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自律型検知システム（ADS）は、バイオハザード検知システムまたは自律型病原体検知システムとも呼ばれ、環境中の空気や水を監視し、空気中または水中に存在する化学物質、毒素、病原体、または人間の病気や死を引き起こす可能性のあるその他の生物学的因子を検出するように設計されています。これらのシステムは空気や水を継続的に監視し、バイオテロや生物兵器の使用が発生した場合には、関係当局にリアルタイムで警報を発信します。
米国では、 2001年の炭疽菌テロ事件を受けて、米国郵政公社向けにADSシステム（BDS）が開発された。米国郵政公社における最初の検出システムは2006年に導入された。将来同様の問題に対処するため、米国連邦政府はBioWatchと呼ばれるプログラムを立ち上げ、米国内の21以上の都市で運用している。
カナダでは、 COVID-19パンデミックの最中に、Kraken Senseというバイオテクノロジー企業が、グレーター・トロント空港公社（GTAA）向けに自律型病原体検出システムを開発した。
バイオウォッチ・プログラムは、国土安全保障省（DHS）が資金提供と監督を行っています。バイオウォッチ・プログラムは、サンプリング、分析、対応という3つの主要な構成要素から成り立っています。これらの構成要素はそれぞれ、3つの異なる機関によって担当されています。環境保護庁（EPA）は、空気中の粒子を収集するセンサーなどのサンプリングを担当します。疾病対策センター（CDC）は、サンプルの分析と検査室での試験を調整します。地方自治体は、陽性反応が出た場合の公衆衛生上の対応を担当します。連邦捜査局（FBI）は、バイオテロ事件が検知された場合の法執行対応の主導機関として指定されています。（Shea and Lister、2003）
Kraken Senseは、 KRAKEN自律型qPCR装置を使用して、空港の排水中のSARS-CoV-2変異株（オミクロンなど）やサル痘ウイルスの存在を監視し、国内に侵入する感染症の早期警戒システムとして機能しました。このプログラムは、カナダ国立研究評議会産業研究支援プログラム（NRC IRAP）から一部資金提供を受けました。[ 1 ]
APDSは、細菌、ウイルス、毒素という3種類の生物学的脅威物質について、空気と水を監視します。この自律型検出システムは、(1)エアロゾルまたは水サンプルを高い信頼性で迅速に処理し、正確に分析する能力、(2)サンプルの収集、準備、分析、分析結果の報告など、主要なシステム機能を自動化して検出器に統合する能力、(3)想定される屋内および屋外環境で動作する能力、(4)BioWatch Gen-3運用支援サービスとして知られるC3ネットワークを介して分析結果とシステム運用データを配信およびアーカイブする能力を備えています。
APDSは常時稼働しており、空気中の粒子総数が多い場合にのみ作動するシステムでは検出されない可能性のある低濃度の生物剤も検出できます。APDSはサンプルを採取し、分析用に準備し、複数の生物剤の検査を行います。この自動化により、サンプルを手動で分析する場合に必要なコストと人員を削減できます。
APDSは空気または水のサンプルを採取する際、まず免疫測定検出器に通します。この検出器が陽性反応を示した場合、APDSは核酸増幅および検出に基づく2回目の検査を実施します。2つの異なる検査システムを用いることで、システムの信頼性が向上し、偽陽性の可能性が最小限に抑えられます。
免疫測定検出器は、数千個の抗体でコーティングされた小径ポリスチレンビーズ（マイクロビーズ）を用いたマルチプレックスアッセイである液体アレイを採用しています。各マイクロビーズは、赤色と橙色の発光色素を独自に組み合わせた色で着色されています。サンプル中で検出できる病原体の数は、着色ビーズセットの数によってのみ制限されます。サンプルをビーズに接触させると、病原体が存在する場合、適切な抗体を持つビーズに結合します。次に、蛍光標識された別の抗体をサンプルに加えることで、フローサイトメトリー分析用の高蛍光ターゲットが得られます。サンプルの準備とこの最初の分析は、30分以内に完了します。
