(57)【要約】【課題】測定現場から離れた位置での観測が容易な微量物質の小型検出装置を提供。【解決手段】微量物質の検出装置１０は、マーカー・タンパク、有害ガス、微粒子などの被検出物質を選択的に被着ないし選択的に吸着可能な水晶振動子１８を有するセンサ１２と、センサ１２に接続されて発振回路系を構成する発振回路２２と、発振回路２２の周波数の変化を検出する演算部２６と、検出された周波数変化を表わす検出データを利用装置１６へ送出する出力部１４とを有している。出力部１４は、有線または無線で利用装置１６に接続される。演算部２６は、検出データを一時蓄積するメモリ２８を有する。これによって検出装置１０は、生体や環境中の測定対象の微量物質を、どこででも簡単に検出し、その結果のデータを、たとえば遠隔位置で何時でも入手することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーカー・タンパク、有害ガス、微粒子などの被検出物質を選択的に被着または選択的に吸着可能な水晶振動子を含む検出部と、
該検出部に接続されて前記水晶振動子とともに発振回路系を構成する発振回路と、
該発振回路の電気的特性を検出する演算回路と、
該検出された電気特性を表わすデータを送出する出力回路とを含むことを特徴とする微量物質の検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記出力回路は、有線および無線のうちの少なくとも１つにより外部の利用装置に接続可能であることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、該装置はさらに、前記データを可視表示する表示回路を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記電気的特性は、前記水晶振動子の発振周波数、または前記発振回路の出力電圧もしくは電流またはインピーダンスを含むことを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記演算回路は、前記データを一時蓄積するメモリ回路を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項２に記載の検出装置において、前記利用装置は、通信回線、一時記憶装置、外部記憶装置、プリンタ、プロッタおよび処理システムのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、該装置はさらに、前記被検出物質の発生源を探知する機能と、該発生源に近づく自走機能と、該発生源の位置を特定する機能と、前記発生源に近づいたときに、前記被検出物質を測定し、該発生源の位置決めのためのマーキングタグを設置する機能とを含むことを特徴とする検出理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体中のマーカー・タンパクや環境中の有害ガスないし浮遊微粒子を検出する検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、疾病に罹患の際に血液中に生じるマーカー・タンパクやストレス負荷由来のストレスマーカー等の血液や体液、糞尿、あせ等の試料中の測定対象の物質、および環境モニタリングの用途のダイオキシン類や環境ホルモン等、農薬、地中に埋設された地雷探知、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの被測定物質を測定する検出装置がある。
【０００３】
生体中の疾病マーカーを手軽に検出できる検出装置には、例えば特開２００１−８３１５４号公報（特許文献１）に記載された疾病マーカー物質簡易検出装置がある。これは、疾病マーカー物質をラテックス凝集反応により水晶振動子に付着させ、その重量変化に起因する発振周波数の変化を検出することにより、疾病マーカーを検出するものである。これは、非特許文献１に記載の原理に基づくものである。
【０００４】
同じ原理に基づく検出装置としてまた、環境中のガスや微粒子などの微量物質を手軽に検出できる検出装置がある。例えば、特開２００１−２４２０５７号公報（特許文献２）には、そのような簡易小型ガスまたは大気中浮遊微粒子検出装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８３１５４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４２０５７号公報
【非特許文献１】
ＡＣＳ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｓｅｒｉｅｓ　６５７，　１９９７，　Ｃｈａｐｔｅｒ　１５，　第１８５頁〜第１９６頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の検出装置は、小型ではあるが、検出結果の出力は、その装置に表示されるだけであったため、測定者は、検出したその場所で測定結果を確認できるにすぎなかった。したがって、定時・定点のデータを経時的に記録し分析すること等の継続的な観測には、面倒な操作を必要としていた。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、測定現場から離れた位置での観測が容易な微量物質の小型検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上述の課題を解決するために、本発明は、微量物質の小型検出装置に送信機能を持たせて、どこででも簡単に被測定物質を検出し、その測定データを遠隔位置に送信する構成をとっている。
【０００９】
