、検出部３１４は、光源３０８からの励起光を除去するためのノッチフィルター、あるいは、光源３０８からの励起光を遮断し、かつ、センサセル３０４で発生した表面増強蛍光を透過させることができるロングパスフィルターを含んでもよい。
　ウイルスの濃度が未知である場合、ウイルスが所定の濃度よりも低い低濃度であるほど、精度の高い測定を行うためには、検出部３１４における検出に要する時間が長くなる傾向にある。このため、検出装置３００は、検出値とウイルス濃度との相関データを記憶しているメモリを有し、検出部３１４は、メモリが記憶している相関データにおいて検出値に対応付けられたウイルス濃度を出力してもよい。なお、相関データにおいて対応付けられている検出値は、検出開始から所定時間経過時の検出値である。このため、検出部３１４は、検出開始から所定時間経過時に検出した検出値に相関データにおいて対応付けられたウイルス濃度を出力する。これにより、検出部３１４は、ウイルス濃度を精度よく得ることができる計測時間よりも短い所定時間が経過した時に、ウイルス濃度を出力することができる。なお、検出装置３００は、検出部３１４による検出値と、相関データとを用いて、ウイルス濃度を算出するとしたが、ウイルス濃度の算出は、コントローラ４００などの他の機器により行われてもよい。この場合、他の機器が相関データを記憶しているメモリを有する。
　なお、検出装置３００は、上記の例に限定されるものではなく、ウイルスを検出できるものであれば他の公知の方法を用いてもよい。
　［コントローラの構成］
　コントローラ４００は、病原体検出装置１０全体の動作を制御する。具体的には、コントローラ４００は、捕集装置２００、検出装置３００及び表示装置５００を制御する。また、コントローラ４００は、体温計測装置１００において計測された体温の計測結果を取得する。
　より具体的には、コントローラ４００は、測定の開始を制御して、吸引器２０２に周辺の空気の吸引を開始させ、かつ、ポンプ２０６に、捕集液タンク２０４からサイクロン２０８に捕集液を供給させる。これにより、サイクロン２０８において捕集液と微粒子とが混合され、試料がサイクロン２０８から検出装置３００に供給される。さらには、コントローラ４００は、光源３０８に光を照射させ、検出部３１４に表面増強蛍光を検出させる。
　例えば、コントローラ４００は、体温計測装置１００が出力した体温の計測結果に応じて、捕集装置２００及び検出装置３００を制御する。また、コントローラ４００は、検出装置３００により得られた検出結果を表示装置５００に表示させる。また、コントローラ４００は、入力パラメータに基づいて、予め設定された条件で、各ポンプを制御して所定体積のサンプル液体を検出装置３００に供給することができる。さらに、コントローラ４００は、計時機能を有しており、各動作に要した時間の情報を生成し記憶してもよい。また、コントローラ４００は、検出装置３００から計測値を受信して、計測値と時間情報とに基づいて、空気中を浮遊するウイルスの濃度の経時的変化を算出してもよい。
　なお、コントローラ４００は、例えば１以上の専用の電子回路によって実現される。１以上の専用の電子回路は、１個のチップ上に集積されてもよいし、複数のチップ上に個別に形成されてもよい。また、コントローラ４００は、１以上の専用の電子回路の代わりに、汎用のプロセッサ（図示せず）と、ソフトウェアプログラム又はインストラクションが格納されたメモリ（図示せず）とによって実現されてもよい。この場合、ソフトウェアプログラム又はインストラクションが実行されたときに、プロセッサは、コントローラ４００として機能する。
　［表示装置の構成］
　表示装置５００は、体温の計測結果、または、ウイルスの検出結果等の情報を表示する。表示装置５００は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーなどである。表示装置５００は、上記の例に限定されるものではなく、情報を表示できる装置であれば他の公知の表示装置を用いてもよい。
　次に、検出装置３００における検出方法を詳細に説明する。
　１個のインフルエンザウイルスの中にはおよそ１０００個のＮＰ（nucleoprotein）なるウイルス構成物が含まれている。このため、より数が多いＮＰを検出することでより検出を容易にするために、インフルエンザウイルスを破砕し、インフルエンザウイルスの中に含まれるＮＰを抽出する前処理を事前に、例えば、病原体と抗体とを反応させる前に行っておいてもよい。インフルエンザウイルスの破砕には、界面活性剤を注入することで、インフルエンザウイルスの表面を覆う膜物質を破り、内部のＮＰを抽出する方法が用いられる。破砕に用いられる界面活性剤としては、Ｔｗｅｅｎ２０、ＴｒｉｔｏｎＸ、サルコシルなどが知られている。なお、補足したウイルスを破砕せずに、そのまま検出のための抗体と反応させてもよい。
　なお、前処理は、上記の破砕の他に、夾雑物を取り除く処理、ウイルスまたはウイルス構成物を濃縮する処理、ウイルスまたはウイルス構成物を検出に用いる蛍光物質または磁気物質などの標識物質で標識する処理のいずれかを含んでいてもよい。前処理は、病原体の検出を促進するための処理であれば上記の例に限定されるものではない。なお、病原体の検出を促進するための処理とは、病原体の量を効率よく検出するための処理であってもよいし、病原体の量を精度よく検出するための処理であってもよい。
　一般にバイオ材料の検出には、抗原と抗体とを反応させる抗原抗体反応を利用して行うことが知られている。ここで抗原は、インフルエンザウイルス、あるいはインフルエンザウイルスを破砕した際に内部に含まれる構成部材であるＮＰである。抗体は、抗原に特異的に反応し結合する。以下に、抗原抗体反応での検出方法の詳細について説明する。
　図５を用いて説明する。図５は、抗原抗体反応の詳細を説明するための図である。
