(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗原と特異的に結合し得る抗体が所定の含浸部位に含浸され、且つ該抗原と該抗体との結合体を検出するための検出部位が設けられた先細りのろ紙の基端部を該抗原に浸漬させつつ、減圧雰囲気中で該ろ紙の該含浸部位に該抗原を移行させる工程と、
前記ろ紙上の前記含浸部位で結合された前記抗原と前記抗体との前記結合体を減圧雰囲気中で該ろ紙上の前記検出部位に移行させる工程と
を有することを特徴とする物質検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の物質検出方法において、
前記ろ紙上の前記検出部位を挟持するように一対の電極を配置する工程と、
前記電極間に生じる電気容量の変化に基づいて、前記検出部位上の前記結合体を検出する工程と
をさらに有することを特徴とする物質検出方法。
【請求項３】
被検出物質と特異的に結合し得る反応物質が所定の定着部位に定着され、且つ該被検出物質と該反応物質との結合体を検出するための検出部位が設けられた媒質の一部を、該被検出物質に接触させるための密閉容器と、
前記密閉容器内を減圧する減圧手段と、
前記媒質上の前記検出部位を挟持するように配置された一対の電極と、
前記減圧手段によって減圧された前記密閉容器内の減圧雰囲気中で、前記被検出物質が前記媒質上の前記定着部位に移行して前記反応物質に結合し且つ前記検出部位に移行した前記結合体を、前記一対の電極間に生じる電気容量の変化に基づいて検出する検出手段と
を具備することを特徴とする物質検出システム。
【請求項４】
請求項３記載の物質検出システムにおいて、
前記密閉容器を搬送する搬送手段と、
前記密閉容器に設けられ、前記検出手段による検出の結果、前記一対の電極間に生じる電気容量の変化が、予め定められた閾値を超えた場合に所定の検出信号を発信する発信手段と、
前記搬送手段による前記密閉容器の搬送経路に設けられ、前記発信手段によって発信された前記検出信号を受信する手段と
をさらに具備することを特徴とする物質検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば試料中に存在する特定の物質を検出するための物質検出方法及び物質検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料中に存在する特定の被検出物質を検出するために様々な手法や、またその検出装置が開発されている。分子量や化学的性質から被検出物質を検出する方法、又は免疫反応を利用して被検出物質を検出する方法等が一般に知られている。
【０００３】
ところで、近年、このような物質検出方法をシステム化した装置を、空路又は海路等での輸送用の荷物検査に導入することへの要請がある。すなわち、この物質検出方法は、荷物の輸入、輸出の管理では重要な項目となる爆発の恐れのある危険物や、麻薬等を管理する上で有用な手段となるからである。また、今日、海外から大量の食料品が海路で輸入されており、長期航海の最中に食料品が腐敗してしまう場合も少なくない。この場合、食料品から発生する特定の腐敗物質を上述した物質検出方法を利用して検出できれば、腐敗している食料品を選別することが可能となる。
【０００４】
前述した免疫反応を利用する免疫分析法は、物質どうしの特異的結合を利用した正確な分析ができる点で輸入輸出用の荷物検査には適している。つまり、この免疫分析法は、例えば抗原を認識する抗体を予め用意しておき、抗原と抗体との結合によって生成された抗原−抗体複合体の有無を調べる方法である。詳述すると、このような免疫分析法には、放射性同位体を標識した抗体を利用するＲＩＡ（ラジオイムノアッセイ）、酵素を標識した抗体を利用するＥＩＡ（エンザイムノアッセイ）、又は蛍光物質等を標識した抗体を利用する蛍光抗体法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような免疫分析においても次のような課題があった。すなわち、ＲＩＡは、放射性同位体を使用するとともに、資格を有するオペレータが操作する専用の機器を設置する必要があり、何処でも簡単に実施できる試験法とは言えない。