JP7575810B2 - ウィルス検査装置、ウィルス検査システム、ウィルス検査方法、及びウィルス検査プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、ウィルス検査装置、このウィルス検査装置を用いたウィルス検査システム、このウィルス検査システムを用いたウィルス検査方法、及びウィルス検査システムをコンピュータシステムとして駆動制御するウィルス検査プログラムに係り、特にインサイチュ（in-situ）・モニタリングが可能なウィルス検査装置、ウィルス検査システム、ウィルス検査方法、及びウィルス検査プログラムに関する。
世界中で百万人以上が死んだとされる１８８９～１８９１年の旧東アジア風邪（ロシア風邪）のパンデミック以降、人類に影響を与えるコロナウィルスは表１に示すように、既に７種類知られている。表１に示した人間に感染するコロナウィルスの他に、豚に感染するTGEV、PEDV、HEV、猫に感染するFIPV，FECoV、犬に感染するCCoV、マウスに感染するMHV、鶏に感染するIBV等をはじめとして、種々のコロナウィルスが非常に多数発見されている。
一方、我が国では1952年～2009年までの平均で、毎年１万2千人のインフルエンザウィルスによる死亡者がおり、1939年以前の年平均死亡者は2万5千人であった。又、２０１９年１月の厚生労働省の発表によれば、１日のインフルエンザウィルス感染者数が３０万人を超える週もあった。ウィルスを介した感染症との闘いは、今後も異なるパターンで繰り返されると予測されるが、２０２０年７月６日に新型コロナウィルス感染症対策分科会会長尾身茂氏は「社会経済活動と感染拡大防止対策をいかに両立させるかが大命題である」と述べた。この大命題は、空気中のウィルス濃度を瞬時にその場（in-situ）で測定したり、ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルス感染陽性者をインサイチュで識別したりできる手段が開発されれば解決する。すなわち、共通交通機関やイベント会場等の空気中のウィルス濃度のインサイチュ測定に基づき適切な換気や除菌を行い、また入り口等で呼気測定をし、リアルタイムに陽性者を識別するインサイチュ・スクリーニングが可能になれば、社会経済活動と両立した感染拡大防止対策が実施できる。ただし、2021年現在の日本の行政の判断に従えば、インサイチュ測定での陽性者識別の後に、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）検査や抗原検査等の受検をすることになる。しかしながら現在のところ、リアルタイムで簡単にＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルス濃度を測定し、感染陽性者を判定できるインサイチュ測定機器は開発されていない。
従来、ウィルス中のタンパク質やアレルゲン物質等のウィルスと特異的に結合する抗体及びアプタマ（以下、総称して「抗体」と記載する）を用いたバイオセンサが研究開発されているが、インサイチュ・モニタリングを可能にする応答速度や検査速度を有するものではない。抗体を用いたバイオセンサで用いられる抗原抗体反応は、水又は生体環境を模擬した緩衝溶液中におけるウィルスと抗体分子を構成する分子鎖の揺らぎによって、相互の分子を認識する機構に基づいており、この反応自体は高速である。しかし、液体中の抗原抗体反応においては、反応物となるウィルスが濃度勾配に駆動される拡散により抗体に供給される必要がある。この液体中での拡散はランダムウオークに基づくもので一般に遅いため、液体中の抗原抗体反応の応答時間は数分以上となっている（非特許文献１参照）。その結果、秒オーダの高速な計測に基づく危険な空気環境からの迅速な退避や、強力な換気措置による空気清浄化等の対処が遅れて、感染のリスクが高まるという問題点を有する。即ち、従来のバイオセンサは、必ず液体を反応場として用いたものでありインサイチュ・モニタリングに適していない（非特許文献１参照）。
従来の液体を用いるバイオセンサは、センサの検出部を液体に浸すセンサセル、センサセル洗浄剤の液槽、洗浄後の廃液槽、更には、この液体を供給する流路やポンプ等が必要である。そのため、機構が複雑で、小型軽量化に限界があり、交通機関、劇場等のインサイチュ計測へ適用できる可搬型機器の開発が困難である。従って、大型設備を要するＰＣＲ等による感染診断に代わって、現場で簡便にインサイチュ・モニタリングできる測定機器が実現できていないという問題がある。
ウィルスを含むエアロゾルを環境空気から採取する場合でも、空気の冷却による結露（特許文献１参照）や液体中でのバブリング（特許文献２参照）により気体中のウィルスを液体に移して、液体中の抗原抗体反応を用いてウィルスの構造を認識し、検出しているのでインサイチュ・モニタリングに適していない。このようなことから、ウィルス感染症のパンデミックによる災禍を未然に予防し、又は早期に終息させるために、構造が簡単で小型化可能であり、応答速度が速いウィルスのインサイチュ測定機器の開発が重要な社会的課題となっている。
Ｎ．モール（Moll）他著、『バクテリア、ウィルス又はたんぱく質検出のための多目的ラブ波免疫センサ（Multipurpose Love acoustic wave immunosensor for bacteria, virus or proteins detection）』、アイ・ティー・ビー・エム(ITBM)－アール・ビー・エム（RBM）、第２９巻、２００８年、ｐ．１５５－１６１
Ｐ．ファビアン（Fabian）他著、『人間の呼気内のインフルエンザウィルス：観察的研究（Influenza virus in human exhaled breath: an observational study）』、プロス・ワン（PLoS ＯＮＥ）、第３巻、２００８年、ｐ．e2691（オンライン）
上記問題点を鑑み本発明は、構造が簡単で小型化可能であり、応答速度が速くインサイチュ（in-situ）・モニタリングが可能なウィルス検査装置、このウィルス検査装置を用いたウィルス検査システム、このウィルス検査システムを用いたウィルス検査方法、及びウィルス検査システムをコンピュータシステムとして駆動制御するウィルス検査プログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、(a)標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜と、(b)標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮し、被検査空気中に含まれる標的ウィルスを濃縮して、高速気流を擬受容体膜に噴射する配管系を構成するウィルス搬送配管と、(c)擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する信号変換器を備えるウィルス検査装置であることを要旨とする。本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係るウィルス検査装置に更に、第１の態様に係るウィルス検査装置の信号変換器を駆動操作し、信号変換器の出力データから積分型差動検出を行い、擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことを検出する信号処理ユニットを備えるウィルス検査システムであることを要旨とする。
本発明の第３の態様は、(a)標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜を用意するステップと、(b)標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮し、被検査空気中に含まれる標的ウィルスを濃縮して、高速気流を擬受容体膜に噴射するステップと、(c)擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を、信号変換器に電気信号に変換させるステップと、(d)信号変換器が出力した電気信号から積分型差動検出を行い、擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことを判定するステップを含むウィルス検査方法であることを要旨とする。
本発明の第４の態様は、(a)標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮させ、被検査空気中に含まれる標的ウィルスを濃縮させ、高速気流を標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜に対して噴射させる命令と、(b)擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことによる受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を、信号変換器に電気信号に変換させる命令と、 (c)信号変換器から出力された電気信号を用いた算術論理演算による積分型差動検出を検査手段に実行させ、擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことを判定させる命令を含む一連の命令を、コンピュータに実行させるウィルス検査プログラムであることを要旨とする。
本発明によれば、構造が簡単で小型化可能であり、応答速度が速くインサイチュ・モニタリングが可能なウィルス検査装置、ウィルス検査システム、ウィルス検査方法、及びウィルス検査プログラムを提供することができる。
先ず、以下の本発明の基本実施形態の欄において、本発明の基本的な技術的思想の概要を、図面を参照して説明する。引き続き、基本実施形態の技術的思想を基礎として、この基本的な技術的思想を拡張した本発明の第１～第８拡張実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
又、以下に示す基本及び第１～第８拡張実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示する代表的な実施の形態であって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。更に、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。
（基本実施形態）
先ず、本発明の技術的思想の基本的な概念や考え方を説明する。本発明の基本実施形態に係るウィルス検査システムは、図１に示すように、少なくとも一部に擬受容体膜１３を皮膜した検出基体１１ａと、被検査空気３１ａを取り込んで濃縮し、被検査空気３１ａを擬受容体膜１３の表面に噴射するウィルス搬送配管Aと、検出基体１１ａと擬受容体膜１３との検査機能を利用して、スパイクタンパク受容体結合反応によって擬受容体膜１３の表面に結合した標的ウィルスの存在を積分型差分検出する信号処理ユニット５０とを備える。図１０に模式的に示すように、擬受容体１４は、例えば、Ｂ細胞が産生する免疫グロブリンというタンパク質を模写した構造をなしており、生物細胞表面の宿主細胞受容体（レセプター）と同様に、特定のウィルスを認識して特異的にウィルスのスパイク糖タンパク質の突起に結合する働きを有する。
先ず、本発明の技術的思想の基本的な概念や考え方を説明する。本発明の基本実施形態に係るウィルス検査システムは、図１に示すように、少なくとも一部に擬受容体膜１３を皮膜した検出基体１１ａと、被検査空気３１ａを取り込んで濃縮し、被検査空気３１ａを擬受容体膜１３の表面に噴射するウィルス搬送配管Aと、検出基体１１ａと擬受容体膜１３との検査機能を利用して、スパイクタンパク受容体結合反応によって擬受容体膜１３の表面に結合した標的ウィルスの存在を積分型差分検出する信号処理ユニット５０とを備える。図１０に模式的に示すように、擬受容体１４は、例えば、Ｂ細胞が産生する免疫グロブリンというタンパク質を模写した構造をなしており、生物細胞表面の宿主細胞受容体（レセプター）と同様に、特定のウィルスを認識して特異的にウィルスのスパイク糖タンパク質の突起に結合する働きを有する。
ウィルスのスパイク糖タンパク質の受容体結合ドメイン(ＲＢＤ)と生物細胞表面の宿主細胞受容体が結合して「スパイク糖タンパク質受容体」を結合する反応と同様に、基本実施形態に係るウィルス検査システムにおいては、図１０に示す標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４とが結合してスパイクタンパク受容体結合１９を構成することに着目して標的ウィルスの存在を検出する。なお、図１０（ｂ）は、擬受容体膜１３の表面が液膜６１で覆われている状態において、スパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４とが結合するモデルを説明する図である。図１０（ｂ）に対し、図１０（ａ）は、擬受容体膜１３が液膜６１で覆われていない状態において、被検査エアロゾル３３ｂに含まれた液体の作用によって、標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと、擬受容体１４とが結合するモデルを説明する図である。そして、生物細胞の場合と同様に、標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４とが結合してスパイクタンパク受容体結合１９を構成する反応を、本明細書では「特異結合反応」と呼ぶことにする。
基本実施形態に係るウィルス検査システムにおいて、検査対象として採用可能な擬受容体１４の構造としては、ＩｇＧ型抗体等の一般的な抗体の構造を模写した構造が考えられる。図１０では、一対のH鎖とL鎖が結合したY字型の抗体の形状を模写したY字型の擬受容体１４の構造を模式的に例示している。生物細胞表面の宿主細胞受容体が、主にウィルスと結合するのは、H鎖とＬ鎖とが向かい合った部分の先端部分（可変部と呼ばれる）であるので、その部分だけの構造を、基本実施形態に係るウィルス検査装置の擬受容体１４の構造として用意することでも足りる。例えば、図１０に例示した標的ウィルス６０がＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスの場合であれば、スパイク糖タンパク質１７のＲＢＤはヒト細胞表面上のアンジオテンシン変換酵素2（ＡＣＥ２受容体）に高い親和性で結合することが知られている。ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスと仮定した場合、擬受容体１４の構造としては、H鎖のみで構成される抗体のうち可変部のみを取り出したＶＨＨ抗体を模写した構造を採用することが可能である。ＶＨＨ抗体は、アルパカなどが持つ重鎖抗体という特徴的な抗体の可変領域部分を切り出したもので、通常のＩｇＧ型抗体とは異なり単鎖のみでウィルス等の抗原に結合する。
図１に示すように、基本実施形態に係るウィルス検査システムを構成するウィルス検査装置は、ウィルス搬送配管Aの途中に結合され、清浄湿潤空気がウィルス搬送配管Aを介して検出基体１１ａの擬受容体膜１３上に供給される湿潤空気搬送配管Ｂと、清浄乾燥空気がウィルス搬送配管Aを介して検出基体１１ａの擬受容体膜１３上に供給される乾燥空気搬送配管Ｃと、除菌ガス又はパージガスがウィルス搬送配管A及び検出容器１０を経由して吸引ポンプ４０まで供給されるパージガス搬送配管Ｄ等を、必要に応じて更に備えてもよい。
一般に、ウィルスは、被検査空気３１ａ中の飛沫、マイクロ飛沫（エアロゾル）、飛沫核等に含まれている。飛沫は大きさ５μｍ以上、マイクロ飛沫や飛沫核は大きさ５μｍ以下の粒子とされているが、エアロゾルの大きさには様々な定義があるため、本明細書では飛沫、マイクロ飛沫および飛沫核の総称を「エアロゾル」とする。基本実施形態に係るウィルス検査装置の被検査空気３１ａは、ウィルスの有無を検査する対象としての被検査対象となる空気のことであり、居住空間、公共建造物、若しくは交通機関車内から採取した空気、又は呼気分析、若しくは呼気診断において対象者から採取した息を含む。「清浄湿潤空気」とは、不純物粒子やウィルスを含まない空気であって、特異結合反応の反応場の元となる水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液の蒸気を含む空気のことである。また、「乾燥空気」とは、不純物粒子やウィルスを含まない乾燥空気のことである。
基本実施形態に係るウィルス検査システムでは、信号変換器１２として櫛形のセンサ電極を備えるセンサとして、例示的に、図２に示すようなボール弾性表面波センサ（以下、「ボールＳＡＷセンサ」と称する。）１００３を用いる場合を想定しているので、検出基体１１ａは水晶球等の均質な圧電結晶球が対応する。図２から分かるように、基本実施形態に係るウィルス検査装置に用いるボールＳＡＷセンサ１００３は、検出基体１１ａと、検出基体１１ａの上に設けられた信号変換器１２及び擬受容体膜１３等を備える。検出基体１１ａは、表面の少なくとも一部に擬受容体膜１３を搭載可能で、且つ、擬受容体膜１３の表面状態が変化し、擬受容体膜１３の表面状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する信号変換器１２を搭載可能な基体であれば、圧電結晶球に限られない。ボールＳＡＷセンサ１００３の場合は、図２に示すように、検出基体１１ａとしての圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた擬受容体膜１３は、ウィルスに特異的に結合する擬受容体１４を表面に配列した弾性表面波の感応膜であり、この擬受容体膜１３中を弾性表面波（ＳＡＷ）が伝搬する。即ち、基本実施形態に係るウィルス検査装置のボールＳＡＷセンサ１００３は、図２に示すように検出基体１１ａと、検出基体１１ａの上に設けられた信号変換器１２及び擬受容体膜１３と、擬受容体膜１３の上に設けられた擬受容体１４を有する構造を基本としている。図２に例示したボールＳＡＷセンサ１００３において、検出基体１１ａの表面上の所定の領域に設けられる信号変換器１２は櫛形のセンサ電極である。
即ち、擬受容体膜１３に設けられた擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３の質量の変化を示す音響信号を、信号変換器１２が電気信号に変換する。信号変換器１２が出力した電気信号は、擬受容体１４に結合したウィルスによる擬受容体膜１３の重量面密度の増加をＳＡＷの遅延時間応答として、信号処理ユニット５０が積分型差分検出する。検出基体１１ａを収納する検出容器１０は、図１に示すように信号変換器１２が積分型差分検出に必要な電気信号を出力可能なように、ボールＳＡＷセンサ１００３を密閉空間に格納している。図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３と、このボールＳＡＷセンサ１００３を格納する検出容器１０とで、基本実施形態に係るウィルス検査装置の「検出セル１０００」を、図３に示すように構成している。そして、図３に示す検出セル１０００の構造において、被検査空気３１ａを検出容器１０に導入し、検出容器１０に格納されたボールＳＡＷセンサ１００３に対して、標的ウィルスを濃縮した高速気流を噴射している。即ち、検出容器１０は、被検査空気３１ａ中に存在する標的ウィルスによる物理的状態の変化に伴う音響信号を信号変換器１２が電気信号に変換するための、外部から遮断された気密空間を提供している。
ボールＳＡＷセンサ１００３を収納する検出容器１０は、図３に示すように、一方（図３において左側）に導入口３５ａを備え、導入口３５ａに対向する他方（図３において右側）に排気管１３４を備える。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部は、図３の左側から検出容器１０の導入口３５ａに接続されている。図１に示した吸引ポンプ４０は、検出容器１０の排気管１３４に図３の右側で接続される。検出容器１０は、中空となっており、その内部にボールＳＡＷセンサ１００３が配置されている。検出基体１１ａは、球状であり、図２に示すように、検出基体１１ａの表面の一部、又はほぼ全体は、擬受容体膜１３により覆われている。
基本実施形態に係るウィルス検査装置のボールＳＡＷセンサ１００３を構成する三次元基体としての検出基体１１ａは、ＳＡＷが伝搬するための円形環状帯が画定される均質な材料球を提供する。櫛形のセンサ電極から構成される信号変換器１２は、環状軌道上に成膜された擬受容体膜１３としての感応膜を通過しながら圧電体球上に画定された円状の環状軌道を通して繰り返し伝搬するＳＡＷのコリメートビームを生成する。図２では検出基体１１ａの赤道に沿った縦線の集合で、コリメートビームを構成する弾性表面波の波面９９を模式的に示している。図２に例示した模式的な構造において、擬受容体膜１３は、三次元基体上の環状軌道を画定する環状帯のほぼ全面に形成することができる。擬受容体膜１３は、特定のウィルスと特異的に結合する擬受容体１４を有するので、擬受容体１４の構造を選択することにより、被検査空気３１ａ中に特定のウィルスが含まれているか否かを検査することができる。
基本実施形態に係るウィルス検査装置の検出基体１１ａを構成する圧電体球としては、水晶、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、圧電セラミックス（ＰＺＴ）、ビスマスゲルマニウム酸化物（Ｂｉ１２ＧｅＯ２０）等の結晶球を用いることができる。擬受容体膜１３の下地の膜としては、シリカ（ＳｉＯｘ）膜等を用いることができる。このような下地の膜の上に、クロム（Ｃｒ）膜を櫛型にパターニングした櫛型電極（ＩＤＴ）を信号変換器１２として搭載できる。均質な圧電体球のような単結晶球の場合においては、弾性表面波の周回経路は、結晶材料の種類に応じて、一定の幅を持つ特定の軌道帯に限定される。軌道帯の幅は、結晶の異方性に応じて増加又は減少させてもよい。
基本実施形態に係るウィルス検査装置のボールＳＡＷセンサ１００３の場合、検出基体１１ａをなす圧電体球の周りを周回する際の回折損失がなく、材料減衰による伝搬損失のみがある。コリメートビームは、図１に模式的に破線で囲んだ被検査空気３１ａ内に含まれる標的ウィルスのみを吸着するように構成された擬受容体膜１３を何度も繰り返して通過する。擬受容体膜１３上の擬受容体１４に吸着した標的ウィルスは、ボールＳＡＷセンサ１００３のＳＡＷの伝搬特性を変化させるので、擬受容体膜１３上に吸着した標的ウィルスによる伝搬特性の変化は、複数の周回を通して、ＳＡＷのコリメートビームの周回ごとに積算される。従って、基本実施形態に係るウィルス検査装置によれば、被検査空気３１ａ中に含まれる標的ウィルスの数が微量であっても、標的ウィルスをリアルタイムで有効に検出することができるため、標的ウィルスのインサイチュ検査の精度を高めることができる。
図２の模式図に示した被検査エアロゾル３３ｂは粗エアロゾル３３aのうちフィルタ３０aを透過するもので、そのサイズＬ２は、フィルタ３０aの機能に依存する。図２には表示されないが、被検査エアロゾル３３ｂに含まれる標的ウィルス６０のサイズは、通常数１０ｎｍから数１００ｎｍである。一方、通常の場合、検出基体１１ａのサイズＬ１は、１ｍｍ～５ｍｍ、例えば、３ｍｍ程度であるのが好ましい。但し、基本実施形態に係るウィルス検査装置においては、検査装置のサイズや検出基体１１ａの交換頻度に応じて、検出基体１１ａの最適なサイズＬ１を決定することができる。
検出基体１１ａの表面に図１０に示すように複数の擬受容体１４を配列した擬受容体膜１３を形成する方法は種々の方法があるが、例えば、不溶性のビーズ状、膜状等の担体に、複数の擬受容体１４を化学的又は物理的に結合させる方法を採用することができる。化学的結合としては、通常の共有結合等が考えられ、物理的結合としては、ファンデルワールス力等が考えられる。担体としては、アガロースや石英等を問わず、例えば、担体表面にアルデヒド基やＮＨＳ基（Ｎ-ヒドロキシスクシンイミド基）等を固定し、複数の擬受容体１４中のアミノ基とアミド結合させたものを用いてもよい。また、担体表面にプロテインＡ又はプロテインＧ等を固定しておき、プロテインＡ又はプロテインＧ等に複数の擬受容体１４をアフィニティ結合させたものを用いてもよい。アフィニティ結合を実施する場合、架橋剤を加えてアフィニティ結合を補強することができる。
また、複数の擬受容体１４の形成方法の他の一つとして、網状の高分子化合物に担体を閉じ込める方法を採用することができる。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等に架橋した網に担体を閉じ込める方法を採用することができる。そのＰＶＡ等に架橋した網を擬受容体膜１３として、検出基体１１ａの少なくとも一部に擬受容体膜１３を設けることで図２に示したようなボールＳＡＷセンサ１００３を実現できる。このボールＳＡＷセンサ１００３を検出容器１０の内部に収容することで、図３に示したような基本実施形態に係るウィルス検査装置の検出セル１０００を構成することができる。
擬受容体膜１３は、有機物である擬受容体１４を複数個配列していることから、検出セル１０００やボールＳＡＷセンサ１００３の保管には十分に注意を要する。擬受容体１４がタンパク質であることを考えると、擬受容体１４が変性しない温度条件、pH条件、その他の環境条件で保管することが必要となる。特に、温度条件については、擬受容体１４の種類により、冷凍（－８０℃程度）でなければ変性してしまうものもあれば、冷蔵（４℃程度）、又は常温でも安定的に存在し得るものもあるため、擬受容体１４の種類に応じて、適切な保管を行うことが必要となる。また、検出セル１０００やボールＳＡＷセンサ１００３の保管において、擬受容体１４の表面に安定剤を塗布する方法、又は安定剤の液中に浸漬して保管する方法等を採用することもできる。この場合、安定剤としては、グリセロール、トレハロースやスクロース等、一般的に用いられているものを採用することが可能である。
ボールＳＡＷセンサ１００３に関しては、普段は、擬受容体１４にマスキングをしておき、使用の時だけマスキングをとり擬受容体１４を活性化し、使わない時は再マスキングする方法を採用することができる。例えば、擬似抗原のようなものでマスキングして擬受容体１４を保護しておき、検出セル１０００やボールＳＡＷセンサ１００３を使用する際は、酸・アルカリ、緩衝溶液等で擬似抗原を分離させてもよい。ボールＳＡＷセンサ１００３の使用後は、擬似抗原を多量に含む緩衝溶液等で再度マスキングすることが好ましい。尚、擬受容体１４がマスキング無しでも安定しているような場合には、当然にマスキングは不要である。
使用済みの検出セル１０００やボールＳＡＷセンサ１００３は、擬受容体１４に結合した標的ウィルス、更に、擬受容体膜１３やその他の部分に付着した標的ウィルス以外の不純物を除去することで、再利用することができる。この場合、使用済みの検出基体１１ａを滅菌処理した後に再利用することが好ましい。滅菌処理としては、加熱、酸・アルカリ、高濃度アルコール、紫外線、界面活性剤等を用いる殺菌／滅菌方法を採用することができる。但し、滅菌処理において、タンパク質である擬受容体１４が変性しないことが条件である。また、標的ウィルスが通過する可能性があるウィルス搬送配管A、検出容器１０の内部、及び吸引ポンプ４０等についても、必要に応じて滅菌処理を行うことが好ましいが、この場合は、配管系や検出容器１０が耐え得る程度の強力な滅菌方法や洗浄方法を採用することができる。
上記では、使用済みの検出基体１１ａを検出容器１０から取り出して、これを再生する方法について説明したが、検出基体１１ａを検出容器１０内に配置した状態で、擬受容体１４の活性を回復させる機構を設けることも可能である。例えば、検出容器１０内に滅菌機構を設けることで、後述するウィルスの検査方法、又は検査プログラムを実行する初期の段階で、擬受容体１４にスパイクタンパク受容体結合１９によって結合した標的ウィルスや、擬受容体膜１３やその他の部分に付着した標的ウィルス以外の不純物等を除去することも可能である。
図１に示すように、基本実施形態に係るウィルス検査装置のウィルス搬送配管Aは、フィルタ３０ａと、開閉バルブ３２と、共通濃縮機構３４とを備える。フィルタ３０ａは、被検査空気３１ａ中に含まれるエアロゾル（０．１～３０μｍ）のうち、所定のサイズ（例えば、４μｍ）を超えるものを除去する機能を有し、ウィルス搬送配管Aの導入口側に設けられている。この所定サイズは、ウィルスの種類によって変化し、空気感染によるものか、エアロゾル感染によるものか、又は飛沫感染によるものかによっても、変化する。
基本実施形態に係るウィルス検査装置の湿潤空気搬送配管Ｂは、ウィルス搬送配管Aの途中、具体的には、開閉バルブ３２と共通濃縮機構３４との間に結合され、フィルタ２１と、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２と、加湿器２０と、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂを備える。加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂは三方バルブで構成され、加湿器２は、水分発生用のネブライザー（液体霧化装置）及び浸透管等から構成されている。フィルタ２１は、活性炭等を含み、環境空気に含まれる不純物や水分を除去することで、清浄乾燥空気を生成する機能を有する。ここで、環境空気とは、検査室とは異なる空間、又は外気から採取した空気であるのが好ましいが、特に限定されず、検査室と同じ空間から採取したものであってもよい。加湿器２０は、清浄乾燥空気に、特異結合反応に使用する液体の蒸気を含ませ、清浄湿潤空気を生成する機能を有する。
基本実施形態に係るウィルス検査装置の乾燥空気搬送配管Ｃは、湿潤空気搬送配管Ｂから加湿器２０を通る経路をパスした経路である。基本実施形態に係るウィルス検査装置のパージガス搬送配管Ｄは、ウィルス搬送配管Aの途中であって、フィルタ３０ａと開閉バルブ３２の間に接続され、ガス供給ユニット７０を備える。ガス供給ユニット７０は、パージガス搬送配管Ｄを介して、ウィルス搬送配管Aに除菌ガス、又はパージガスを選択的に供給する。除菌ガスは、例えば、空気中ウィルスの有無を検査した後に、ウィルス搬送配管Aから吸引ポンプ４０にかけて、配管内や機器内に付着したウィルス等を除去するためのものである。また、パージガスは、検出基体１１ａの表面に吸着した標的ウィルス以外の非特異吸着物質を除去するためのものである。また、除菌ガスを供給する前に配管内や機器内に残存したガスを除去し、又、加湿器２０の駆動による配管内や機器内の湿度を確認する前に配管内や機器内のガスを予め除去するためのものである。