　まず、上述したセンサセル３０４内に配置された基材４０４の表面に、抗原となるウイルスあるいはウイルス構成物であるＮＰと結合する第１の抗体４０６を形成する。第１の抗体４０６は、ＮＰ４０７等を基材４０４表面に捕捉する役割を果たす。第１の抗体４０６は、例えば、ＩｇＧ抗体であり、ＩｇＧ抗体の中でもインフルエンザウイルス、あるいはインフルエンザウイルスの構成物であるＮＰに特異的に結合する能力を有するものを用いてもよい。第１の抗体４０６は、捕捉抗体とも言う。基材４０４の表面には、無機の基材と有機の抗体とを結合させるためにＳＡＭ膜４０５（自己組織化単分子膜）が修飾されている。第１の抗体４０６は、ＳＡＭ膜４０５を介して基材４０４の表面に固定される。
　ＳＡＭ膜４０５は、基材４０４の表面に形成された金の単結晶薄膜４１１の表面に形成される。これにより、ＳＡＭ膜４０５は、単結晶薄膜４１１との間で、アルカンチオール（Ｒ－ＳＨ）が結合されることでＡｕ－Ｓ－Ｒで結合されるため、密で規則正しい単分子膜となる。このように、抗原抗体反応では、第１の抗体４０６を基材４０４の表面に形成されたＳＡＭ膜４０５と結合させる。
　次に、基材４０４の表面に固定された第１の抗体４０６に、抗原であるＮＰ４０７を含む溶液が注入される。つまり、センサセル３０４の検出領域３０４ｂにＮＰ４０７を含む溶液が注入される。この時、第１の抗体４０６は、抗原であるＮＰ４０７と結合を開始し、その後時間経過とともに全体として結合する数が増加する。また、結合する数が増加する一方で、結合したものは、解離する。このため、第１の抗体４０６とＮＰ４０７とは、結合および解離を繰り返し、平衡状態に達する。
　次に、センサセル３０４の検出領域３０４ｂに、第２の抗体４０８を含む溶液が注入される。第２の抗体４０８は、第１の抗体４０６と同様に、例えば、インフルエンザウイルスあるいはインフルエンザウイルスの構成物であるＮＰ４０７と結合することが可能なＩｇＧ抗体である。第２の抗体４０８には、検出を行うための信号を発する標識物質４０９があらかじめ結合されている。標識物質４０９は、例えば、所定の波長のレーザ光が照射されると蛍光を発する物質であってもよい。標識物質４０９は、例えば、７８５ｎｍの波長を持つレーザ光が照射されると、８００ｎｍの蛍光を発するＤｙｌｉｇｈｔ８００などである。標識物質４０９が結合された第２の抗体４０８は、標識抗体４１０ともいう。
　空気中にウイルスが存在する場合には、サイクロン２０８を稼動した時にサイクロン２０８内の捕集液２８３中にウイルスが捕捉される。補足されたウイルスは、破砕されることでウイルス内部に含まれるＮＰ４０７が抽出される。これにより得られたＮＰ４０７を含む溶液がセンサセル３０４の検出領域３０４ｂに注入されることで基材４０４の表面に注入されると、ＮＰ４０７は、基材４０４の表面に形成された捕捉抗体としての第１の抗体４０６と結合する。さらに蛍光を発する標識物質４０９が結合された標識抗体としての第２の抗体４０８を含む溶液が注入されると、第２の抗体４０８は、第１の抗体４０６と結合した抗原であるＮＰ４０７と結合する。第１の抗体４０６と抗原であるＮＰ４０７と第２の抗体４０８とを結合させることは、サンドイッチアッセイと称される。サンドイッチアッセイが行われた検出領域３０４ｂ中の溶液に、第２の抗体４０８に結合させた標識物質４０９に蛍光を励起させる励起光であるレーザ光を照射し、励起された蛍光を計測することで検出すべき信号を得ることができる。
　検出装置３００では、光源３０８により所定の周期で繰り返し照射され、検出部３１４によりレーザ光が照射されることにより標識物質４０９から励起される蛍光が所定の周期で繰り返し検出される。このように、繰り返しレーザ光が照射されると、第１の抗体４０６、ＮＰ４０７、および、標識抗体４１０の結合が進むにつれて、発光する蛍光の強度が増してくる。標識抗体４１０を含む溶液が注入された場合、ＮＰ４０７と結合しない標識抗体４１０は、液層に浮遊することとなる。なお、ＮＰ４０７および標識抗体４１０の結合数は、注入された溶液の液量及び/またはセンサセル３０４の液層を保持する厚みに応じて変化する。
　また、標識抗体４１０の溶液を注入した初期の段階では、ＮＰ４０７と標識抗体４１０とが徐々に結合数を増やしていく過程が生じる。また、標識抗体４１０の標識物質４０９に蛍光を励起させるレーザ光の強度を強くすると、ＮＰ４０７と結合していない浮遊した標識抗体４１０の標識物質４０９も発光することとなる。この場合の蛍光を検出しても、ＮＰ４０７の検出を精度よく行うことができないため、レーザ光を闇雲に強くすることはできない。一方で、非常に微量の空気中のウイルスから得たＮＰ４０７の量は少ないため、この場合には、励起光を強くしてもよい。
　そこで、基材４０４の表面近傍のＮＰ４０７と結合した標識抗体４１０からの信号を強くするために、表面プラズモン共鳴を利用する。図６は、表面プラズモン共鳴を利用する場合の基材の構造の一例を示す図である。
　表面プラズモン共鳴は、古くから知られており、例えば、図６に示すように、基材４４１の表面にナノサイズの突起４４２を形成し、その表面にＡｕ等の単結晶薄膜４１１を形成することで、表面近傍に電磁場の強い領域が形成される。電磁場の強い領域は基材４４１の極表面近傍に形成されるため、ＮＰ４０７と結合した第２の抗体４０８の信号を発する標識物質４０９を、ＮＰ４０７と結合せず浮遊し基材４４１の表面近傍から離れた標識抗体４１０の標識物質４０９が発する光より強く発光させることができる。表面プラズモン共鳴とサンドイッチアッセイとを組み合わせることで、空気中の微量のウイルスを効果的に検出することが可能となり、さらに第２の抗体４０８とＮＰ４０７とが結合を開始した初期の段階の、徐々に信号強度が上昇する過渡的な状態も効果的に検出できる。
　次に、病原体検出装置１０の機能構成について説明する。
　図７は、実施の形態に係る病原体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
　図７に示すように、病原体検出装置１０は、取得部１１と、捕集部１２と、検出部１３と、制御部１４と、通知部１５とを備える。
　取得部１１は、被験者の体温を取得する。取得部１１は、被験者の体温を計測することで被験者の体温を取得する。取得部１１は、例えば、体温計測装置１００により実現される。
