專利名稱：診斷用傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及在活體產生異常的場合，檢測、診斷該異常的方法和檢測所采用的傳感器。
背景技術：
在過去，人們提出了各種用于檢測各種病、疾患、其它的身體的異常的技術。這樣的檢測技術大致分為切開身體、采取組織的技術；在不切開身體的情況下，檢測異常的技術。
在這里，如果考慮作為檢測異常有無的對象的被驗者的身體的負擔，則最好采用不切開身體的類型的異常檢測。
在身體發生異常的場合，根據經驗規律可知，會產生健康時不發生的臭氣。
但是，在人體的五種感覺中，嗅覺為特別情緒性的或感情性的感覺，即使為同一臭氣，仍具有因該臭氣所在的氣氛的微小的差異，既會有感覺為愉快的“香氣”的情況，也具有感覺為“惡臭”的情況。另外，針對每個人，感覺的差異較大。
由此，以相關臭氣為基準，檢測身體的異常的技術幾乎沒有實用化。
另外，人們還提出有可采用抗體-酶系測定疾患特有的酶、蛋白質的傳感器(比如，參照JP特開平10-267888號文獻)。
但是，在這樣的傳感器的場合，難以適用于以臭氣為基準檢測身體的異常的方法。
發明內容
本發明的目的在于提供下述這樣的診斷用傳感器和診斷用系統，其中，不進行使患者伴隨有痛苦的活體組織的一部分的切除和/或血液的采取，或不必要求長期地通過顯微鏡檢查已采取的活體組織的一部分和/或血液這樣的過去的檢查方法，通過簡單的裝置，以臭氣為基準，可容易檢測人體的異常。
本發明人在過去著眼下述的方面，即，在活體具有異常的場合和疾患時，活體本身、活體的血液、汗等的體液、呼氣、吸氣、來自皮膚的水蒸氣等的，由活體產生的氣體中，產生不在健康時形成的臭氣。
另外，此次，本發明人著眼于下述的方面，其中，由于在相關臭氣中，在具有異常和疾患的活體的各部位、體液、來自活體的氣體內，具有與病原體、異常、疾患相對應的抗原或配體的分子、粒子，如果從該部位、體液、氣體，檢測病原體、抗原或配體，則可針對活體的狀態進行精度高的診斷。
基于上述見解的本發明的診斷用傳感器(A)的特征在于其包括檢測機構(2)，該檢測機構檢測存在于活體部位和/或活體的體液、從活體產生的氣體中的各種病原體、與異常和疾患相對應的抗原(S)或配體；信號發生機構(半導體集成電路1)，該信號發生機構在上述檢測機構(2)檢測到上述病原體、抗原(S)或配體時，產生信號(權利要求1)。
在這里，上述病原體、抗原(S)或配體構成疾病的原因，最好，上述檢測機構(2)不檢測全部的病原體或抗原，而檢測特定的病原體、抗原(S)或配體。
另外，最好，上述檢測機構(2)僅僅檢測比如，1種的病原體、抗原或配體，具有與應檢測的病原體或與抗原(S)結合的抗體(R)，或與該配體結合的蛋白質(配體受體)，具有該抗體(R)或蛋白質的部位為檢測部(2)。另外，最好，上述抗體(R)采用單一的克隆抗體(單克隆抗體)。
此外，上述檢測機構(2)也可檢測與遺傳因子組相對應的每個人的體臭，該遺傳因子組為用于區分免疫細胞本身與異物時的主要組織適合抗原復合體(MHC)的遺傳因子組。
另外，本發明的診斷用傳感器(A)這樣形成，即，在形成于半導體襯底上的集成電路(1)上或其附近，涂敷或附設抗體(R)或配體，構成上述檢測機構(2)，涂敷或附設抗體(R)的部位(2)和集成電路(1)通過導電體部分(3)實現電連接，在集成電路(1)的內部構成信號發生機構，在抗體(R)和抗原(S)一致時或蛋白質與配體結合時產生的表面彈性波電流(4a)從上述導電體部分(3)，傳遞給上述集成電路(1)時，將與該表面彈性波電流(4a)相對應的電信號傳送到集成電路(1)的外部(權利要求2)。