基本実施形態に係るウィルス検査装置では、フィルタ３０ａからのエアロゾルは、加湿器２０からの清浄湿潤空気と混合された含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂに変化する。図１に三角形で模式的に示した共通濃縮機構３４は、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に例示したように、先細形状の噴射ノズルの形状をなすことが可能であるが、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示した構造に限定する必要はなく、先細りのテーパ形状を含む構造であれば種々の構造が採用可能である。共通濃縮機構３４を経由することにより、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの一群はより高密度になり、被検査エアロゾル３３ｂに含まれる標的ウィルスの個数体積密度がより濃縮される。共通濃縮機構３４から噴射する被検査エアロゾル３３ｂの一群は、図１に示すように検出容器１０に接続された吸引ポンプ４０により吸引されて高速気流として、共通濃縮機構３４から検出容器１０の内部に噴射される。被検査エアロゾル３３ｂの一群は、この高速気流に載って検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に噴射される。尚、図１１（ｂ）のノズル構造は、被検査エアロゾル３３ｂの一群が流れるメインフローを取り囲むように、コリメーションフォーカス作用を有するシースフローＦを持つ２重構造になっている。シースフローＦは、清浄な空気であり、これが流れることで、その内側のエアロゾルのジェットを包み込み、エアロゾルのジェットが広がることなく、収率よく、ボールＳＡＷセンサ１００３が有する擬受容体膜１３の表面に含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの一群を集めることができる。
図９に示す基本実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０は、図１に示した検出容器１０、加湿器２０、マスフローコントローラ２２、吸引ポンプ４０、及びガス供給ユニット７０の動作を制御する。また、信号処理ユニット５０は、開閉バルブ３２の開閉、並びに加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂの動作を制御する。フィルタ２１を経由した清浄乾燥空気は、マスフローコントローラ２２において流量調整された後、加湿器２０に供給されるか、又は乾燥空気搬送配管Ｃを経由して、開閉バルブ３２と先細りのテーパ形状をなす共通濃縮機構３４の間のウィルス搬送配管Aに供給される。加湿器２０からの清浄湿潤空気は、開閉バルブ３２と共通濃縮機構３４の間のウィルス搬送配管Aに供給される。湿潤空気搬送配管Ｂと乾燥空気搬送配管Ｃは、信号処理ユニット５０により択一的に選択される。
図３に示すように、基本実施形態に係るウィルス検査装置の検出セル１０００を構成する検出容器１０は、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの一群の個数体積密度を濃縮する共通濃縮機構３４に連結された導入口３５ａを一方に備える。検出セル１０００を構成する検出容器１０は、天井部が解放された金属製の箱部１２３と、箱部１２３の上部（天井部）を閉じる金属製の蓋部１２１で直方体状の密閉容器を構成している。密閉容器を構成するために箱部１２３の上端部にはＯリング溝１３２ａが、箱部１２３の上部を周回するようにＵ字型の溝として彫り込まれ、Ｏリング溝１３２ａにはＯリング１３１ａが収納されている。Ｏリング溝１３２ａに対応するトポロジで蓋部１２１の下面にはＯリング溝１３３ａがＵ字型の溝として彫り込まれている。箱部１２３の導入口３５ａに対向する他方（図３において右側）に排気管１３４が設けられ、排気管１３４の内部にはオリフィス９が設けられている。共通濃縮機構３４と共通濃縮機構３４に連結された導入口３５ａとで、図１に模式的（概念的）に示したウィルス搬送配管Aの一部が構成され、図１のフィルタ３０ａを経由した被検査エアロゾル３３ｂの一群が、検出容器１０に収納されたボールＳＡＷセンサ１００３の擬受容体膜１３に向かう高速気流として噴射される。
共通濃縮機構３４は、ウィルス搬送配管Aの終端部となる第１経路端部１２４ａの内部に設けられたテーパ孔として噴射ノズルの形状により、擬受容体膜１３に向かう高速気流を構成している。第１経路端部１２４ａの共通濃縮機構３４と箱部１２３の導入口３５ａとは、Ｏリング１３１ｂを用いて気密に連結されている。このため、箱部１２３の左側にはＯリング溝１３２ｂが、導入口３５ａを周回するようにＵ字型の溝として彫り込まれ、このＯリング溝１３２ｂにはＯリング１３１ｂが収納されている。Ｏリング溝１３２ｂに対応して、第１経路端部１２４ａの右側にはＯリング溝１３３ｂがＵ字型の溝として彫り込まれている。
ボールＳＡＷセンサ１００３は、図４～図６に示す取手付サセプタ１００１の内部に北極―南極の配向を調整されて収納されている。取手付サセプタ１００１は、フレーム部１１１と、レーム部１１１の上面に設けられたフレームキャップ１１２と、フレーム部１１１を保持する取手１１３等を備えている。取手付サセプタ１００１のフレーム部１１１は、ボールＳＡＷセンサ１００３を収納することができる立方体もしくは直方体形状の樹脂製のスケルトン・フレームである。図５の左上部に示すように、４本の縦柱を有するフレーム部１１１の上面（天井部）の一辺には交換時の保持部となる取手１１３が、フレーム部１１１と連続した一体構造で設けられている。図４及び図６から分かるように、取手１１３は板状の構造である。図４に示すように、フレーム部１１１の上面には、フレーム部１１１の上部を解放可能にするフレームキャップ１１２が取り外し可能なように設けられている。このフレームキャップ１１２の中央には、ボールＳＡＷセンサ１００３の北極にある北極電極１１８と電気的接触を取るための上部電気的接触穴１１７が設けられている。同様に、フレーム部１１１の下面の中央にはボールＳＡＷセンサ１００３の南極にある南極電極１１９と電気的接触を取るための下部電気的接触穴が設けられているが、図４では検出基体１１ａの南極側と下面に設けられた下部電気的接触穴が接しているので、下面に設けられた下部電気的接触穴は、積極的には図示されていない。検出基体１１ａは、球状であるため、取手付サセプタ１００１の下面中央の下部電気的接触穴は、上部電気的接触穴１１７と同様に、検出基体１１ａが転がっていかないように検出基体１１ａを配置するための円形の開口部である。
図５及び図６から分かるように、ボールＳＡＷセンサ１００３は、予め検出基体１１ａの北極電極１１８、南極電極１１９及び赤道面を精密にアライメントして、取手付サセプタ１００１に挿入され、上部電気的接触穴１１７のエッジと下部電気的接触穴のエッジで固定される。図４に示した検出容器１０の蓋部１２１は、箱部１２３から容易に取り外すことができる構造になっているので、蓋部１２１を箱部１２３から取り外すことにより、箱部１２３の上部からフレーム部１１１の出し入れを容易に実施できる。即ち、検出セル１０００の組み立てに際し、ボールＳＡＷセンサ１００３の北極電極１１８、南極電極１１９及び赤道面は、精密にアライメントすることが要求される。この要求は、図４～図６に示したように、ボールＳＡＷセンサ１００３をフレーム部１１１の内部に精密にアライメント調整された組み立て構造を、事前（工場出荷時）に取手付サセプタ１００１として用意しておくことで解決できる。即ち、取手付サセプタ１００１が事前に用意されていれば、検出容器１０へのボールＳＡＷセンサ１００３の出し入れが、アライメント調整のスキルを有しない基本実施形態に係るウィルス検査装置のユーザであっても、容易に検出セル１０００の組み立てが実行できる。
したがって、実用面においては、取手付サセプタ１００１と、この取手付サセプタ１００１に収納されたボールＳＡＷセンサ１００３のセットを、「センサユニット」の商品として工場出荷し、ユーザが検出セル１０００を組み立てるようにすればよい。図３から分かるように、取手１１３の位置に合わせて、蓋部１２１の下面にＵ字型のアライメント溝が掘られている。図３に示すように、蓋部１２１の下面にＵ字型のアライメント溝を用意しておけば、このアライメント溝に取手１１３の上端部を嵌合させることにより、導入口３５ａから噴射されるエアロゾルジェットと擬受容体膜１３との位置合わせも容易に行える。図４～図６に示す取手付サセプタ１００１は、擬受容体膜１３の形成や再生等のプロセス時にも用いることはでき、プロセス時の検出基体１１ａの取り扱いを容易にする役割も果たす。
図３に示すように、基本実施形態に係るウィルス検査装置の検出容器１０の蓋部１２１の中央には、絶縁体からなる電極ホルダ１２２が配置され、この電極ホルダ１２２の中央を棒状の外部電極１０５が垂直方向に貫通している。外部電極１０５の下部の先端は、上部電気的接触穴１１７を介して北極電極１１８に電気的に接続されている。金属製の箱部１２３は接地電位に設定されている。図３に示すように、箱部１２３の底部の中央の突部が、フレーム部１１１の下面の中央に設けられた下部電気的接触穴を介して、南極電極１１９に電気的に接続される。なお、図示を省略しているが、箱部１２３にはペルチェ素子やサーミスタを組み込んでもよい。ペルチェ素子は、検出基体１１ａを加熱及び冷却するために用いられる、サーミスタは、熱電対などのような、他の温度センサに置き換えることも可能で検出基体１１ａの温度調整に用いることができる。上述したように、箱部１２３の上部と蓋部１２１の間には、シール部材としてのＯリング１３１ａが配置されているので、センサユニットを交換するために、取手付サセプタ１００１の交換のために取り外し可能な構造を有する。従って、Ｏリング１３１ａを用いる構造は、取手付サセプタ１００１を出し入れする作業の後における気体の漏れ出しを防止する気密シールを担保している。
図１に示した基本実施形態の係るウィルス検査システムを構成するウィルス検査装置の概念的構成は、図７に示すような第１変形態様に係る具体的構成で、より簡易且つコンパクトに実現可能である。即ち、図１では、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂの動作の制御により、ウィルス搬送配管A、湿潤空気搬送配管Ｂ及び乾燥空気搬送配管Ｃの経路を択一的に選択したが、図７に示す第１変形態様に係るウィルス検査装置の具体的構成を用いれば、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂを用いなくても、実効的に、ウィルス搬送配管A、湿潤空気搬送配管Ｂ及び乾燥空気搬送配管Ｃの経路の切り替えが可能である。なお、図７の第１変形態様に係るウィルス検査装置では図３に示した箱部１２３と蓋部１２１からなる密閉容器の内部に、取手付サセプタ１００１が収納された構造の全体を「筐体１ａ」として簡略化して図示している。なお、図７においては、図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３の符号１００３が、便宜上省略されている。又、図３に示した検出セル１０００の符号１０００も省略されている。対応する図面において符号１００３や１０００が省略されたことに伴い、図７の説明においては、「ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）」、検出セル（１１ａ，１２，１３，１ａ）のように表記する。又、図３の説明では第１経路端部１２４ａの共通濃縮機構３４と箱部１２３の導入口３５ａとがＯリング１３１ｂを用いて気密に連結された構造として説明したが、図７では第１経路端部１２４ａの第１濃縮機構（ウィルス濃縮機構）３４ａと筐体１ａの導入口３５ａとがＯリング１３１ｂを用いて気密に連結された構造に読み替えられる。第１濃縮機構３４ａは、標的ウィルスが含まれるエアロゾルの高速気流に圧縮し、標的ウィルスを濃縮した高速気流を擬受容体膜１３に噴射する目的に特化した専用の濃縮機構である。
そして、図７に示す基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置の具体的構成においては、第１経路端部１２４ａの噴射方向に沿った中心軸と放射状（ラジアル）の関係になる中心軸を有する第２経路端部１２４ｂ及び第３経路端部１２４ｃが配列されている。即ち、図７の筐体１ａを囲む破線の円の中心において、第１経路端部１２４ａ、第２経路端部１２４ｂ及び第３経路端部１２４ｃからの３種類の高速気流の噴射方向が交わる。第１経路端部１２４ａは、先端（出射側）に設けられた第１濃縮機構３４ａを介して、被検査空気３１ａをボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３に噴射すること等を目的とするものである。また、第１経路端部１２４ａは、筐体１ａと独立しており、Ｏリング１３１ｂを介して筐体１ａと結合／切り離しが可能となっている。即ち、第１経路端部１２４ａは、図７の筐体１ａを囲む破線の円の外周に沿って相対的に回転することにより、第２経路端部１２４ｂ又は第３経路端部１２４ｃに接続関係を交換することができる。
「相対的に回転」とは、中央の筐体１ａが回転してもよく、逆に、中央の筐体１ａは固定で、第１経路端部１２４ａ、第２経路端部１２４ｂ及び第３経路端部１２４ｃを搭載した回転盤が回転してもよい。第２経路端部１２４ｂは、第１経路端部１２４ａと同様に、先細りのテーパ形状をなす第２濃縮機構（乾燥空気濃縮機構）３４ｂが専用で設けられており、更に、第２経路端部１２４ｂの入力側には乾燥機を有する乾燥室２ｃを設けるように、接続パイプ１３５ｂがリークのない気密構造で接続されている。第２経路端部１２４ｂに対し、筐体１ａの導入口３５ａが相対的に回転移動した後、第２経路端部１２４ｂの第２濃縮機構３４ｂと筐体１ａの導入口３５ａとはＯリング１３１ｃを用いて気密に連結される。第２経路端部１２４ｂは、清浄乾燥空気をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に供給し、筐体１ａの内壁や検出基体１１ａの表面上に付着した不純物としての非特異吸着物質を除去するパージ工程を行うこと等を目的とする。
第３経路端部１２４ｃには先細りのテーパ形状をなす第３濃縮機構（湿潤空気濃縮機構）３４ｃが専用で設けられており、第３経路端部１２４ｃの入力側には、ネブライザー（液体霧化装置）等の加湿器を有する加湿室２ｃを設けるように接続パイプ１３５ｃがリークのない気密構造で接続されている。加湿室２ｃの入力側には、第３フィルタ３０ｃがリークのない気密構造で接続されている。第３経路端部１２４ｃに対し、筐体１ａの導入口３５ａが相対的に回転移動した後、第３経路端部１２４ｃの第３濃縮機構３４ｃと筐体１ａの導入口３５ａとはＯリング１３１ｄを用いて気密に連結される。第３フィルタ３０ｃは、例えば、図１のフィルタ２１に対応し、外部から空気を取り込み、所定サイズ以上の不純物を除去すると共に余分な水分を除去して清浄乾燥空気とする。加湿室２ｃは、第３フィルタ３０ｃからの清浄乾燥空気に所定量の水分を含ませる。従って、第３経路端部１２４ｃを、検出セル（１１ａ，１２，１３，１ａ）を構成する筐体１ａに気密に結合させることで、清浄湿潤空気を第３濃縮機構３４ｃによりボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に噴射させて加湿工程を行うことができる。
第２経路端部１２４ｂ側の乾燥室２ｃの入力側にも、第２フィルタ３０ｂがリークのない気密構造で接続されていてもよい。第２フィルタ３０ｂを備えることで、清浄乾燥空気をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に供給し、筐体１ａの内壁や検出基体１１ａの表面上に付着した不純物としての非特異吸着物質を除去するパージ工程を行うことができる。第２フィルタ３０ｂは、例えば、図１のフィルタ２１に対応し、外部から空気を取り込み、所定サイズ以上の不純物を除去すると共に余分な水分を除去して清浄乾燥空気とすることができる。乾燥室２ｃは、第３フィルタ３０ｃからの清浄乾燥空気を更に乾燥させるが、第３フィルタ３０ｃで十分な清浄乾燥空気が生成可能な場合には乾燥室２ｃを省略することもできる。図７では図示を省略しているが、第１経路端部１２４ａの入力側には図１のフィルタ３０ａに対応するフィルタがあってもよいことは勿論である。
更に被検査エアロゾル３３ｂを噴射させるために、第１経路端部１２４ａとフィルタ３０ａに対応するフィルタの間に、ネブライザー（液体霧化装置）等の加湿器を有する加湿室をリークのない気密構造で接続してもよい、図７に示す基本実施形態に係るウィルス検査装置によれば、目的別に第１濃縮機構３４ａ、第２濃縮機構３４ｂ及び第３濃縮機構３４ｃの３種類の専用ノズルを用意している。３種類の専用ノズルと、この３種類の専用ノズルにそれぞれ独立して接続されるガス配管系を備えているので、高速気流を生成し、目的別の３種類の高速気流を自動的に入れ替えることができる。図７に示す基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置によれば、図１に示したような、配管や、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂ等を用いず、最短距離で吸引した被検査エアロゾル３３ｂ等をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）や筐体１ａの内壁等に届けることができる。
又、図７に示した基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置によれば、目的に応じて、第１濃縮機構３４ａ、第２濃縮機構３４ｂ及び第３濃縮機構３４ｃの形状や構成を変えて、被検査エアロゾル３３ｂのジェットや空気流の流速等を調整することもできる。また、第３経路端部１２４ｃで加湿工程を行い、第１経路端部１２４ａで吸引／検査工程を行った後、第２経路端部１２４ｂに切り替えてパージ工程を行うことで、これらの工程を連続して行うことができる。また、図示しないが、例えば、アルコール蒸気を発生させる第４のユニットを追加し、この第４のユニットのノズル（第４濃縮機構）から噴射されるガスを用いて、検出セル（１１ａ，１２，１３，１ａ）を構成するボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）や筐体１ａの内壁の洗浄及び除菌を行うこと等も可能である。基本実施形態に係るウィルス検査装置によれば、新たな配管やバルブの追加なしに、洗浄及び除菌工程を行うことができるメリットがある。
図７の基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置では回転移動の構成を例示したが、図８に示すような基本実施形態の第２変形態様に係るウィルス検査装置の並進移動（平行移動）の構成でも、図７と同様に簡易且つコンパクトなウィルス検査装置が実現可能である。図８でも図７と同様に、図３に示した箱部１２３と蓋部１２１からなる密閉容器の内部に、取手付サセプタ１００１が収納された構造の全体を「筐体１ｂ」として簡略化表示している。図７と同様に、図８の簡略化表示では第１経路端部１２４ａの第１濃縮機構３４ａと筐体１ｂの導入口３５ａとがＯリング１３１ｂを用いて気密に連結された構造に対応するが、図７の筐体１ａの第１濃縮機構３４ａ側の面は曲面であったが、図８の筐体１ｂのウィルス濃縮機構（第１濃縮機構）３４ｕ側の面は平面であることが相違する。図８に示す基本実施形態に係るウィルス検査装置の他の例では、第１経路端部１２４ｕは、ガス噴射方向に直交する方向に沿って、図８の筐体１ｂに対し相対的に並進移動することにより、第２経路端部１２４ｖ又は第３経路端部１２４ｗに接続関係を交換することができる。「相対的に並進移動」とは、右側の筐体１ｂが並進移動してもよく、逆に、筐体１ｂは固定で、左側の第１経路端部１２４ｕ、第２経路端部１２４ｖ及び第３経路端部１２４ｗを搭載した並進移動盤が並進移動してもよい。
即ち、図８に示す基本実施形態の第２変形態様に係るウィルス検査装置の具体的構成においては、第１経路端部１２４ｕの噴射方向に沿った中心軸と平行関係になる中心軸を有する第２経路端部１２４ｖ及び第３経路端部１２４ｗが配列されている。即ち、第１経路端部１２４ｕ、第２経路端部１２４ｖ及び第３経路端部１２４ｗからの３種類の高速気流の噴射方向は平行である。第２経路端部１２４ｖは、第１経路端部１２４ｕのウィルス濃縮機構（第１濃縮機構）３４ｕと同様に、テーパ形状の乾燥空気濃縮機構（第２濃縮機構）３４ｖが設けられており、更に、第２経路端部１２４ｖの入力側には、乾燥機を有する乾燥室２ｖを設けるように接続パイプ１３５ｖがリークのない気密構造で接続されている。並進移動後に、第２経路端部１２４ｖの乾燥空気濃縮機構３４ｖと筐体１ｂの導入口とがＯリング１３１ｖを用いて気密に連結される。第２経路端部１２４ｖは、パージガスとしての清浄乾燥空気をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に供給し、筐体１ｂの内壁や検出基体１１ｂの表面上に付着した不純物としての非特異吸着物質を、清浄乾燥空気で除去するパージ工程を行う。
第３経路端部１２４ｗにはテーパ形状の湿潤空気濃縮機構（第３濃縮機構）３４ｗが設けられており、第３経路端部１２４ｗの入力側には、ネブライザー（液体霧化装置等）の加湿器を有する加湿室２ｗを設けるように接続パイプ１３５ｗがリークのない気密構造で接続されている。並進移動後に、第３経路端部１２４ｗの湿潤空気濃縮機構３４ｗと筐体１ｂの導入口とがＯリング１３１ｗを用いて気密に連結される。加湿室２ｗの入力側には、第３フィルタ３０ｗがリークのない気密構造で接続されている。第３フィルタ３０ｗは、例えば、図１のフィルタ２１に対応し、外部から空気を取り込み、所定サイズ以上の不純物を除去すると共に余分な水分を除去して清浄乾燥空気とする。加湿室２ｗは、第３フィルタ３０ｗからの清浄乾燥空気に所定量の水分を含ませる。従って、第３経路端部１２４ｗを筐体１ｂに気密に結合させることで、清浄湿潤空気を湿潤空気濃縮機構（第３濃縮機構）３４ｗによりボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に噴射させて加湿工程を行うことができる。
第２経路端部１２４ｖ側の乾燥室２ｖの入力側にも、第２フィルタ３０ｖがリークのない気密構造で接続されていてもよい。第２フィルタ３０ｖを備えることで、清浄乾燥空気をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の擬受容体膜１３の表面上に供給し、筐体１ｂの内壁や検出基体１１ｂの表面上に付着した不純物としての非特異吸着物質を除去するパージ工程を行うことができる。第２フィルタ３０ｖは、例えば、図１のフィルタ２１に対応し、外部から空気を取り込み、所定サイズ以上の不純物を除去すると共に余分な水分を除去して清浄乾燥空気とすることができる。乾燥室２ｖは、第２フィルタ３０ｖからの清浄乾燥空気を更に乾燥させるが、第３フィルタ３０ｗで十分な清浄乾燥空気が生成可能な場合には乾燥室２ｖを省略することもできる。
図８の第２変形態様に係るウィルス検査装置では図示を省略しているが、第１経路端部１２４ｕの入力側には図１のフィルタ３０ａに対応するフィルタがあってもよいことは勿論である。更に被検査エアロゾル３３ｂを噴射させるために、第１経路端部１２４ｕとフィルタ３０ａに対応するフィルタの間に、ネブライザー（液体霧化装置）等の加湿器を有する加湿室をリークのない気密構造で接続してもよい。図８に示す基本実施形態の第２変形態様に係るウィルス検査装置によれば、目的別にウィルス濃縮機構（第１濃縮機構３４ｕ、乾燥空気濃縮機構（第２濃縮機構）３４ｖ及び湿潤空気濃縮機構（第３濃縮機構）３４ｗの３種類のノズルを用意している。したがって、図８に示す第２変形態様に係るウィルス検査装置によれば、高速気流を生成し、目的別の３種類の高速気流を自動的に入れ替えることができる。このため、図１に示したような、配管や、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂ等を用いず、最短距離で吸引した被検査エアロゾル３３ｂ等をボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）や筐体１ｂの内壁等に届けることができる。
図８に示した基本実施形態の第２変形態様に係るウィルス検査装置に係るウィルス検査装置によれば、目的に応じて、第１濃縮機構３４ｕ、第２濃縮機構３４ｖ及び第３濃縮機構３４ｗの形状や構成を変えて、被検査エアロゾル３３ｂのジェットや空気流の流速等を調整することもできる。また、第３経路端部１２４ｗで加湿工程を行い、第１経路端部１２４ｕで吸引／検査工程を行った後、第２経路端部１２４ｖに切り替えてパージ工程を行う手順を連続して行うことができる。また、図示しないが、例えば、アルコール蒸気を発生させる第４のユニットを追加し、この第４のユニットのノズルから噴射されるガスを用いて、ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）や筐体１ｂの内壁の洗浄及び除菌を行うこと等も可能である。図８に示す基本実施形態の第２変形態様に係るウィルス検査装置は並進移動型の構成であるが、３種類の専用ノズルと独立したガス配管系を備えているので、図７の回転移動型のウィルス検査装置と同様に、新たな配管やバルブの追加なしに、洗浄及び除菌工程を行うことができる。
基本実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０は、図９に示すように、データプロセッサ５００と、信号発生器／受信器駆動手段（論理回路）５１０と、データ記憶装置５１１と、プログラム記憶装置５１２と、出力装置５１３と、これらを接続するバス５１４とを備える。信号発生器／受信器駆動手段５１０は、検出基体１１ａの信号変換器１２の動作を制御・駆動する電子回路等のハードウェア資源である。信号発生器／受信器駆動手段５１０は、励起用バースト信号を検出基体１１ａの信号変換器１２に送信し、信号変換器１２にＳＡＷのコリメートビームを発生させる。信号変換器１２は信号発生器／受信器駆動手段５１０からの電気信号を受信し、電気－音響変換により、音響信号であるＳＡＷのコリメートビームを発生させ、ＳＡＷのコリメートビームを検出基体１１ａの周囲を伝搬させる。更に、信号発生器／受信器駆動手段５１０は信号変換器１２に駆動・制御信号を送信し、ＳＡＷのコリメートビームである音響信号を信号変換器１２に受信させる。
即ち、ＳＡＷのコリメートビームが検出基体１１ａの周囲を所定の回数だけ回転しながら伝搬した音響信号は、信号変換器１２が音響－電気変換して電気信号に変換される。更に、信号発生器／受信器駆動手段５１０は、信号変換器１２が出力した電気信号を、コリメートビームの帰還バースト信号として、信号変換器１２から受信し、データ記憶装置５１１に格納する。その後、信号発生器／受信器駆動手段５１０は、データ記憶装置５１１から帰還バースト信号の波形データを読み出し、データプロセッサ５００に送る。なお、データ記憶装置５１１に格納せずに、信号発生器／受信器駆動手段５１０が帰還バースト信号を受信したら、そのままデータプロセッサ５００に送信するモードも可能である。擬受容体膜１３に設けられた擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合すると、物理的状態として擬受容体膜１３の重量が変化してＳＡＷの伝搬特性が変化する。図２に例示したボールＳＡＷセンサ１００３の構成では、信号変換器１２を構成しているセンサ電極が、擬受容体膜１３の物理的状態の変化を示す音響信号を電気信号に音響－電気変換する。そして信号処理ユニット５０が、音響－電気変換された電気信号を用いて算術論理演算を実行し、ＳＡＷの減衰係数、及びＳＡＷの遅延時間を測定する。
基本実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０を構成するデータプロセッサ５００は、加湿手段（論理回路）５０１と、噴射手段（論理回路）５０２と、検査手段（論理回路）５０３と、バルブ制御手段（論理回路）５０４と、除菌ガス制御手段（論理回路）５０５と、パージガス制御手段（論理回路）５０６と、ガスライン検査手段（論理回路）５０７と、センサ交換手段（論理回路）５０８と、演算シークエンス制御手段（論理回路）５２０とを論理的なハードウェア資源として備える。データプロセッサ５００の加湿手段５０１は、開閉バルブ３２を閉状態にし、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂを選択した状態において、加湿器２０、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０を起動させることで、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に清浄湿潤空気を噴射する。その結果、特異結合反応に使用する液体の蒸気が擬受容体膜１３に供給され、かつ擬受容体膜１３で結露することにより、擬受容体膜１３の表面には、液膜が形成されることになる。
データプロセッサ５００の噴射手段５０２は、図１に例示した構成においては、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂの制御するために、バルブ制御手段５０４に必要な命令を送信する論理的なハードウェア資源である。バルブ制御手段５０４を介して開閉バルブ３２を開状態にし、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂを選択した状態において、噴射手段５０２は、更に加湿器２０、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０を起動させる命令を送信する。噴射手段５０２はこれらの命令を送信することにより、所望の被検査エアロゾル３３ｂの高速気流を形成し、この被検査エアロゾル３３ｂの流体流を、第１濃縮機構３４ａを介して検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に高速気流として噴射する動作を制御する。図７に例示した第１変形態様では、筐体１ａの相対的回転移動、図８に例示した第２変形態様では、筐体１ｂの相対的並進移動を制御する命令をセンサ交換手段５０８に送信する。センサ交換手段５０８を介して、筐体１ａの相対的回転移動、或いは筐体１ｂの相対的並進移動が制御される。その結果、被検査エアロゾル３３ｂの高速気流が擬受容体膜１３に噴射され、擬受容体膜１３の表面において、図１０に示したような標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと、擬受容体１４とが結合してスパイクタンパク受容体結合１９を構成する特異結合反応が加速される。