しかも、廃棄物の処理にも特別の注意を要するという課題がある。一方、ＥＩＡや蛍光抗体法は、極微量の被検出物質を分析するには感度が不十分であり、分析対象の試料によっては、抗原−抗体反応以外に非特異的反応が生じ正確な分析ができないことがある。非特異的反応による影響を避けるには、試料を希釈して分析を行う必要があるが、試料中に含まれる被検出物質の濃度が低くなり、結果的に被検出物質の検出が困難となる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、被検出物質の検出を簡易的に且つ高感度でしかも迅速に行うことのできる物質検出方法及び物質検出システムを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の物質検出方法は、請求項１に記載されているように、抗原と特異的に結合し得る抗体が所定の含浸部位に含浸され、且つ該抗原と該抗体との結合体を検出するための検出部位が設けられた先細りのろ紙の基端部を該抗原に浸漬させつつ、減圧雰囲気中で該ろ紙の該含浸部位に該抗原を移行させる工程と、前記ろ紙上の前記含浸部位で結合された前記抗原と前記抗体との前記結合体を減圧雰囲気中で該ろ紙上の前記検出部位に移行させる工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明の物質検出方法は、先細りのろ紙の基端部に浸漬させた抗原を、抗体が定着されたろ紙の含浸部位に減圧雰囲気下で移行させ結合体を生成できるとともに、生成された結合体を、結合体を検出するためのろ紙上の検出部位に同様に減圧雰囲気下で移行させることができる。
【００１２】
したがって、この物質検出方法は、減圧雰囲気下での物質の移行であることに加え、ろ紙が先細りの形状であることから、抗原、又は抗原と抗体との結合体を濃縮しつつ含浸部位又は検出部位に迅速に移行できるので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を高感度で且つ簡易的にしかも短時間に行うことができる。
【００１３】
さらに、本発明の物質検出方法は、請求項２に記載されているように、請求項１記載の物質検出方法において、前記ろ紙上の前記検出部位を挟持するように一対の電極を配置する工程と、前記電極間に生じる電気容量の変化に基づいて、前記検出部位上の前記結合体を検出する工程とをさらに有することを特徴とする。
【００１４】
この発明の物質検出方法によれば、請求項１記載の物質検出方法の奏する効果に加え、ろ紙上の検出部位に結合体が存在するか否かを電気的に検出することが可能なので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を容易に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の物質検出システムは、請求項３に記載されているように、被検出物質と特異的に結合し得る反応物質が所定の定着部位に定着され、且つ該被検出物質と該反応物質との結合体を検出するための検出部位が設けられた媒質の一部を、該被検出物質に接触させるための密閉容器と、前記密閉容器内を減圧する減圧手段と、前記媒質上の前記検出部位を挟持するように配置された一対の電極と、前記減圧手段によって減圧された前記密閉容器内の減圧雰囲気中で、前記被検出物質が前記媒質上の前記定着部位に移行して前記反応物質に結合し且つ前記検出部位に移行した前記結合体を、前記一対の電極間に生じる電気容量の変化に基づいて検出する検出手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
この発明の物質検出システムによれば、密閉容器内を減圧し物質の移行を行うことから、検出対象の結合体を迅速に且つ実質的に濃縮したかたちで検出部位に移行できるので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を高感度でしかも短時間に行うことができる。また、この物質検出システムによれば、媒質上の検出部位に結合体が存在するか否かを電気的に検出することが可能なので、被検出物質を容易に検出することができる。