本発明による微量物質の検出装置は、マーカー・タンパク、ガス、微粒子などの被検出物質を被着または吸着可能な水晶振動子を含む検出部と、検出部に接続されて水晶振動子とともに発振回路系を構成する発振回路と、発振回路の電気的特性を検出する演算回路と、この検出された電気特性を表わすデータを送出する出力回路とを含む。
【００１０】
好ましくは、出力回路は、有線および無線のうちの少なくとも１つにより外部の利用装置に接続可能である。
【００１１】
また、検出される電気的特性は有利には、水晶振動子の発振周波数、または発振回路の出力電圧もしくは電流またはインピーダンスを含むものである。
【００１２】
さらに、演算回路は、前記データを一時蓄積するメモリ回路を含んでよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による微量物質の小型検出装置の好適な実施例を図１を参照して説明する。実施例の検出装置１０は、センサ１２により検出された測定結果を出力部１４を介して利用装置１６へ送信するように構成されている。より詳細には、センサ１２は、本実施例では水晶振動子１８を含み、生体中のマーカーや、大気中、雰囲気中、水中などの環境中のガスもしくは浮遊微粒子を検出する検出部を構成している。センサ１２は、たとえば特許文献２に開示されている人体や動物などの生体中の疾病マーカーまたはストレスマーカーなどの微量物質を自身に吸着させるよう、ラテックス凝集反応器に収容した構造のものが有利に適用される。また、大気などの環境中の特定のガスや微粒子などを検出する適用例では、センサ１２は、特許文献１に開示のようなガスまたは浮遊微粒子に対して吸収性を有する被膜が形成されたものが有利に適用される。水晶振動子１８は、吸着ないし吸収されたガスや微粒子などの被検出物質に起因して振動子全体の重さが変化し、それに応じて発振回路２２での固有発振周波数が変化する。
【００１４】
実施例のセンサ１２は、たとえば上述の特許文献１に開示されているような、タンパク、ストレス由来のストレスマーカー等の血液試料中の測定対象の物質を検出可能なものでよい。または、特許文献２に教示のように、環境モニタリング用途のダイオキシン類や環境ホルモン等、農薬、地中に埋設された地雷、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの被検出物質を検出することができる。
【００１５】
センサ１２は、図示のように接続線２０により発振回路２２に、有利には着脱可能に接続されている。発振回路２２は、水晶振動子１８とともに発振回路系を形成し、振動子１８に吸着ないし被着されたガスや微粒子に応じて回路系の発振周波数が変化するように構成されている。その出力２４は演算部２６に接続されている。水晶振動子１８の基本周波数が高いほど、大きな発振周波数応答を示し、したがって検出感度が向上するが、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低下する。たとえば、大気中のガスもしくは微粒子検出の場合は、５０ＭＨｚ以上、好ましくは１００ＭＨｚの基本周波数であり、奇数次の高調波の周波数であってもよい。また、生体内マーカー検出の場合は、たとえば基本周波数９ＭＨｚである。
【００１６】
演算部２６は、たとえばマイクロプロセッサなどの処理システムで構成され、装置１０全体の制御のほか、とくに本発明に関しては、発振回路２２の発振周波数を検出し、振動子１８に被検出物質が被着していない状態の発振周波数すなわち基準周波数からの変化を算出する機能を有する。発振周波数を直接測定するほか、またはこれに代えて、発振回路２２の出力する電圧もしくは電流またはインピーダンス等の電気的特性を検出するように構成してもよい。
【００１７】
演算部２６は内部メモリ２８を有し、これに算出した周波数変化量が一時蓄積される。メモリ２８は、本実施例ではＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの半導体一時記憶装置である。なお、発振回路２２と演算部２６は、単一の集積回路へ一体的に構成してもよい。
【００１８】
演算部２６は、装置１０全体の制御を統括する制御装置でもある。本実施例ではたとえば、演算部２６はタイマ（図示せず）を含み、指定された時刻または時間間隔で定期的に本装置１０を起動し、測定を行なうように構成してもよい。演算部２６は、図示のように接続線３０および３２によりそれぞれ表示部３４および出力部１４に接続されている。
【００１９】
表示部３４は、演算部２６で算出された周波数またはその変化分を可視表示する表示装置であり、本実施例では液晶ディスプレイパネルを含むものである。液晶パネルは消費電力が少ない点で有利である。表示部３４に表示されるデータは、有利には、演算部２６で検出した周波数の値もしくは変化分の数値、および／またはそれに対応する記号や文字などの表示を含む。
【００２０】
出力部１４は基本的には、演算部２６で算出された周波数またはその変化分を表わすデータを所定のデータフォーマットに組み立て、出力線３６から利用装置１６へ出力する回路である。利用装置１６は、本装置１０の適用例に応じて、公衆回線、専用線、エア・インタフェースなどの通信回線自体であってもよく、また、書込み可能な半導体記憶素子を含むメモリカードやメモリチップ、光もしくは磁気ディスクなど、本装置１０に着脱可能な外部記憶装置であってもよい。さらに、プリンタやプロッタなどのハードコピー装置、単体のディスプレイ装置は勿論、パーソナルコンピュータ（パソコン）などの処理システムなどでもよい。したがって、出力部１４は、それらの利用装置１６の形態に応じて、有線または無線の送信回路であったり、直列もしくは並列出力回路であったりする。一般にこれらの装置を、本明細書では、遠隔装置と称する。
【００２１】