　捕集部１２は、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する。病原体は、ウイルスであり、例えば、インフルエンザウイルスである。捕集部１２は、捕集液に病原体を混合することで得られた試料を検出部１３に排出する。捕集部１２は、例えば、捕集装置２００により実現される。被験者が保有する病原体を捕集するには、例えば、被験者の口に挿入して呼気を収集するサンプリングチューブが用いられ、被験者の周囲の空気中の病原体を捕集するには、例えば、サイクロンが用いられる。
　検出部１３は、捕集部１２で捕集された病原体を検出する。検出部１３は、具体的には、反応部１３ａと光照射部１３ｂとを有する。
　反応部１３ａは、捕集部１２で捕集された病原体と標識物質４０９とを反応させる。反応部１３ａは、例えば、第１の抗体４０６と、ＮＰ４０７と、標識物質４０９が結合された第２の抗体４０８とを反応させることで、互いに結合させる。このように、「病原体と標識物質との反応」には、病原体と標識物質との間接的な反応、つまり、病原体と標識物質に結合された物体（抗体）との反応が含まれる。なお、反応部１３ａにおける反応は、表面プラズモン共鳴を利用することに限らずに、標識物質４０９を病原体と結合させる反応であればどのような反応であってもよい。反応部１３ａは、例えば、検出装置３００のセンサセル３０４により実現される。
　光照射部１３ｂは、反応部１３ａにおいて反応させることで得られた反応物（つまり、試料）に励起光を照射する。光照射部１３ｂは、例えば、光源３０８により実現される。
　これにより、検出部１３は、励起光の照射により標識物質４０９から生じる蛍光に基づき、病原体を検出する。検出部１３は、励起光の照射により標識物質４０９から生じる蛍光の強度を検出し、検出した蛍光の強度が所定の閾値を超えているか否かに応じて、被験者が病原体に感染していることを検出してもよい。つまり、検出部１３は、検出した蛍光の強度が所定の閾値を超えている場合、被験者が病原体に感染していると検出し、検出した蛍光の強度が所定の閾値を超えていない場合、被験者が病原体に感染していないと検出してもよい。
　また、検出部１３は、検出した蛍光の強度と、予め記憶されている蛍光の強度、および、標識物質量の相関データとに基づいて、標識物質量を検出してもよい。検出部１３は、反応部１３ａにおける反応開始、つまり、検出開始から所定時間経過時において検出した蛍光の強度と、相関データとに基づいて、検出した蛍光の強度に相関データにおいて対応付けられている標識物質量を特定し、特定した標識物質量を出力してもよい。標識物質量は、病原体の数または病原体の濃度である。なお、相関データは、異なる２以上の時間経過時の蛍光の強度と標識物質量との相関関係が含まれていてもよい。
　なお、検出部１３は、捕集部１２で捕集された病原体に対して検出を促進するための前処理を行ってもよい。
　検出部１３は、例えば、検出装置３００、コントローラ４００などにより実現される。
　制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、捕集部１２での捕集開始から、通知部１５による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、捕集部１２および検出部１３のうちの少なくとも１つを制御する。つまり、制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、第１制御モードで捕集部１２および検出部１３のうちの少なくとも１つを制御し、当該体温が所定の閾値以下である場合に、病原体の捕集開始から検出結果の通知までの時間が第1制御モードよりも短縮された第２制御モードで捕集部１２および検出部１３のうちの少なくとも１つを制御する。
　制御部１４は、例えば、検出部１３を制御することで、病原体の捕集開始から検出結果の通知までに要する時間を、第１制御モードよりも第２制御モードにおいて短縮してもよい。つまり、制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が所定の閾値以下の場合に、第１時間かけて病原体を検出する第１検出モードで検出部１３を制御する。制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、第１時間よりも短い第２時間かけて病原体を検出する第２検出モードで検出部１３を制御する。
　この場合、検出部１３は、第１検出モードの場合に、第１時間かけた反応により得られた反応物に励起光の照射することで標識物質から生じる蛍光に基づき、病原体、例えば、ウイルスを検出する。また、検出部１３は、第２検出モードの場合に、第１時間よりも短い第２時間かけた反応により得られた反応物に励起光を照射することで標識物質から生じる蛍光に基づき、病原体、例えば、ウイルスを検出する。
　検出部１３は、第１検出モードの場合に、第１時間の間に検出領域３０４ｂに励起光の照射することで標識物質から生じる蛍光の強度に基づき、病原体の濃度、例えば、ウイルス濃度を検出してもよい。
　また、検出部１３は、第２検出モードの場合に、第１時間よりも短い第２時間の間に検出領域３０４ｂに励起光の照射することで標識物質から生じる蛍光の強度に基づき、病原体の濃度、例えば、ウイルス濃度を検出してもよい。
　制御部１４は、例えば、コントローラ４００により実現される。
　通知部１５は、検出部１３での検出結果を通知する。通知部１５は、例えば、被験者が病原体に感染しているか否かを示す検出結果を表示してもよいし、検出された病原体の標識物質量を示す検出結果を表示してもよい。通知部１５は、例えば、表示装置５００により実現される。
　なお、通知部１５は、検出結果を表示することで通知することに限らずに、音声で通知してもよいし、印刷物を印刷することで通知してもよいし、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）などの光源を点灯させることで通知してもよい。
　ここで、図８を用いて、異なるウイルス濃度における反応時間と検出シグナルとの関係について説明する。図８において、横軸の反応時間とは、反応部１３ａにおける反応開始からの時間を示し、縦軸の検出シグナルとは、検出部１３において検出された蛍光の強度を示す。なお、反応開始時刻は、例えば、センサセル３０４に、病原体と標識物質４０９とが導入された時刻とすることができる。