采用上述診斷用傳感器(A)的本發明的診斷用系統(B)包括信號放大機構(5)，該信號放大機構對上述診斷用傳感器(A)產生的信號進行放大；存儲機構(數據庫6)，該存儲機構將在上述診斷用傳感器(A)未檢測到病原體、抗原(S)或配體的場合產生的信號作為庫信號而存儲；控制機構(控制組件7)；顯示機構(監視器8)，上述控制機構(7)按照下述方式構成，該方式為對上述診斷用傳感器(A)產生的信號和通過存儲機構(6)存儲的庫信號進行比較，判斷診斷用傳感器(A)產生的信號是否為檢測到病原體、抗原(S)或配體的場合的信號(權利要求3圖4，圖5)。
此外，采用上述的診斷用傳感器(傳感器芯片C)和計算機網絡(N)的本發明的計算機網絡的診斷用系統(E)包括讀取機構(讀取器75)，該讀取機構設置于受診側(接受診斷側)，并且讀取上述診斷用傳感器(C)產生的信號，產生電信號；受診側計算機(70)，該受診側計算機將來自該讀取機構(75)的電信號傳送給網絡(N)；診斷側計算機(D)，該診斷側計算機接收通過網絡(N)發來的上述讀取機構(75)的信號，診斷側計算機(D)包括存儲機構(D3)，該存儲機構將下述的信號預先作為庫信號而存儲，該庫信號是在上述診斷用傳感器(C)未檢測到病原體、抗原或配體的場合，由讀取機構(75)產生的；比較機構(D4)，該比較機構對通過網絡(N)傳送的信號和庫信號進行比較；判斷機構(D5)，該判斷機構根據比較機構(D4)的輸出信號，判斷與通過網絡(N)發來的信號相對應的受診側的狀態(權利要求4圖8)。
還有，本發明的乳罩(10)按照下述方式構成，該方式為形成接納上述任意的診斷用傳感器(C)的接納部(10a)，在乳房發生異常的場合，通過接納部(10a)內的診斷用傳感器(C)，檢測作為該異常的原因的抗原或配體，使之通報該異常(權利要求5圖9)。
在這里，最好，上述抗原為與比如與乳腺癌相對應的抗原。
另外，上述接納部位于在乳頭部附近的位置。
具有上述抗體和抗原的一致的(特定化部分)檢測部(特定化部分)的診斷用傳感器、或檢測配體和蛋白質(配體受體)結合的傳感器也可由其它的傳感器置換。
也可通過比如，利用基于臭氣傳感器的臭味檢測功能的類型、利用甜菜堿(ペタイン)色素、部花青色素等的有機色素膜的傳感器、利用β胡蘿卜素等的化學物質的傳感器、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈦(TiO3)等的金屬氧化物半導體傳感器而檢測。
另外，也可同時準備上述那樣的多個傳感器，與預先準備其相關關系的回答圖形進行對照，根據近似的值指定與各種疾病有關的成分。
圖1為表示本發明的第1實施例的整體結構的立體圖；圖2為通過在將本發明的第1實施例的單克隆抗體和抗原的對照狀態作為圖像而繪制的示意圖，其為表示抗原與抗體不一致的場合的狀態的圖；圖3為通過在將本發明的第1實施例的單克隆抗體和抗原的對照狀態作為圖像而繪制的示意圖，其表示抗原與抗體一致的場合的狀態的圖；圖4為表示本發明的第2實施例的整體結構的方框圖；圖5為說明本發明的第2實施例的診斷方法的流程圖；圖6為表示本發明的第3實施例的診斷用芯片的結構的立體圖；圖7為表示本發明的第4實施例的診斷用芯片的結構的方框圖；圖8為表示本發明的第5實施例的診斷系統的結構的方框圖；圖9為表示本發明的第6實施例的乳腺癌診斷用乳罩的立體圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發明的實施例進行描述。
