特別WEBコラム 新型コロナウィルス禍に学ぶ応用物理 COVID-19診断とバイオセンサ研究 アブストラクト 民谷 栄一 産業技術総合研究所，大阪大学
ごく微量の血液や唾液から，健康状態，アレルギーの有無，病名など，体のありとあらゆる状態が瞬時に分かるようになる —— そんな未来もいずれは現実のものになるかもしれません．
鍵を握るのが，血液や唾液などに含まれるさまざまな物質を検出して，光や電気などの信号に変換する「バイオセンサ」です（図）．
試薬の反応を人の目で確認する古典的な方法に比べて，バイオセンサは，物質の有無や濃度を信号として出力してくれるため，検査の機械化や自動化が可能であり，検査水準の安定化も図れます．
冒頭で述べたような万能のバイオセンサはまだ存在しませんが，検出対象に応じたさまざまなバイオセンサが実用化されています．本稿では新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の診断用を含めたバイオセンサの概要を紹介しています．
バイオセンサの仕組みとしては，検出対象（ターゲット）だけに反応する物質（酵素やタンパク質）に蛍光物質などのマーカーをあらかじめ付着させておき，試料の中に存在するであろうターゲットを結合させて，蛍光反応などを検出する方式が一般的です．
そのほか，酵素反応，発色，発光，局在表面プラズモン共鳴（特定波長の変化），発熱・吸熱といった現象が利用されていて，光検出素子などの信号変換器（トランスデューサ―）を介して信号を出力します．
新型コロナウイルス感染症用のバイオセンサの場合は，感染によって体内で生じる抗体がターゲット物質になります．さらに本稿では，新型コロナウイルス（SARS-CoV-2ウイルス）周囲にあるスパイク（突起）をナノテクノロジーを用いて直接結合させて信号を取り出す，最新のセンサーについても簡単に触れられています．
バイオセンサは，診療やヘルスケアだけではなく，残留農薬や環境汚染物質などの環境センシング，食品の品質管理，農業における土壌診断など，多くの分野で活用されています．また，ネットワークを経由してセンサー情報を集めれば，いわゆるIoT（Internet of Things：モノのインターネット）が実現でき，より高度な応用にもつなげられるでしょう．
生化学，電気化学，ナノテクノロジー，バイオテクノロジー，半導体，フォトニクス（光工学）など，複数分野の技術の融合によって新しいバイオセンサが具現化され，今後の医療や生活に役立つことが期待されます．