データプロセッサ５００の検査手段５０３は、信号変換器１２から信号発生器／受信器（論理回路）５１０が受信した電気信号である帰還バースト信号の波形データを用いて、積分型差分検出するための算術論理演算を実行するハードウェア資源である。即ち、検査手段５０３は、帰還バースト信号を用いて、擬受容体１４にスパイクタンパク受容体結合１９によって結合した標的ウィルス６０による重量面密度の増加をＳＡＷの遅延時間応答として積分型差分検出する。重量面密度の増加をＳＡＷの遅延時間応答として積分型差分検出することにより、検査手段５０３は被検査空気３１ａ中の標的ウィルス６０の有無を検査できる。
例えば、検査手段５０３は、信号発生器／受信器駆動手段（論理回路）５１０に、信号変換器１２から、ＳＡＷの遅延時間応答の情報を示す電気信号を受信させる命令を、信号発生器／受信器駆動手段５１０に送信する。命令を受けた信号発生器／受信器駆動手段５１０は、遅延時間応答の情報を示す電気信号を、信号変換器１２から受信し、データ記憶装置５１１に格納する。その後、検査手段５０３は、遅延時間応答の情報を示す電気信号を、データ記憶装置５１１から読み出す、或いは信号発生器／受信器駆動手段５１０から直接受信し、得られた遅延時間応答の情報を積分型差分検出するために必要な算術論理演算を実行する。基本実施形態に係るウィルス検査システムによれば、検査手段５０３が、積分型差分検出の算術論理演算を実行することにより、被検査空気３１ａ中の標的ウィルスの有無を、簡単、高速、高感度でインサイチュ検査することができる。
また、基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータプロセッサ５００の検査手段５０３は、バルブ制御手段５０４に命令を送信して、開閉バルブ３２を閉状態にし、更に加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂの流路を制御することにより乾燥空気搬送配管Ｃを選択させる。バルブ制御手段５０４が、乾燥空気搬送配管Ｃを選択した状態において、検査手段５０３はマスフローコントローラ２２及び吸引ポンプ４０に命令を送り、マスフローコントローラ２２及び吸引ポンプ４０のそれぞれを起動させ、清浄乾燥空気を擬受容体膜１３上に噴射する動作を実現する。即ち、検査手段５０３は被検査エアロゾル３３ｂの流体流を擬受容体膜１３上に噴射した後、且つ、標的ウィルスの有無を検査する前のタイミングで、清浄乾燥空気を擬受容体膜１３上に噴射する命令を送信する。検査手段５０３、検出基体１１ａの表面を乾燥させる命令を発信することで、擬受容体膜１３上から擬受容体１４に結合した標的ウィルス以外の不純物（ウィルス又は粒子）を吹き飛ばして除去することが可能となり、更に、高感度のインサイチュ検査が可能となる。
既に述べたとおり、データプロセッサ５００のバルブ制御手段５０４は、開閉バルブ３２の開閉、及び加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂの詳細な動作を制御する。除菌ガス制御手段５０５は、ガス供給ユニット７０の動作を制御するに必要な命令をガス供給ユニット７０に送信し、ガス供給ユニット７０から除菌ガスをウィルス搬送配管Aに供給する。パージガス制御手段５０６は、ガス供給ユニット７０の動作を制御するに必要な命令をガス供給ユニット７０に送信し、ガス供給ユニット７０からパージガスをウィルス搬送配管Aに供給する。ガスライン検査手段５０７は、定期的に、ウィルス搬送配管A、湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ及びパージガス搬送配管Ｄの検査を行う。センサ交換手段５０８は、図７で説明した第１変形態様の回転動作や図８で説明した第２変形態様の並進動作を制御する。そして、演算シークエンス制御手段５２０は、加湿手段５０１、噴射手段５０２、検査手段５０３、バルブ制御手段５０４、除菌ガス制御手段５０５、パージガス制御手段５０６、ガスライン検査手段５０７、センサ交換手段５０８のそれぞれの動作のシークエンスを制御する。
このようなデータプロセッサ５００は、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）のようなチップ化されたものであって、基本実施形態のウィルス検査装置の内部に組み込み可能なものが望ましいが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のような、汎用コンピュータシステム内のＣＰＵの一部であってもよい。データプロセッサ５００は、マイクロチップとして実装されたマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等を使用してコンピュータシステムを構成することが可能である。基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータプロセッサ５００として、算術演算機能を強化し信号処理に特化したデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）や、メモリや周辺回路を搭載し組込み機器制御を目的としたマイクロコントローラ（マイコン）等を用いてもよい。
基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータプロセッサ５００を構成する加湿手段５０１と、噴射手段５０２と、検査手段５０３と、バルブ制御手段５０４と、除菌ガス制御手段５０５と、パージガス制御手段５０６と、ガスライン検査手段５０７と、センサ交換手段５０８と、センサ交換手段５０８と、演算シークエンス制御手段５２０の少なくとも一部の構成をフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）のようなＰＬＤで構成してもよい。ＰＬＤによって、データプロセッサ５００の一部又はすべてを構成した場合は、データ記憶装置５１１は、ＰＬＤを構成する論理ブロックの一部に含まれるメモリブロック等のメモリ要素として構成することができる。更に、データプロセッサ５００は、ＣＰＵコア風のアレイとＰＬＤ風のプログラム可能なコアを同じチップに搭載した構造でもよい。このＣＰＵコア風のアレイは、あらかじめＰＬＤ内部に搭載されたハードマクロＣＰＵと、ＰＬＤの論理ブロックを用いて構成したソフトマクロＣＰＵを含む。つまりＰＬＤの内部においてソフトウェア処理とハードウェア処理を混在させた構成でもよい。
また、データプロセッサ５００は、算術論理演算を実行する算術論理演算ユニット（ＡＬＵ）と、ＡＬＵにオペランドを供給し、かつＡＬＵ演算の結果を記憶する複数のレジスタと、ＡＬＵの調整された演算を指示することによる命令の（メモリからの）フェッチ及び実行を統合する制御装置とを含んでいてもよい。さらに、基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータプロセッサ５００は、論理回路ブロック又は単一の集積回路（ＩＣ）チップ上に含まれる電子回路などのような個別のハードウェア資源であってもよく、汎用コンピュータシステムのＣＰＵを使用してソフトウェアによって実現される仮想等価論理機能によって提供されるものであってもよい。
基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータ記憶装置５１１は、スパイクタンパク受容体結合１９の有無を検査するための計算に使用するデータを記憶する。データ記憶装置５１１は、複数のレジスタ、複数のキャッシュメモリ、主記憶装置、補助記憶装置を含む一群の内から適宜選択された任意の組み合わせとすることが可能である。キャッシュメモリは、１次キャッシュメモリと２次キャッシュメモリの組み合わせとしてもよく、更に、３次キャッシュメモリを備えるヒエラルキーを有しても構わない。プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）によって、データプロセッサ５００の一部又は全てを構成した場合には、データ記憶装置５１１は、ＰＬＤを構成する論理ブロックの一部に含まれるメモリブロック等のメモリ要素として構成することもできる。
プログラム記憶装置５１２は、スパイクタンパク受容体結合１９の有無を検査するためのプログラムを記憶する。このプログラムは、後述するように、コンピュータ読取り可能な記録媒体等に保存しておき、この記録媒体に記憶されたプログラムをプログラム記憶装置５１２内に読み込んでもよいし、また、サーバ内に記憶されたプログラムを、インターネットを介してダウンロードすることによってプログラム記憶装置５１２内に読み込んでもよい。出力装置５１３は、必要に応じて、スパイクタンパク受容体結合１９の有無の検査結果を出力することができる。例えば、出力装置５１３には、警告灯等の警報装置を含ませることができる。基本実施形態のウィルス検査システムは、非常にコンパクトにできるのが特徴であるが、その検査装置に一体化、又は接続可能な警告灯を設けることができる。
検査の結果、被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在することが確認された場合には、その警告灯を点滅等させる、それに合わせて音声を再生する等して、周囲の人にその空間からの即時退去を警告することができる。或いは出力装置５１３にカード書き込み装置や、スマートフォン等の携帯端末への情報書き込み装置を設け、呼気測定の結果を個人情報としてカードや携帯端末に入力し、呼気測定の結果陰性が確認した人のみの移動を許可するようなウィルス感染防止のためのスクリーニングをすることができる。カードや携帯端末に入力された個人情報の履歴を、公共交通機関の自動改札機や、イベント会場のゲートの自動開閉装置の入力情報として採用すれば、公共交通機関やイベント会場に入場する人のスクリーニングが可能になる。基本実施形態のウィルス検査システムのコンパクトにできる特徴は、ウィルス検査システムのユビキタスな持ち運びを可能にする。特に、５Ｇ，６Ｇ，７Ｇ等の通信技術を用いれば、図９に示したデータプロセッサ５００の一部の機能やデータ記憶装置５１１等の機能をクラウドサーバに持たせ、信号処理ユニット５０の機能をよりコンパクト且つ軽量にできる。５Ｇ等の通信技術でクラウド・コンピューティングする場合は、信号処理ユニット５０には送信・受信の通信機能が必要になる。しかし、コンパクト化が可能な特徴を生かせば、基本実施形態に係るウィルス検査システムの全体をスマートフォンやタブレット端末の一部に組み込むことも可能である。スマートフォンやタブレット端末に組み込む場合は、図９に示した構成に新たな、送信・受信の通信機能を付加する必要もない。
以上のように、基本実施形態に係るウィルス検査システムによれば、第一の手順で、清浄湿潤空気により擬受容体膜１３上に液体を結露させる。更に、第二の手順で、清浄湿潤空気により被検査空気３１ａ中に含まれる粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂを構成し、被検査エアロゾル３３ｂを擬受容体膜１３に噴射する。即ち、基本実施形態に係るウィルス検査システムによれば、簡単かつ高速に、擬受容体膜１３上に液膜を形成し、更に粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂを構成ことができる。また、液体は、必要最小限の量が擬受容体膜１３と粗エアロゾル３３ａに供給されるので、液体中での拡散をほとんど考慮する必要がなく、その結果、秒オーダの高速なウィルスのインサイチュ検査が可能となる。
また、簡単、高速、高感度で、ウィルスのインサイチュ検査が可能になることから、環境計測に基づく危険な空気環境からの迅速な退避や、強力な換気措置による空気清浄化等の対処が直ちに行えて、感染のリスクが低減するという効果を発揮できる。更には、基本実施形態に係るウィルス検査システムによれば、液体を用いたバイオセンサの小型軽量化への障害を排除できるので、交通機関、劇場等のオンサイト・インサイチュ検査へ適用できる可搬型機器への適用が可能となり、例えば、現場で、簡便にスクリーニングできる呼気分析器の実現も可能となる。
尚、エアロゾルの噴射を続けた場合、加湿器２０から検出容器１０までの経路、及び検出容器１０の内部において、特異結合反応に使用する液体の結露が発生するおそれが懸念される場合には、配管系の一部等に結露により生じた液滴の受け機構や、乾燥機構等を設けてもよい。
――基本実施形態のウィルスの検査方法――
次に、図１２のフローチャートを参照しつつ、基本実施形態に係るウィルスの検査方法の例を説明する。以下では、説明を分かり易くするため、図１に概念的に示した基本実施形態に係るウィルス検査システムを用いて、被検査空気３１ａ中にウィルスが存在するか否かを検査する場合を説明する。
次に、図１２のフローチャートを参照しつつ、基本実施形態に係るウィルスの検査方法の例を説明する。以下では、説明を分かり易くするため、図１に概念的に示した基本実施形態に係るウィルス検査システムを用いて、被検査空気３１ａ中にウィルスが存在するか否かを検査する場合を説明する。
(1)（加湿工程）
まず、図１５のステップＳ１１において、擬受容体１４を含む擬受容体膜１３上に、図１０（ｂ）に示したように液膜６１を形成する。液膜６１は、擬受容体１４が活性を維持可能な量だけ形成される。液膜６１は、例えば、水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液である。具体的には、開閉バルブ３２が閉状態に設定され、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂが選択される。吸引ポンプ４０の起動により環境空気が取り込まれると、活性炭等が充填されたフィルタ２１により不純物や水分が除去されて、清浄乾燥空気が生成される。清浄乾燥空気は、マスフローコントローラ２２により流量１Ｌ／ｍｉｎ程度に設定された後に、加湿器２０により加湿されて、清浄湿潤空気となる。清浄湿潤空気が加湿出力弁２３ｂ及び第１濃縮機構３４ａを経由して、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に供給されると、検出基体１１ａの上流部の配管内壁、及び擬受容体１４を含む擬受容体膜１３上に液膜６１が形成される。
まず、図１５のステップＳ１１において、擬受容体１４を含む擬受容体膜１３上に、図１０（ｂ）に示したように液膜６１を形成する。液膜６１は、擬受容体１４が活性を維持可能な量だけ形成される。液膜６１は、例えば、水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液である。具体的には、開閉バルブ３２が閉状態に設定され、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂが選択される。吸引ポンプ４０の起動により環境空気が取り込まれると、活性炭等が充填されたフィルタ２１により不純物や水分が除去されて、清浄乾燥空気が生成される。清浄乾燥空気は、マスフローコントローラ２２により流量１Ｌ／ｍｉｎ程度に設定された後に、加湿器２０により加湿されて、清浄湿潤空気となる。清浄湿潤空気が加湿出力弁２３ｂ及び第１濃縮機構３４ａを経由して、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に供給されると、検出基体１１ａの上流部の配管内壁、及び擬受容体１４を含む擬受容体膜１３上に液膜６１が形成される。
(2)（噴射工程）
次に、図１５のステップＳ１２において、被検査空気３１ａを取り込み、被検査空気３１ａに含まれる粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流を形成した後に、それを擬受容体膜１３上に噴射する。具体的には、開閉バルブ３２が開状態に設定され、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂが選択される。吸引ポンプ４０の起動により、環境空気が取り込まれると同時に、被検査空気３１ａが取り込まれる。被検査空気３１ａの流体流は、加湿器２０からの清浄湿潤空気と混合されて、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流となる。そして、被検査エアロゾル３３ｂの流体流は、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示すように、共通濃縮機構３４により濃縮された高速気流になり、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に供給される。その結果、被検査エアロゾル３３ｂの流体流に標的ウィルス６０が含まれている場合には、擬受容体膜１３において、標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４と特異結合反応が発生する。
次に、図１５のステップＳ１２において、被検査空気３１ａを取り込み、被検査空気３１ａに含まれる粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流を形成した後に、それを擬受容体膜１３上に噴射する。具体的には、開閉バルブ３２が開状態に設定され、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂが選択される。吸引ポンプ４０の起動により、環境空気が取り込まれると同時に、被検査空気３１ａが取り込まれる。被検査空気３１ａの流体流は、加湿器２０からの清浄湿潤空気と混合されて、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流となる。そして、被検査エアロゾル３３ｂの流体流は、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示すように、共通濃縮機構３４により濃縮された高速気流になり、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に供給される。その結果、被検査エアロゾル３３ｂの流体流に標的ウィルス６０が含まれている場合には、擬受容体膜１３において、標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４と特異結合反応が発生する。
ここで、空気取り込み口から取り込んだ被検査空気３１ａには、検査の妨害になる大きなサイズのパーティクルや粗エアロゾル３３aが含まれている可能性がある。そこで、検査精度を向上させるため、フィルタ３０ａにより、所定のサイズ、例えば４μｍよりも大きいサイズのパーティクルや粗エアロゾル３３ａを除去する。
被検査エアロゾル３３ｂの流体流が擬受容体膜１３に供給されると、例えば、図１０（ｂ）に示すように擬受容体表面上の液膜６１が存在する場合は、標的ウィルス６０を覆う被検査エアロゾル３３ｂの粒子が擬受容体膜１３の表面上の液膜６１と合体する。一方、図１０（ａ）に示すように擬受容体表面上に液膜６１が存在しない状況であっても、標的ウィルス６０を覆う被検査エアロゾル３３ｂの粒子が擬受容体膜１３の表面に到達する。そして、図１０（ａ）に示す被検査エアロゾルが保持する液体または図１０（ｂ）に示す擬受容体表面上の液膜６１が保持する液体中でスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４とがスパイクタンパク受容体結合１９を構成する特異結合反応によって、擬受容体膜１３の表面に標的ウィルス６０を捕捉する。例えば、標的ウィルス６０がＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスの場合であれば、スパイク糖タンパク質１７のＲＢＤはヒト細胞上のＡＣＥ２受容体に高い親和性で結合することが知られている。このため、ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスを検出する目的の場合は、擬受容体１４はＡＣＥ２受容体を模写した形態で構成しておく。この際、捕捉効率を最大化するため、清浄湿潤空気の流量を、被検査空気３１ａの湿度に応じて最適に制御するのが好ましい。例えば、清浄湿潤空気の流量は、マスフローコントローラ２２により、０．１Ｌ／ｍｉｎ程度に制限される。
(3)（検査工程）
次に図１５のステップＳ１３において、加湿器２０、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０の動作を一旦停止させた後に、開閉バルブ３２を閉状態に設定する。そして、再び、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０を動作させ、更に、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより乾燥空気搬送配管Ｃを選択することで、清浄乾燥空気を検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に噴射する。この時、加湿器２０を動作させ、乾燥空気搬送配管Ｃに代えて湿潤空気搬送配管Ｂを選択して、清浄湿潤空気を検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に噴射してもよい。
次に図１５のステップＳ１３において、加湿器２０、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０の動作を一旦停止させた後に、開閉バルブ３２を閉状態に設定する。そして、再び、マスフローコントローラ２２、及び吸引ポンプ４０を動作させ、更に、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより乾燥空気搬送配管Ｃを選択することで、清浄乾燥空気を検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に噴射する。この時、加湿器２０を動作させ、乾燥空気搬送配管Ｃに代えて湿潤空気搬送配管Ｂを選択して、清浄湿潤空気を検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に噴射してもよい。
このように、ステップＳ１２において被検査エアロゾル３３ｂの流体流を擬受容体膜１３上に噴射した後、ステップＳ１３における標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行う前に、ステップＳ１３では、清浄乾燥／湿潤空気を擬受容体膜１３上に噴射する手順を実施する。即ち、ステップＳ１２において擬受容体膜１３に非特異的に吸着したウィルスやダスト粒子等の不純物を、ステップＳ１３の積分型差分検出の前に、除去することができる。ステップＳ１３で清浄乾燥／湿潤空気を擬受容体膜１３上に噴射する手順を含ませた２段階の手順を実施することにより、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３における特異結合反応によって特異的に結合したスパイクタンパク受容体結合１９による重量面密度の増加が、例えば、ＳＡＷの遅延時間応答として高精度に積分型差分検出することが可能となる。
(4)（除菌工程）
次に図１５のステップＳ１４において、ステップＳ１３の検査によって汚染された配管内、及び機器内の除菌を行う。具体的には、ステップＳ１４において、ガス供給ユニット７０から除菌ガスを導入し、基本実施形態のウィルス検査装置の配管内部、及び検出容器１０の内部等の除菌を行う。ステップＳ１４により、引き続き他の場所で基本実施形態に係るウィルス検査システムを用いて検査を行う場合に、安全、かつ安心して使用できると共に、配管内部等が清掃されていることから別の場所でも高精度に検査を行うことができる。尚、除菌工程は、除菌ガスを供給する場合を例に挙げたが、これに限定されることはなく、例えば、ＵＶ光触媒による標的ウィルス６０不活性化等の技術を利用することができる。以下、除菌工程についていくつか説明があるが、同じである。
次に図１５のステップＳ１４において、ステップＳ１３の検査によって汚染された配管内、及び機器内の除菌を行う。具体的には、ステップＳ１４において、ガス供給ユニット７０から除菌ガスを導入し、基本実施形態のウィルス検査装置の配管内部、及び検出容器１０の内部等の除菌を行う。ステップＳ１４により、引き続き他の場所で基本実施形態に係るウィルス検査システムを用いて検査を行う場合に、安全、かつ安心して使用できると共に、配管内部等が清掃されていることから別の場所でも高精度に検査を行うことができる。尚、除菌工程は、除菌ガスを供給する場合を例に挙げたが、これに限定されることはなく、例えば、ＵＶ光触媒による標的ウィルス６０不活性化等の技術を利用することができる。以下、除菌工程についていくつか説明があるが、同じである。
――基本実施形態の検査感度の推定――
基本実施形態のウィルス検査装置、ウィルス検査システム及びウィルス検査方法による検査感度について、図１及び図２等に示したボールＳＡＷセンサ１００３を用いる場合について説明とする。まず、ボールＳＡＷセンサ１００３の感度を、ＳＴカット水晶基板を用いたＳＡＷ共振器の感度に換算すると、水晶基板の物性定数を理論式に代入して得られる質量負荷感度Ｓの推定式は、
Ｓ＝Δｆ／Δｍs＝１．３２ｆ２ ……（１）
となる。但し、Δｆ（Ｈｚ）は、共振周波数変化であり、Δｍｓ（μｇ／ｃｍ２）は、質量負荷による重量面密度の増加であり、ｆ（ＭＨｚ）は、周波数である。また、ｆ＝１００ＭＨｚでは、感度Ｓは、
Ｓ＝Δｆ／Δｍs＝１．３２×１０４（Ｈｚ／（μｇ／ｃｍ２）） …（２）
となる。
基本実施形態のウィルス検査装置、ウィルス検査システム及びウィルス検査方法による検査感度について、図１及び図２等に示したボールＳＡＷセンサ１００３を用いる場合について説明とする。まず、ボールＳＡＷセンサ１００３の感度を、ＳＴカット水晶基板を用いたＳＡＷ共振器の感度に換算すると、水晶基板の物性定数を理論式に代入して得られる質量負荷感度Ｓの推定式は、
Ｓ＝Δｆ／Δｍs＝１．３２ｆ２ ……（１）
となる。但し、Δｆ（Ｈｚ）は、共振周波数変化であり、Δｍｓ（μｇ／ｃｍ２）は、質量負荷による重量面密度の増加であり、ｆ（ＭＨｚ）は、周波数である。また、ｆ＝１００ＭＨｚでは、感度Ｓは、
Ｓ＝Δｆ／Δｍs＝１．３２×１０４（Ｈｚ／（μｇ／ｃｍ２）） …（２）
となる。
ボールＳＡＷセンサ１００３では、遅延時間の積分型差分検出を行うが、相対感度は、０．０１ｐｐｍである。これを共振周波数変化に換算すると、Δｆ＝１Ｈｚとなるので、重量面密度変化Δｍsの検出限界は、
Δｍs＝７５．８ｐｇ／ｃｍ２＝７５８ｆｇ／ｍｍ２ ……（３）
となる。
Δｍs＝７５．８ｐｇ／ｃｍ２＝７５８ｆｇ／ｍｍ２ ……（３）
となる。
ここで、標的ウィルス６０をインフルエンザウィルスとすると、ウィルス１個の質量Ｍは、
Ｍ＝0.８ｆｇ ……（４）
であり、検出限界Ｓは（２）式を用いて、７５８ｆｇ／0．８ｆｇ／ｍｍ２＝９４８個／ｍｍ２となる。
Ｍ＝0.８ｆｇ ……（４）
であり、検出限界Ｓは（２）式を用いて、７５８ｆｇ／0．８ｆｇ／ｍｍ２＝９４８個／ｍｍ２となる。
インフルエンザ感染者の呼気中のウィルス濃度は、６７～８５００個／Ｌ（非特許文献２参照）であるが、上記の検出限界を有するボールＳＡＷセンサ１００３を用いたこのような低濃度ウィルス検査の可能性を以下のように検討する。
基本実施形態に係るウィルス検査システムによる空気中ウィルスの検査では、例えば、図１１に示したノズル形状の第１濃縮機構３４ａを用いることで、被検査空気３１ａを高速気流に載せて、ボールＳＡＷセンサ１００３の擬受容体膜１３上に噴射する。この場合、噴射ノズルのガス流入口における流量を１（Ｌ／ｍｉｎ）とし、第１濃縮機構３４ａの導入口における開口断面積を１ｍｍ２とすると、第１濃縮機構３４ａの導入口における流速νは、
ν＝１６．７ｍ／ｓ ……（５）
となる。但し、空気の圧縮については無視するものとする。
ν＝１６．７ｍ／ｓ ……（５）
となる。但し、空気の圧縮については無視するものとする。
また、第１濃縮機構３４ａ内の被検査空気３１ａ中のウィルスの平均濃度ｎｐを、
ｎｐ＝１０4個／Ｌ＝１0個／ｍＬ＝１0×１０－３個／μＬ ……（６）
とすると、第１濃縮機構３４ａの開口断面積１ｍｍ２の導入口を経由して、ボールＳＡＷセンサ１００３の擬受容体膜１３上に流入するウィルスの流入量ＶＤは、毎秒、
ＶＤ＝１６７個／ｓ ……（７）
となる。
ｎｐ＝１０4個／Ｌ＝１0個／ｍＬ＝１0×１０－３個／μＬ ……（６）
とすると、第１濃縮機構３４ａの開口断面積１ｍｍ２の導入口を経由して、ボールＳＡＷセンサ１００３の擬受容体膜１３上に流入するウィルスの流入量ＶＤは、毎秒、
ＶＤ＝１６７個／ｓ ……（７）
となる。
従って、例えば、１００秒間、第１濃縮機構３４ａから被検査空気３１ａを噴射することで、ボールＳＡＷセンサ１００３の擬受容体膜１３上には１６７００個の標的ウィルス６０が流入することになる。また、擬受容体膜１３上におけるウィルスの捕捉効率を５０％と仮定すると、ガス流入後１００秒間のウィルス捕捉個数は、８３５０個となる。この数は、上記の検出限界の個数９４８個よりも大きく、更に信号対雑音比は、Ｓ／Ｎ＝８３５０／９４８＝８．８となるため、十分にウィルスの有無を検査できることが分かる。
即ち、この噴射時間を濃縮工程（濃縮時間）と称すると、基本実施形態に係るウィルス検査システムによれば、１～２分の短い濃縮工程により、簡単、かつ高感度で、標的ウィルス６０のインサイチュ検査を行うことができることを意味する。これにより、簡単、高速、高感度での標的ウィルスのインサイチュ検査が可能となるため、呼気中のウィルスのインサイチュ検査や空気感染危険度の予知等が可能となる。
――基本実施形態のウィルス検査プログラム――
本発明の基本実施形態に係るウィルス検査システムは、上記のような擬受容体膜１３を少なくとも一部に皮膜した検出基体１１ａと、被検査エアロゾル３３ｂを取り込んでそれを擬受容体膜１３上に噴射可能なウィルス搬送配管Aと、ウィルス搬送配管Aの途中に結合され、清浄湿潤空気を、ウィルス搬送配管Aを介して擬受容体膜１３上に供給可能な湿潤空気搬送配管Ｂとを用いて、標的ウィルス６０のインサイチュ検査を実行するウィルス検査プログラムに適用することが可能である。この場合、ウィルス検査プログラムは、湿潤空気搬送配管Ｂから擬受容体膜１３に清浄湿潤空気を噴射する加湿命令と、被検査エアロゾル３３ｂに清浄湿潤空気を混合し、それを擬受容体膜１３上に噴射する噴射命令と、擬受容体膜１３上の擬受容体１４に結合した標的ウィルス６０に基づき、被検査エアロゾル３３ｂ中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行う検査命令とを含む一連の命令をコンピュータに実行させる。