【００１７】
さらに、本発明の物質検出システムは、請求項４に記載されているように、請求項３記載の物質検出システムにおいて、前記密閉容器を搬送する搬送手段と、前記密閉容器に設けられ、前記検出手段による検出の結果、前記一対の電極間に生じる電気容量の変化が、予め定められた閾値を超えた場合に所定の検出信号を発信する発信手段と、前記搬送手段による前記密閉容器の搬送経路に設けられ、前記発信手段によって発信された前記検出信号を受信する手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００１８】
この発明の物質検出システムは、請求項３の物質検出システムの効果に加え、被検出物質が収容された密閉容器を搬送することが可能であるとともに、密閉容器内に収容された物質が検出対象の被検出物質である場合に密閉容器側から所定の検出信号を発信させ、搬送路側でこの検出信号を受信することが可能である。したがって、この発明の物質検出システムによれば、被検出物質の選別を容易に行うことができるので、例えば空路又は海路での輸入輸出用の荷物検査等に適用した場合に、好適に検査を実施することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る物質検出システムを示す図、図２又は図３は、この物質検出システム１による被検出物質の検出状況を模式的に示す図である。
【００２１】
これらの図に示すように、この物質検出システム１は、被検出物質（抗原）２と特異的に結合し得る反応物質（抗体）３が所定の含浸部位４に含浸されて乾燥させられ、且つ被検出物質２と反応物質３との結合体５を検出するための検出部位６が設けられた先細りのろ紙７の基端部８を、被検出物質２に浸漬させるための密閉容器９と、密閉容器９内の雰囲気を排気口１０を介して減圧する排気ポンプ１１と、ろ紙７上の検出部位６を挟持するように配置された一対の白金製の電極１２と、排気ポンプ１１によって減圧された密閉容器９内の減圧雰囲気中で、被検出物質２が、ろ紙７上の含浸部位４に移行して反応物質３に結合し且つ検出部位６に移行した結合体５を、電極１２間に生じる電気容量の変化に基づいて検出する検出器１３とから構成されている。
【００２２】
被検出物質２は、密閉容器９の底部に載置されたケース１７に、例えば他の物質と混在された試料として貯留されている。さらに、ろ紙７は、基端部８のみが被検出物質２に浸漬されるように、また、一対の電極１２は、ろ紙７上の検出部位６を挟持するように密閉容器９の内部に設けられた固定部材（図示せず）により固定されている。
【００２３】
この物質検出システム１では、試料中の各物質は、吸着性や分配係数に基づく移動速度の差により分離され、各物質毎にろ紙７上を移動して行く。この際、密閉容器９内の環境が減圧下であることと、ろ紙７が先細りの形状であることとの相乗効果により、各物質は、ろ紙７の基端部８側から先端に向かって濃縮されつつ移動して行く。さらに、被検出物質２も同様に濃縮されて帯状のスポットを形成しつつろ紙７上を移動して行く。
【００２４】
被検出物質２が、含浸部位４に到達すると、被検出物質２と反応物質３とが結合し結合体５が生成される。生成された結合体５は、吸着性や分配係数に基づく移動速度の差により、他の物質と分離する。分離したこれらの物質はさらに濃縮されつつ移動を続け、検出部位６に帯状のスポットとして結合体５を定着させ移動を続ける。検出部位６に定着された被検出物質２と反応物質３との結合体５を、検出器１３を介して検出することにより被検出物質２が試料中に存在することを確認することができる。
【００２５】
また、被検出物質２と結合しなかった未結合の反応物質１４（３）は、結合体５より分子量が小さいので、ろ紙７上の検出部位６より先端側のスポット１６へ移動しここに定着する。したがって、検出部位６上の結合体５とスポット１６上の未結合の反応物質１４との両方の存在を確認すれば、反応物質３に特異的に結合し得る被検出物質２の物性を分析することができる。
