2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of rapid diagnosis technology for drug-resistant bacterial infections

Research Project

PDF

Project/Area Number	21K19938
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	Yasuura Masato 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20760408)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	芦葉裕樹国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90712216) 平間宏忠国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (40748779)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords	エマルション / デジタルアッセイ / 光センシング
Outline of Final Research Achievements	In this study, we developed a rapid generation system and a measurement system for water-in-oil emulsion, an important elemental technology for rapidly diagnosing drug-resistant bacterial infections. We have developed a generation system that can produce droplets in oil with a diameter of 5 to 50 μm in a total volume of 1 mL or more within 1 minute. We have also developed a measurement system that enables pseudo-3D measurement by filling a cell with transparent water-in-oil emulsion adjusting the refractive index and repeating 2D measurements by irradiating sheet light in slices. Using both, we succeeded in detecting and distinguishing droplets containing fluorescent dyes contained in a simulated sample with a thickness of 10 mm in 5 minutes. As a result, we have established a basic technique for a measurement system that can measure billions of droplets within one minute, which is three orders of magnitude higher than existing water-in-oil emulsion measurement systems.
Free Research Field	バイオセンシング、センサ工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、薬剤耐性菌感染症の迅速診断のための要素技術開発として、油中液滴の高速生成系及び測定系の構築を実施した。開発した液滴高速生成系と擬3次元計測を可能とする測定系は、近年研究が盛んになっているリキッドバイオプシーや、コロナ禍で注目が集まったウイルス検出などにも応用可能な基礎技術であり、薬剤耐性菌感染症診断以外への展開も期待できる。特に、液滴PCR系への応用は、本研究内で行ったPCR法を応用した活性判定技術開発と組み合わせることで、活性のあるウイルスのみを測定する感染リスクの高感度評価に展開しうるため、防疫技術の更なる発展への貢献が期待できる。