首先，參照圖1～圖3，對第1實施例進行描述。圖1～圖3的第1實施例以立體方式表示診斷用傳感器的一個實例的圖。
在圖1中，通過符號A表示整體的傳感器由單克隆抗體R和導電體3構成，該單克隆抗體R放置在形成于半導體襯底上的集成電路1上，該導電體3將該單克隆抗體R和上述半導體集成電路1連接。
傳感器A像圖2所示的那樣，包括抗體R(單克隆抗體)，作為檢測機構的檢測部分2和放置于檢測部分2的頂面上的抗原S在與檢測部分2的抗體S不一致的場合(抗原為Sa的場合)取出的電信號的微弱波形(比如，正弦波)4a不變化，但是，如果像圖3所示的那樣，檢測部分2的抗體R和抗原S一致(抗原為Sb)，則產生稱為表面彈性波電流或界面微量電流的電流4b，微弱波形4a變化。
對已變化的微弱波形4b與抗體R和抗原S不一致的場合(抗原為Sa)的微弱波形4a進行比較，判斷抗體R和抗原S是否一致。
為了確保抗體R的穩定性，故具有抗體R的檢測部分2通過覆蓋膜2f覆蓋。另外，在該覆蓋膜2f中，抗原分子或抗原細微顆粒透過，但是，抗體由無法實現透過的材料構成。
另外，傳感器芯片的檢測部分2不僅為抗體R，而且還可由與特定的抗原S反應的物質代替。
在這里，所說的與特定的抗原S反應的物質，比如，包括利用基于臭氣傳感器的臭味檢測功能的類型、利用甜菜堿(ペタイン)色素、部花青色素等的有機色素膜的傳感器、利用β胡蘿卜素等的化學物質的傳感器、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈦(TiO3)等的金屬氧化物半導體傳感器，也可根據這些傳感器類而檢測。
此外，也可同時準備上述那樣的多個傳感器，與預先準備其相關關系的回答圖形進行對照，根據近似的值指定與各種疾病有關的成分。
下面參照圖4，5對第2實施例進行描述。圖4，5的第2實施例為包括第1實施例的診斷用傳感器的診斷系統。
首先，參照圖4，對該診斷系統的結構進行描述。
由符號B表示整體的診斷系統包括診斷用傳感器A，該診斷用傳感器A由具有上述抗體R(單克隆抗體)的檢測部分2、半導體集成電路1和將檢測部分2和半導體集成電路1連接的導電體3構成；半導體放大器(信號放大器)5，該半導體放大器5與該診斷用傳感器A連接，對從該診斷用傳感器A發出的信號進行放大；控制組件7，該控制組件7通過信號線路L，與該信號放大器5和數據庫6連接。
另外，診斷系統B包括圖像顯示器(監視器)8和聲音輸出裝置9，其圖像顯示器(監視器)8和聲音輸出裝置9通過控制信號線路Lo與上述控制組件7連接。
下面參照圖5，對基于診斷系統B的診斷方法進行描述。
首先，控制組件7檢測從半導體放大器5輸出的微弱電流(步驟S1)。
接著，檢查微弱電流的波形(步驟S2)，判斷其與形成庫的波形是否相差在允許范圍以上的程度(步驟S3)。在這里，所謂(形成庫的波形)表示抗體R與抗原S不一致的場合的微弱電流的波形。
如果差異在允許范圍以上的程度(步驟S3的“是”)，則進行步驟S4，如果不在允許范圍程度以上(步驟S3的“否”)，則進行至步驟S6。
在步驟S4，控制組件7判斷“與抗體R一致的抗原S具有一定程度以上”，通過比如，圖像顯示裝置8和/或聲音輸出機構9，讓對該診斷系統B進行操作的比如，醫生或被驗者(患者)等得知“與抗體一致的抗原具有一定程度以上”(步驟S5)。
