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インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法ならびに被検出物質の検出システム

国内特許コード P200017117
整理番号 (S2017-0673-N0)
掲載日 2020年8月6日
出願番号 特願2019-517732
出願日 平成30年5月11日(2018.5.11)
国際出願番号 JP2018018427
国際公開番号 WO2018207937
国際出願日 平成30年5月11日(2018.5.11)
国際公開日 平成30年11月15日(2018.11.15)
優先権データ
  • 特願2017-095715 (2017.5.12) JP
発明者
  • 飯田 琢也
  • 床波 志保
  • 山本 靖之
  • 西村 勇姿
  • 田村 守
出願人
  • 公立大学法人大阪
発明の名称 インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法ならびに被検出物質の検出システム
発明の概要 測定システム(1)は、測定キット(2)と、レーザ光源(40)と、マルチメータ(90)とを備える。測定キット(2)は、光を照射されると発熱する光発熱部材(110)と、電極(111,112)とを含み、複数の微小物体(M)が分散した分散液(D)を保持可能に構成される。マルチメータ(90)は、レーザ光源(40)からの光照射に起因する光発熱部材(110)の発熱により分散液(D)が加熱されることで生じた分散液(D)中の対流によって電極(111)と電極(112)との間に複数の微小物体(M)が集積し、電極(111)と電極(112)との間が複数の微小物体(M)が集積により架橋された状態において、電極(111)と電極(112)との間のインピーダンスを測定するように構成されている。
従来技術、競合技術の概要

細胞、細菌、ウイルスまたはDNAなど、ナノメートルオーダーからマイクロメートルオーダーまでのサイズを有する微小な物体(以下、「微小物体」とも称する)を検出するための手法が開発されている。たとえば細菌等の検出手法としては、培養法、PCR(Polymerase Chain Reaction)法およびELIZA法(Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)法などの様々な手法が既に実用化されている。これらの手法を用いることで、細菌等を高精度に検出することが可能である。しかしながら、これらの手法による検出には、一般に長時間(たとえば10数時間~数日程度)が必要となる。そのため、より迅速な検出手法が求められている。

一方、電極間のインピーダンスを測定することで細菌等を検出する手法が提案されている。たとえば非特許文献1には、陰極を用いた誘導泳動により細菌を陽極に誘導し、陽極に誘導された細菌のインピーダンスを測定する手法が開示されている。このように、非特許文献1に開示された手法では、電極(陽極)の周囲の細菌の密度を高める濃縮器として電極(陰極)が機能する(たとえば非特許文献1の要旨および図1参照)。

産業上の利用分野

本開示は、インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法ならびに被検出物質の検出システムに関し、より特定的には、微小物体のインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法と、液体試料に含まれる可能性がある被検出物質を検出するための被検出物質の検出システムとに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光を照射されると発熱する光発熱部材と、第1および第2の電極とを含み、複数の微小物体が分散した分散液を保持可能に構成された保持部材と、
前記光発熱部材に照射するための光を発する光源と、
前記光源からの光照射に起因する前記光発熱部材の発熱により前記分散液が加熱されることで生じた前記分散液中の対流によって前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記複数の微小物体が集積し、前記第1の電極と前記第2の電極との間が前記複数の微小物体により架橋された状態において、前記第1の電極と前記第2の電極との間の前記複数の微小物体のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定装置とを備える、インピーダンス測定システム。

【請求項2】
前記光源を制御するように構成された制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記光発熱部材により前記分散液が加熱されることで前記分散液中に発生するマイクロバブルのサイズが前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離よりも大きくなるように、前記光源を制御する、請求項1に記載のインピーダンス測定システム。

【請求項3】
前記第1および第2の電極は、前記光発熱部材を挟むように互いに離間して配置される、請求項1または2に記載のインピーダンス測定システム。

【請求項4】
前記光発熱部材は、前記第1および第2の電極のいずれか一方に含まれる、請求項1または2に記載のインピーダンス測定システム。

【請求項5】
前記保持部材は、互いに対向するように配置された一対のくし型電極を含み、
前記第1の電極は、前記一対のくし型電極のうちの一方のくし型電極であり、
前記第2の電極は、前記一対のくし型電極のうちの他方のくし型電極である、請求項1~4のいずれか1項に記載のインピーダンス測定システム。