【００２６】
なお、被検出物質２を濃縮させつつ移行させる媒質としては、ろ紙７（ペーパクロマトグラフィ）の他に、薄層クロマトグラフィ又は液体クロマトグラフィ等を用いても良い。
【００２７】
ここで、検出部位６上の結合体５を一対の電極１２間に生じる電気容量の変化により検出する際の原理について説明する。
【００２８】
すなわち、電極１２間に生じる電気容量は、
Ｃ＝Ｑ／Ｖ
Ｃ：電気容量，Ｑ：電気量，Ｖ：電極間の電位差
また、
Ｃ＝ε0 Ｓ／ｄ
Ｃ：電気容量，ε0 ：誘電率，Ｓ：電極の面積，ｄ：電極間の距離
と表わすことができる。
【００２９】
つまり、電極１２間の誘電率が変化すると、電気容量も変化し、これにより結合体５の検出部位６への定着を検出することができる。
【００３０】
したがって、図３に示すように、一対の電極１２の一方の対向面に反応物質３を固定した状態で、電極１２間に被検出物質２が存在すると、被検出物質２が反応物質３と結合し、電極１２間に保持される。このため、電極１２間に被検出物質２が保持されている状態と、図２に示すように電極１２間に被検出物質２が存在しない状態、つまり電極１２間に被検出物質２が保持されていない状態とでは、電極１２間の誘電率が異なり、検出器１３で検出される電気容量も異なってくる。これにより、電極１２間に生じる電気容量の変化を検出して、被検出物質２を検出することができる。
【００３１】
ところで、図２及び図３にも示しているように、反応物質３と標識物質１５とを結合させて標識し、この標識された物質と被検出物質２とを結合した結合体５を検出しても良い。これにより、被検出物質２をより高感度に検出することができる。
【００３２】
標識物質１５としては、吸光物質、蛍光物質、発光物質等を用いれば、発色、発光、蛍光、反射光、蛍光偏光、消光、円偏光二色性等の変化で、被検出物質２の存在を検出することができる。例えば、化学変化が色素として表われる吸光物質を標識物質１５として用いれば、結合体５の存在を肉眼で検出できる。また、標識物質１５として蛍光物質を用いる場合には、検出器１３としては、蛍光測定装置が好適な装置となる。さらに、標識物質１５として金属、金属コロイド、導電性物質、半導体等の電気化学的に活性な物質を用いれば、電極間の誘電率の変化がさらに大きくなり、電気容量の変化を容易に検出できる。
【００３３】
既述したように、本実施形態の物質検出システム１は、先細りのろ紙７の基端部８に浸漬させた被検出物質２を、反応物質３が定着されたろ紙７の含浸部位４に減圧雰囲気下で移行させ、被検出物質２と反応物質３との結合体５を生成できるとともに、生成された結合体５を、結合体５を検出するためのろ紙７上の検出部位６に同様に減圧雰囲気下で移行させることができる。
【００３４】
したがって、この物質検出システム１は、減圧雰囲気下で物質を移行することに加え、ろ紙７が先細りの形状であることから、被検出物質２又は被検出物質２と反応物質３との結合体５を濃縮しつつ含浸部位４又は検出部位６に迅速に移行できるので、結合体５の検出、つまり被検出物質２の検出を高感度で且つ簡易的にしかも短時間に行うことができる。また、この物質検出システム１によれば、ろ紙７上の検出部位６に結合体５が存在するか否かを電気的に検出することが可能なので、結合体５（被検出物質２）を容易に検出することができる。
【００３５】
なお、既述してきた被検出物質２としては、麻薬の一種である大麻、モルヒネ、爆発物の一種である２，４，６−トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリニトロ−１，３，５−トリアジン［ヘキソーゲン（通称：プラスチック爆薬）］さらに食品が腐敗したときに発生するメルカプタン類や、アンモニア等が例示される。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態の物質検出システム２１は、第１の実施形態の物質検出システム１の構成に加え、密閉容器９を搬送するベルトコンベア２２と、検出器１３と電気的に接続されて密閉容器９に設けられ、検出器１３による検出の結果、一対の電極１２間に生じる電気容量の変化が、予め定められた閾値を超えた場合に所定の検出信号を発信する発信器２３と、ベルトコンベア２２による密閉容器９の搬送経路に設けられ、発信器２３によって発信された検出信号をアンテナ２４を介して受信しブザーを鳴らす報知センサ２５とを備えている。なお、本実施形態の密閉容器９は、排気ポンプ１１に対し着脱自在な着脱部（図示せず）を有しており、また、搬送対象となる密閉容器９は、被検出物質２と反応物質３とが結合し得る時間が十分に経過したものである。