在下一步驟S6中，控制組件7判斷是否結束診斷(控制)，如果結束(步驟S6的“是”)，則照原樣結束控制。另一方面，如果判定檢查尚未結束(步驟S6的“否”)，則返回到步驟S1，再次反復進行步驟1以后的步驟。
按照上述的第1實施例的診斷用傳感器A，與采用該傳感器A的診斷系統B，對診斷用傳感器A產生的信號與存儲于數據庫4中的庫信號進行比較，可容易判斷診斷用傳感器A產生的信號是否為檢測到病原體或抗原的場合的信號，不進行使患者伴隨有痛苦的人體組織的一部分的切除和/或血液的采取，就可檢測人體的異常。
下面參照圖6，對第3實施例進行描述。圖6的第3實施例為通過單一芯片，構成圖4、5的第2實施例的診斷系統的實施例。
即，第3實施例為形成下述結構的實施形式，在該結構中，在一個芯片(診斷用芯片)C中，包括半導體集成電路1C；具有形成于該半導體集成電路1C上的單克隆抗體的檢測部分2C；存儲部6C；控制組件7C；作為顯示機構的液晶顯示部8C，通過單一芯片C可進行診斷。
圖7表示本發明的第4實施例。
在圖1～圖3的第1實施例中，單克隆抗體R直接放置于集成電路1上，在圖6的第3實施例中，具有抗體R的檢測部分2C直接放置于集成電路1C上。
相對該情況，在圖7的第4實施例中，單克隆抗體R放置于晶體振子20上，晶體振子20通過信號傳遞線路TL-1，與集成電路1D電連接。換言之，采用下述構成，晶體振子20產生的電信號通過信號傳遞線路TL-1傳遞給集成電路1D。
在抗體R(單克隆抗體)和抗原S一致的場合產生的電變化(微弱電信號的變化)通過晶體振子20放大，該已放大的信號通過信號傳遞線路TL-1，傳遞給集成電路1D。
在集成電路1D中，按照比如，參照圖5，前述那樣的方式進行信號處理或信息處理。
關于其它的結構和作用效果與第1實施例～第3實施例相同。
下面參照圖8，對第5實施例進行描述。
在圖6的第3實施例中，診斷結果(僅僅“抗體和抗原一致、不一致”的結果)只顯示于芯片上，具體內容不明的部分也較多，進一步的診斷困難。
相對該情況，圖8的第5實施例為下述的實施例(通過符號E表示系統整體)，其中，在通過芯片檢測規定的部位的狀態下，通過信號讀取機構接收來自芯片的檢測信號，在通過該信號讀取機構，接收到來自芯片的信號之后，將該信號通過網絡，比如，發送給醫療設施的診斷用機構，通過診斷用機構根據來自芯片的信號進行診斷。
在圖8中，在某家庭H中，在平時配備有與通過圖6的第3實施例描述的相同的診斷用芯片C和讀取該芯片C的診斷結果的讀取器75。上述讀取器75與家庭用個人計算機70連接，該個人計算機70包括監視器80和輸入機構80a。
另一方面，在診斷側(醫療機關)的計算機D中，具有發送接收機構D1、波形確定機構D2、存儲機構D3、比較機構D4和判斷機構D5。
上述家庭的個人計算機70通過網絡N，與上述診斷側計算機D的發送接收機構D1連接，將通過診斷用芯片C采取的結果(反映抗體與抗原一致、不一致的微弱變形的數據)通過上述發送接收機構D1、波形確定機構D2，發送給比較機構D4。
在比較機構D4中，對存儲于存儲機構D3中的各種抗體R的數據、通過家庭用芯片C采取的波形進行比較，通過已采取的抗體數據，判斷提供數據的被驗者是否具有什么樣的疾病、疾患、或問題點。
即，診斷本身按照與圖4，圖5的第2實施例相同的方式進行。