【請求項6】
液体試料に含まれる可能性がある被検出物質を検出する、被検出物質の検出システムであって、
光を照射されると発熱する光発熱部材と、第1および第2の電極とを含み、前記液体試料を保持可能に構成された保持部材と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定装置と、
前記液体試料が前記被検出物質を特異的に付着可能なホスト分子を含む場合に、前記光発熱部材に光を照射し、前記光発熱部材の発熱により前記液体試料を加熱して前記液体試料中に対流を生じさせることで前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記被検出物質を集積させて前記第1の電極と前記第2の電極との間を前記被検出物質によって架橋させることが可能に構成された光源と、
前記インピーダンスを監視することによって前記被検出物質を検出するように構成された検出装置とをさらに備える、被検出物質の検出システム。

【請求項7】
液体試料に含まれる可能性がある被検出物質を検出する、被検出物質の検出システムであって、
前記液体試料を保持可能に構成された保持部材を備え、
前記保持部材は、
光を照射されると発熱する光発熱部材と、
第1および第2の電極と、
前記第1および第2の電極の間において前記保持部材上に修飾され、前記被検出物質を特異的に付着可能なホスト分子を含み、
前記検出システムは、
前記第1の電極と前記第2の電極との間のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンス測定装置と、
前記光発熱部材に光を照射し、前記光発熱部材の発熱により前記液体試料を加熱して前記液体試料中に対流を生じさせることで前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記被検出物質を集積させて前記第1の電極と前記第2の電極との間を前記被検出物質によって架橋させることが可能に構成された光源と、
前記インピーダンスを監視することによって前記被検出物質を検出するように構成された検出装置とをさらに備える、被検出物質の検出システム。

【請求項8】
前記光源は、前記分散液中に発生するマイクロバブルのサイズが前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離よりも大きくなるように前記分散液を加熱する、請求項6または7に記載の被検出物質の検出システム。

【請求項9】
前記検出装置は、前記インピーダンスの変化量が所定の判定量を上回った場合に前記被検出物質が検出されたと判定する一方で、所定期間が経過するまでの前記インピーダンスの変化量が前記判定量を下回った場合には前記被検出物質が検出されなかったと判定する、請求項6~8のいずれか1項に記載の被検出物質の検出システム。

【請求項10】
前記被検出物質は、ターゲットDNAおよびターゲットRNAのうちの少なくとも一方であるターゲット核酸であり、
前記ホスト分子は、前記ターゲット核酸との間でハイブリダイゼーションを起こすプローブ核酸である、請求項6~9のいずれか1項に記載の被検出物質の検出システム。

【請求項11】
前記被検出物質は、抗原であり、
前記ホスト分子は、前記抗原との間で抗原抗体反応を起こす抗体である、請求項6~9のいずれか1項に記載の被検出物質の検出システム。

【請求項12】
光照射により発熱する光発熱部材と、第1および第2の電極とを含む保持部材に、複数の微小物体が分散した分散液を保持させるステップと、
前記保持させるステップの後に前記光発熱部材に光を照射するステップと、
前記光発熱部材の発熱により前記分散液が加熱されることで生じた前記分散液中の対流を用いて、前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記複数の微小物体を集積させることにより前記第1の電極と前記第2の電極との間を前記複数の微小物体によって架橋させるステップと、
前記架橋させるステップの後に前記第1の電極と前記第2の電極との間の前記複数の微小物体のインピーダンスを測定するステップとを含む、インピーダンス測定方法。

【請求項13】
前記架橋させるステップは、前記分散液が加熱されることで前記分散液中に発生するマイクロバブルのサイズを前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離よりも大きくするステップを含む、請求項12に記載のインピーダンス測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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