【００３７】
したがって、この実施形態の物質検出システム２１によれば、第１の実施形態の物質検出システム１の効果に加え、被検出物質２の選別を容易に行うことができるので、例えば空路又は海路での輸入輸出用の荷物検査等に適用した場合に、好適に検査を実施することができる。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する（図１乃至図３参照）。
【００３９】
この実施例では被検出物質２としてＴＮＴ、反応物質３としての被検出物質２に特異的に結合する抗トリニトロフェノール抗体（抗ＴＮＰ抗体：ウサギ）を用いた。また、密閉容器９として一辺が１ｍの立方体の容器を用い、１０ｍｇのＴＮＴ及び溶媒をケース１７を介して密閉容器９内に収容した。さらに、密閉容器９内を減圧できるように密閉容器９のケース１７の上方に排気口１０を設け排気ポンプ１１を接続した。また、ろ紙７としては、Ｎｏ．５１Ｂ（東洋瀘紙社製）のクロマトグラフィを先細り形状に加工にしたものを用意した。このろ紙７の全長は、２００ｍｍ、基端が幅１００ｍｍ、先端が８ｍｍであり、基端から先端に向かって徐々に幅が狭くなっている。
【００４０】
このろ紙７の基端から先端側に向かって約２０ｍｍの位置に、ろ紙７の長手方向に幅約３ｍｍで且つこれと直行する横方向の幅約５０ｍｍの範囲となる含浸部位４を設け、約２０ｎｇの抗ＴＮＰ抗体を含浸させ乾燥させた。この含浸部位４の位置や幅、含浸させる抗ＴＮＰ抗体の量は、予備実験から最適な条件を求めた。例えば、含浸部位４と試料が浸漬される基端部８との距離が長すぎると、試料中のＴＮＴが含浸部位４に到達する前に抗ＴＮＰ抗体が移動してしまうし、また、抗ＴＮＰ抗体の量がＴＮＴの量よりも少ないと、充分な検出ができない等、検出の感度等に影響を及ぼすからである。
【００４１】
また、ろ紙７の含浸部位４よりも先端側に検出部位６を設け一対の白金製の電極１２を配置した。さらに、電極を配置した部位（５．０×２０ｍｍ）を、くり貫いたパイレックス（登録商標）ガラス（１．０ｍｍ）で、ろ紙７を両側から挟んだ。さらにその外側から、対向するように一対の電極（１０×２５ｍｍ）１２で、パイレックス（登録商標）ガラスの開口部を覆うように挟み、これらを固定し動かないようにした。また、電極１２間の距離を１ｍｍとした。また、電極１２をディジタルマルチメータ７５４４−０２、及び静電容量測定アダプタ７５２１−０３（横川電気社製）に接続した。
【００４２】
このように構成された物質検出システムを利用し、先細りのろ紙７の基端部８にＴＮＴ及び溶媒からなる試料を浸漬させるとともに、密閉容器９内を排気ポンプ１１を介して減圧した。これにより、試料中の各物質は吸着性や分配係数に基づく移動速度の差により分離され、各物質毎にろ紙７上を移動して行く。この際、密閉容器９内の環境が減圧下であることと、ろ紙７が先細りの形状であることとの相乗効果により、各物質は、ろ紙７の基端部８側から先端に向かって濃縮されつつ移動して行く。さらに、ＴＮＴも同様に濃縮されて帯状のスポットを形成しつつろ紙７上を移動して行く。
【００４３】
ＴＮＴが、含浸部位４に到達すると、ＴＮＴと抗ＴＮＰ抗体とが結合し結合体５が生成される。生成された結合体５は、吸着性や分配係数に基づく移動速度の差により、他の物質と分離する。分離したこれらの物質はさらに濃縮されつつ移動を続け、検出部位６に帯状のスポットとして結合体５を定着させ移動を続ける。検出部位６に定着されたＴＮＴと抗ＴＮＰ抗体との結合体５を、ディジタルマルチメータ及び静電容量測定アダプタを介して検出することにより、１ｐｇ（約１×１０-12 個）のＴＮＴが試料中に存在することを確認することができた。