　図８に示すように、ウイルス濃度が高い場合、反応時間が例えば１分程度のように短くても検出シグナルが大きく検出される。ウイルス濃度が高い場合、例えば、反応開始から１分未満において、被験者がウイルスに感染していると判定する基準となる検出シグナルの閾値Ｔｈを超えていることが分かる。なお、検出シグナルの閾値Ｔｈは、例えば、例えば真っ暗な状態において検出部１３において検出されるノイズレベルよりも高い値に設定されている。
　一方で、ウイルス濃度が低い場合、反応時間が例えば５分を超えるような長い時間を経過しないと検出シグナルの閾値Ｔｈを超えないため、例えば１０分などのような長い反応時間を待ってから検出する必要がある。
　このことから、ウイルス濃度が高いことが期待される場合、反応時間が短いタイミングであっても、被験者がウイルスに感染しているか否かを判定することができる。つまり、ウイルス濃度が高い可能性がある場合には、ウイルス濃度が低い可能性がある場合よりも検出にかける時間を短くしても、被験者がウイルスに感染しているか否かを判定することができる。
　次に、図９を用いて、被験者の保持ウイルス量と被験者の体温との関係について説明する。図９の左側の縦軸は、被験者の鼻または喉から採取したウイルス量を示し、右側の縦軸は、当該被験者の体温を示す。図９の横軸は、ウイルスの感染による咳あるいは鼻水などの症状が出てからの日数を示し、当該症状が出た日を０で示している。
　図９から、ウイルス量と体温との間には正の相関があることがわかる。これにより、被験者の体温が所定の閾値より高い場合に、当該被験者は、高濃度のウイルスを保持している可能性が高いと推測できる。所定の閾値は、被験者の平熱よりも高い体温であり、例えば、３７℃としてもよい。所定の閾値は、被験者に応じて異なる値が設定されていてもよく、例えば、平熱に１度加えた値としてもよい。つまり、被験者の平熱が３６℃であれば、３７℃が所定の閾値として設定され、被験者の平熱が３６．５℃であれば、３７．５℃が所定の閾値として設定されてもよい。
　ここで図８に戻り、反応部１３ａにおける反応は、ウイルス濃度の高低にかかわらず、反応時間が経過すると共に平行に達する。このため、反応物に励起光を照射することで得られる検出シグナルは、一定となる傾向にある。ウイルス濃度の算出には、一定となった検出シグナルを用いてもよいが、検出シグナルが一定になるのを待つのに時間を要してしまう。このため、検出部１３は、ウイルス濃度が高い可能性がある場合には、第２時間経過時における検出シグナル、つまり、蛍光の強度と、相関データとを用いて、ウイルス濃度を算出する。つまり、相関データは、ウイルス濃度が高い場合の、第２時間経過時における蛍光の強度と、標識物質量とが対応付けられたデータを有する。また、検出部１３は、ウイルス濃度が低い可能性がある場合にも、第１時間経過時における検出シグナル、つまり、蛍光の強度と、相関データとを用いて、ウイルス濃度を算出してもよい。つまり、相関データは、ウイルス濃度が低い場合の、第１時間経過時における蛍光の強度と、標識物質量とが対応付けられたデータを有していてもよい。
　［病原体検出装置の動作］
　次に、病原体検出装置１０による病原体検出方法について説明する。
　図１０は、本実施の形態に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャートである。図１１は、本実施の形態に係る病原体検出装置における第１制御モードと第２制御モードとを説明するための図である。図１２は、本実施の形態に係る病原体検出装置における第１検出モードと第２検出モードとを説明するための図である。
　図１０に示すように、病原体検出装置１０は、取得部１１が被験者の体温を取得する（Ｓ１）。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第１の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、第１の閾値は、上述した所定の閾値である。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第１の閾値以下の場合（Ｓ２でＮｏ）、第１制御モードに決定する（Ｓ３）。これにより、制御部１４は、図１１に示すように、検出部１３を第１検出モードで制御する。
　次に、捕集部１２は、第１制御モードにおいて、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する（Ｓ４）。
　そして、検出部１３は、第１制御モードにおいて、捕集において捕集された病原体を検出する（Ｓ５）。具体的には、図１２に示すように、第１検出モードにおいては、光照射部１３ｂは、第１時間の間、反応部１３ａに励起光の照射し、検出部１３は、検出開始（つまりに励起光の照射開始）から第１時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体の濃度を検出する。この時、検出部１３は、病原体と反応した標識物質量を検出してもよい。
　なお、第１検出モードにおいては、光照射部１３ｂは、第１時間の間、反応部１３ａに励起光の照射し、検出部１３は、検出開始（つまりに励起光の照射開始）から第１時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体の濃度を検出してもよい。
　一方で、制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第１の閾値を超えた場合（Ｓ２でＹｅｓ）、第２制御モードに決定する（Ｓ７）。これにより、制御部１４は、図１１に示すように、検出部１３を第２検出モードで制御する。
　次に、捕集部１２は、第２制御モードにおいて、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する（Ｓ８）。なお、捕集部１２の動作は、第１制御モードおよび第２制御モードに関わらず同じであるものとする。