したがって、接続線３６は、同図では象徴的に１本の実線で描かれているが、実際には、複数本の接続線を含む有線のみならず、アンテナを含む無線系であってもよい。無線の場合は、たとえばブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）や無線ＬＡＮなどの無線周波の電磁波だけでなく、たとえば赤外線による光接続であってもよい。また、転送データの形式は、ＲＳ２３２Ｃなどの直列転送でよく、これは利用装置１６がパソコンの場合に、接続線数も少なく、有利に適用される。また高速転送レートが要求される適用例では、たとえば米国電子電気技術者協会（ＩＥＥＥ）１２８４、ＩＥＥＥ１３９４などに準拠した並列転送や、多目的インタフェースバス　（ＧＰ−ＩＢ）、汎用直列バス（ＵＳＢ）であってもよい。以上から分かるように、出力部１４、接続線３６および利用装置１６は、上述した形態のいずれか１つであってもよく、またはそれらの複数の組合せの形をとってもよいことは、言うまでもない。
【００２２】
実施例の検出装置１０は電源部４０を有し、接続線３８で概念的に示すように装置１０内の各部へ回路動作に必要な、たとえば直流５ボルトなどの低電圧を給電する。電源部４０は、有利には、たとえば交流１００ボルトなどの商用電源４２から充電可能な二次電池（図示せず）を含む。商用電源４２は、記号で概念的に示されているが、本実施例では、交直変換回路（図示せず）を含み、コネクタ４４を介して電源部４０に着脱可能に接続される。電源部４０は、接続線４６によって演算部２６にも接続され、これによって演算部２６は、電源部４０を節電モードにするなどの制御を行なう。演算部２６は、たとえば、本装置１０が遊休状態にあって所定の期間、経過したとき、または指定時刻もしくは指定の時間間隔で定期的に電源部４０を起動し、装置全体を測定モードに移行させる。
【００２３】
演算部２６はまた、接続線４８によって操作部５０にも接続されている。操作部５０は、操作者の手操作により操作され、本装置１０を制御する様々な指示や設定を入力する入力装置である。この操作には、装置１０の起動や停止、測定条件やタイマの設定などが含まれる。なお、図示していないが、利用装置１６がパソコンなどの処理システムである場合、本装置１０は、利用装置１６から接続線３６を介して遠隔操作コマンドを受信し、演算部２６がこれに応動して検出動作を行なうように構成してもよい。
【００２４】
本実施例では、発振回路２２、演算部２６、表示部３４、出力部１４、電源部４０および操作部５０が単一の筐体内に収容され、同図では、この筐体を概念的に一点鎖線１０で示している。筐体１０は、たとえば１００ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍ以下の寸法である。
【００２５】
動作状態において、操作部５０の操作ないし利用装置１６からの遠隔制御コマンドに応動して、演算部２６は、一方では電源部４０を遊休状態から動作状態に移行させ、他方では発振回路２２を駆動してセンサ１２内の振動子１８の発振周波数を検出する。以下の説明において、信号は、その現れる接続線の参照符号で指定する。演算部２６は、発振回路２２を介して、センサ１２に吸着ないし付着されたガスもしくは微粒子またはマーカーなどに応じた発振周波数の変化を検出し、これを内部メモリ２８に一時蓄積するとともに、表示部３４に可視表示させる。
【００２６】
内部メモリ２８に一時保持された測定データは、操作部５０の操作ないし利用装置１６からの遠隔制御コマンドに応動して、または演算部２６に設定されたタイマ駆動により、演算部２６によってメモリ２８から読み出され、出力部１４へ送られる。メモリ２８における蓄積データ量が所定の閾値に達したら蓄積データを出力部１４へ送出するように設定してもよい。出力部１４は、このデータ３２を利用装置に応じたフォーマットに組み立て、利用装置１６へ転送する。たとえばパソコンなどの利用装置１６では、こうして転送されたデータを受信し、取り込んで解析などの処理を行なうことができる。本実施例は、検出データをメモリ２８に蓄積して、後に、定期的に利用装置１６へ転送するように構成されているが、そのようにしないで、測定の都度、検出データを実時間で利用装置１６に転送するように設定できることは、言うまでもない。
【００２７】
このような遠隔制御性の特徴は、地中に埋設された地雷探知や、戦場に遺棄された毒ガス兵器から漏れ出る極微量のガス物質などの有害、有毒物質を測定する遺棄爆発物または化学兵器の検出・処理装置へも検出装置１０の適用を可能にしている。このような検出装置における適用例では、検出装置１０自身に検出対象の発生源を探知する機能と、その発生源に近づく自走機能が設けられる。さらに、これによって検出対象に自ら近づき、その空間的座標（位置）と量を特定する機能を有し、その検出対象位置に位置決めのマーキングタグを設置する機能を有する。このマーキングタグは、たとえば無線機能と爆発誘爆機能を有し、これによって地雷や毒ガス等の危険な兵器を遠隔操作で除去することができる。
【００２８】
【発明の効果】
このように本発明によれば、検出したデータは演算部から出力部に送られ、ここより外部の機器に、有線、無線、あるいは記憶媒体を介して、転送される。したがって、生体や環境中の微量物質を、どこででも簡単に検出し、その結果のデータを、たとえば遠隔位置で何時でも得ることができる。
【００２９】
本発明を実施例により詳しく説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微量物質の小型検出装置の実施例を概略的に示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０　検出装置
１２　センサ
１４　出力部
２２　発振回路
２６　演算部
２８　メモリ
【図１】
2004125402.tif 000003