スマートフォンベースCOVID-19迅速検査、10分で高精度な結果を提供

研究者たちは、スマートフォン顕微鏡を用いて唾液サンプルを分析し、約10分で結果を出すCOVID-19検査法を開発しました。この方法は、既存の鼻咽頭スワブ抗原検査の速さと、鼻咽頭スワブPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）検査の高精度を兼ね備えています。彼らはもともとノロウイルス——クルーズ船で広まることで有名な微生物——を検出するために作った安価な方法を応用し、スマートフォン顕微鏡を使用しています。以前に開発された生理食塩水うがい検査と組み合わせて使用する計画です。

ノロウイルスや他の病原体の従来の検出法は、高価、大規模な実験室設備が必要、または科学的専門知識を要することが多いです。スマートフォンベースのノロウイルス検査は、スマートフォン、シンプルな顕微鏡、マイクロ流体ペーパー——液体サンプルを特定のチャネルに誘導するロウコーティングされた紙——で構成されます。他の検査より小型・安価で、部品コストは約45ドルです。

技術の基礎は比較的シンプルです。ユーザーは蛍光ビーズ付き抗体を汚染の疑われる水サンプルに導入します。サンプルに十分な病原体粒子が存在する場合、複数の抗体が各病原体粒子に付着します。顕微鏡下では、病原体粒子が蛍光ビーズの小さな塊として現れ、ユーザーがそれらを数えられます。プロセス——ビーズをサンプルに加え、ペーパーをサンプルに浸し、顕微鏡下でスマートフォンで撮影し、ビーズを数える——は約10〜15分かかります。非科学者でも短い動画を見ればやり方を学べます。

チームは顕微鏡アタッチメントとマイクロ流体ペーパーチップ用の3Dプリントハウジング、および適応的閾値処理と呼ばれる手法を作成しました。以前は、研究者たちが危険を構成する病原体量の固定値を設定しており、精度レベルが制限されていました。この方法では人工知能を用いて危険閾値を設定し、スマートフォンの種類や紙の品質などの環境差を考慮します。

チームはさらにシンプルな方法にも取り組んでおり、わずかに誤差余地を残しています。同じ技術ですが、スマートフォン顕微鏡と特殊設計エンクロージャの代わりに、ユーザーはスマートフォンアプリをダウンロードし、QRコードがスタンプされたマイクロ流体チップを使用するだけです。

蛍光顕微鏡技術ではチップがちょうど良い位置になければならないのに対し、ユーザーはチップのスナップショットを撮るだけです。写真を撮る角度や距離に関わらず、スマートフォンアプリはAIとQRコードを用いて変動を考慮し、計算を実行します。

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