　そして、検出部１３は、第２制御モードにおいて、捕集において捕集された病原体を検出する（Ｓ９）。具体的には、検出部１３は、図１２に示すように、第２検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応に第１時間よりも短い第２時間をかけ、検出開始（つまり反応開始）から第２時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体を検出する。この時、検出部１３は、病原体と反応した標識物質量を検出してもよい。
　通知部１５は、ステップＳ５またはステップＳ９での検出部１３における検出結果を通知する（Ｓ６）。
　［効果など］
　上記実施の形態に係る病原体検出装置１０によれば、制御部１４は、被験者の体温が第１の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者または被験者の周囲の空間から病原体を検出しやすい状態であると判断する。このため、検出部１３は、被験者が病原体に感染している可能性が高い場合には、被験者が病原体に感染している可能性が低い場合より、検出結果を得るまでの時間を短縮しても病原体を検出し得る。よって、本実施の形態に係る病原体検出装置１０は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、病原体検出装置１０において、制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が所定の閾値以下の場合に、第１時間かけて病原体を検出する第１検出モードで検出部１３を制御する。制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、第１時間よりも短い第２時間かけて病原体を検出する第２検出モードで検出部１３を制御する。
　これによれば、制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、検出にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、検出部１３は、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、検出にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、本実施の形態に係る病原体検出装置１０は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　また、病原体検出装置１０において、検出部１３は、第１検出モードの場合に、第１時間かけた反応により得られた反応物に励起光の照射することで標識物質から生じる蛍光に基づき、病原体を検出する。また、検出部１３は、第２検出モードの場合に、第１時間よりも短い第２時間かけた反応により得られた反応物に励起光を照射することで標識物質から生じる蛍光に基づき、病原体を検出する。
　これによれば、制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、検出における反応にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、検出部１３は、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、検出における反応にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、本実施の形態に係る病原体検出装置１０は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　［変形例１］
　上記実施の形態では、制御部１４は、検出部１３を制御することで、病原体の捕集開始から検出結果の通知までに要する時間を、第１制御モードよりも第２制御モードにおいて短縮するとしたが、これに限らない。制御部１４は、例えば、捕集部１２を制御することで、病原体の捕集開始から検出結果の通知までに要する時間を、第１制御モードよりも第２制御モードにおいて短縮してもよい。これは、被験者の体温が高く、被験者が病原体に感染している可能性が高い場合、被験者の吐く息または被験者の周囲の空気中から得られる空気の病原体の濃度は高いと予測されるためである。つまり、この場合、捕集にかける時間が短くても、病原体の検出を行うのに十分な空気を採取できると考えられるからである。
　この場合、上記実施の形態とは異なり、制御部１４は、図１３に示すように、第１制御モードにおいて捕集部１２を第１捕集モードで制御し、第２制御モードにおいて捕集部１２を第２捕集モードで制御する。また、検出部１３の動作は、第１制御モードおよび第２制御モードにかかわらず同じものであるとする。
　変形例１の場合、図１４に示すように、制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が所定の閾値以下の場合に、第３時間かけて病原体を捕集する第１捕集モードで捕集部１２を制御する。また、制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、第３時間よりも短い第４時間かけて病原体を捕集する第２捕集モードで捕集部１２を制御する。
　なお、図１３は、変形例１に係る病原体検出装置における第１制御モードと第２制御モードとを説明するための図である。図１４は、変形例１に係る病原体検出装置における第１捕集モードと第２捕集モードとを説明するための図である。
　これによれば、制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合よりも、捕集にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、検出部１３は、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、捕集部１２による捕集にかける時間を短縮しても病原体を検出する可能性が高い。よって、変形例１に係る病原体検出装置１０は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　なお、変形例１は、実施の形態と組み合わせた形態としてもよい。つまり、制御部１４は、第１制御モードにおいて、捕集部１２を第１捕集モードで動作させ、かつ、検出部１３を第１検出モードで動作させてもよい。そして、制御部１４は、第２制御モードにおいて、捕集部１２を第２捕集モードで動作させ、かつ、検出部１３を第２検出モードで動作させてもよい。