本発明の基本実施形態に係るウィルス検査システムは、上記のような擬受容体膜１３を少なくとも一部に皮膜した検出基体１１ａと、被検査エアロゾル３３ｂを取り込んでそれを擬受容体膜１３上に噴射可能なウィルス搬送配管Aと、ウィルス搬送配管Aの途中に結合され、清浄湿潤空気を、ウィルス搬送配管Aを介して擬受容体膜１３上に供給可能な湿潤空気搬送配管Ｂとを用いて、標的ウィルス６０のインサイチュ検査を実行するウィルス検査プログラムに適用することが可能である。この場合、ウィルス検査プログラムは、湿潤空気搬送配管Ｂから擬受容体膜１３に清浄湿潤空気を噴射する加湿命令と、被検査エアロゾル３３ｂに清浄湿潤空気を混合し、それを擬受容体膜１３上に噴射する噴射命令と、擬受容体膜１３上の擬受容体１４に結合した標的ウィルス６０に基づき、被検査エアロゾル３３ｂ中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行う検査命令とを含む一連の命令をコンピュータに実行させる。
基本実施形態に係るウィルス検査プログラムは、図９に示した信号処理ユニット５０のプログラム記憶装置５１２からウィルス検査プログラムを読み出し、実行するといったような処理で実現可能である。あるいは、基本実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０内のプログラム記憶装置５１２以外の主記憶装置等の記憶部に、ウィルス検査プログラムを常時記憶させておいてもよい。更に、ネットワーク、又は記憶媒体を介してウィルス検査プログラムを受信し、信号処理ユニット５０内の主記憶装置等の記憶部やプログラム記憶装置５１２にウィルス検査プログラムを格納させてから、ウィルス検査プログラムを読み出してもよい。また、本発明の基本実施形態に係るウィルス検査プログラムは、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
基本実施形態に係るウィルス検査プログラムは、例えば、外部メモリや、コンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されていてもよい。この場合、外部メモリ、又はコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されたウィルス検査プログラムを、プログラム記憶装置５１２に読み込ませることによって、データプロセッサ５００は、このウィルス検査プログラムに記載された一連の命令に従って、スパイクタンパク受容体結合１９の有無の検査を実行できる。ここで、「コンピュータ読取可能な記録媒体」とは、コンピュータの外部メモリユニット、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等のような、ウィルス検査プログラムを記録することができる記録媒体又は記憶媒体を意味する。
（第１拡張実施形態）
次に、上記の基本実施形態の技術的思想を拡張した本発明の第１拡張実施形態について説明する。本発明の第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置は、図１３に示すように、ボールＳＡＷセンサ１００３を収納する検出容器１０の一方（図１３において左側）に導入口３５ａを備え、導入口３５ａに対向する他方（図１３において右側）に排気管１３４を備える点では図３に示した構造と同様である。図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３と、このボールＳＡＷセンサ１００３を格納する検出容器１０とで、第１拡張実施形態に係るウィルス検査装置の検出セル１０００が図１３に示すように構成されている。なお、以下の説明においては図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３を便宜上、「ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）」と表記し、対応する図面においては符号１００３を省略することとする。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部は、図１３の左側から検出容器１０の導入口３５ａに接続されている。図１に示した吸引ポンプ４０は、検出容器１０の排気管１３４に図１３の右側で接続される。検出容器１０は、中空となっており、その内部にボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）が配置されている。検出基体１１ａは、球状であり、図２に示すように、検出基体１１ａの表面の一部、又はほぼ全体は、擬受容体膜１３により覆われている。
次に、上記の基本実施形態の技術的思想を拡張した本発明の第１拡張実施形態について説明する。本発明の第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置は、図１３に示すように、ボールＳＡＷセンサ１００３を収納する検出容器１０の一方（図１３において左側）に導入口３５ａを備え、導入口３５ａに対向する他方（図１３において右側）に排気管１３４を備える点では図３に示した構造と同様である。図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３と、このボールＳＡＷセンサ１００３を格納する検出容器１０とで、第１拡張実施形態に係るウィルス検査装置の検出セル１０００が図１３に示すように構成されている。なお、以下の説明においては図２に示したボールＳＡＷセンサ１００３を便宜上、「ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）」と表記し、対応する図面においては符号１００３を省略することとする。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部は、図１３の左側から検出容器１０の導入口３５ａに接続されている。図１に示した吸引ポンプ４０は、検出容器１０の排気管１３４に図１３の右側で接続される。検出容器１０は、中空となっており、その内部にボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）が配置されている。検出基体１１ａは、球状であり、図２に示すように、検出基体１１ａの表面の一部、又はほぼ全体は、擬受容体膜１３により覆われている。
図１３に示すように、検出容器１０は、天井部が解放された金属製の箱部１２３と、箱部１２３の上部（天井部）を閉じる金属製の蓋部１２１で直方体状の密閉容器を構成している。密閉容器を構成するために箱部１２３の上端部にはＯリング溝１３２ａが、箱部１２３の上部を周回するようにＵ字型の溝として彫り込まれ、Ｏリング溝１３２ａにはＯリング１３１ａが収納されている。Ｏリング溝１３２ａに対応するトポロジで蓋部１２１の下面にはＯリング溝１３３ａがＵ字型の溝として彫り込まれている。箱部１２３の導入口３５ａに対向する他方に設けられた排気管１３４の内部にはオリフィス９が配置されている。第１濃縮機構３４ａと第１濃縮機構３４ａに連結された導入口３５ａとで、図１に模式的（概念的）に示したウィルス搬送配管Aの一部が構成され、図１のフィルタ３０ａを経由した被検査エアロゾル３３ｂの一群が、検出容器１０に収納されたボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）の擬受容体膜１３に向かう高速気流として噴射される。
但し、第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置の検出容器１０は、金属ブロックで組み立てることが可能である。被検査エアロゾル３３ｂの吸込口２ａと、ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）を配置する空洞部３と、被検査エアロゾル３３ｂの排気口を構成する排気管１３４と、コリメーションフォーカス作用を有するシースフローＦを生成するための空間５ａ，５ｂとの４つの空間を有している特徴が図３に示した構造とは異なる。検出基体１１ａは、空洞部３内において、北極電極が、ＲＦ電極となる外部電極１０５に接続され、南極電極が、接地（ＧＮＤ）電極に接続されている。赤道面が吸込口２ａと排気口を構成する排気管１３４とを結ぶ直線に対して平行になるように固定されている。検出基体１１ａの赤道面には、櫛形のセンサ電極からなる信号変換器１２が設けられ、また、赤道面の少なくとも一部を含む表面には、標的ウィルス６０を検出する擬受容体膜１３が塗布されている。信号変換器１２は、擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３の物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する。そして、信号処理ユニット５０が、信号変換器１２が出力した電気信号を用いて、ＳＡＷの減衰係数及びＳＡＷの遅延時間の変化を測定するための算術論理演算を実行する。
第１濃縮機構（ウィルス濃縮機構）３４ａの先端部を取り囲むように、薄い円錐面に囲まれた流路である空間５ｂが配置されている。図７に示した基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置と同様に、第１濃縮機構３４ａと筐体の導入口３５ａとがＯリング１３１ｂを用いて気密に連結された構造となっており、第１濃縮機構３４ａに対して筐体の導入口３５ａは相対的に回転移動可能である。図１３では図示を省略しているが、第１濃縮機構３４ａの他に、第２濃縮機構及び第３濃縮機構のノズルを用意され、筐体の導入口３５ａを第２濃縮機構及び第３濃縮機構のノズルに対し相対的に回転移動できる。即ち、第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置においても、図７に示した構造と同様に、３種類のノズルが用意され、３種類のノズルのそれぞれで、高速気流を生成し、目的別の３種類の高速気流を自動的に入れ替えることができる。
しかし、図３に示した基本実施形態に係るウィルス検査装置の構成と同様に、図１３に示す構造を、多用途の共通濃縮機構３４と箱部１２３の導入口３５ａとがＯリング１３１ｂを用いて気密に連結された構造に置き換えることも可能である。さて、ウィルス搬送配管に着目して説明すると、吸込口２ａから吸引された被検査エアロゾル３３ｂは、空間５ｂから噴き出す空気（シースフロー）でシースされて第１濃縮機構３４ａから噴射されるので、より細い被検査エアロゾル３３ｂのジェットとなってボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）の赤道面に収束される。第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置の構造は、既に説明した図１１（ｂ）のノズル構造（メインフローとそれを取り囲むシースフローを持つ２重構造）の具体例となっている。図１３に示す第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置の構造により、更に効率よく被検査エアロゾル３３ｂを分析可能となる。また、第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置では、空間５ａと空間５ａに接続された加圧ポンプを用いて、空間５ｂから噴射されるシースフローを加速し、シースフローに接する被検査エアロゾル３３ｂのジェットを加速することもできる。
図示を省略しているが、図１に例示して構成と同様に、第１拡張実施形態に係るウィルスの検査装置を構成する排気管１３４には、真空ポンプ等の吸引ポンプが接続されており、吸引ポンプの起動によって吸込口２ａから被検査空気３１ａが吸引される。排気口には、小さなオリフィス９が設けられている。オリフィス９は、吸引する被検査空気３１ａの量を制御する機能を有する。また、排気口と吸引ポンプとの間において、紫外線ＬＥＤや紫外線半導体レーザ等により紫外線照射を行うことで、標的ウィルス６０を無害化したり、バブラを設けて被検査エアロゾル３３ｂを回収したりすることができる。吸込口２ａは、末端に向かって徐々に直径が小さくなるテーパ構造であるため、ウィルス搬送配管の出射端となる第１濃縮機構３４ａの先端からは、検出基体１１ａの赤道に向かって細い被検査エアロゾル３３ｂのジェットが噴射される。湿潤空気搬送配管、乾燥空気搬送配管及びパージガス搬送配管等については、図７に示した基本実施形態の第１変形態様に係るウィルス検査装置と同様である。
（第２拡張実施形態）
更に、上記の基本実施形態の技術的思想を拡張した本発明の第２拡張実施形態について説明する。本発明の第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、図１４に模式的な概念図を示すように、マスフローコントローラ２２が検出容器１０と吸引ポンプ４０の間に接続されている。第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成するウィルス検査装置では、ウィルス搬送配管Aからの被検査空気３１ｂの流量、湿潤空気搬送配管Ｂからの清浄湿潤空気の流量、乾燥空気搬送配管Ｃからの清浄乾燥空気の流量、更には、パージガス搬送配管Ｄからのパージガス又は除菌ガスの流量を、１つのマスフローコントローラ２２で制御できるため、検査装置の小型化、高性能化を実現できる。
更に、上記の基本実施形態の技術的思想を拡張した本発明の第２拡張実施形態について説明する。本発明の第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、図１４に模式的な概念図を示すように、マスフローコントローラ２２が検出容器１０と吸引ポンプ４０の間に接続されている。第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成するウィルス検査装置では、ウィルス搬送配管Aからの被検査空気３１ｂの流量、湿潤空気搬送配管Ｂからの清浄湿潤空気の流量、乾燥空気搬送配管Ｃからの清浄乾燥空気の流量、更には、パージガス搬送配管Ｄからのパージガス又は除菌ガスの流量を、１つのマスフローコントローラ２２で制御できるため、検査装置の小型化、高性能化を実現できる。
基本実施形態に係るウィルス検査システムと同様に、第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムでは、信号処理ユニット５０が積分型差分検出をする。このため、擬受容体１４の抗原・抗体反応の活性化の能力、即ちウィルスと擬受容体１４の特異結合反応の能力が低下した場合等においては、検出セル１０００（図３及び図１３参照。）を交換しなければならない。例えば、検査室から遮断された別室に予備の検出セルを待機させ、使用者が非接触で交換できる仕組みであることが好ましい。例えば、回転式かつ自動で検出セルの交換ができる等の機構を採用してもよい。また、ウィルス検査システムの系外に使用済みの検出セルを排出する際、自動でラッピングして排出する等、擬受容体膜１３をはじめとした汚染可能性のある部分を非接触でラッピングする機構を設けてもよい。
図１７に示すように、第２拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、第１検出基体１１ａ、第２検出基体１１ｂ、第３検出基体１１ｃ、……、第８検出基体１１ｈの８個の球状の検出基体を収納する円盤形の回転筐体１ｒを有している。第１検出基体１１ａ、第２検出基体１１ｂ、第３検出基体１１ｃ、……、第８検出基体１１ｈは、それぞれ、図２に示した構造と同様なボールＳＡＷセンサを構成するものであるが、その詳細の図示を省略している。図１６及び図１７の説明では、第１検出基体１１ａ、第２検出基体１１ｂ、第３検出基体１１ｃ、……、第８検出基体１１ｈは、それぞれ第１ボールＳＡＷセンサａ、第２ボールＳＡＷセンサｂ、第３ボールＳＡＷセンサｃ、……、第８ボールＳＡＷセンサｈを意味するものとする。即ち、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈの赤道面には、櫛形電極がそれぞれ信号変換器１２として設けられ、赤道面の少なくとも一部を含む表面には、標的ウィルス６０を検出する擬受容体膜１３が塗布されている。しかし、図１６及び図１７においては、信号変換器１２や擬受容体膜１３等の図示を省略されている。又、第２拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、基本実施形態に係るウィルス検査装置の説明において参照した図４～図６に示した取手付サセプタ１００１を用いる構造であるが、図１６及び図１７においては、手付サセプタの構造の図示を省略している。
図１６に示す第２拡張実施形態に係るウィルス検査装置の断面図において、Ｘ方向から回転筐体１ｒを見ると、図１７に示すようになる。図１７に示すように、第１検出基体１１ａ、第２検出基体１１ｂ、第３検出基体１１ｃ、……、第８検出基体１１ｈの８個の球状の検出基体は、互いに４５°ずれた８本の放射線の上に位置するように、回転筐体１ｒの円周に沿って、等間隔で配列されている。図１６に示すように、検出容器１０は中空の空洞部３を有し、この空洞部３の内部に回転筐体１ｒが気密に収納され、回転軸ＡＸを中心にＲ方向に回転することが可能となっている。図１６の左上部には、ウィルス搬送配管Aの経路端部が共通濃縮機構を構成するように、テーパ構造なす吸込口２の空間をなして配置されている。図１６では図示を省略しているが、図１４に示すように、経路端部の入力側にはフィルタ３０が存在する。又、更に含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂを噴射させるために、経路端部とフィルタ３０の間に、開閉バルブ３２、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂ等を含む配管系が存在する。
図１６の右上部に示した排気口４には、真空ポンプ等の吸引ポンプ４０が接続されており、吸引ポンプ４０の起動によって吸込口２から被検査エアロゾル３３ｂが吸引される。排気口４には、小さなオリフィス９が設けられている。オリフィス９は、吸引する被検査エアロゾル３３ｂの量を制御する機能を有する。また、排気口４と吸引ポンプ４０との間において、紫外線ＬＥＤや紫外線半導体レーザ等により紫外線照射を行うことで、被検査エアロゾル３３ｂに含まれる標的ウィルス６０を無害化したり、バブラを設けて標的ウィルス６０を回収したりすることができる。図１６に示すように、回転筐体１ｒの左面上部と、この回転筐体１ｒの左面上部に対向する経路端部の右側端面とは、Ｏリング１３３ｐで気密性を保つように構成されている。
更に、回転筐体１ｒの右面上部と、この回転筐体１ｒの右面上部に対向し、吸引ポンプ４０側の排気口４が開孔された空洞部３の内壁面も、Ｏリング１３３ｑで気密性を保つように構成され、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈが回転した場合であっても、気体のリーク発生しないように構成されている。第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈがＲ方向に回転しているとき、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈの北極電極に接続される棒状の外部電極１０５は、回転筐体１ｒの回転を邪魔しないように、図１６に示す上下方向ＵＤにスライドし、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈから離れる。このため、外部電極１０５のスライド移動が気密性を保って実施することを可能にするために、外部電極１０５移動部分にはＯリングＳＨが設けられている。なお、検出容器１０の空洞部３の内部に回転筐体１ｒを挿入するためには、検出容器１０を分割できる構造にする必要があるが、その分割できる構造にもＯリング等のシール部材が用いられることは勿論である。
第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈのうちの１つが、ウィルス搬送配管Aの経路端部に位置する導入口に対向する位置に来たとき、導入口に対向する位置にある第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈのいずれかは、空洞部３内において、北極電極が外部電極１０５に接続され、南極電極が接地電位に接続され、かつ赤道面が吸込口２と排気口４とを結ぶ直線に対して平行になるように固定される。検査に用いられた検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈのいずれかの寿命が近いと計測されたときは、回転筐体１ｒが回転軸ＡＸを中心に回転して、他の第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈと入れ替えられる。
円盤形の回転筐体１ｒは、樹脂、又は金属で形成されたブロックである。検出容器１０は、被検査エアロゾル３３ｂの吸込口２と、回転筐体１ｒを配置する空洞部３と、被検査エアロゾル３３ｂの排気口４との3つの空間を有している。吸込口２は、末端に向かって徐々に直径が小さくなるノズル構造の共通濃縮機構を構成し、共通濃縮機構の先端からは、回転筐体１ｒの回転により設定される、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈのいずれかの球の赤道に向かって細い被検査エアロゾル３３ｂのジェットが噴射される。被検査エアロゾル３３ｂの噴射により、効率よく被検査エアロゾル３３ｂを分析可能となる。その他の構成については、基本実施形態に係るウィルス検査装置と同じであるため、ここでの説明を省略する。
第２拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、基本実施形態に係るウィルス検査装置と同様に、取手付サセプタを用いることによって、ユーザ側での第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈの北極電極、南極電極及び赤道面の精密なアライメント調整の手順を不要とするもので、第１検出基体１１ａ～第８検出基体１１ｈを含むセンサユニットの取り扱いを更に容易化することを目的としている。しかしながら、第１検出基体１１ａから第８検出基体１１ｈに対応するアライメント調整済みの8個のボールＳＡＷセンサを格納した回転筐体１ｒを、「センサユニット」として製品化し、商品とすることも可能である。
――第２拡張実施形態のウィルスの検査方法――
次に、図１５のフローチャートを参照しつつ、第２拡張実施形態に係るウィルスの検査方法を説明する。まず、図１５のステップＳ１０１において、第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムが起動された後、積分型差分検出開始ボタンが押されると、信号処理ユニット５０の検査手段（論理回路）５０３が積分型差分検出開始時のボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）の減衰係数、及び遅延時間の初期値が計測される。検査手段５０３は、ステップＳ１０１で求めた初期値をデータ記憶装置５１１（図９参照）に格納する。次に図１５のステップＳ１０２において、三方バルブの加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂが切り替えられて、湿潤空気搬送配管Ｂが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第１の値に設定される。この後図１５のステップＳ１０３において、加湿器２０をオンにすると、フィルタ２１から取り込まれた清浄乾燥空気が加湿器２０によって清浄湿潤空気に変化し、更に、清純湿潤空気は、ウィルス搬送配管Aを経由して、検出基体１１ａの表面に供給される。
次に、図１５のフローチャートを参照しつつ、第２拡張実施形態に係るウィルスの検査方法を説明する。まず、図１５のステップＳ１０１において、第２拡張実施形態に係るウィルス検査システムが起動された後、積分型差分検出開始ボタンが押されると、信号処理ユニット５０の検査手段（論理回路）５０３が積分型差分検出開始時のボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）の減衰係数、及び遅延時間の初期値が計測される。検査手段５０３は、ステップＳ１０１で求めた初期値をデータ記憶装置５１１（図９参照）に格納する。次に図１５のステップＳ１０２において、三方バルブの加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂが切り替えられて、湿潤空気搬送配管Ｂが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第１の値に設定される。この後図１５のステップＳ１０３において、加湿器２０をオンにすると、フィルタ２１から取り込まれた清浄乾燥空気が加湿器２０によって清浄湿潤空気に変化し、更に、清純湿潤空気は、ウィルス搬送配管Aを経由して、検出基体１１ａの表面に供給される。
そして図１５のステップＳ１０４において所定の時間待機すると、加湿器２０からの清浄湿潤空気（水蒸気）によって、擬受容体膜１３の表面には、例えば、極薄い水の被膜等の液膜６１が形成される。擬受容体膜１３の表面に形成される液膜６１の量又は厚さについては、別個に用意したボールＳＡＷセンサを水分検査器とすることによって清純湿潤空気の湿度を調整し、更にステップＳ１０４の所定の時間を予め設定しておくことで、容易に推測が可能となる。図１５のステップＳ１０５において、加湿器２０をオンにしてから所定の時間が経過した後、加湿器２０がオフに設定される。
次に、図１５のステップＳ１０６において、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂを閉じ、湿潤空気搬送配管Ｂと乾燥空気搬送配管Ｃのいずれも選択されない状態として、開閉バルブ３２を開けると、ウィルス搬送配管Aが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第２の値に設定される。すると、被検査空気３１ａが吸い込み口からフィルタ３０ａを経由して取り込まれる。ここで、フィルタ３０ａは、所定のサイズ、例えば４μｍよりも大きなサイズのパーティクルや粗エアロゾル３３ａ等を取り除くので、所定のサイズ、又はそれよりも小さいサイズ、例えば、０．１μｍ～３．０μｍ程度のサイズの被検査エアロゾル３３ｂを含む空気が擬受容体膜１３の表面に導かれる。
そして、所定の時間待機すると、図１５のステップＳ１０７において、共通濃縮機構３４が、生成する高速気流に載せてエアロゾルを擬受容体膜１３の表面に吹き付ける。表面に吹き付けたエアロゾル中に標的ウィルス６０が存在している場合には、その標的ウィルス６０が擬受容体膜１３の表面上の擬受容体に捕捉される。第２拡張実施形態に係るウィルスの検査方法では、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７の前に、加湿器２０をオフにしているが、これに代えて、ステップＳ１０７の後に、加湿器２０をオフにしてもよい。この場合、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７において、擬受容体膜１３の表面に吹き付けられる粗エアロゾル３３ａは、水分を含んだ含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂとなるため、擬受容体膜１３の表面上での特異結合反応をより促進させることができる。
次に、図１５のステップＳ１０８において、開閉バルブ３２を閉じた後、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂが切り替えられることで、乾燥空気搬送配管Ｃが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第３の値に設定される。すると、フィルタ２１を経由して取り込まれた清浄乾燥空気が、共通濃縮機構３４が生成する高速気流に載せて擬受容体膜１３の表面に吹き付けられる。そして、この状態を所定の時間継続すると、図１５のステップＳ１０９において、擬受容体膜１３の表面の液膜６１が除去されると共に、擬受容体膜１３の表面上に存在していた非特異吸着物質（標的ウィルス６０以外のウィルスやその他の物質）も除去される。ステップＳ１０９における所定の時間は、非特異吸着物質が除去されてセンサ応答が一定値になるまでの時間とする。
次に、図１５のステップＳ１１０において、ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）を伝搬するＳＡＷの減衰係数及び遅延時間の最終値を、信号処理ユニット５０の検査手段（論理回路）５０３が計測する。続けて、図１５のステップＳ１１１～ステップＳ１１２において、検査手段５０３はステップＳ１０１で求めた初期値をデータ記憶装置５１１から読み出す。検査手段５０３は、ステップＳ１０１で求めた初期値とステップＳ１１０で求めた最終値との差分を計算する。検査手段５０３は計算した差分を基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータ記憶装置５１１（図９参照）に記憶する。そして、図１５のステップＳ１１３→図１５のステップＳ１１４において、検査手段５０３が初期値と最終値との差分が閾値を超えたと判断した場合、即ち、検査手段５０３が標的ウィルス６０の特異吸着による応答についてその応答量が所定の閾値を超えたと判断した場合は、検査手段５０３は被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在すると判断し、検査手段５０３は出力装置５１３に「標的ウィルス検知警報」を出力させる。
一方、図１５のステップＳ１１３→ステップＳ１１５において、検査手段５０３が初期値と最終値との差分が閾値以下と判断した場合、検査手段５０３は被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在しないと判断し、検査手段５０３は検査終了ボタンが押されるまで、引き続き、被検査空気３１ａ中の目的とする標的ウィルス６０のインサイチュ検査を継続して行う。