在上述診斷用傳感器(芯片C)和計算機網絡N的診斷用系統E中，在家庭H的內部設置診斷用傳感器(芯片C)，由此，從家庭用計算機50，通過網絡N自動地將信息發送給診斷側計算機D，將其與預先配備在診斷側計算機D的存儲機構D3中的數據進行對照比較，這樣，可在較短時間，判斷異常或疾病，有助于早期治療。
下面參照圖9，對第6實施例進行描述。
圖9的第6實施例為下述的實施例(診斷用裝置F)，其中，圖1～圖3的第1實施例、圖4，圖5的第2實施例、圖6的第3實施例的芯片、圖8的第5實施例特別是用于乳腺癌檢測的場合。
在該診斷用裝置F中，像圖9所示的那樣，在女性用的乳罩10上形成袋部分(接納部)10a，在該袋部分10a中接納芯片C。
在這里，由于乳腺癌的90％以上被稱為從構成乳腺的腺上皮產生的“乳腺癌”的癌，故特別是在以乳腺癌檢測為目的的場合，最好，上述袋設置于乳頭部所在的部位。
如果在乳頭部附近設置芯片C，則早期地檢測乳腺的異常。于是，可進行乳腺癌的早期檢測。
但是，也可在其它的部分設置袋10a，接納芯片C。
另外，在第6實施例中，以女性用的乳罩10為對象，但是，也可應用于女性用的內褲。在此場合，特別是可進行泌尿器系統的癌、子宮癌等的早期檢測。
此外，也可在胃癌、肝癌等的癌發生組織的附近，俘獲體臭、皮膚的分泌物和其氣體或口臭，預知癌的發生。
在上述第1～第6實施例中，也可按照下述方式構成，該方式為代替抗體R(單克隆抗體)而設置蛋白質(配體受體)，檢測通過該蛋白質，有選擇地將特定的配體結合的情況。換言之，在圖示的實施例中，能以抗體R代替作為配體受體的蛋白質，以抗原S代替配體。
蛋白質在與配體結合時，呈現與抗體R和抗原S一致相匹配的較強的選擇性。蛋白質與配體結合時的性能可按照與抗體R和抗原S一致時的性能相同的方式考慮。
圖示的實施例完全是例舉性的，不是限制本發明的技術范圍的記述。
比如，在圖示的實施例中，給出由半導體1和抗體R組合成的傳感器芯片A，C，但是，也可通過晶體振子型傳感器俘獲電位變化，對其進行放大處理的類型。
具有基于抗體和抗原一致的(特定部分)檢測部(特定部分)的診斷用傳感器也可由其它的傳感器代替。
比如，也可利用基于通過臭氣傳感器的臭味檢測功能的類型、利用甜菜堿(ペタイン)色素、部花青色素等的有機色素膜的傳感器、利用β胡蘿卜素等的化學物質的傳感器、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈦(TiO3)等的金屬氧化物半導體傳感器而檢測。
另外，在圖示的實施例中，在傳感器芯片中設置單一種類的抗體，但是，也可設置多種抗體。或者，也可采用具有不同抗體的多種傳感器，檢測診斷用的數據。
在采用多種傳感器的場合，可通過綜合各傳感器輸出(或重疊)而獲得的圖形的圖樣，進行接近人體的感覺的判斷。
采用上述本發明的診斷用傳感器的診斷方法包括檢測從半導體集成電路1發出的微弱電路4的步驟(圖5的步驟S1)；檢查微弱電流的波形，判斷該波形與形成庫的波形(抗體和抗原不一致的場合的微弱電流的波形)的差異是否在允許范圍以上的程度的步驟(圖5的步驟S2、S3)；與抗體一致的抗原在一定程度以上的場合，顯示該結果的肯定(圖5的步驟S4，S5)。
發明的效果按照上述的本發明的診斷用傳感器(A權利要求1，2)，或采用上述診斷用傳感器的本發明的診斷用系統(B權利要求3)，由于在檢測作為在異常時產生臭氣的原因的病原體、抗原(S)或配體時產生電變化，故通過檢查來自該傳感器的信號，則可容易判斷異常的有無。即，不進行使患者伴隨有痛苦的人體組織的一部分的切除和/或血液的采取而檢測人體的異常。
