2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of a highly integrated circuit using DNA and a demonstration test of the parallel computation using a complementary DNA as an operator
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17K06395
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
礒田 隆聡 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70284544)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | MEMS / DNA / 素子 / 集積 / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では塩基配列の異なるDNAを16bit(約6.6×10＾4ヶ)番地配列した集積電極を、精度の高い並列計算素子として機能させることを最終目標としている。そのためには実施期間中に①DNA/16bit集積電極の塩基配列を瞬時に電気信号で判別できるデバイス開発の要素技術の確立と、②DNA素子ならびにデバイスをMEMS技術で1チップに集約した並列計算素子の要素技術の確立が必要である。
そこで初年度は①のデバイス作製の要素技術開発を集中的に実施した。このステージでは、まずガラス基板上にDNA素子を集積させる番地を4.5bit(約25ヶ）配列した集積電極対を設計し、これを作製した。同時にこの25ヶの電極対の信号を連続的に切り替えて自動計測できるシリアル測定方式の計測デバイスの設計、ならびに作製を行った。このデバイスでは全ての番地の検出感度をスマートフォンで遠隔から設定し、条件を保存できる。そして測定信号をスマートフォンへデータ転送し、遠隔サーバーで自動解析できるシステムとした。このような手法で、複数の番地上の信号を瞬時にスキャンできるDNAチップの作製方法、ならびに計測方法の要素技術が確立できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ガラス基板上にDNA素子を集積させる番地を4.5bit(約25ヶ）配列した集積電極対を設計し、これが作製できた。また研究代表者が以前出願した特許手法を活用して、この集積電極対へ様々な種類のタンパクを集積できるか確認を行った。ここでは抗体を代用して確認を行ったところ、設計した番地に活性を損なうことなく集積できることが確認された。
同時にこの25ヶの電極対の信号をシリアルに測定することのできる計測デバイスの設計、ならびに作製ができた。これも先の抗体集積化チップで、その状況をスキャンできることが確認された。
集積化数はまだ少ないものの、複数の番地上の信号を瞬時にスキャンできるDNAチップの作製方法、ならびに計測方法の要素技術が確立できた。このような理由で、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度はDNA素子を集積させる番地数が4.5bit(約25ヶ）の集積電極の設計と作製までであった。2年目はこの要素技術を展開して、集積化の電極対を1byte(256ヶ）まで増加させることを目標に、新たなチップの設計と作製を試みる。また番地数の増加に対して、配列するタンパク（抗体）の種類が対応できるよう、集積方法の要素技術も合わせて検討する。さらにこの番地数に対応する計測デバイスの要素技術を開発する。必要あれば、この段階で構築された技術に対して特許出願も行う。
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Research Products
(13 results)