第２拡張実施形態に係るウィルスの検査方法では、特異結合反応は、基本的には非可逆の積分反応になるので、特異吸着できる標的ウィルス６０の数には限りがある。従って、図１５のステップＳ１１５→ステップＳ１１６において、ステップＳ１１０における最終値が上限値に達した場合には、センサ交換警報を出す。そして、図１５のステップＳ１１７において、図１６及び図１７に示した回転筐体１ｒを自動的、又は手動により回転させることにより、センサの交換が実行される。図１５のステップＳ１１５→ステップＳ１１８の手順では、センサの交換が完了するか、又は警報停止ボタンが押されると、センサ警報が止み、引き続き、被検査空気３１ａ中の目的とする標的ウィルス６０のインサイチュ検査が継続して行われる。ステップＳ１１８において、検査終了ボタンが押されると、目的とする標的ウィルス６０のインサイチュ検査が終了する。
（第３拡張実施形態）
更に、上記の基本実施形態から派生し、その技術的思想を拡張した本発明の第３拡張実施形態について説明する。本発明の第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、図１８に示すように、マスフローコントローラ２２が第１検出容器１０ａ及び第２検出容器１０ｂの出力側と吸引ポンプ４０の間に接続されている。第３拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、第１検出容器１０ａ及び第２検出容器１０ｂにそれぞれ収納された第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）を備える。第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の第１信号変換器１２ａ及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の第２信号変換器１２ｂから、それぞれ出力される電気信号は、信号処理ユニット５０に送られる。第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、第１信号変換器１２ａ及び第２信号変換器１２ｂから得られる２種類の電気信号を、信号処理ユニット５０が入力し、信号処理ユニット５０が２種類の電気信号の差動測定をして高速な応答を可能にしている点に特徴を有する。
更に、上記の基本実施形態から派生し、その技術的思想を拡張した本発明の第３拡張実施形態について説明する。本発明の第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、図１８に示すように、マスフローコントローラ２２が第１検出容器１０ａ及び第２検出容器１０ｂの出力側と吸引ポンプ４０の間に接続されている。第３拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、第１検出容器１０ａ及び第２検出容器１０ｂにそれぞれ収納された第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）を備える。第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の第１信号変換器１２ａ及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の第２信号変換器１２ｂから、それぞれ出力される電気信号は、信号処理ユニット５０に送られる。第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、第１信号変換器１２ａ及び第２信号変換器１２ｂから得られる２種類の電気信号を、信号処理ユニット５０が入力し、信号処理ユニット５０が２種類の電気信号の差動測定をして高速な応答を可能にしている点に特徴を有する。
第１検出容器１０ａは、第１信号変換器１２ａ及び第１擬受容体膜１３ａを有する第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）を収納している。図１８に例示した第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の構成では、櫛状のセンサ電極を構成している第１信号変換器１２ａが擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３ａの物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する。第１検出基体１１ｐの擬受容体膜１３ａ上には、標的ウィルス６０に結合する擬受容体１４が付加されている。一方、第２検出容器１０ｂは、第２信号変換器１２ｂ及び第２擬受容体膜１３ｂを有する第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）を収納している。図１８では第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）に第２信号変換器１２ｂが櫛状のセンサ電極として設けられてはいるが、擬受容体が存在しない。第２検出基体１１ｑの第２擬受容体膜１３ｂは、その上に標的ウィルス６０に結合する擬受容体１４が付加されていない点を除き、第１検出基体１１ｐの第１擬受容体膜１３ａと同じとなっている。即ち、第２検出基体１１ｑは、非特異吸着を抑制する非特異吸着抑制面のみを有する参照センサの基体を構成する球である。
ウィルス搬送配管Aからの被検査空気３１bは、第１濃縮機構（第１共通濃縮機構）３４ａｍを介して第１検出容器１０ａ内の第１検出基体１１ｐに吹き付けられると共に、第２濃縮機構（第２共通濃縮機構）３４ｂｍを介して第２検出容器１０ｂ内の第２検出基体１１ｑに吹き付けられる。又は、湿潤空気搬送配管Ｂからの清浄湿潤空気若しくは乾燥空気搬送配管Ｃからの清浄乾燥空気は、それぞれ第１濃縮機構３４ａｍを介して第１検出容器１０ａ内の第１検出基体１１ｐに吹き付けられると共に、第２濃縮機構３４ｂｍを介して第２検出容器１０ｂ内の第２検出基体１１ｑに吹き付けられる。第３拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、差動測定を行うに当たり、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）は、図１８（ｂ）に示すように、１つの検出容器１０内に設けられていてもよい。図１８（ｂ）に示すように、１つの検出容器１０内に２つのセンサが設けられている場合も、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の第１信号変換器１２ａは櫛状のセンサ電極で構成され、第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の第２信号変換器１２ｂは櫛状のセンサ電極で構成される。図１８（ｂ）に示す構成の場合、１つの共通濃縮機構３４によって、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）のそれぞれの擬受容体膜１３ａ及び１３ｂに、被検査空気３１b、清浄湿潤空気、又は清浄乾燥空気を吹き付けられるようになっていてもよい。その他の構成については、基本実施形態に係るウィルス検査装置と同じであるため、ここでの説明を省略する。
――第３拡張実施形態のウィルス検査方法――
次に、図１９に示したフローチャートを参照しつつ、第３拡張実施形態に係るウィルス検査方法を説明する。以下では、図１８（ａ）に示す検査システムを用いて、被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在するか否かを検査する場合を説明する。尚、図１８（ａ）に示した第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、既に図１２を用いて説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法のフローチャートの手順、或いは、後述する図２５に示される第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法のフローチャートの手順を実行することも可能である。
次に、図１９に示したフローチャートを参照しつつ、第３拡張実施形態に係るウィルス検査方法を説明する。以下では、図１８（ａ）に示す検査システムを用いて、被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在するか否かを検査する場合を説明する。尚、図１８（ａ）に示した第３拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、既に図１２を用いて説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法のフローチャートの手順、或いは、後述する図２５に示される第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法のフローチャートの手順を実行することも可能である。
まず、基本実施形態に係るウィルス検査システムが起動された後、図１９のステップＳ２０１において、測定開始ボタンが押されると、図１８（ａ）に示した三方バルブとしての加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂが切り替えられて、湿潤空気搬送配管Ｂが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第１の値に設定される。この後、図１９のステップＳ２０２において、加湿器２０をオンにすると、フィルタ２１から取り込まれた清浄乾燥空気が加湿器２０によって清浄湿潤空気に変化し、更に、清浄湿潤空気は、ウィルス搬送配管Aを経由して、擬受容体膜１３の表面に供給される。
そして、所定の時間待機すると、図１９のステップＳ２０３において、加湿器２０からの清浄湿潤空気（水蒸気、若しくはエアロゾル）によって擬受容体膜１３の表面には、例えば、極薄い水の被膜等の液膜６１が形成される。擬受容体膜１３の表面に形成される液膜６１の量又は厚さについては、別個に用意したボールＳＡＷセンサを水分検査器とすることによって清純湿潤空気の湿度を調整し、更にステップＳ２０３の所定の時間を予め設定しておくことで、容易に推測が可能となる。図１９のステップＳ２０４において、加湿器２０をオンにしてから所定の時間が経過した後、加湿器２０がオフに設定される。
次に、図１９のステップＳ２０５において、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂを閉じ、湿潤空気搬送配管Ｂ及び乾燥空気搬送配管Ｃのいずれも選択されない状態とし、開閉バルブ３２を開けると、ウィルス搬送配管Aが選択される。更にステップＳ２０５において、マスフローコントローラ２２が第２の値に設定される。すると、被検査空気３１ａが吸い込み口からフィルタ３０ａを経由して取り込まれる。ここで、フィルタ３０ａは、所定のサイズ、例えば４μｍよりも大きなサイズのパーティクルや粗エアロゾル３３ａ等を取り除き、被検査エアロゾル３３ｂを生成するので、所定のサイズ、又はそれよりも小さい、例えば、０．１μｍ～３．０μｍ程度のサイズの被検査エアロゾル３３ｂを含む空気が、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）に導かれる。
そして、所定の時間待機すると、第１濃縮機構３４ａｍから高速気流に載せて被検査エアロゾル３３ｂが第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の表面に吹き付けられることで、その被検査エアロゾル３３ｂ中に標的ウィルス６０が存在している場合には、その標的ウィルス６０が第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の第１擬受容体膜１３ａ上の擬受容体に捕捉される。この時、その被検査エアロゾル３３ｂ中に含まれる不純物としての非特異吸着物質（標的ウィルス６０以外のウィルスやその他の物質）も第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）の第１擬受容体膜１３ａ上に付着する。ステップＳ２０５では同時に、第２濃縮機構３４ｂｍから高速気流に載せて被検査エアロゾル３３ｂが第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の表面に吹き付けられる。これにより、ステップＳ２０５において、被検査エアロゾル３３ｂ中に含まれる不純物としての非特異吸着物質が第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の第２擬受容体膜１３ｂ上にも付着する。
即ち、被検査空気３１ａ中の不純物は、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の２つの第１擬受容体膜１３ａ及び第２擬受容体膜１３ｂの双方に均等に付着させ、第１信号変換器１２ａ及び第２信号変換器１２ｂで、付着に伴う音響信号の変化を、それぞれ電気信号に変換する。信号処理ユニット５０が、第１信号変換器１２ａ及び第２信号変換器１２ｂがそれぞれ出力する電気信号を用いて、それぞれＳＡＷの減衰係数、及びＳＡＷの遅延時間の初期値を計算する。これは図１５を参照して説明した第２拡張実施形態に係るウィルス検査方法におけるボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）で測定されたＳＡＷの減衰係数、及びＳＡＷの遅延時間の初期値を、信号処理ユニット５０が予め求めておくこと（図１５のステップＳ１０１）、並びに不純物の除去工程（図１５のステップＳ１０８～Ｓ１０９）を不要とすることを意味する。従って、第３拡張実施形態に係るウィルス検査方法は、第２拡張実施形態に係るウィルス検査方法に比べて、更なる高速検査が可能となるという効果を有する。
具体的には、図１９のステップＳ２０６において、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）が出力したＳＡＷの減衰係数及び遅延時間が計測されると同時に、第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）が出力したＳＡＷの減衰係数及び遅延時間が計測される。続けて、図１９のステップＳ２０７～ステップＳ２０８において、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）で計測された値の差分が計算されると共に、この差分が基本実施形態に係るウィルス検査システムのデータ記憶装置５１１（図９参照）に記憶される。図２０に示すように、この差分Δｘは、被検査エアロゾル３３ｂ中の不純物に依存しない正確な標的ウィルス６０量に対応する応答となる。
従って、図１９のステップＳ２０９→図１９のステップＳ２１０の手順の流れに沿って、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）で計測された値の差分が閾値を超えた場合、即ち、標的ウィルス６０の特異吸着による応答についてその応答量が所定の閾値を超えた場合、被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在すると判断し、標的ウィルス検知警報を出す。一方、図１９のステップＳ２０９→図１９のステップＳ２１０の手順の流れに沿って、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）で計測された値の差分が閾値以下の場合、被検査空気３１ａ中に目的とする標的ウィルス６０が存在しないと判断し、検査終了ボタンが押されるまで、引き続き、被検査空気３１ａ中の標的ウィルス６０のインサイチュ検査が継続して行われる。
尚、第２拡張実施形態に係るウィルスの検査方法では、ステップＳ２０５の前に、加湿器２０をオフにしている。第３拡張実施形態に係るウィルス検査方法では、ステップＳ２０５の前に代えて、ステップＳ２０５の後に、加湿器２０をオフにしてもよい。この場合、ステップＳ２０５において、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の表面に吹き付けられる被検査エアロゾル３３ｂは、水分を含んだ被検査エアロゾル３３ｂとなる。
第２拡張実施形態と同様に、第３拡張実施形態に係るウィルスの検査方法での特異結合反応は、基本的には非可逆の積分反応になるので、擬受容体の数、即ち、特異吸着できる標的ウィルス６０の数には限りがある。従って、図１９のステップＳ２１１→ステップＳ２１２の手順の中で、ステップＳ２０６における第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）が測定したＳＡＷの減衰係数及び遅延時間の値が上限値に達している場合には、センサ交換警報を出す。そして図１９のステップＳ２１３において、第２拡張実施形態に係るウィルスの検査装置として説明した図１６及び図１７に示した回転筐体１ｒと同様な回転機構を、自動的、又は手動により駆動した、ボールＳＡＷセンサの交換が実行される。ボールＳＡＷセンサの交換が完了すると、図１９のステップＳ２１３→ステップＳ２０１の流れに従い、センサ警報が止み、引き続き、被検査空気３１ａ中の標的ウィルス６０のインサイチュ検査が継続して行われる。
また、図１９のステップＳ２１４において、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の非特異吸着物質の量が大きくなってきた場合には、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）のリフレッシュを行うことも可能である。リフレッシュとは、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の表面に付着した非特異吸着物質を除去し、非特異吸着物質が存在しない当初のきれいな状態に戻す工程のことである。このリフレッシュ工程を行うことで、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の寿命（使用可能期間）を延長できると共に、特に、参照センサとしての第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）については、交換等が不要となるため、それに要する手間、又は時間を省くことができるという効果を有する。
即ち、図１９のステップＳ２１４→ステップＳ２１５の流れに沿って、リフレッシュが必要と判断した場合には、開閉バルブ３２を閉じた後、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂが切り替えられることで、乾燥空気搬送配管Ｃが選択され、更に、マスフローコントローラ２２が第３の値に設定される。すると、フィルタ２１を経由して取り込まれた清浄乾燥空気が第１濃縮機構３４ａｍ及び第２濃縮機構３４ｂｍから高速気流に載せて第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の表面に吹き付けられる。
そして、この状態を所定の時間継続すると、図１９のステップＳ２１６において、第１検出基体１１ｐ及び第２検出基体１１ｑの表面の液膜６１が除去されると共に、第１検出基体１１ｐ及び第２検出基体１１ｑの表面上に存在していた非特異吸着物質も除去される。ステップＳ２１６における所定の時間は、非特異吸着物質が除去されてセンサ応答が一定値になるまでの時間とする。この後、引き続き図１９のステップＳ２１６→ステップＳ２０１の流れの中で、被検査空気３１ａ中の標的ウィルス６０のインサイチュ検査が継続して行われる。
尚、リフレッシュが不要な場合、ステップＳ２１７に進み、積分型差分検出を継続するか否かが確認される。そして、例えば、検査終了ボタンが押されると、目的とする標的ウィルス６０のインサイチュ検査が終了し、検査継続ボタンが押されると、引き続き、被検査空気３１ａ中の標的ウィルス６０のインサイチュ検査が継続して行われる（図１９のステップＳ２１７→ステップＳ２０１）。
（第４拡張実施形態）
基本実施形態を基礎とする本発明の第４拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２１に示すように、検出基体１１ａの赤道面のほぼ全体に沿って、被検査エアロゾル３３ｂを噴射できる筐体１の構造に関する。筐体１は、樹脂、又は金属で形成されたブロックである。筐体１は、被検査エアロゾル３３ｂの吸込口２と、ボールＳＡＷセンサを構成する検出基体１１ａを配置する空洞部３と、被検査エアロゾル３３ｂの排気口４との3つの空間を有している。検出基体１１ａは、空洞部３内に配置され、赤道面が吸込口２と排気口４とを結ぶ直線に対して平行になるように固定されている。
基本実施形態を基礎とする本発明の第４拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２１に示すように、検出基体１１ａの赤道面のほぼ全体に沿って、被検査エアロゾル３３ｂを噴射できる筐体１の構造に関する。筐体１は、樹脂、又は金属で形成されたブロックである。筐体１は、被検査エアロゾル３３ｂの吸込口２と、ボールＳＡＷセンサを構成する検出基体１１ａを配置する空洞部３と、被検査エアロゾル３３ｂの排気口４との3つの空間を有している。検出基体１１ａは、空洞部３内に配置され、赤道面が吸込口２と排気口４とを結ぶ直線に対して平行になるように固定されている。
排気口４には、図示を省略しているが、真空ポンプ等の吸引ポンプが接続されており、吸引ポンプの起動によって、吸込口２から被検査エアロゾル３３ｂが吸引される。被検査エアロゾル３３ｂは、共通濃縮機構３４を経由して、検出基体１１ａの赤道面に沿って設けられた第１噴射口３４ｐ、第２噴射口３４ｑ、第３噴射口３４ｒ、第４噴射口３４ｓ、第５噴射口３４ｔの５つの噴射口から、検出基体１１ａの赤道面に向かって噴射される場合が例示されている。第４拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、赤道面に沿って配置された擬受容体膜に均一に被検査エアロゾル３３ｂが噴射されるので、擬受容体膜の表面に結合する標的ウィルス６０の成分量を相対的に増加し、ボールＳＡＷセンサの寿命を相対的に長くすることができる。なお、第１噴射口３４ｐ～第５噴射口３４ｔの５つの噴射口のそれぞれにゲート構造を設け、赤道面に沿って配置された擬受容体膜の噴射位置を時系列に沿って変えることで、ボールＳＡＷセンサの寿命を相対的に長くすることができる。
（第５拡張実施形態）
図２２に示す第５拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２１に示した構造と同様に検出基体１１gの赤道面の全体に沿って擬受容体膜１３ｇに対して線状に被検査エアロゾル３３ｂを噴射できる帯状のスリットを備える。図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出基体１１ｇを囲む円筒状の内壁３７を備え、内壁３７の中段に検出基体１１ｇの赤道に沿って噴射口３４ｌが構成されている。筐体１の吸込口側には共通濃縮機構のノズル端部が結合され、ノズル端部と内壁３７の間にガス迂回室３６が設けられている。
図２２に示す第５拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２１に示した構造と同様に検出基体１１gの赤道面の全体に沿って擬受容体膜１３ｇに対して線状に被検査エアロゾル３３ｂを噴射できる帯状のスリットを備える。図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出基体１１ｇを囲む円筒状の内壁３７を備え、内壁３７の中段に検出基体１１ｇの赤道に沿って噴射口３４ｌが構成されている。筐体１の吸込口側には共通濃縮機構のノズル端部が結合され、ノズル端部と内壁３７の間にガス迂回室３６が設けられている。
図２２（ａ）及び（ｂ）に示す構造は、ガス迂回室３６の高さがあるので、ガス迂回室３６が汚染されやすい。このため、図２２（ｃ）に示す構造のように、ガス迂回室３４ｅの内壁３４ｆの高さを低くして、ガス迂回室３４ｅの容積を減らすことにより、ガス迂回室３４ｅの内壁３４ｆの殺菌や清浄化を容易にしてもよい。図２２（ｃ）の右下に排気管１３４を図示しているが、排気管１３４の右側端部には、図示を省略した真空ポンプ等の吸引ポンプが接続され、吸引ポンプの起動によって、スリット状の噴射口を介して、被検査エアロゾル３３ｂが噴射される。第５拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、赤道面に沿って配置された擬受容体膜１３ｇに均一に被検査エアロゾル３３ｂが噴射されるので、擬受容体膜１３ｇの表面に結合する標的ウィルス６０の成分量を相対的に増加し、ボールＳＡＷセンサの寿命を相対的に長くすることができる。
（第６拡張実施形態）
冒頭の基本実施形態から派生した本発明の第６拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２３に示すように、被検査エアロゾル３３ｂの流路ｖに、ボールＳＡＷセンサを構成する球状の検出基体１１mを格納する検出容器１０を有する。検出基体１１mの下部には、検出基体１１mを搭載するためのサセプタ１０１が配置されている。検出基体１１mは、球状であるため、サセプタ１０１は、検出基体１１mが転がっていかないように検出基体１１mを配置するための凹部を有する。検出容器１０の中央の孔部には、電極ホルダベース１０２の下部に設けられた突部が挿入されている。そのため、検出基体１１mの上方に設けられた電極ホルダベース１０２は、電極ホルダベース１０２の底部が、検出基体１１mの上壁において検出容器１０を垂直にカットする窓部の内壁に挿入され、検出容器１０の上部に固定されている。電極ホルダベース１０２の底部を垂直方向に貫通する流路ｖの開口部は、検出基体１１mの上部を部分的に覆う。さらに、電極ホルダベース１０２の最上部は、センサセルキャップ１０３によって塞がれる。
冒頭の基本実施形態から派生した本発明の第６拡張実施形態に係るウィルス検査装置は、図２３に示すように、被検査エアロゾル３３ｂの流路ｖに、ボールＳＡＷセンサを構成する球状の検出基体１１mを格納する検出容器１０を有する。検出基体１１mの下部には、検出基体１１mを搭載するためのサセプタ１０１が配置されている。検出基体１１mは、球状であるため、サセプタ１０１は、検出基体１１mが転がっていかないように検出基体１１mを配置するための凹部を有する。検出容器１０の中央の孔部には、電極ホルダベース１０２の下部に設けられた突部が挿入されている。そのため、検出基体１１mの上方に設けられた電極ホルダベース１０２は、電極ホルダベース１０２の底部が、検出基体１１mの上壁において検出容器１０を垂直にカットする窓部の内壁に挿入され、検出容器１０の上部に固定されている。電極ホルダベース１０２の底部を垂直方向に貫通する流路ｖの開口部は、検出基体１１mの上部を部分的に覆う。さらに、電極ホルダベース１０２の最上部は、センサセルキャップ１０３によって塞がれる。
検出基体１１mの上方には、サセプタ１０１の主面に垂直方向（流路ｖの方向に垂直方向）に沿って、筒状の電極ホルダ１０４が設けられている。電極ホルダ１０４の中空の空間内には、棒状の外部電極１０５が、外部電極１０５の底部がセンサセルキャップ１０３の内部に挿入されるように保持されている。検出基体１１mの北極は、電極ホルダベース１０２の底部において、流路ｖの方向に垂直方向に立てられたコンタクトピン１０５ａを介して、外部電極１０５の下端に接続されている。被検査エアロゾル３３ｂは、被検査エアロゾル３３ｂが検出基体１１mの表面に設けられた擬受容体膜に噴射できるように、ガス流速ｖで、水平に配列された配管１０６を通して導入される。図２３では配管１０６は一様な太さで示されているが、実際には図２３において検出基体１１mの左側の配管１０６は、標的ウィルス６０の濃度（個数体積密度）を濃縮する共通濃縮機構３４を構成するようにテーパ形状をなしている。
図２３において、検出容器１０の中央部の下側で、サセプタ１０１に対向する部位には、図２６に示すように、サセプタ１０１を下方から挿入し、出し入れするための配管部１５１が、配管１０６の肉厚よりも厚い板状の構造として設けられている。図２６(a)に示すように、配管部１５１の中央部に設けられた貫通孔の内壁には、シール部材としてのＯリング１３１ｎを挿入するＯリング溝１３３ｎが織り込まれている。対応して、図２６(ｂ)に示すように、円柱状のサセプタ１０１の側壁にはＯリング溝に嵌め込まれたＯリング１３１ｎが取り付けられている。図２６(a)に示した配管部１５１の中央部に設けられた貫通孔に、図２６(ｂ)に示した円柱状のサセプタ１０１を挿入することにより、円柱状のサセプタ１０１の側壁と配管部１５１の貫通孔の内壁の間のＯリング１３１ｎが気体のリークを防ぐ気密性を実現している。
配管部１５１とサセプタ１０１との組み立て構造を有するため、図２６に示したように、検出基体１１mの交換の際には、配管部１５１を介して、サセプタ１０１を取り外し可能、且つ、サセプタ１０１と配管部１５１の間からガスが漏れ出さないようなＯリング１３１ｎによる気密シールの構造をなしている。図２３及び図２６(a)から分かるように、検出容器１０の上面と電極ホルダベース１０２との間にはＯリング１３１ｍが挿入され、電極ホルダベース１０２とセンサセルキャップ１０３の間には、Ｏリング１３１ｌが挿入され、検出容器１０、電極ホルダベース１０２及びセンサセルキャップ１０３等を分解可能とするとともに、ガスのリークを防ぐ気密性を担保している。検出基体１１mの直下に位置するホルダ１０７の下部には、ペルチェ素子１０８が保持されている。サーミスタ１０９は、ホルダ１０７の側方位置に挿入される。ペルチェ素子１０８は、アダプタ１１０を介して、検出基体１１ａを加熱及び冷却するために用いられる。サーミスタ１０９は、熱電対などのような、他の温度センサに置き換えることも可能である。