　［変形例２］
　上記実施の形態では、制御部１４は、検出部１３における反応開始から検出までのタイミングを調整することで、病原体の捕集開始から検出結果の通知までに要する時間を、第１制御モードよりも第２制御モードにおいて短縮するとしたが、これに限らない。制御部１４は、例えば、第１制御モードにおいて反応前の前処理を行わせ、第２制御モードにおいて前処理を行わせないことで、病原体の捕集開始から検出結果の通知までに要する時間を、第１制御モードよりも第２制御モードにおいて短縮してもよい。これは、被験者の体温が高く、被験者が病原体に感染している可能性が高い場合、高い濃度の病原体を取得できるため、前処理を行わなくても病原体の検出を行うことが可能であると考えられるからである。なお、前述したように、前処理とは病原体の検出を促進するための処理である。前処理の具体例は前述した。
　この場合、検出部１３は、図１５に示すように、第１制御モードでの第１検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応を行う前に前処理を実行し、第２制御モードでの第２検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応を行う前に前処理を実行しない。また、変形例２において、検出部１３は、第１検出モードおよび第２検出モードに関わらず、反応開始から第１時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体を検出する。
　つまり、変形例２の場合、制御部１４は、取得部１１で取得された被験者の体温が第１の閾値以下の場合に、検出において前処理を検出部１３に行わせる。また、制御部１４は、被験者の体温が第１の閾値を超える場合に、検出において前処理を検出部１３に行わせない。
　なお、図１５は、変形例１に係る病原体検出装置における第１検出モードと第２検出モードとを説明するための図である。
　これによれば、制御部１４は、被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、被験者が所定の濃度を超える病原体に感染している可能性が高いと判断し、検出における前処理を省くこと検出にかける時間を短縮している。つまり、この場合には、検出部１３は、被験者の体温が所定の閾値を超えていない場合より、前処理を省いても病原体を検出する可能性が高い。よって、変形例２に係る病原体検出装置１０は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出することができる。
　なお、変形例２は、実施の形態と組み合わせた形態としてもよい。つまり、制御部１４は、第１制御モードにおいて、前処理を実行させた上で第１時間経過時における蛍光の強度に基づいて病原体を検出させるように検出部１３を第１検出モードで動作させてもよい。そして、制御部１４は、第２制御モードにおいて、前処理を実行させずに第２時間経過時における蛍光の強度に基づいて病原体を検出させるように検出部１３を第２検出モードで動作させてもよい。
　［変形例３］
　上記実施の形態では、制御部１４は、被験者の体温を１つの閾値を用いて制御モードを変更するとしたが、これに限らずに、２つの閾値を用いて制御モードを変更してもよい。
　図１６は、変形例３に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャートである。
　変形例３に係る病原体検出方法では、実施の形態に係る病原体検出方法と比較して、さらに、制御部１４が被験者の体温が第２の閾値を超えるか否かを判定するステップＳ１０が行われることが異なる。第２の閾値は、第１の閾値よりも低い温度であり、例えば、被験者の平熱である。
　制御部１４は、被験者の体温が第２の閾値以下である場合（Ｓ１０でＮｏ）、ステップＳ６に進む。そして、通知部１５は、検出結果として病原体が検出されなかったことを通知する（Ｓ６）。
　一方で、制御部１４は、被験者の体温が第２の閾値を超える場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、実施の形態における病原体検出方法のステップＳ２以降の処理を実行する。このため、詳細な説明は省略する。
　［変形例４］
　変形例３では、被験者の体温が第２の閾値以下である場合、通知部１５において検出結果として病原体が検出されなかったことが通知されるとしたが、これに限らない。制御部１４は、被験者の体温が第２の閾値以下である場合、第３制御モードで捕集部１２および検出部１３を制御してもよい。
　図１７は、変形例４に係る病原体検出装置による病原体検出方法の一例を示すフローチャートである。図１８は、変形例４に係る病原体検出装置における第１～第３制御モードを説明するための図である。
　図１７に示すように、病原体検出装置１０は、取得部１１が被験者の体温を取得する（Ｓ１）。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第２の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで、第２の閾値は、変形例３での第２の閾値と同じである。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第２の閾値以下の場合（Ｓ１０でＮｏ）、第３制御モードに決定する（Ｓ１１）。これにより、制御部１４は、図１８に示すように、捕集部１２を第１捕集モードで制御し、検出部１３を前処理あり、かつ、第２検出モードで制御する。
　次に、捕集部１２は、第３制御モードにおいて、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する（Ｓ１２）。具体的には、捕集部１２は、図１４を用いて説明したように、第１捕集モードにおいて、第３時間かけて病原体を捕集する。