另外，在上述的診斷用傳感器(C)和計算機網絡(N)的本發明的診斷用系統(E權利要求4)中，在家庭(H)的內部設置診斷用傳感器(C)，由此，自動地將信息發送給診斷側計算機(D)，將其與預先配備在診斷側計算機(D)中的數據(D3)進行對照比較，這樣，可在較短時間判斷異常或疾病，有助于早期治療。
還有，如果佩帶本發明的乳癌檢測用乳罩(10權利要求5)，則也未意識到作為檢查的，精神負擔強的情況，可自然而容易地實現乳癌的早期發現。
權利要求
1.一種診斷用傳感器，其特征在于其包括檢測機構，該檢測機構檢測存在于活體部位和/或活體的體液、從活體產生的氣體中的各種病原體、與異常和疾患相對應的抗原或配體；信號發生機構，該信號發生機構在該檢測機構檢測到上述病原體、抗原或配體時，產生信號。
2.根據權利要求1所述的診斷用傳感器，其特征在于在形成于半導體襯底上的集成電路上或其附近，涂敷或附設抗體或蛋白質，構成上述檢測機構，涂敷或附設抗體或蛋白質的部位和集成電路通過導電體部分實現電連接，在集成電路的內部構成信號發生機構，在抗體和抗原一致時或蛋白質與配體結合時產生的表面彈性波電流從上述導電體部分傳遞給上述集成電路時，將與該表面彈性波電流相對應的信號傳送到集成電路的外部。
3.一種診斷用系統，該診斷用系統采用權利要求1，2中的任意一項所述的診斷用傳感器，其特征在于該系統包括信號放大機構，該信號放大機構對上述診斷用傳感器產生的信號進行放大；存儲機構，該存儲機構將在上述診斷用傳感器未檢測到病原體、抗原或配體的場合產生的信號作為庫信號而存儲；控制機構；顯示機構，上述控制機構按照下述方式構成，該方式為對上述診斷用傳感器產生的信號和通過存儲機構存儲的庫信號進行比較，判斷診斷用傳感器產生的信號是否為檢測到病原體、抗原或配體的場合的信號。
4.一種采用計算機網絡的診斷用系統，該診斷用系統采用權利要求1，2中的任意一項所述的診斷用傳感器和計算機網絡，其特征在于該系統包括讀取機構，該讀取機構設置于受診側，并且讀取上述診斷用傳感器產生的信號，產生電信號；受診側計算機，該受診側計算機將來自該讀取機構的電信號傳送給網絡；診斷側計算機，該診斷側計算機接收通過網絡發來的上述讀取機構的信號，診斷側計算機包括存儲機構，該存儲機構將下述的信號預先作為庫信號而存儲，該庫信號是在上述診斷用傳感器未檢測到病原體、抗原或配體的場合，由讀取機構產生的；比較機構，該比較機構對通過網絡發來的信號和庫信號進行比較；判斷機構，該判斷機構根據比較機構的輸出信號，判斷與通過網絡發來的信號相對應的受診側的狀態。
5.一種乳罩，其特征在于該乳罩按照下述方式構成，該方式為形成接納權利要求1～4中的任何一項所述的診斷用傳感器的接納部，在乳房發生異常的場合，通過接納部內的上述診斷用傳感器，檢測作為該異常的主要原因的抗原或配體，使之通報該異常。
全文摘要
一種傳感器，該傳感器包括檢測機構，該檢測機構檢測存在于活體部位和/或活體的體液和從活體產生的氣體中存在的各種病原體、與異常和疾患相對應的抗原或配體；信號發生機構，該信號發生機構在上述檢測機構檢測到上述病原體、抗原或配體時，產生信號，在檢測作為在異常時產生臭氣的原因的病原體、抗原或配體時，該傳感器產生電變化，檢測異常。
文檔編號G01N33/543GK1922485SQ20048004213
公開日2007年2月28日 申請日期2004年3月30日 優先權日2004年2月26日
發明者漆畑直樹, 柳川秀輝, 田島幸信 申請人:株式會社非苦戰