図２６(ｂ)に示したサセプタ１０１は、図２７に示すような第１検出基体１１ｊ、第２検出基体１１ｋ、第３検出基体１１ｌ、第４検出基体１１ｍ、第５検出基体１１n、第６検出基体１１oの６個の検出基体を搭載した６球回転移動機構に置き換えることができる。図２７に示す第１検出基体１１ｊを着目したボールＳＡＷセンサとすれば、第２検出基体１１ｋ、第３検出基体１１ｌ、第４検出基体１１ｍ、第５検出基体１１n、第６検出基体１１oの５個の検出基体は、「交換用ボールＳＡＷセンサ」となる。図２３に示した第６拡張実施形態に係るウィルス検査は、図２６に示したような分解可能な構造を有しているので、６個の検出基体１１ｊ～１１oが回転軸Ｘを中心に回転し、着目したボールＳＡＷセンサが、交換用ボールＳＡＷセンサに順次交換される。使用済の検出基体１１ｊ～１１oは、例えば、除菌用ガスで除菌された後、回転して球排出位置に移動して、排出されて新しい球に交換される。６球回転移動機構は、回転機構の他に、上下機構を有していてもよい。この場合、配管１０６とその流路ｖに配置された検出容器１０は固定で、図２７に示す６球回転移動機構が上下動作と回転動作を行う。これにより、球の交換が更に容易化される。尚、図２７に示す回転移動機構は、６球を搭載可能であるが、その数は、６球に限定されることはなく、それ以下でも、それ以上でもよい。また、後述するように、ウィルス検査用の検出基体と水分検査用の検出基体を搭載する場合には、回転移動機構が搭載可能な検出基体の数は、偶数であることが望ましい。
図２４に示す第６拡張実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０は、図１に示した基本実施形態に係るウィルス検査システムの信号処理ユニット５０とほぼ同様な論理的な回路構成であるが、データプロセッサ５００が水分検査手段５１５を有する点が相違する。水分検査手段５１５は、空気中の標的ウィルス６０ではなく、空気中の水分量を検出する。即ち、水分検査球には、空気中の水分子に結合する物質を設けておくことで、ボールＳＡＷセンサからの帰還バースト信号の波形データを用いて、水分子の結合による重量面密度の増加をＳＡＷの遅延時間応答として積分型差分検出することにより、空気中の水分量を見積もることができる。その他の構成については、基本実施形態に係るウィルス検査システムと同じであるため、ここでの説明を省略する。
――第６拡張実施形態のウィルス検査方法――
次に、図２５及び図２７を参照しつつ、第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法を説明する。第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法では、水分検査球としての第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１nと、ウィルス検査球としての第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを３個ずつ交互に入れておくことで、加湿器２０を駆動させた後、検査前に、配管内部の湿度（水分量）を確認し、最適な湿度を保った状態で検査を行うことができる。
次に、図２５及び図２７を参照しつつ、第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法を説明する。第６拡張実施形態に係るウィルス検査方法では、水分検査球としての第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１nと、ウィルス検査球としての第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを３個ずつ交互に入れておくことで、加湿器２０を駆動させた後、検査前に、配管内部の湿度（水分量）を確認し、最適な湿度を保った状態で検査を行うことができる。
(0)（湿度検査工程）
まず、図２５のステップＳ２０において、図２７に示す回転移動機構（以下において「レボルバ」と称する。）を上下／回転駆動させて、水分検査球としての第１検出基体１１ｊを検査位置に配置した後に、配管内部、及び検出容器１０内の湿度を検査する。具体的には、まず、レボルバを上下駆動し、図２６（ｂ）に示すレボルバの一部を構成するサセプタ部を、図２６（ａ）に示す検出容器本体から離脱させる。そして、レボルバを回転駆動しながら、水分検査球としての第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１nと、ウィルス検査球としての第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを交互にレボルバに搭載する。この後、レボルバを上下／回転駆動し、水分検査球としての第１検出基体１１ｊを検査位置に配置する。続けて、開閉バルブ３２を開状態に設定し、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂをそれぞれ閉状態に設定する。ガス供給ユニット７０からパージガスを導入し、吸引ポンプにより検査装置の配管内部、及び検出容器１０内部等に残存しているガスの除去を行う。
まず、図２５のステップＳ２０において、図２７に示す回転移動機構（以下において「レボルバ」と称する。）を上下／回転駆動させて、水分検査球としての第１検出基体１１ｊを検査位置に配置した後に、配管内部、及び検出容器１０内の湿度を検査する。具体的には、まず、レボルバを上下駆動し、図２６（ｂ）に示すレボルバの一部を構成するサセプタ部を、図２６（ａ）に示す検出容器本体から離脱させる。そして、レボルバを回転駆動しながら、水分検査球としての第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１nと、ウィルス検査球としての第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを交互にレボルバに搭載する。この後、レボルバを上下／回転駆動し、水分検査球としての第１検出基体１１ｊを検査位置に配置する。続けて、開閉バルブ３２を開状態に設定し、三方バルブである加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂをそれぞれ閉状態に設定する。ガス供給ユニット７０からパージガスを導入し、吸引ポンプにより検査装置の配管内部、及び検出容器１０内部等に残存しているガスの除去を行う。
次に、開閉バルブ３２を閉状態に設定し、加湿入力弁２３ａ及び加湿出力弁２３ｂにより湿潤空気搬送配管Ｂを選択する。吸引ポンプの起動により環境空気が取り込まれると、活性炭等が充填されたフィルタ２１により不純物や水分が除去されて、清浄乾燥空気が生成される。清浄乾燥空気は、マスフローコントローラ２２により流量１Ｌ／ｍｉｎ程度に設定された後に、加湿器２０により加湿されて、清浄湿潤空気となる。清浄湿潤空気が加湿出力弁２３ｂ及び第１濃縮機構３４ａを経由して、第１検出基体１１ｊの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜に供給されると、図２４に示したウィルス検査システムのデータプロセッサ５００の水分検査手段５１５によって、配管内部、及び検出容器１０内の湿度の検査が行われる。そして、検査装置の配管内部、及び検出容器１０内の湿度が所定の湿度である場合には、後述するステップに進む。
(1)（加湿工程）
まず、図２５のステップＳ２１において、図２７に示すレボルバを上下／回転駆動させて、水分検査球に代えて、ウィルス検査球である第２検出基体１１ｋを検査位置に配置した後に、第２検出基体１１ｋの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜上に液膜６１を形成する。液膜６１は、擬受容体膜上の擬受容体１４が活性を維持可能な量だけ形成される。液膜６１は、例えば、水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液である。具体的な動作については、図１２のフローチャートで説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法と同じなので、ここでの説明を省略する。
まず、図２５のステップＳ２１において、図２７に示すレボルバを上下／回転駆動させて、水分検査球に代えて、ウィルス検査球である第２検出基体１１ｋを検査位置に配置した後に、第２検出基体１１ｋの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜上に液膜６１を形成する。液膜６１は、擬受容体膜上の擬受容体１４が活性を維持可能な量だけ形成される。液膜６１は、例えば、水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液である。具体的な動作については、図１２のフローチャートで説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法と同じなので、ここでの説明を省略する。
(2)（噴射工程）
次に、図２５のステップＳ２２において、粗エアロゾル３３ａを取り込み、粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流を形成した後に、被検査エアロゾル３３ｂを擬受容体膜上に噴射する。具体的な動作については、図１２のフローチャートを参照して基本実施形態に係るウィルス検査方法の欄で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
次に、図２５のステップＳ２２において、粗エアロゾル３３ａを取り込み、粗エアロゾル３３ａに液体を含ませて、含水エアロゾルからなる被検査エアロゾル３３ｂの流体流を形成した後に、被検査エアロゾル３３ｂを擬受容体膜上に噴射する。具体的な動作については、図１２のフローチャートを参照して基本実施形態に係るウィルス検査方法の欄で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
(3)（検査工程）
次に、図２５のステップＳ２３において、擬受容体膜上の擬受容体１４に結合した標的ウィルス６０に基づき、被検査エアロゾル３３ｂ中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行う。具体的な動作については、図１２のフローを参照して説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
次に、図２５のステップＳ２３において、擬受容体膜上の擬受容体１４に結合した標的ウィルス６０に基づき、被検査エアロゾル３３ｂ中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行う。具体的な動作については、図１２のフローを参照して説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
(4)（除菌工程）
次に、図２５のステップＳ２４において、ステップＳ２３での検査によって汚染された配管内、及び機器内の除菌を行う。具体的な動作については、図１２のフローを参照して説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
次に、図２５のステップＳ２４において、ステップＳ２３での検査によって汚染された配管内、及び機器内の除菌を行う。具体的な動作については、図１２のフローを参照して説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法で既に説明したので、ここでの説明を省略する。
このように、第６拡張実施形態では、予め最適な水分量を検査しておくことで、後に行われる特異結合反応を促進することが可能となる。しかも、６球回転移動を用いることで、空気中の水分量を検査する水分検査球と、空気中の標的ウィルス６０を検査するウィルス検査球とを自動的に入れ替えることができるので、簡易、かつ高速に、標的ウィルス６０のインサイチュ検査を行うことができる。
（第７拡張実施形態）
図１に示した基本実施形態に係るウィルス検査装置の構造と同様に、本発明の第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成しているウィルス検査装置の検出容器１０は、図２８に示すように、検出容器１０の左側の外壁に導入口（第１導入口）を備えるが、更に、検出容器１０の天井側に第２導入口を備える。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部に位置するウィルス濃縮機構３４が、図２８の左側から三方バルブ（第１の三方バルブ）である検査入力弁２３ｅを介して検出容器１０の導入口に接続されている。ウィルス搬送配管Aは、被検査空気３１ａを擬受容体膜１３の表面に噴射するガス配管系である。第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、更に、一定の設定濃度のウィルスを含む校正用エアロゾルを、検出基体１１ａの擬受容体膜１３上に噴射するための校正用ガス搬送配管Ｅを備えている。図２８及び図２９に示すように、マスフローコントローラ２２から第３の三方バルブである加湿入力弁２３ａに至り、加湿器２０が接続されるように右方に伸びる配管の途中においてＴ型の分岐をして、この分岐配管に校正用エアロゾル発生器２０caliが接続されている。
図１に示した基本実施形態に係るウィルス検査装置の構造と同様に、本発明の第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成しているウィルス検査装置の検出容器１０は、図２８に示すように、検出容器１０の左側の外壁に導入口（第１導入口）を備えるが、更に、検出容器１０の天井側に第２導入口を備える。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部に位置するウィルス濃縮機構３４が、図２８の左側から三方バルブ（第１の三方バルブ）である検査入力弁２３ｅを介して検出容器１０の導入口に接続されている。ウィルス搬送配管Aは、被検査空気３１ａを擬受容体膜１３の表面に噴射するガス配管系である。第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、更に、一定の設定濃度のウィルスを含む校正用エアロゾルを、検出基体１１ａの擬受容体膜１３上に噴射するための校正用ガス搬送配管Ｅを備えている。図２８及び図２９に示すように、マスフローコントローラ２２から第３の三方バルブである加湿入力弁２３ａに至り、加湿器２０が接続されるように右方に伸びる配管の途中においてＴ型の分岐をして、この分岐配管に校正用エアロゾル発生器２０caliが接続されている。
既に図１を用いた基本実施形態に係るウィルス検査システムの説明において、加湿器２０が、水分発生用のネブライザー（液体霧化装置）及び浸透管で構成されていることを示した。しかしながら、ネブライザー（液体霧化装置）は、水のエアロゾルを発生する用途以外に、水とウィルス等の微粒子の懸濁液を霧化して、水、空気および微粒子を含むエアロゾルを発生する用途にも一般に使用されている。基本実施形態から派生した本発明の第７拡張実施形態に係るウィルス検査システム及びウィルス検査装置は、図２８及び図２９に示すように、フィルタ２１からマスフローコントローラ２２を経て第３の三方バルブである加湿入力弁２３ａに至り、更に加湿入力弁２３ａを介して右方に伸びる配管と加湿出力弁２３ｃとの間において、加湿器２０が接続されている。
図２８及び図２９に示すように、第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置の検査入力弁２３ｅは第１の三方バルブで構成され、加湿出力弁２３ｃは第２の三方バルブで構成されている。これら第１及び第２の三方バルブに導入される３本の配管に対応して、それぞれ第1～第３ポートの３つの接続ポートを備えている。なお、「第1～第３ポート」は、配管を構成する回路中の位置を特定するための便宜上の名称に過ぎず、物理的に独立した個別の部材が存在することを、必ずしも前提とするものではない。
図１に示した基本実施形態に係るウィルス検査装置の構造と同様に、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成しているウィルス検査装置の検出容器１０は、図２８に示すように、検出容器１０の左側の外壁に導入口（第１導入口）を備えるが、更に、検出容器１０の天井側に第２導入口を備える。ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部に位置するウィルス濃縮機構３４が、図２８の左側から第１の三方バルブである検査入力弁２３ｅの第３ポートを介して検出容器１０の導入口に接続されている。ウィルス搬送配管Aは、被検査空気３１ａを擬受容体膜１３の表面に噴射するガス配管系である。第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、更に、一定の設定濃度のウィルスを含む校正用エアロゾルを、検出基体１１ａの擬受容体膜１３上に噴射するための校正用ガス搬送配管Ｅを備えている。図２８及び図２９に示すように、マスフローコントローラ２２から第３の三方バルブである加湿入力弁２３ａの第１ポートに至り、加湿器２０が接続されるように右方に伸びる配管の途中においてＴ型の分岐をして、この分岐配管に校正用エアロゾル発生器２０caliが接続されている。
エアロゾル発生器２０caliは、図２９の中央に示すように、一定の設定濃度のウィルス懸濁液を貯留可能な液槽と、液槽の上部を覆うスプレーチャンバを有したコンプレッサ式のネブライザー（液体霧化装置）の構造をなしている。エアロゾル発生器２０caliは、更にスプレーチャンバの内部に液槽からウィルス懸濁液を吸い上げて、一定の設定濃度のウィルスを含むエアロゾルを噴射する懸濁液ノズル３４ｍを備えている。懸濁液ノズル３４ｍは、例えば図２９に示したような同心円状の二重管ノズルで構成できる。基本実施形態に係るウィルス検査装置とは異なり、第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、図２８及び図２９に示すように、校正用エアロゾルを発生することが可能な校正用エアロゾル発生器２０caliを、加湿器２０とは別に備えている点が技術的な特徴である。エアロゾル発生器２０caliは、コンプレッサ式のネブライザー（液体霧化装置）の構造を基礎として、更に超音波式の機能を付加したものでもよい。第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、校正用エアロゾル発生器２０caliを備えていることにより、濃度が一定の値に設定されたウィルスを含む校正用エアロゾルを検出容器１０内の検出基体１１ａに噴射して、噴射後複数の時刻における応答を測定して、検出基体１１ａの校正を行うことができる。基本実施形態に係るウィルス検査装置で説明したとおり、検出基体１１ａは球状をなし、検出基体１１ａの少なくとも一部に擬受容体膜１３が皮膜されている。
第１の三方バルブである検査入力弁２３ｅを切り替えて、検査入力弁２３ｅが校正用ガス搬送配管Ｅからの校正用エアロゾルを通過させる場合は、校正用エアロゾルは共通濃縮機構（第１共通濃縮機構）３４で濃縮されて検出容器１０の内部にある検出基体１１ａに噴射され、検出基体１１ａの校正に使用される。検査入力弁２３ｅを切り替えて、検査入力弁２３ｅがウィルス搬送配管Aからの被検査空気を通過させる場合は、校正された検出基体１１ａを用いて標的ウィルスの濃度が測定される。第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、更にガス供給ユニット７０と検出容器１０の天井側の第２導入口を接続するパージガス搬送配管Dを備える。図２８において、第２の三方バルブである加湿出力弁２３ｃは、パージガス搬送配管Dに接続された第３ポートを有すると共に、湿潤空気搬送配管Ｂに接続された第１ポート及び乾燥空気搬送配管Ｃに接続された第２ポートを有している。ガス供給ユニット７０は、パージガス搬送配管Dを介して、検出容器１０の内部に除菌ガス、又はパージガスを選択的に供給する。パージガス搬送配管Ｄの出射端には、第２共通濃縮機構３４ｎが設けられている。第２共通濃縮機構３４ｎは、検出容器１０の天井側の第２導入口に接続されている。
図２８に示すように、パージガス搬送配管Dは加湿出力弁２３ｃの第３ポートに接続されたＴ分岐を有するが、第２共通濃縮機構３４ｎが設けられる側のパージガス搬送配管Dの端部は、検出容器１０の天井側に接続されている。 即ち、パージガス搬送配管Dが検出容器１０の天井側に接続され、パージガス流は検出容器１０の上部から下部に流れる。検出容器１０には吸引ポンプ４０が接続されているので、吸引ポンプ４０で吸引することにより、パージガス搬送配管Ｄからの除菌ガス又はパージガスは、検出容器１０を介して吸引ポンプ４０に供給される。パージガス搬送配管Dのガス供給ユニット７０と第２共通濃縮機構３４ｎの間に設けられたＴ分岐には、加湿出力弁２３ｃで切り替えられる湿潤空気搬送配管Ｂ及び乾燥空気搬送配管Ｃが接続され、バルブ操作で清浄湿潤空気及び清浄乾燥空気のパージガス搬送配管Ｄへの導入が選択可能である。経路を切り替えることにより、第２共通濃縮機構３４ｎから検出容器１０の第２導入口を介して検出基体１１ａの表面に、清浄湿潤空気、清浄乾燥空気、及びパージガスが、逐次噴射される。
又、ウィルス搬送配管Aの途中に校正用ガス搬送配管Ｅが、第１の三方バルブである検査入力弁２３ｅの第１ポートを介して接続されているので、検査入力弁２３ｅを切り替えることにより、被検査空気３１ａと校正用エアロゾルのウィルス搬送配管Aへの導入が選択可能である。したがって、第１の三方バルブである検査入力弁２３ｅを切り替えることにより、第１共通濃縮機構３４から、濃度が複数の値に設定された校正用ウィルスを含む校正用エアロゾルを、検出基体１１ａに噴射して、検出基体１１ａの校正を行うことができる。第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、校正用エアロゾルを用いて検出基体１１ａの校正を行うことにより、基本実施形態に係るウィルス検査装置に比し、信頼性の高い積分型差分検出を行うことが可能となる。
図２８に示すように、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムは、擬受容体膜１３に設けられた擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３の物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する信号変換器１２と、信号変換器１２の出力する電気信号を用いて積分型差分検出する信号処理ユニット５０を備えている。なお、信号処理ユニット５０はガス供給ユニット７０を駆動制御する機能も備えている。スパイクタンパク受容体結合反応によって擬受容体膜１３の表面に結合したウィルスの存在が、信号処理ユニット５０が積分型差分検出の演算処理をすることにより検出できる。同時に、信号処理ユニット５０が、信号変換器１２の出力する電気信号を用いて積分型差分検出することにより、校正用エアロゾルに含まれる校正用ウィルスの擬受容体膜１３の表面に対する結合を検出して、ウィルス検査システムの感度を校正できる。
以上の通り、第１の三方バルブである検査入力弁２３ｅ及び第２の三方バルブである加湿出力弁２３ｃを切り替えることにより、ウィルス搬送配管A、湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ、パージガス搬送配管Ｄ及び校正用ガス搬送配管Ｅは、導入経路が選択可能である。また、図２９に示すように、ラインポンプ（コンプレッサ）４０aを校正用エアロゾル発生器２０caliの導入側に直列接続するように校正用ガス搬送配管Ｅを構成してもよい。即ち、図２９に示す第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置のより具体的な配管経路においては、直列接続されたラインポンプ４０aと、第１可変リークバルブNV1と、第１流量計FM1と、校正用エアロゾル発生器２０caliとが校正用ガス搬送配管Ｅの一部を構成している。図２９に示す例においては、校正用ガス搬送配管Ｅは、校正用エアロゾル発生器２０caliの上側の配管と、校正用エアロゾル発生器２０caliの下側の配管に分けて考えることが可能である。即ち、校正用ガス搬送配管Ｅの上側の配管と、下側の配管が、校正用エアロゾル発生器２０caliを挟むように校正用エアロゾル発生器２０caliの両側に設けられ、エアロゾル発生器２０caliのスプレーチャンバの先端が、校正用ガス搬送配管Ｅの上側の配管を介して検査入力弁２３ｅの第１ポートに接続されている。フィルタ２１を経由してラインポンプ４０aで加圧された清浄乾燥空気が、二重管構造の懸濁液ノズル３４ｍの中央の管から噴出する。
そして、清浄乾燥空気が、懸濁液ノズル３４ｍの中央の管から噴出する際に、二重管構造の外側の管が中央の管の外壁との間に構成する鞘部の底部に設けられた開口部が、エアロゾル発生器２０caliの液槽から一定の設定濃度のウィルス懸濁液を吸い込む。そして、鞘部の底部から鞘部の隙間に導入された一定の設定濃度のウィルス懸濁液は鞘部の頂部まで吸い上げられ、鞘部の頂部から、ウィルス懸濁液が霧状にスプレーチャンバの内部に噴出する。図２９に示すように、スプレーチャンバの内部にウィルス懸濁液が霧状に噴出すると、一定の設定濃度のウィルスを含む校正用エアロゾルがスプレーチャンバの先端から噴出し、校正用ガス搬送配管Ｅの一部をなす検査入力弁２３ｅの第１ポートに向かう配管の内部に導入される。
校正用エアロゾル発生器２０caliは、濃度が制御されたウィルス懸濁液（抗原溶液）を有し、濃度が制御されたウィルスを含むエアロゾルを校正用エアロゾルとして発生する。なお、図２９は模式的な配管図であり、便宜上の表現において、検査入力弁２３ｅより上方の部分が９０度左回転している点で実体配管とは異なる。更に、図２９は模式的に立体構造を表現していることにも留意が必要である。即ち、図２９の紙面の手前側において、湿潤空気搬送配管Ｂが加湿出力弁２３ｃの第１ポートに接続され、乾燥空気搬送配管Ｃが加湿出力弁２３ｃの第２ポートに接続される３次元構造をなしている。そして、校正用エアロゾル発生器２０caliのスプレーチャンバの先端から伸びる校正用ガス搬送配管Ｅの上側の配管は、３次元空間において湿潤空気搬送配管Ｂ及び乾燥空気搬送配管Ｃと交わることなく、検査入力弁２３ｅの第１ポートに接続されている。
また、湿潤空気搬送配管Ｂは、加湿器２０と加湿出力弁２３ｃの第１ポートとの間に直列接続された第３可変リークバルブNV3と、第３流量計FM3とを有する配管経路を構成する。乾燥空気搬送配管Ｃは、第３の三方バルブである加湿入力弁２３ａと第２の三方バルブである加湿出力弁２３ｃの第２ポートとの間に直列接続された第２可変リークバルブNV2と、第２流量計FM2とを有する配管経路を構成する。更に、図２９に示すように検査入力弁２３ｅの第３ポートと検出容器１０の間には、直列接続された第４可変リークバルブNV4と、第４流量計FM4とを接続したバイパス経路が設けられている。検出基体１１ａを通過する排気側の配管経路には、図２９の紙面の上方に示したように、検出容器１０から上方に伸びて右に曲がるＬ字配管に圧力計Ｐが付され、この圧力計Ｐを付加した配管に第５可変リークバルブNV5が接続されている。既に説明したとおり、図２９では検査入力弁２３ｅより上方の部分が９０度左回転して示されているので、圧力計Ｐは実際には検出容器１０の右方に位置している。又、図２９に図示された、検出容器１０から上方に伸びて右に曲がるＬ字配管は、実際には９０度右回転で戻されるので、検出容器１０から右方に伸びて下に曲がるＬ字配管である。そして、第５可変リークバルブNV5の排気側でバイパス経路の配管と集合した後、更に吸引ポンプ４０に接続されている。吸引ポンプ４０の出力側に接続されたフィルタ２１aは、ウィルスが外部に漏れないようにするための配管要素である。
また、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムを構成しているウィルス検査装置では、湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ、パージガス搬送配管Ｄのそれぞれが、ウィルス搬送配管A及び校正用ガス搬送配管Ｅとは独立に設けられている。図２９ではウィルス搬送配管A及び校正用ガス搬送配管Ｅを紙面のレベルに表現しているが、この場合、湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ、パージガス搬送配管Ｄは、それぞれ紙面の手前側に位置する立体構造である。図２９に示すように、加湿出力弁２３ｃの第３ポートと検出容器１０の第１導入口とを接続する配管の途中において、ガス制御ユニット７６から延長されるパージガス搬送配管DがＴ分岐で接続されている。ガス制御ユニット７６は図２８に示すガス供給ユニット７０と同様に、パージガス搬送配管Dを介して、加湿出力弁２３ｃの第３ポートから伸びる配管に除菌ガス、又はパージガスを選択的に供給する機能を有する。この加湿出力弁２３ｃの第３ポートと検出容器１０の第１導入口とを接続する配管の途中に、パージガス搬送配管Dが接続される位置は、紙面の手前側であり、図２９は立体的な配管図を示している。
ウィルス搬送配管A及び校正用ガス搬送配管Ｅの配管系とは独立に湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ、パージガス搬送配管Ｄを備えることにより、清浄湿潤空気や清浄乾燥空気にウィルスが含まれる可能性を排除することができる。また、校正用エアロゾル中のウィルス濃度のばらつきを抑える効果がある。更に、パージガスの圧力が低いと非特異吸着物質を検出基体１１ａから飛ばして除去することができないことから、図２９の紙面の上方に示した圧力計Ｐでモニタしている。そして、パージガス搬送配管Ｄをウィルス搬送配管A及び校正用ガス搬送配管Ｅの配管系と別個に設け、かつパージガス流を検出容器１０の上部から下部に流している。パージガスの圧力を高くし、パージガス流を検出容器１０の上部から下部に流すことにより、SAW周回経路から非特異吸着物質を効率よくパージガスが除去することができる。なお、図３及び図１３に示すように、ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の北極側には外部電極１０５が設けられている。図２９の左上にはボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の外部電極１０５に接続される高周波線路７５が水平に示されている。しかしながら、図２９は検査入力弁２３ｅより上方の部分が９０度左回転した図であるので、実際には高周波線路７５は、上方から垂直方向にボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３）の北極側に導かれる電気配線を意味する。また、加湿出力弁２３ｃの第３ポートから検出容器１０の第２導入口に伸びるパージガス搬送配管Dの延長部が斜めに描かれているのは、ボールSAWセンサの北極側電極に接続される高周波線路７５を避けて北西位置に設けた第２導入口にパージガス搬送配管を接続し、パージガスを北西方向から南東方向に向けて流す構造を示すためである。