　そして、検出部１３は、第３制御モードにおいて、捕集において捕集された病原体を検出する（Ｓ１３）。具体的には、検出部１３は、前処理を行った上で、図１２に示すように、第１検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応に第１時間をかけ、検出開始（つまり反応開始）から第１時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体を検出する。この時、検出部１３は、病原体と反応した標識物質量を検出してもよい。
　ステップＳ１０に戻り、制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第２の閾値を超えた場合（Ｓ１０でＮｏ）、当該被験者の体温が第１の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、第１の閾値は、変形例３での第１の閾値と同じである。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第１の閾値以下の場合（Ｓ２でＮｏ）、第１制御モードに決定する（Ｓ３ａ）。これにより、制御部１４は、図１８に示すように、捕集部１２を第１捕集モードで制御し、検出部１３を前処理あり、かつ、第２検出モードで制御する。
　次に、捕集部１２は、第１制御モードにおいて、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する（Ｓ４ａ）。具体的には、捕集部１２は、ステップＳ１２と同様に、第１捕集モードにおいて、第３時間かけて病原体を捕集する。
　そして、検出部１３は、第１制御モードにおいて、捕集において捕集された病原体を検出する（Ｓ５ａ）。具体的には、検出部１３は、前処理を行った上で、図１２に示すように、第２検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応に第１時間よりも短い第２時間をかけ、検出開始（つまり反応開始）から第２時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体を検出する。この時、検出部１３は、病原体と反応した標識物質量を検出してもよい。
　制御部１４は、取得部１１において取得された被験者の体温が第１の閾値を超えた場合（Ｓ２でＹｅｓ）、第２制御モードに決定する（Ｓ７ａ）。これにより、制御部１４は、図１８に示すように、捕集部１２を第２捕集モードで制御し、検出部１３を前処理なし、かつ、第２検出モードで制御する。
　次に、捕集部１２は、第２制御モードにおいて、被験者が保有する病原体または被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する（Ｓ８ａ）。具体的には、捕集部１２は、図１４を用いて説明したように、第２捕集モードにおいて、第３時間よりも短い第４時間かけて病原体を捕集する。
　そして、検出部１３は、第２制御モードにおいて、捕集において捕集された病原体を検出する（Ｓ９ａ）。具体的には、検出部１３は、前処理を行わずに、図１２に示すように、第２検出モードにおいて、反応部１３ａにおける反応に第１時間よりも短い第２時間をかけ、検出開始（つまり反応開始）から第２時間経過時における蛍光の強度に基づいて、病原体を検出する。この時、検出部１３は、病原体と反応した標識物質量を検出してもよい。
　通知部１５は、ステップＳ５ａ、ステップＳ９ａまたはステップＳ１３での検出部１３における検出結果を通知する（Ｓ６ａ）。
　［変形例５］
　上記実施の形態では、取得部１１は、被験者の体温を計測することで被験者の体温を取得するとしたが、これに限らずに、体温計などで被験者の体温を計測した結果の入力を受け付けることで被験者の体温を取得してもよい。
　［変形例６］
　上記実施の形態では、病原体検出装置１０は、被験者が吐き出す息を被験者から直接採取する構成であるとしたが、これに限らずに、人が出入りする部屋に設置されており部屋の空間内の空気を採取する構成であってもよい。
　この場合の病原体検出装置１０では、取得部１１は、部屋の空間内に存在する１以上の被験者の体温を取得する。制御部１４は、１以上の被験者の体温のうちのいずれかの体温が所定の閾値を超えた場合に、捕集部１２での捕集開始から、通知部１５による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、捕集部１２および検出部１３のうちの少なくとも１つを制御する。
　なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の病原体検出装置および病原体検出方法などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
　すなわち、このプログラムは、コンピュータに、被験者の体温を取得し、取得した被験者の体温に応じた制御モードを決定し、決定された前記制御モードにおいて、前記被験者が保有する病原体または前記被験者の周囲の空気中の病原体を捕集し、決定された前記制御モードにおいて、前記捕集において捕集された前記病原体を検出し、前記検出における検出結果を通知し、前記制御モードの決定では、（１）取得された前記被験者の体温が所定の閾値以下の場合に第１制御モードに決定し、（２）取得された前記被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、前記病原体の捕集開始から前記検出結果の通知までの時間が第１制御モードよりも短縮された第２制御モードに決定する病原体検出方法を実行させる。
　以上、本開示の一つまたは複数の態様に係る病原体検出装置および病原体検出方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本開示は、被験者または被験者の周囲の空間から効率的に病原体を検出できる病原体検出装置および病原体検出方法などとして有用である。
　１０　　病原体検出装置
　１１　　取得部
　１２　　捕集部
