空気中の新型コロナウイルスを捉える高速センサ ボールウェーブ、東北大学、豊田合成が共同開発

ボールウェーブ株式会社、国立大学法人東北大学大学院医学系研究科(以下、東北大学)、豊田合成株式会社はエアロゾル中の新型コロナウイルス由来のタンパク質を1分以内に捉えることに成功したことを発表した。

患者の呼気からウイルスを検出する診断機器に限らず、飲食店、公共交通機関、大規模集客施設、一般家庭等の環境空気中のウイルスをモニターする機器の開発を目指す。また、将来的には情報通信機器に搭載して、ウイルスの拡散状況を実時間で可視化するシステムを開発できる可能性もある、としている。


ボールウェーブ、東北大学、豊田合成の取り組み

ボールウェーブ、東北大学、豊田合成は「ボールSAWウイルスセンサの原理検証に関する研究」に共同で取り組んできた。ボールSAWセンサは球の表面に集中して、横方向にも拡がらず繰り返し周回する弾性表面波(Surface Acoustic Wave; SAW)を用いるセンサ。東北大学大学院工学研究科の山中名誉教授らによって開発された。

共同開発では空気中のエアロゾルに含まれるウイルスを抗体やアプタマーにより捕捉することで、秒オーダーの短時間でウイルス濃度を測定する新原理を確立し、これまで最速のウイルスセンサを開発することを目標としている。今回はエアロゾル中の新型コロナウイルス由来のタンパク質を1分以内に捉えることに成功した。


空気中のウイルスを捕捉するセンサ

新型コロナウイルスは空気中のエアロゾルを介して感染すると言われているが、空気中のウイルス濃度をリアルタイムで検査できる方法・機器(気相ウイルスセンサ)はまだ開発されていない。また新規感染者の迅速な検出のため現在使われている最も簡便な検査手法はイムノクロマト法抗原検査キットだが、検査には15分以上かかる。これは新型コロナウイルス感染症対策における大きな課題となっている。

ウイルスセンサ・検査法が感染症対策の課題となる環境の例

会話や咳によって環境空気中に放出されたエアロゾルは毎秒数十cmという高速で空間を移動する。センサが1m以内の距離にあれば、エアロゾルは10秒以内にセンサに到達して、エアロゾル中のウイルスは水を被った状態でセンサ表面に保持されると考えられる。そこでボールウェーブはその固有技術であるボールSAWセンサの表面に抗体またはアプタマーを固定し、保持されたウイルスのスパイク蛋白と反応させてウイルスを捕捉するセンサを考案。

エアロゾルの水を利用した抗原抗体反応によりウイルスを捕捉するセンサ

このセンサの応答時間は10秒以下であり、ウイルスが微量でセンサ応答が小さくてもボールSAWセンサの画期的な原理によって応答が増幅されるため、高感度に検出できると期待される。ボールウェーブは豊田合成が車の内外装部品の開発で培った表面処理技術と、東北大学の呼気中のウイルスや炎症性蛋白を質量分析で検出する高精度な診断法である呼気オミックスの知見を総合して共同開発を進め、環境空気中のウイルス検出や非侵襲で迅速なウイルス検査を可能とするボールSAWウイルスセンサを1日でも早く全世界の人々に提供することを目指す。

呼気オミックスとは
被験者の呼気を採取し、エアロゾル中のウイルスタンパク質・ゲノムと同時に炎症メディエータやエネルギー代謝物を効率良くかつ安全に回収し、ロボット化全自動高速・超高感度解析を行う方法。東北大学大学院医学系研究科の赤池教授らによって開発された。

ABOUT THE AUTHOR / 

山田 航也
山田 航也

横浜出身の1998年生まれ。現在はロボットスタートでアルバイトをしながらプログラムを学んでいる。好きなロボットは、AnkiやCOZMO、Sotaなどのコミュニケーションロボット。

PR

連載・コラム