| Project/Area Number |
24K21611
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笹山 瑛由 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (60636249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 道彦 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00447856)
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| Project Period (FY) |
2024-06-28 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 核酸増幅検査 / 磁性微粒子 / 光ポンピング磁力計 / 磁気計測 / フラックストランスフォーマ / DNA / Real-time PCR / 高速核酸増幅検査 |
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| Outline of Research at the Start |
高速核酸増幅検査によりDNAを選択的に増幅させた後、外部磁石によって凝集させる。その後、非常に高感度な磁気センサーである光ポンピング磁力計を用いて磁性微粒子からの微弱磁界を計測することで抗原定量検査を行う。また、DNAサンプルを複数配置して高速に走査させて検査速度を向上させる。複数配置した際にはサンプル同士で磁気的干渉が生ずるため、それを抑制する信号処理を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
核酸増幅検査は検出対象の核酸からDNAやRNAを選択的に増幅して検出する手法であり、新型コロナウイルス検査のReal-time PCRはその代表である。一般に、核酸増幅検査は採取した検体を衛生検査所などに持ち込んで実施されるが、迅速な診断には検体採取場所で行うことが望ましい。ところが、光学検出を組み合わせたReal-time PCRは、装置・試薬が高額なため多数設置することが難しい。そこで、超高感度磁気センサーの一つである、光ポンピング磁力計を用いて、光学的ではなく磁気的な方法により、検体採取場所で高速・簡便に検査可能な、新規の検査システムの開発を行う。
本年度は、光ポンピング磁力計を用いた磁性微粒子検出装置の開発を行った。光ポンピング磁力計は非常に高感度なため、地磁気の影響で計測が不可能となる。また、励磁コイルより直接強い磁界を受けても計測が不可能となる。そこで、磁性微粒子からの磁界を一旦ピックアップコイルで受信して電気信号に変換し、その信号を小型の磁気シールドボックス内に配置したインプットコイルに伝搬して磁界を発生させ、それを光ポンピング磁力計で計測する、フラックストランスフォーマに基づく計測装置を構築した。
DNAがある場合、磁性微粒子を投与するとDNAと結合した状態となり、その状態で永久磁石を配置すると凝集が進む。一方、DNAが無い場合、凝集は進まない。その凝集の有無は目視によって確認できるが、磁気特性にも相違が生じるのか、また、その相違を磁気センサーで検知できるか、構築した計測装置で検証を行った。その結果、交流磁界を印加した時の磁気信号に相違があることを確認できたことから、DNAの有無を磁気的に検出できることが分かった。
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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
本年度の目標は、光ポンピング磁力計を用いた磁性微粒子検出装置の開発であった。開発した装置によって、DNAの有無の識別ができたことから、当初の計画を達成したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在は、DNAの有無の識別に留まっている。DNAの定量検査について評価を行う。また、プレート上に複数の磁性微粒子サンプルを配置して走査し、スループットを向上させることを目指す。
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