　１３　　検出部
　１３ａ　　反応部
　１３ｂ　　光照射部
　１４　　制御部
　１５　　通知部
１００　　体温計測装置
２００　　捕集装置
２０２　　吸引器
２０４　　捕集液タンク
２０６　　ポンプ
２０８　　サイクロン
２１０　　空気吸入口
２１２　　洗浄液タンク
２１４　　ポンプ
２２０　　廃液タンク
２２２　　液体流路
２８１　　吸引口
２８２　　捕集液流入口
２８３　　捕集液
３００　　検出装置
３０２　　センサデバイス
３０４　　センサセル
３０４ａ　　流路
３０４ｂ　　検出領域
３０６　　導入部
３０８　　光源
３１０　　ビームスプリッタ
３１２　　レンズ
３１４　　検出部
４００　　コントローラ
４０４　　基材
４０５　　ＳＡＭ膜
４０６　　第１の抗体
４０７　　ＮＰ
４０８　　第２の抗体
４０９　　標識物質
４１０　　標識抗体
４４１　　基材
４４２　　突起
３０６１　　サンプル液体

Claims (7)

  1. 　被験者の体温を取得する取得部と、
    　前記被験者が保有する病原体または前記被験者の周囲の空気中の病原体を捕集する捕集部と、
    　前記捕集部で捕集された前記病原体を検出する検出部と、
    　前記検出部での検出結果を通知する通知部と、
    　制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記取得部で取得された前記被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、前記捕集部での捕集開始から、前記通知部による検出結果の通知までの時間を短縮させるように、前記捕集部および前記検出部のうちの少なくとも１つを制御する
    　病原体検出装置。
  2. 　前記制御部は、
    　　前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、第１時間かけて前記病原体を検出する第１検出モードで前記検出部を制御し、
    　　前記被験者の体温が前記所定の閾値を超えた場合に、前記第１時間よりも短い第２時間かけて前記病原体を検出する第２検出モードで前記検出部を制御する
    　請求項１に記載の病原体検出装置。
  3. 　前記検出部は、
    　　前記捕集部で捕集された病原体と標識物質とを反応させる反応部と、前記反応部において反応させることで得られた反応物に励起光を照射する光照射部と、を有し、
    　　前記第１検出モードの場合に、前記第１時間かけた前記反応により得られた前記反応物に前記励起光の照射することで前記標識物質から生じる蛍光に基づき、前記病原体を検出し、
    　　前記第２検出モードの場合に、前記第１時間よりも短い第２時間かけた前記反応により得られた前記反応物に励起光を照射することで前記標識物質から生じる前記蛍光に基づき、前記病原体を検出する
    　請求項２に記載の病原体検出装置。
  4. 　前記検出部は、前記捕集部で捕集された前記病原体に対して前記検出を促進するための前処理を行うことが可能であり、
    　前記制御部は、
    　前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、前記検出において前記前処理を前記検出部に行わせ、
    　前記被験者の体温が前記所定の閾値を超える場合に、前記検出において前記前処理を前記検出部に行わせない
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の病原体検出装置。
  5. 　前記制御部は、
    　　前記取得部で取得された前記被験者の体温が前記所定の閾値以下の場合に、第３時間かけて前記病原体を捕集する第１捕集モードで前記捕集部を制御し、
    　　前記被験者の体温が前記所定の閾値を超えた場合に、前記第３時間よりも短い第４時間かけて前記病原体を捕集する第２捕集モードで前記捕集部を制御する
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の病原体検出装置。
  6. 　被験者の体温を取得し、
    　取得した被験者の体温に応じた制御モードを決定し、
    　決定された前記制御モードにおいて、前記被験者が保有する病原体または前記被験者の周囲の空気中の病原体を捕集し、
    　決定された前記制御モードにおいて、前記捕集において捕集された前記病原体を検出し、
    　前記検出における検出結果を通知し、
    　前記制御モードの決定では、（１）取得された前記被験者の体温が所定の閾値以下の場合に第１制御モードに決定し、（２）取得された前記被験者の体温が所定の閾値を超えた場合に、前記病原体の捕集開始から前記検出結果の通知までの時間が第１制御モードよりも短縮された第２制御モードに決定する
    　病原体検出方法。
  7. 　被験者の体温を取得し、
    　前記被験者の周囲の空気を捕集し、
    　金属膜上に設けられた単分子膜上に設けられた第１の複数の抗体を有する被照射部に、前記空気から生成された液体を導入し、前記液体は前記空気に含まれる複数の病原体、前記複数の病原体結合する複数の第２の抗体を含み、前記複数の第２の抗体と結合する複数の標識物質を含み、
    　所定の期間、前記生成された液体が導入された被照射部に励起光を照射して生じた蛍光を強度に基づく情報を出力し、前記蛍光は前記複数の標識物質からの反射光であり、
    　前記出力された情報に基づいて前記病原体の濃度を決定し、
    　　前記体温が所定の値より大きい場合、前記所定の期間は第１期間であり
    　　前記体温が所定の値以下の場合、前記所定の期間は前記第１期間より短い第２期間であり、
    　　前記励起光が照射された場合、前記金属膜は、前記複数の標識物質のうち前記複数の第１の抗体に含まれる抗体に結合する標識物質が発する蛍光の強度を、前記複数の標識物質のうち前記複数の第１の抗体に含まれる抗体と結合しない標識物質が発する蛍光の強度よりも大きくさせる
    　病原体検出方法。
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