尚、第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置では、図２９の中央に一点鎖線で囲んだ領域ARに立体的に含まれる配管要素を、３Ｄプリンタ等の成型装置により一体成型してよりコンパクトな構造にすることが可能である。図２９の３次元領域ARに含まれる要素としては、具体的には、検出基体１１ａを配置可能な検出容器１０と、校正用エアロゾル発生器２０caliと、検出容器１１と校正用エアロゾル発生器２０caliの間に挿入された加湿出力弁２３ｃ等が含まれる。図２９に示す加湿出力弁２３ｃは、紙面の手前側に位置する。第２の三方バルブである加湿出力弁２３ｃは、パージガス搬送配管Dに紙面の手前で接続された第３ポートを有すると共に、湿潤空気搬送配管Ｂに紙面の手前で接続された第１ポート及び乾燥空気搬送配管Ｃに紙面の手前で接続された第２ポートを有している。又、図２８では記載されていないが、検出容器１０と検査入力弁２３ｅの第３ポートを接続する配管の途中には、第４可変リークバルブNV4と第４流量計FM4の直列接続からなるバイパス経路が、分岐配管として接続されている。
図２９の一点鎖線で囲んだ３次元領域ARには、紙面の手前に位置する加湿出力弁２３ｃに接続される湿潤空気搬送配管Ｂ、乾燥空気搬送配管Ｃ及びバイパス経路等の５系統の配管の一部や配管継ぎ手等も含まれることは勿論である。３Ｄプリンタ等で一体成型する場合は、検出容器１０の左側の第１導入口や天井側の第２導入口は、物理的に独立して存在する開口部である必要は必ずしもない。例えば、単に第１共通濃縮機構３４や第２共通濃縮機構３４ｎを接続する位置を示す名称となり得る。一方、３Ｄプリンタ等で一体成型する場合であっても、図３等に示したように、第１導入口及び第２導入口を、第１共通濃縮機構３４及び第２共通濃縮機構３４ｎに対して相対的に摺動移動するモードを採用可能なような分割構造も実現できる。したがって、３Ｄプリンタ等で一体成型する場合であっても、摺動移動可能な構造に成形する場合であれば、第１導入口及び第２導入口は、実体的な物理構造として検出容器１０に設けられる開口部となる。３Ｄプリンタ等で一体成型することにより、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムをより小型化することが可能になる。
――第７拡張実施形態に係るウィルス検査方法――
次に、図２８及び図２９に示した第７拡張実施形態に係るウィルス検査システム及びウィルス検査装置を用いて、ボールSAWセンサを構成している検出基体１１ａの感度校正を行い、かつその感度校正が行われたボールSAWセンサにより高感度のウィルス検査を行う方法について、図３０及び図３３のフローチャート等を用いて説明する。第７拡張実施形態に係るウィルス検査方法は、以下に示すように、校正曲線の作成手順と、感度校正によるウィルス検査手順との２つの処理手順に大きく分けることができる。
次に、図２８及び図２９に示した第７拡張実施形態に係るウィルス検査システム及びウィルス検査装置を用いて、ボールSAWセンサを構成している検出基体１１ａの感度校正を行い、かつその感度校正が行われたボールSAWセンサにより高感度のウィルス検査を行う方法について、図３０及び図３３のフローチャート等を用いて説明する。第７拡張実施形態に係るウィルス検査方法は、以下に示すように、校正曲線の作成手順と、感度校正によるウィルス検査手順との２つの処理手順に大きく分けることができる。
（a）校正曲線の作成手順
まず、図３０のフローチャートのステップＳ３０１に示すように、図２９の第３可変リークバルブNV3と第３流量計FM3により流量を制御した湿潤空気を、湿潤空気搬送配管Ｂから検出容器１０に供給して、湿潤空気による検出基体１１ａの表面の加湿を行う。ステップＳ３０１においては、図３１に示すように、検出基体１１ａの応答としての相対遅延時間変化Δt/tが一定の初期値(Δt/t)0に達するようにする。但し、既に検出基体１１ａの表面が加湿されている場合にはステップＳ３０１を省略しても差し支えない。図３１で、相対遅延時間変化Δt/tが一定の初期値(Δt/t)0に達したタイミングを時間の原点t=0とする。
まず、図３０のフローチャートのステップＳ３０１に示すように、図２９の第３可変リークバルブNV3と第３流量計FM3により流量を制御した湿潤空気を、湿潤空気搬送配管Ｂから検出容器１０に供給して、湿潤空気による検出基体１１ａの表面の加湿を行う。ステップＳ３０１においては、図３１に示すように、検出基体１１ａの応答としての相対遅延時間変化Δt/tが一定の初期値(Δt/t)0に達するようにする。但し、既に検出基体１１ａの表面が加湿されている場合にはステップＳ３０１を省略しても差し支えない。図３１で、相対遅延時間変化Δt/tが一定の初期値(Δt/t)0に達したタイミングを時間の原点t=0とする。
次に、ステップＳ３０２に示すように、校正用エアロゾル発生器２０caliの懸濁液ノズル３４ｍに、図２９の第１可変リークバルブNV1と第１流量計FM1により流量を制御した清浄空気を一定時間t1の間だけ供給する。ステップＳ３０２では、予め設定した濃度n0のウィルス懸濁液を貯留する液槽から懸濁液ノズル３４ｍに懸濁液が吸い上げられる。そして、ステップＳ３０２において、校正用エアロゾル発生器２０caliの懸濁液ノズル３４ｍから予め設定した濃度n0のウィルスを含むエアロゾルが噴出する。濃度n0のウィルスを含むエアロゾルは、校正用エアロゾル発生器２０caliから検査入力弁２３ｅの第１ポートを経由して、検出容器１０と検査入力弁２３ｅの第３ポートを接続する配管に導入される。検出容器１０と検査入力弁２３ｅの第３ポートを接続する配管に導入された濃度n0のウィルスを含む校正用エアロゾルは、検出容器１０に設けられたノズル３４通過して、検出容器１０内の擬受容体膜１３に噴射される。ステップＳ３０２のタイミングで擬受容体膜１３に濃度n0のウィルスを含む校正用エアロゾルが噴射されると、図３１の応答曲線に示すように、相対遅延時間変化Δt/tが時間に依存して増加する。
次に、図３１の時間t1の経過後、図３０のフローチャートのステップＳ３０３に示すように、検出容器１０内の擬受容体膜１３に特異的に捕捉されたウィルス以外の非特異吸着物質をパージする。非特異吸着物質のパージは、図２９の第２可変リークバルブNV2と第２流量計FM2により流量を制御した清浄乾燥空気を、乾燥空気搬送配管Ｃから検出容器１０内の擬受容体膜１３に噴射することにより実施する。ステップＳ３０３の非特異吸着物質のパージの段階においては、図３１に示すように、相対遅延時間変化Δt/tが飽和に達した後は減少に転じ、時間t_Eqに達する前に一定の収束値（Δt/t）1に収束する。相対遅延時間変化Δt/tが収束値(Δt/t)1に収束した後、例えば、図３１に示すポイントＭの時点において、初期値と収束値の差分(Δt/t)Diffを計測する。差分(Δt/t)Diffは、式（８）に示す初期値(Δt/t)0と収束値(Δt/t)1の差であり、非特異吸着を除外した検出基体１０aのウィルスによる応答として、濃度n0における積分型差分検出の応答量が計測できる：
(Δt/t)Diff = (Δt/t)1－(Δt/t)0 ‥‥（８）
(Δt/t)Diff = (Δt/t)1－(Δt/t)0 ‥‥（８）
次に、ステップＳ３０４に示すように、校正用エアロゾル発生器２０caliにおける単位時間あたりの懸濁液消費量と清浄乾燥空気の流量、並びに検出容器の体積から、検出容器１０におけるウィルス濃度n（個/L）を求める。その後、ステップS３０５及びS３０６に示すように、計測回数が所定回数に達するまで、懸濁液におけるウィルス濃度n0を、ウィルス濃度n1，n2，n3，n4，………に順次変えて、図３０のフローチャートのステップＳ３０２からステップＳ３０４までを繰り返す。そして、ステップS３０５及びS３０７に示すように、計測回数が所定回数に達したら、ウィルス濃度n＝n，n1，n2，n3，n4，………と積分型差分検出の応答量(Δt/t)Diffの関係として、図３２に示すような校正曲線を作成し、図３０のフローチャートに示した手順を終了する。
（ｂ）感度校正されたウィルス検査手順
次に、図３３のフローチャートを参照しつつ、感度校正されたウィルス検査の手順について説明する。図３３のフローチャートの手順は、図１２で説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法を基礎とするものであるので、基本実施形態に係るウィルス検査方法の説明と重複する部分についての詳細な説明は省略する。
次に、図３３のフローチャートを参照しつつ、感度校正されたウィルス検査の手順について説明する。図３３のフローチャートの手順は、図１２で説明した基本実施形態に係るウィルス検査方法を基礎とするものであるので、基本実施形態に係るウィルス検査方法の説明と重複する部分についての詳細な説明は省略する。
まず、図３３のステップＳ４１に示すように、図２９の第３可変リークバルブNV3と第３流量計FM3により流量を制御した湿潤空気を、湿潤空気搬送配管Ｂから検出容器１０に供給して、湿潤空気による検出基体１１ａの表面の加湿を行う。その結果、図１０（ｂ）に示した状態と同様に、擬受容体１４が液膜６１により覆われる。液膜６１は、擬受容体１４が活性を維持可能な量だけ形成される。液膜６１は、例えば、水、又は生体環境を模擬した緩衝溶液である。
次に、ステップＳ４２に示すように、被検査空気３１ａを取り込み、被検査空気３１ａに含まれる粗エアロゾル３３ａからフィルタ３０により所定のサイズ以上のダスト粒子やエアロゾルを除去して被検査エアロゾル３３ｂの流体流を形成した後に、それを擬受容体膜１３上に噴射する。被検査エアロゾル３３ｂは、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示した態様と同様に、先細りテーパ形状の第１共通濃縮機構３４により濃縮された高速気流になり、検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３に供給される。その結果、被検査エアロゾル３３ｂに標的ウィルス６０が含まれている場合には、擬受容体膜１３において、標的ウィルス６０のスパイク糖タンパク質１７のＲＢＤと擬受容体１４と特異結合反応が発生する。
次に、ステップＳ４３に示すように、清浄乾燥空気を乾燥空気搬送配管Ｃから検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に噴射する。この時、乾燥空気搬送配管Ｃに代えて、湿潤空気搬送配管Ｂを選択して、清浄湿潤空気を検出基体１１ａの少なくとも一部を被覆する擬受容体膜１３上に供給してもよい。ステップＳ４３の処理により、擬受容体膜１３に非特異的に吸着した標的ウィルス以外のウィルスやダスト粒子等の不純物である非特異吸着物質を除去することができる。この後、例えば、ボールＳＡＷセンサ（１１ａ，１２，１３，１４）の遅延時間変化の応答量（Δｔ/t）Ｄｉｆｆを測定する。
次に、ステップＳ４４に示すように、図３０のフローチャートに示した校正曲線の作成手順で作成された校正曲線を用いて、図３３のステップＳ４３で測定された遅延時間変化の応答量（Δｔ/t）Ｄｉｆｆの校正値を求める。具体的には、図３２の校正曲線の縦軸値を横軸値に変換することで校正値を求めることができる。そして、ステップＳ４５に示すように、ステップＳ４４で求めた校正値に基づき、環境空気中のウィルスの有無およびその濃度の検査を行う。
最後に、ステップＳ４６に示すように、ステップＳ４３～Ｓ４５の測定によって汚染された配管内、及び機器内の除菌を行う。図３３のフローチャートに示したウィルス検査の手順により、引き続き他の場所でウィルス検査を行う場合に、安全、かつ安心して使用できると共に、次の検査でも高精度に検査を行うことができる。
（第８拡張実施形態）
第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置と同様に、第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置の検出容器１０は、図２８に示した構造と基本的に同様に、検出容器１０の左側の外壁に導入口を備えるが、更に、図３４に示すように、検出容器１０の天井側に複数（５本）の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5をパージ用ノズルとして備える。図３４に示す第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムの検出容器１０の構成は、第７拡張実施形態に係るウィルス検査方法における非特異吸着による測定誤差を低減するための改良された構成である。即ち、検出容器１０の上方に分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5をパージ用ノズルとして設けて、検出容器１０の内部におけるパージガスの流れに方向性を持たせた点に第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムの特徴がある。
第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置と同様に、第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置の検出容器１０は、図２８に示した構造と基本的に同様に、検出容器１０の左側の外壁に導入口を備えるが、更に、図３４に示すように、検出容器１０の天井側に複数（５本）の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5をパージ用ノズルとして備える。図３４に示す第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムの検出容器１０の構成は、第７拡張実施形態に係るウィルス検査方法における非特異吸着による測定誤差を低減するための改良された構成である。即ち、検出容器１０の上方に分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5をパージ用ノズルとして設けて、検出容器１０の内部におけるパージガスの流れに方向性を持たせた点に第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムの特徴がある。
ウィルス搬送配管Aのガス噴射側の端部に位置する第１共通濃縮機構３４は、図２８に示した構造と基本的に同様に、左側から検出容器１０の導入口に接続されている。図３４に示した５本の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5の集合が、図２８に示した第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムの第２共通濃縮機構３４ｎに対応する。以下の第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置の説明においては、第１共通濃縮機構３４を単に「共通濃縮機構３４」と称することとする。図２８に示す第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムでは、検出容器１０の左側の外壁に第１導入口を備え、検出容器１０の天井側に第２導入口を備えた構成を示した。一方、図３４に示すような５本のノズルである分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5を有する構造においては、ノズル群を検出容器１０の内部に配置するのが望ましく、検出容器１０の天井側の第２導入口は省略可能である。よって、図３４に示す第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置の説明では、システムでは、検出容器１０の左側の外壁に設けられる開口部が１個であり、この開口部を単に「導入口」と呼ぶこととする。
図２８に示した第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムの模式的図では、１本の第２共通濃縮機構（パージ用ノズル）３４ｎを１個の下向き二等辺三角形で包括的に簡略表現している。図２８の拡大図に対応する図３４では、５本の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5を、検出容器１０の内壁の上方に設けられた５個の下向き二等辺三角形として表現している。図３４においても、図２８に示した配管系と同様に、湿潤空気搬送配管B、乾燥空気搬送配管Ｃ、パージガス搬送配管Ｄは、ウィルス搬送配管Aとは独立に設けられる（図３４では「配管系Ｂ～Ｄ」と簡略化して示している。）。即ち、図３４において、検出容器１０の上方に設けられた５本の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5にそれぞれ接続される５分岐のマニホールド（５連分岐カップリング）の集合部に接続される配管には、B～Dの表示を付し簡略表示をしているが、配管B～Dは、ウィルス搬送配管Aと区別された配管系である。図２８から分かるように、パージガス搬送配管Ｄの途中に、湿潤空気搬送配管Bと乾燥空気搬送配管Ｃが接続され、検出容器１０の上方に導入される導入用配管の経路B～Dが構成されている。
分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5にそれぞれ接続される５分岐のマニホールドは図３４に示すように、検出容器１０の外部に設けてもよいが、検出容器１０の天井側等の検出容器１０を構成する筐体の一部として一体として構成してもよい。更に、５分岐のマニホールドは検出容器１０の内部、例えば、検出容器１０を構成する筐体の天井側に設けてもよい。既に、第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置では「検出容器１０の天井側には、第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置で説明したような第２導入口は省略可能である」と説明した。しかし、図７，８，１３等に示したようなガス配管系に対して、検出容器を相対的に移動（摺動移動）させ、検出セルを交換する構成とする場合には、例えば、５連等の多連分岐のマニホールドを検出容器１０の内部等に設け、この多連分岐のマニホールドの集中配管部の端部を第２導入口にしてもよい。
多連分岐のマニホールドを１本の配管にする集中配管部の端部を第２導入口にして、外部のガス配管系の端部と位置合わせ可能な構造にすることにより、真空を維持しながら、ガス配管系に対して検出容器を相対的に摺動移動させ、検出セルを交換するモードを実現できる。その他、５本の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5にそれぞれ開口部を設けるような態様も考え得るが、構造が複雑になり、リークの問題や位置合わせの問題等も発生するので望ましくない。ただし、第８拡張実施形態に係るウィルス検査装置において、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5にそれぞれに対応した複数の導入口を有する構造を排除するものではない。
既に、三方バルブの「第1～第３ポート」は、配管を構成する回路中の位置を特定するための便宜上の名称に過ぎず、物理的に独立した個別の部材が存在することを、必ずしも前提とするものではない旨を説明した。同様な趣旨から、図７，８，１３等に示したようにガス配管系に対して、検出容器を相対的に摺動移動させるモードを採用する場合においては、検出容器１０の左側に設けられる導入口は、物理的に独立した開口部としての意味がある。しかし、ガス配管系と検出容器１０との位置関係が固定であれば、検出容器１０の左側に設けられる導入口は実体的な意味はなく、単に、第１共通濃縮機構３４を検出容器１０に接続する位置を示す名称に過ぎない。例えば、第１共通濃縮機構３４と検出容器１０が一体構造であり、第１共通濃縮機構３４から被検査空気３１ａを高速気流として噴射する構造でもよい。第１共通濃縮機構３４と検出容器１０が一体構造の場合は、検出容器１０に設けられる「導入口」は、配管を構成する回路中の位置を特定するための便宜上の名称に過ぎず、物理的に独立した個別の部材が検出容器１０に存在することを、必ずしも前提とするものではない。
図３４に示す第８拡張実施形態に係るウィルス検査システム及びウィルス検査装置では、検出容器１０には、ウィルス搬送配管Aからの被検査空気３１ａに含まれる標的ウィルスを濃縮して、高速気流として噴射するための共通濃縮機構３４を構成する先細りテーパ形状の噴射用ノズルが左側の側壁に設けられている。そして、共通濃縮機構３４の他に、パージガスをシャワー・ビームとして噴射するための分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5が検出容器１０の上部に設けられている。パージ工程においては、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5にパージガス搬送配管Ｄからのパージガスが、導入用配管の経路B～Ｄを介して導入される。図３４に示すように、検出容器１０の左方に、共通濃縮機構３４が設けられた構造例の場合は、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5は、検出容器１０の内壁の上方に設けるのが好適であるが、図３４に例示した配置関係に限定されるものではない。又、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………の本数は５本に限定されるものではない。よって、例えば６本以上の多数のパージガスが同心円状に配置され、同心円状の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端から、パージガスがシャワー状に検出基体１１ａに降り注ぐようにすればよい。
そして、図２８に示した構造と基本的に同様に、導入側の三方バルブである検査入力弁２３ｅを経由する配管が検出容器１０の入力側に接続され、排出側の三方バルブである検査出力弁２３ｆを経由する配管が検出容器１０の出力側に接続されている。詳細な配管の図示を省略しているが、検査入力弁２３ｅは、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムの検査入力弁２３ｅと同様な三方バルブである。よって、図３４の下側から校正用ガス搬送配管Ｅが導入側の三方バルブである検査入力弁２３ｅの第１ポートに到達し、図３４の左側からウィルス搬送配管Aが検査入力弁２３ｅの第２ポートに到達する構成になっている。したがって、検査入力弁２３ｅを切り替えることにより、被検査空気または校正用エアロゾル選択して、検査入力弁２３ｅの第３ポートを介して、検出容器１０に導入することが可能である。
第７拡張実施形態に係るウィルス検査装置と同様に、パージガス搬送配管Ｄに関しては、既に述べたように、ウィルス搬送配管A及び校正用ガス搬送配管Ｅと別個に設けられているので、パージガス流を検出容器１０の上部から下部に流すことで、パージガスによりSAW周回経路から非特異吸着物質を効率よく除去することができる。なお、図１に示した基本実施形態に係るウィルス検査システムの配管経路のように、パージガス搬送配管Ｄがウィルス搬送配管Aと同じである場合は、パージガス圧力が低くなり、非特異吸着物質を検出基体１１ａから飛ばして十分に除去することができない。その結果、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムの説明で用いた図３１のセンサの積分型差分応答(Δt/t)Diffが、標的ウィルスのみが付着した場合の値に比べて大きくなる。積分型差分応答(Δt/t)Diffの増大は、被検査空気３１ａ中の標的ウィルス濃度が低く、かつ積分型差分応答(Δt/t)Diffの絶対値が小さい領域において無視できない測定誤差となる。
検査入力弁２３ｅ、検査出力弁２３ｆ、吸引ポンプ４０等を制御して、図３５（ａ）に示すように、被検査空気３１ａの噴射時には、噴射ガス流ＧＦ１を検出容器１０の左方から共通濃縮機構３４を介して右方に流す。また、図３５（ｂ）に示すように、パージ時には、パージガス流ＧＦ２を検出容器１０の上方に同心円状に配置された分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端から、下方に流す。パージガスのシャワー・ビームを下方に向かった流れとするために、図３４に示すように、検出容器１０の下部の排気口に、排気用配管経路B～Dを接続するのが好ましい。なお、図３４では、具体的な排気用配管経路B～Dの図示を省略している。排気用配管経路B～Dからは、パージガスの他、清浄乾燥空気や湿潤空気も排気される。
パージ工程において、吸引ポンプ４０を用いて排気用配管経路B～Dを介して検出容器１０の内部を排気することにより、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端から噴射するパージガスが、下方に向かったシャワー・ビームの流れとなる。分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端からパージガスを噴射させる際に、マスフローコントローラ２２の下流にある加湿入力弁２３ａの制御によりパージガスを同時に加湿することも可能である。又、パージ工程を湿潤空気によるパージと清浄乾燥空気によるパージの２段階で構成することもできる。
第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、図３５（a）に示すように、共通濃縮機構３４から噴射される噴射ガス流ＧＦ１は、SAW周回経路ＰＳＡＷに沿って左方から右方に流れるので、標的ウィルス及び非特異吸着物質は、SAW周回経路ＰＳＡＷに吸着し、かつSAW周回経路ＰＳＡＷに沿って分布を持つことになる。この時、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムの説明で用いた図３１から明らかなように、センサ応答Δt/tは最大値を示すことになる。また、図３５（ｂ）に示すように、パージガスは、SAW周回経路ＰＳＡＷと直交、又はほぼ直交する方向に、検出容器１０の上方に同心円状に配置された分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端から、上方から下方に向かって流れる。その結果、検出基体１１ａ表面の抗体に捕捉された標的ウィルスは、吸着されたまま動かないが、非特異吸着物質については、SAW周回経路ＰＳＡＷから離脱し、下方に押し流されることになるため、SAW周回経路ＰＳＡＷから排除することが可能となる。従って、図３１の応答曲線の中央に位置するステップＳ３０３の期間の過渡応答曲線の変化に示すように、センサ応答の強度が減少し、環境中のウィルス濃度に対応する一定値に漸近する。
尚、非特異吸着物質を迅速に排除してウィルス濃度の測定を短時間に完了させるためには、図３５（ｂ）に示すように、パージガス流の方向を制御することが望ましい。即ち、図３５（ｂ）の垂直線ＶＬにほぼ平行な方向となるように、検出容器１０の上方に配置された分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれの先端から噴射するパージガス流の方向を制御することが望ましい。具体的には、図３５（ｂ）に示すように、パージガス流の流れの方向は、SAW周回経路ＰＳＡＷ（水平線ＨＬ）に対して、角度θが、２０度以上、９０度以下の方向となるように、制御することが望ましい。この場合、分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………のそれぞれに噴射角度を調整する機構を設けてもよい。
以上、説明したように、第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、更に、導入側の三方バルブである検査入力弁２３ｅを切り替えることにより、共通濃縮機構３４から、濃度が複数の値に設定された校正用ウィルスを含む校正用エアロゾルを、検出基体１１ａに噴射できる。即ち、校正用ウィルスを含む空気を検出容器１０内の擬受容体膜への噴射後の、複数の時刻における応答を測定することにより、センサの校正を行うことができる。従って、第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、例えば、ボールＳＡＷセンサの遅延時間応答として、より高精度な積分型差分検出を行うことが可能となる。よって、第７拡張実施形態に係るウィルス検査システムと同様に、第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムによれば、基本実施形態に係るウィルス検査装置に比し、信頼性の高い積分型差分検出を行うことが可能となる。
なお、図３４に示した構造において、導入側の三方バルブである検査入力弁２３ｅを省略し、検出容器１０の左側の第１導入口には、ウィルス搬送配管Aが単独で接続される配管系を接続するようにガス配管系を簡略化してもよい。この簡略化された構成では校正用ガス搬送配管Ｅが省略されているので、センサの校正を行うことはできない。しかし、パージガス搬送配管Ｄがウィルス搬送配管Aとは別個に設けられている特徴から、清浄湿潤空気や清浄乾燥空気にウィルスが含まれる可能性を排除することができる。更に、パージガス搬送配管Ｄをウィルス搬送配管Aと別個にすることにより、パージガス圧力が低くなる問題を回避できる。その結果、複数のノズルからなる分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5からのパージガスによりSAW周回経路から非特異吸着物質を効率よく除去することができる。よって、簡略化された構成であっても、非特異吸着物質による測定誤差を低減でき、より高精度な積分型差分検出を行うことができるという効果を奏することが可能となる。
（その他の実施形態）
本発明は上記の基本及び第１～第８拡張実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、基本及び第１～第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムにおいては擬受容体膜の表面状態の変化を物理的に検出する信号変換器がボールＳＡＷセンサのセンサ電極である場合について例示的に説明したが、信号変換器は、ボールＳＡＷセンサのセンサ電極に限定されるものではなく、図３６に示すような平面型ＳＡＷセンサの入力電極１２ｉと出力電極１２ｏのセットでもよい。