【００４４】
また、被検出物質２と結合しなかった未結合の抗ＴＮＰ抗体は、結合体５より分子量が小さいので、ろ紙７上の検出部位６より先端側のスポット１６へ移動しここに定着する。したがって、検出部位６上の結合体５とスポット１６上の未結合の反応物質１４との両方の存在を確認できた。
【００４５】
なお、他の実施例として、被検出物質２としてメルカプタン類の一種であるチオフェノール（Ｃ6 Ｈ5 ＳＨ）を、反応物質３としてチオフェノールと特異的に結合する抗チオフェノール・ウサギポリクロナール抗体を用いた。この結果、［１ｐｇ（約１×１０-12 個）］のチオフェノールが検出された。この検出の際には、検出器１３として、いわゆる臭いセンサが用いられた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した物質検出方法は、先細りのろ紙の基端部に浸漬させた抗原を、抗体が定着されたろ紙の含浸部位に減圧雰囲気下で移行させ結合体を生成できるとともに、生成された結合体を、結合体を検出するためのろ紙上の検出部位に同様に減圧雰囲気下で移行させることができる。したがって、この物質検出方法は、減圧雰囲気下で物質を移行することに加え、ろ紙が先細りの形状であることから、抗原、又は抗原と抗体との結合体を濃縮しつつ含浸部位又は検出部位に迅速に移行できるので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を高感度で且つ簡易的にしかも短時間に行うことができる。
【００４８】
さらに、請求項２に記載した物質検出方法によれば、請求項１記載の物質検出方法の奏する効果に加え、ろ紙上の検出部位に結合体が存在するか否かを電気的に検出することが可能なので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を容易に行うことができる。
【００４９】
また、請求項３に記載した物質検出システムによれば、密閉容器内を減圧し物質の移行を行うことから、検出対象の結合体を迅速に且つ実質的に濃縮したかたちで検出部位に移行できるので、結合体の検出、つまり被検出物質の検出を高感度でしかも短時間に行うことができる。また、この物質検出システムによれば、媒質上の検出部位に結合体が存在するか否かを電気的に検出することが可能なので、被検出物質を容易に検出することができる。
【００５０】
さらに、請求項４に記載した物質検出システムによれば、請求項３の物質検出システムの効果に加え、被検出物質が収容された密閉容器を搬送することが可能であるとともに、密閉容器内に収容された物質が検出対象の被検出物質である場合に密閉容器側から所定の検出信号を発信させ、搬送路側でこの検出信号を受信することが可能である。したがって、この物質検出システムによれば、被検出物質の選別を容易に行うことができるので、例えば空路又は海路での輸入輸出用の荷物検査等に適用した場合に、好適に検査を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る物質検出システムを概略的に示す図。
【図２】図１示す物質検出システムにおいて、試料中に被検出物質を含まない場合の電極間の電気容量の変化を模式的に示す図。
【図３】図１示す物質検出システムにおいて、試料中に被検出物質を含む場合の電極間の電気容量の変化を模式的に示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る物質検出システムを概略的に示す図。
【符号の説明】
１、２１……物質検出システム
２……被検出物質（抗原）
３、１４……反応物質（抗体）
４……含浸部位
５……結合体
６……検出部位
７……ろ紙
８……基端部
９……密閉容器
１０……排気口
１１……排気ポンプ
１２……一対の電極
１３……検出器
２２……ベルトコンベア
２３……発信器
２５……報知センサ
【図１】
0003824823.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003824823.tif 000005