核酸アッセイでは、核酸の1つ以上の標的配列の増幅が必要です。既知の配列で短い一本鎖DNA鎖が合成され、アレイのスポットに所定の方法で取り付けられます[ 2 ]。ハイブリダイズした標的DNAを含むこれらのスポットを検出することで、未知の標的のDNA配列を決定できます。RNAは容易にハイブリダイズして、相補配列（AT、CG、GC、UA）と二本鎖構造を形成します。したがって、一本鎖DNAアレイは、ハイブリダイゼーションを介してRNAを検出するために使用できます。
表1.1 米国疾病予防管理センター（CDC）による生物学的脅威物質の優先順位リストa
リサーチ・インターナショナルズ社は、郵便室で使用するためのスタンドアロン型およびポータブル型のシステム「ASAP II」を販売しています。ASAP IIは、生物兵器、化学兵器、有毒な工業用化学物質、粒子状および気体状の爆発物、そして核物質をリアルタイムで検出します。このシステムは、郵便室のニーズに合わせてカスタマイズ可能です。
ASAP IIは、化学、生物、核物質の自動検出・識別システムです。このシステムは、4種類（RAPTORモジュール）から8種類（BioHawkモジュール）の生物剤をリアルタイムで検出・識別できます。定期的に、または必要に応じて、濃縮サンプルがモジュールに送られ、15分以内にこれらのシステムが生物剤の存在を識別し、有害物質が検出された場合はオペレーターに通知します。
システムは負圧室に設置され、下降気流テーブル上に配置される必要があります。システム内の空気サンプリングモジュールが、分析のために下降気流テーブルに空気を吸い込みます。サンプリングは、郵便物のバッチが完了するまで継続され、これには数分、数時間、または数日かかる場合があります。システムは、1時間に数千通の郵便物を処理できます。[ 3 ]
このシステムは、環境病原体や臨床病原体のモニタリングが必要な状況に合わせて応用できます。例えば、APDSは建物内のカビや真菌胞子、あるいは病院内での感染性物質の空気感染を検査できます。また、家畜輸送センターや飼育場での疾病発生を特定することも可能です。水質検査においては、APDSは廃水、農業用水路、食品加工施設、養魚場、海岸などで病原体を検出できます。
リサーチ・インターナショナル社は、TacBio粒子検出システムを製造・販売しています。このシステムは空気を連続的にサンプリングし、エアロゾル粒子またはバイオ粒子のレベルを監視します。
検出された生物粒子の種類は特定できませんが、過剰な粒子または生物粒子が存在する場合は、郵便室の担当者に通知します。これは早期警戒システムであり、郵便室の責任者が潜在的な脅威に気づき、郵便物が受取人に配達される前に生物剤や空気感染の脅威を検査するのに十分な時間を与えます。
ChemPRO 100化学物質検出システムは、化学兵器の現場での検出と分類を行うための携帯型化学物質検出器です。正体不明の物質が同封された郵便物が届いた場合、この携帯型検出器を使用することで、その化学物質を即座に特定できます。
強化型モバイル微量爆発物粒子検査装置は、数秒で広範囲の爆発物と麻薬を検出します。このシステムは、X線装置では検出できないことが多いパッケージや封筒内の爆発物を識別します。この携帯型検出器は、1つのサンプルで識別できる対象爆発物の範囲を拡大し、より迅速かつ包括的なスクリーニングを実現します。前述のとおり、このシステムは広範囲の麻薬も検出します。このシステムは、1つのサンプルで爆発物と麻薬を同時に検査し、より迅速かつ包括的なスクリーニングを実現します。[ 3 ]
Kraken Sense社は、自律型病原体検出システム「KRAKEN」を製造しています。この装置は、あらゆる水源をリアルタイムで継続的にサンプリングし、最短60分で結果を提供して潜在的な汚染を警告します。例えば、農業用水源や食品加工工場で汚染が検出された場合、事業者は製品が市場に出回る前に汚染されたバッチを取り除くことができ、食中毒を防ぐことができます。さらに、KRAKENを廃水に使用することで、公衆衛生当局が感染症の発生に備えるための時間をより多く確保できるバイオサーベイランスシステムとして機能します。[ 4 ]