本発明は上記の基本及び第１～第８拡張実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、基本及び第１～第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムにおいては擬受容体膜の表面状態の変化を物理的に検出する信号変換器がボールＳＡＷセンサのセンサ電極である場合について例示的に説明したが、信号変換器は、ボールＳＡＷセンサのセンサ電極に限定されるものではなく、図３６に示すような平面型ＳＡＷセンサの入力電極１２ｉと出力電極１２ｏのセットでもよい。
図３６に示す平面型ＳＡＷセンサは、均質な圧電体基板からなる検出基体１６の表面上の所定の領域内に配置された、入力電極１２ｉ、擬受容体膜１３ｈ、及び出力電極１２ｏを有する。図３６に示すように、検出基体１６の表面の少なくとも一部に設けられた擬受容体膜１３ｈは、ウィルスに特異的に結合する擬受容体を表面に配列した弾性表面波の感応膜であり、この擬受容体膜１３ｈ中を弾性表面波が伝搬する。図３６に示す構成では、入力電極１２ｉと出力電極１２ｏのセットで本発明の信号変換器（１２ｉ，１２ｏ）を構成している。信号変換器（１２ｉ，１２ｏ）は、図２に例示したボールＳＡＷセンサの構成において、単一のセンサ電極が信号変換器１２を構成していることに対応している。図３６に示すような平面型ＳＡＷセンサでは、擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３ｈの物理的状態の変化を示す物理信号を信号変換器（１２ｉ，１２ｏ）が音響電気変換を用いて測定する。擬受容体に結合したウィルスによる擬受容体膜１３ｈの重量面密度の増加を平面型ＳＡＷセンサ（１６，１２ｉ，１２ｏ、１３ｈ）の遅延時間応答として積分型差分検出することができる。このためには、外部から遮断された気密容器を検出容器として用意し、被検査空気を図３６に示す平面型ＳＡＷセンサ（１６，１２ｉ，１２ｏ、１３ｈ）と共に検出容器に格納して密閉空間を構成し、被検査空気中に存在するウィルス検出すればよい。
更に本発明の信号変換器は、ボールＳＡＷセンサや平面型ＳＡＷセンサ等の超音波センサのセンサ電極に限定されるものではなく、図３７に示すような光学的センサを構成する出射機構７１と受光機構７２のセットでもよい。図３７に示す光学的センサは、均質な平板である検出基体１５の表面上の所定の領域内に配置された擬受容体膜１３ｉに対し検査光を出射する半導体レーザ等の出射機構７１、検査光が擬受容体膜１３ｉで反射された検査光を受光するフォトダイオード等の受光機構７２を有する。即ち図３７に示す構成では、出射機構７１と受光機構７２のセットで本発明の信号変換器（７１，７２）を構成している。信号変換器（７１，７２）は、図２に例示したボールＳＡＷセンサの構成において、単一のセンサ電極が信号変換器１２を構成していることに対応している。図３７に示す構成では、検出容器（図示省略。）と、この検出容器に収納された平面型ＳＡＷセンサ（１６，１２ｉ，１２ｏ、１３ｈ）や信号変換器（７１，７２）等で検出セルが構成される。
上記の基本及び第１～第８拡張実施形態においては、擬受容体14が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３の重量面密度の変化を、物理信号としたが例示に過ぎない。本発明の「擬受容体膜の物理的状態の変化」は、基本及び第１～第８拡張実施形態において例示した重量面密度の変化に限定されるものではない。図３７に示すような光学的センサでは、擬受容体１４が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜１３ｉの物理的状態の変化を示す光信号を、信号変換器（７１，７２）が電気信号に変換する。図３７に示すように、検出基体１５の表面の少なくとも一部に設けられた擬受容体膜１３ｉは、ウィルスに特異的に結合する擬受容体を表面に配列している。図３７に示した、更に他の実施形態に係るウィルス検査システムにでは、擬受容体に結合したウィルスが擬受容体膜１３ｉの表面モホロジの変化、偏光特性の変化、反射率の変化、散乱特性の変化等が、擬受容体膜１３ｉの物理的状態の変化を示す信号に寄与する。即ち、図３７に示すような光学的センサの構成では、ウィルスが擬受容体膜１３ｉの表面モホロジの変化、偏光特性の変化、反射率の変化、散乱特性の変化等を示す光信号を、信号変換器（７１，７２）が電気信号に変換する。そして、図示を省略した信号処理ユニットが、信号変換器（７１，７２）が出力する電気信号を用いて演算処理することにより、擬受容体に結合したウィルスを検出することができる。
このためには、外部から遮断された気密容器を検出容器として用意し、被検査空気を図３７に示す検出基体１５と共に検出容器に格納して密閉空間を構成し、被検査空気中に存在するウィルスを検出すればよい。図３７に示す構成では、検出容器（図示省略。）と、この検出容器に収納された検出基体１５、擬受容体膜１３ｉ、信号変換器（７１，７２）等による検出セルが構成される。擬受容体膜１３ｉを格納する検出容器の少なくとも一部に信号変換器（７１，７２）に用いられる光信号の波長を透過する窓部を設ければ、信号変換器（７１，７２）は検出容器の外部に配置してもよい。更に図３７に示す構造の上段に反射鏡を設けて多重反射を利用した光学的センサにしてもよい。又、図３７で例示を省略しているが、透過型の光学的センサにしてもよいが、透過型の光学的センサの場合は、図３７に示す検出基体１５は検査光の波長に透明な材料を用いることは勿論である。酵素免疫測定法（ＥＬＩＳＡ）では擬受容体膜の表面での反応に由来した色素の吸光度を測定するので透過型の光学的センサの範疇に分類可能である。
図３７に示す出射機構７１と受光機構７２のセットで信号変換器（７１，７２）を構成する場合において、出射機構７１から出射する光は、例えば遠紫外の領域から遠赤外の領域まで使用可能である。更には、光は電磁波であるので、テラヘルツ帯の電磁波を出射機構７１が出射し、受光機構７２が受信し、電気信号に変換する場合でもよい。電磁波の信号を電気信号と考えると、信号変換器（７１，７２）を構成する受光機構７２は電気－電気変換をしていることになる。テラヘルツ帯の電磁波を用いる場合には、テラヘルツ帯の電磁波を透過する窓部を少なくとも一部に有する検出容器を用いれば、信号変換器（７１，７２）は、擬受容体膜を格納する検出容器の外部に配置できる。
テラヘルツ帯の電磁波を出射機構７１が出射する場合において、擬受容体１４のパターンを電磁波の波長より短いパターンを、フォトリスグラフィ技術等を利用して描画し、サブ波長構造の擬受容体１４のパターンを実現すれば、メタマテリアルの測定になる。特に標的ウィルスが変異した場合、標的ウィルスの分子構造が変わるので、標的ウィルスの分子に固有な振動数が変わる。図３７に示す出射機構７１と受光機構７２のセットで信号変換器（７１，７２）を構成する場合において、可変周波数の出射機構７１を用い、標的ウィルスの分子に固有な振動数に共振する周波数の電磁波を、擬受容体１４に特異的に結合した結合した標的ウィルスに照射すれば、共振周波数を特定することにより、変異ウィルスが特定できる。
即ち、擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜の物理変化には、擬受容体膜の吸収特性の変化や固有振動数の変化も含まれる。図３７に示すような、電磁波を出射機構７１が出射し、受光機構７２が受信する電気－電気変換において、受光機構７２が受信する電気信号はインピーダンスの変化でもよい。例えば、出射機構７１と受光機構７２のセットで、Ｓパラメータ測定系を構成しても構わない。したがって、擬受容体が標的ウィルスに特異的に結合したことによる擬受容体膜の物理変化には、インピーダンス特性の変化の変化やＳパラメータの変化も含まれる。
超音波センサ、光学的センサ、電磁波センサに用いられる信号変換器は、上述したような音響－電気変換素子、光―電気変換素子、電気―電気変換素子に限定されるものではない。例えば、信号変換器は、表面プラズモンセンサ、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサ等に用いられている物理信号―電気信号変換素子でもよい。更にイオン感応性電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いたＦＥＴ型バイオセンサやＭＥＭＳ型表面応力バイオセンサ等に用いられている物理信号―電気信号変換素子でもよい。即ち、擬受容体膜の表面状態の変化は、ＦＥＴ型バイオセンサやＭＥＭＳ型表面応力バイオセンサ等によって物理的に検出した物理信号を、信号変換器によって電気信号に変換して、図示を省略した信号処理ユニットに演算処理させても検出できる。これらの超音波センサ、光学的センサ、電磁波センサ以外を対象とする種々多様な場合であっても、外部から遮断された気密容器を検出容器として用意し、検出容器の内部に検出基体及びこの検出基体の上に設けられた擬受容体膜が収納されることは勿論である。
更に、基本及び第１～第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムにおいては、含水エアロゾルを被検査エアロゾルとする場合についいて説明したが、被検査エアロゾルは必ずしも含水エアロゾルである必要はない。標的ウィルス６０の種類が、空気感染を主とするか、飛沫感染を主とするか、マイクロ飛沫感染を主とするかによって、被検査エアロゾルに含ませる含水率を変更しても良い。すなわち、例えば空気感染を主とする場合は、含水率をゼロとして、擬受容体膜に直接標的ウィルス６０を噴射してもよい。
又、基本及び第１～第８拡張実施形態に係るウィルス検査システムにおいては、被検査エアロゾル３３ｂ中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行うことを主として説明したが、液体中に含まれる標的ウィルス６０を検査する場合に応用することもできる。即ち、基本及び第１～第８拡張実施形態に係る検査装置に液体をガス化（含水エアロゾル化）する機構を設け、それによりガス化された空気を被検査エアロゾル３３ｂとすれば、容易に液体中の標的ウィルス６０の有無を検査する積分型差分検出を行うことができる。
又、本発明の第３拡張実施形態に係るウィルス検査装置の説明では、図１８に示すような、第１ボールＳＡＷセンサ（１１ｐ，１２ａ，１３ａ，１４）及び第２ボールＳＡＷセンサ（１１ｑ，１２ｂ，１３ｂ）の２つのセンサを有する構造を提示したが、３つのセンサを有する構造でも構わない。３つのセンサを有する構造では、第３ボールＳＡＷセンサに、第１擬受容体膜１３ａとは異なるウィルスに結合する擬受容体を配列した第３擬受容体膜を設ける。そして、第３ボールＳＡＷセンサに第３信号変換器として第３センサ電極を設け、第３センサ電極で音響信号を電気信号に変換すれば、第３擬受容体膜を伝搬するＳＡＷの減衰係数及びＳＡＷの遅延時間が計測できる。例えば、第１擬受容体膜１３ａがＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスを標的ウィルス（第１標的ウィルス）６０とし、第３擬受容体膜がインフルエンザウィルスを第２標的ウィルスとする構成にすれば、ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスとインフルエンザウィルスの識別が可能になる。
同様に、本発明の第６拡張実施形態に係るウィルス検査装置の説明では、図２７を用いて水分検査球として第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１ｎを、ウィルス検査球として第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを３個ずつ交互に入れた構造を例示したが、インフルエンザウィルス検査球として第１検出基体１１ｊ、第３検出基体１１ｌ及び第５検出基体１１ｎと、ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルス検査球として第２検出基体１１ｋ、第４検出基体１１ｍ及び第６検出基体１１oを３個ずつ交互に入れた構造にすれば、ＳＡＲＳ-ＣｏＶ-２ウィルスとインフルエンザウィルスの識別が可能になる。
更に、図３７に例示した構成において、第１ウィルスに特異的に結合する第１擬受容体を配列した第１擬受容体膜、第２ウィルスに特異的に結合する第２擬受容体を配列した第２擬受容体膜、第３ウィルスに特異的に結合する第３擬受容体を配列した第３擬受容体膜、……のように、複数の擬受容体膜を検出基体１５の上に一方向に沿って周期的に繰り返し配列し、検出基体１５をベルトコンベアのように並進移動させれば、複数のウィルスの識別が可能になる。複数の擬受容体膜を回転円盤の円周面に周期的に繰り返し配列し、複数の擬受容体膜を回転移動してもよい。
更に、基本及び第１～第８拡張実施形態で説明した技術的思想を適宜組み合わせて新たな代替実施形態を構成できる。例えば、第７拡張実施形態で説明した感度校正されたウィルス検査球を、基本及び第１～第６拡張実施形態で説明したウィルス検査球として用いてもよい。又、第７拡張実施形態では、図２９の一点鎖線で囲んだ３次元領域ARを３Ｄプリンタ等の成型装置により一体成型一体成型する技術を説明したが、一体成型による小型化及び集積化技術は、基本及び第１～第６拡張実施形態で説明した技術に適用できる。この結果、基本及び第１～第６拡張実施形態で説明した係るウィルス検査システム等を含めて、ウィルス検査システムをより小型化し、ポータブルなウィルス検査システムを実現可能にする。
更に、微小電気機械システム(MEMS)の技術による吸引ポンプや配管系等を採用することにより、携帯端末等に搭載可能なユビキタスなウィルス検査システムが実現できる。或いは、第８拡張実施形態で説明した複数の分割濃縮機構３４ｎ1，３４ｎ2，３４ｎ3，３４ｎ4，３４ｎ5，………からパージガスをシャワー状に検出基体に降り注ぐ技術的思想を、基本及び第１～第６拡張実施形態で説明したウィルス検査球のパージに用いる等、それぞれの技術的思想にそった種々の組み合わせが可能である。このように、本発明は基本及び第１～第８拡張実施形態の説明では記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
国立感染症研究所(NIID)が定期的に発表している検出病原微生物検出情報(IASR)によれば、冒頭の表１に示したヒトコロナ・ウィルスHCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-HKU1等は、2019年以前から毎年多数検出されてきていた。「カゼ」のウィルスの10～15％くらいがヒトコロナ・ウィルスとされており、人類は１００年以上前からコロナウィルスと共にウイズコロナの環境にどっぷり浸かっていたのである。２０２１年７月１６日に新型コロナウィルス感染症対策分科会の尾身茂会長が「人々の行動制限だけに頼る時代はもう終わりつつあると思う」と述べた。更に尾身会長は、情報通信技術（ICT）を使った疫学調査など科学技術の重要性に言及した。
２０２１年８月の段階で日本では毎日１～２万人以上の陽性者が報告されている。このような状況においては、ＰＣＲ検査に依存した現在の感染症対策は限界に来ている。本発明のウィルス検査システムは小型化が可能な特徴を有しているので、その産業上の利用可能性は医療機関に用いられる医療検査機器の技術分野に限られない。例えば、ポータブルな特徴を生かし、飲食店、公共交通機関、大規模集客施設等に常備する保健器具の製造業等のような技術分野や、一般家庭の保健器具の製造業等の技術分野にも利用可能である。更に、小型化を進めることにより、５Ｇ，６Ｇ，７Ｇ等の通信技術を採用した携帯情報機器にも搭載可能にするユビキタスな特徴を有しているので、情報通信の技術分野にも利用可能である。特にスマートフォン等に搭載できるまで小型化、集積化が進展すれば、通話中にウィルス感染をユーザに知らせることができる。又、クラウド・コンピューティングを活用して、行政官庁が本発明のウィルス検査システムを搭載した携帯情報機器からの情報でウィルスの拡散状況をリアルタイムで示すデータベースを構築すれば、ＩＣＴを利用した有効な感染症対策が実現できる。
Ａ…ウィルス搬送配管、１２，１２ａ，１２ｂ…信号変換器（センサ電極）、１２ｉ…信号変換器（入力電極）、１２ｏ…信号変換器（出力電極）、１３，１３ａ…擬受容体膜（第１擬受容体膜）、１３ｂ…第２擬受容体膜、１３ｇ、１３ｈ，１３ｉ…擬受容体膜、１４…擬受容体、３１ａ，３１ｂ…被検査空気、３３ｂ…被検査エアロゾル、５０…信号処理ユニット、７１…出射機構（信号変換器）、７２…受光機構（信号変換器）、５０３…検査手段（論理回路）
Claims (11)
- 標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜と、
前記標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、該被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮し、前記被検査空気中に含まれる前記標的ウィルスを濃縮して、前記高速気流を前記擬受容体膜に噴射する配管系を構成するウィルス搬送配管と、
清浄乾燥空気を生成する乾燥空気搬送配管と、
前記清浄乾燥空気から清浄湿潤空気を生成し、前記清浄湿潤空気を前記擬受容体膜に供給する湿潤空気搬送配管と、
前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する信号変換器と、
を備え、
前記物理信号は、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の重量面密度の変化を示す信号であり、前記信号変換器が、前記物理信号を前記電気信号に変換し、
前記擬受容体膜は、圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた弾性表面波の感応膜であり、該感応膜中を前記弾性表面波が伝搬し、
前記信号変換器は、弾性表面波センサのセンサ電極であり、
前記圧電結晶球、前記圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた前記擬受容体膜及び前記センサ電極でボール弾性表面波センサを構成し、
該ボール弾性表面波センサを収納して密閉空間を構成する検出容器を更に備える、
ことを特徴とするウィルス検査装置。 - 前記ウィルス搬送配管は、前記配管系の導入口側にフィルタを有し、且つ前記配管系の排出口側に先細りのテーパ形状を含む構造の濃縮機構を有し、
前記検出容器の外壁の一部に設けられた導入口に、前記濃縮機構の先端が接し、該先端から、前記高速気流が、前記擬受容体膜に噴射されることを特徴とする請求項１に記載のウィルス検査装置。 - 前記湿潤空気搬送配管は、前記清浄湿潤空気を前記検出容器の内部に導入する経路を含み、
前記乾燥空気搬送配管は、前記清浄乾燥空気を前記検出容器の内部に導入する経路を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のウィルス検査装置。 - 前記湿潤空気搬送配管は、排出口側に先細りのテーパ形状の湿潤空気濃縮機構を有し、
前記乾燥空気搬送配管は、排出口側に先細りのテーパ形状の乾燥空気搬濃縮機構を有し、
前記ウィルス搬送配管の前記濃縮機構を、前記標的ウィルス専用のウィルス濃縮機構とし、
前記導入口が、前記ウィルス濃縮機構、前記湿潤空気濃縮機構及び前記乾燥空気搬濃縮機構の先端のそれぞれに接するように、前記ウィルス濃縮機構、前記湿潤空気濃縮機構及び前記乾燥空気搬濃縮機構に対して、前記検出容器が相対的に移動することを特徴とする請求項３に記載のウィルス検査装置。 - 前記湿潤空気搬送配管は、前記ウィルス搬送配管の途中に設けられた開閉バルブと前記ウィルス搬送配管の排出口側に設けられた前記濃縮機構の間となる前記ウィルス搬送配管の途中に分岐配管で接続され、
前記乾燥空気搬送配管は、前記湿潤空気搬送配管の途中に設けられた加湿出力弁を介して、前記湿潤空気搬送配管の途中に分岐接続され
前記濃縮機構を共通濃縮機構とし、前記開閉バルブ及び前記加湿出力弁の動作により配管経路を切り替えて、前記共通濃縮機構から、前記標的ウィルス、前記湿潤空気及び前記乾燥空気を、前記擬受容体膜に、それぞれ異なるタイミングで逐次噴射することを特徴とする請求項３に記載のウィルス検査装置。 - 第１及び第２の三方バルブと、
前記第１の三方バルブの第１ポートに接続された、一定の設定濃度のウィルスを含む校正用エアロゾルを流す校正用ガス搬送配管を備え、
前記第１の三方バルブの第２ポートが被検査空気を流すウィルス搬送配管に接続され、
前記第１の三方バルブの第３ポートが第１共通濃縮機構を経由して前記検出容器に接続され、
前記第１の三方バルブの動作により配管経路を切り替えて、前記第１共通濃縮機構から、前記校正用エアロゾル及び被検査空気を、前記擬受容体膜に、それぞれ異なるタイミングで噴射し、
前記湿潤空気搬送配管は、前記第２の三方バルブの第１ポートに接続され、
前記乾燥空気搬送配管が前記第２の三方バルブの第２ポートに接続され、
前記第２の三方バルブの第３ポートが、パージガスを前記検出容器の内部に導入する経路を構成するパージガス搬送配管に接続され、
前記パージガス搬送配管の出射端に設けられた第２共通濃縮機構の先端を、前記検出容器の外壁の他の一部に設けられた第２導入口に接し、
前記第２の三方バルブの動作により配管経路を切り替えて、前記第２共通濃縮機構から、前記湿潤空気、前記パージガス及び前記乾燥空気を、前記擬受容体膜に、それぞれ異なるタイミングで噴射することを特徴とする請求項３に記載のウィルス検査装置。 - 三方バルブを備え、
前記湿潤空気搬送配管は、前記三方バルブの第１ポートに接続され、
前記乾燥空気搬送配管が前記三方バルブの第２ポートに接続され、
前記三方バルブの第３ポートが、パージガスを前記検出容器の内部に導入する経路を構成するパージガス搬送配管に接続され、
前記パージガス搬送配管の出射端側に接続される複数の濃縮機構から構成された分割濃縮機構を、前記検出容器の外壁の他の一部に設け、
前記三方バルブの動作により配管経路を切り替えて、前記分割濃縮機構から、前記湿潤空気、前記パージガス及び前記乾燥空気を、前記擬受容体膜に、それぞれ異なるタイミングで噴射し、
前記複数の濃縮機構から噴射されるパージガスの方向の前記擬受容体膜表面への投影成分が前記擬受容体膜の長軸方向となす角度を２０度以上、９０度以下とすることを特徴とする請求項３に記載のウィルス検査装置。 - 前記検出容器は、検出容器本体と、該検出容器本体に対して着脱可能なサセプタ部を含み、
該サセプタ部には、前記ボール弾性表面波センサと共に、前記ボール弾性表面波センサと同一構造及び同一サイズの交換用ボール弾性表面波センサが搭載され、
前記サセプタ部を前記検出容器本体に対して相対的に移動することにより、前記ボール弾性表面波センサを、前記交換用ボール弾性表面波センサと交換することを特徴とする請求項１に記載のウィルス検査装置。 - 標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜と、
前記標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、該被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮し、前記被検査空気中に含まれる前記標的ウィルスを濃縮して、前記高速気流を前記擬受容体膜に噴射する配管系を構成するウィルス搬送配管と、
清浄乾燥空気を生成する乾燥空気搬送配管と、
前記清浄乾燥空気から清浄湿潤空気を生成し、前記清浄湿潤空気を前記擬受容体膜に供給する湿潤空気搬送配管と、
前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を電気信号に変換する信号変換器と、
前記信号変換器を駆動操作し、前記信号変換器の出力データから積分型差動検出を行い、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことを検出する信号処理ユニットと、
を備え、
前記物理信号は、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の重量面密度の変化を示す信号であり、前記信号変換器が、前記物理信号を前記電気信号に変換し、
前記擬受容体膜は、圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた弾性表面波の感応膜であり、該感応膜中を前記弾性表面波が伝搬し、
前記信号変換器は、弾性表面波センサのセンサ電極であり、
前記圧電結晶球、前記圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた前記擬受容体膜及び前記センサ電極でボール弾性表面波センサを構成し、
該ボール弾性表面波センサを収納して密閉空間を構成する検出容器を更に備える、
ことを特徴とするウィルス検査システム。 - 標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜を用意するステップと、
前記標的ウィルスを含む被検査空気を取り込み、該被検査空気を被検査エアロゾルの高速気流に圧縮し、前記被検査空気中に含まれる前記標的ウィルスを濃縮して、前記高速気流を前記擬受容体膜に噴射するステップと、
清浄乾燥空気を生成するステップと、
前記清浄乾燥空気から清浄湿潤空気を生成し、前記清浄湿潤空気を前記擬受容体膜に供給するステップと、
前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を信号変換器により電気信号に変換するステップと、
前記電気信号を用いて積分型差動検出を行い、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことを判定するステップと、
を備え、
前記物理信号は、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の重量面密度の変化を示す信号であり、前記信号変換器が、前記物理信号を前記電気信号に変換し、
前記擬受容体膜は、圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた弾性表面波の感応膜であり、該感応膜中を前記弾性表面波が伝搬し、
前記信号変換器は、弾性表面波センサのセンサ電極であり、
前記圧電結晶球、前記圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた前記擬受容体膜及び前記センサ電極でボール弾性表面波センサを構成し、
該ボール弾性表面波センサを検出容器に収納して密閉空間を構成する、
ことを特徴とするウィルス検査方法。 - 被検査空気を取り込ませ、前記被検査空気を標的ウィルスが含まれる被検査エアロゾルの高速気流に圧縮させ、前記被検査空気中に含まれる前記標的ウィルスを濃縮させ、前記高速気流を標的ウィルスに特異的に結合する宿主細胞受容体を模写した構造を有する複数の擬受容体を配列した擬受容体膜に対して噴射させる命令と、
清浄乾燥空気及び前記清浄乾燥空気から清浄湿潤空気を生成させ、前記清浄湿潤空気を前記擬受容体膜に供給させる命令と、
信号変換器に前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の物理的状態の変化を示す物理信号を受信させ、前記信号変換器に前記物理信号を電気信号に変換させる命令と、
前記電気信号を用いた算術論理演算による積分型差動検出を検査手段に実行させ、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことを前記検査手段に判定させる命令と、
を含む一連の命令を備え、
前記物理信号は、前記擬受容体が前記標的ウィルスに特異的に結合したことによる前記擬受容体膜の重量面密度の変化を示す信号であり、前記信号変換器が、前記物理信号を前記電気信号に変換し、
前記擬受容体膜は、圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた弾性表面波の感応膜であり、該感応膜中を前記弾性表面波が伝搬し、
前記信号変換器は、弾性表面波センサのセンサ電極であり、
前記圧電結晶球、前記圧電結晶球の表面の少なくとも一部に設けられた前記擬受容体膜及び前記センサ電極でボール弾性表面波センサを構成し、
該ボール弾性表面波センサを検出容器に収納して密閉空間を構成し、
前記一連の命令を、コンピュータに実行させることを特徴とするウィルス検査プログラム。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002525578A (ja) | 1998-09-11 | 2002-08-13 | フェムトメトリクス，インコーポレイテッド | 化学センサーアレイ |
| JP2007225546A (ja) | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波センサ |
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|---|---|---|---|---|
| US20050054942A1 (en) * | 2002-01-22 | 2005-03-10 | Melker Richard J. | System and method for therapeutic drug monitoring |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002525578A (ja) | 1998-09-11 | 2002-08-13 | フェムトメトリクス，インコーポレイテッド | 化学センサーアレイ |
| JP2007225546A (ja) | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波センサ |
| WO2009037977A1 (ja) | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Toppan Printing Co., Ltd. | 弾性波測定装置及び方法 |
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