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海中微生物探査のためのマイクロ現場分析システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 14205147
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 海洋工学
研究機関東京大学

研究代表者

山本 貴富喜 (2003-2005)  東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20322688)

藤井 輝夫 (2002)  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30251474)

研究分担者 藤井 輝夫  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30251474)
山本 貴富喜  東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20322688)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
54,210千円 (直接経費: 41,700千円、間接経費: 12,510千円)
2005年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2004年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2003年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2002年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)
キーワードマイクロ流体デバイス / 現場分析装置 / 遺伝子解析 / 深海 / IISA-Gene / PCR / 微生物 / PDMS / 現場型装置 / マイクロデバイス / DNA精製 / 集積化 / 現場型遺伝子解析装置 / マイクロ加工技術 / micro TAS / PDMS(Polydimethylsiloxane) / Flow-through PCR / 極限環境 / マイクロ分析チップ / 現場型分析装置 / 小型分析装置 / 環境微生物 / 遺伝子抽出
研究概要

本研究では,現場型微生物遺伝子解析装置に装置について,主にマイクロ加工技術を応用して研究開発を行った.その結果,深海などの極限環境の現場でも用いることが可能で,小型・軽量な装置,IISA-Gene(Integrated In-situ Analyzer-Gene)の開発に成功した.IISA-Geneを現場運用可能な装置として完成させるために以下の開発・評価を行った.
1)PDMS及びガラスを材料として主にPCR法を用いた遺伝子解析が可能なマイクロ流路チップ及び温度制御チップを設計・製作した.
2)PDMS表面にたいして界面活性剤等を用いた表面処理を行うことによって,酵素等の吸着を抑制し,反応の効率を向上できた.
3)環境中の微生物からDNAを精製する機構について,カオトロピック試薬との混合よる細胞破砕,及び流路中に充填されたガラスビーズによるDNAの精製法を採用し,IISA-Geneへの集積化を行った.
4)蛍光色素を用いたPCR産物の検出を行うために光ファイバ,光源及び光検出器機構の製作・評価を行い,PCR産物の検出が可能であることを確認した.
5)小型のポンプ及びバルブからなる送液系を構築し,マイクロチップと組み合わせることで現場運用が可能な集積化システムを構築した.
6)ヒータ・ポンプ・バルブ等の制御を行うための電源・制御系,それを収納する耐圧容器及びIISA-Gene本体の油漬容器について設計・製作を行った.
7)深海の極限環境を模擬するための「深海環境模擬装置」を構築した.実際にそれを用いて水深3000m相当の高圧力条件下で遺伝子解析が可能であることを確認した.
IISA-Geneを実際の海洋環境で稼働するために独立行政法人海洋研究開発機構の海洋調査船及び無人探査機を用いた調査航海を実施し,石垣島沖海底の熱水噴出地帯において現場運用によるデータを得ることができた.

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (23件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] 深海熱水地帯における現場複合計測技術の開発-熱水プルームマッピングと現場遺伝子解析の試み2006

    • 著者名/発表者名
      藤井輝夫, 福場辰洋, 岡本拓士, 長沼毅, 金子亮, 林徹, 吉田尊雄, 許正憲, 岡村慶, 下島公紀, 前田義明, 小池祐一
    • 雑誌名

      第22回しんかいシンポジウム(Blue Earth'06)予稿集

      ページ: 60-61

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マイクロ加工技術を用いた現場型微生物遺伝子解析装置(IISA-Gene)の開発と実海域における試験運用2006

    • 著者名/発表者名
      福場辰洋, 岡本拓士, 長沼毅, 藤井輝夫
    • 雑誌名

      第22回しんかいシンポジウム(Blue Earth'06)予稿集

      ページ: 258-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of in situ multi analysis system -trial for hot plume mapping and in situ gene analysis2006

    • 著者名/発表者名
      T.Fujii, T.Fukuba, T.Okamoto, T.Naganuma, R.Kaneko, T.Hayashi, T.Yoshida, M.Kyo, K.Okamura, K.Shitashima, Y.Maeda, Y.Koike
    • 雑誌名

      Blue Earth '06

      ページ: 60-61

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development and field evaluation of an integrated in situ analyzer (IISA) -Gene system2006

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, T.Okamoto, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      Blue Earth '06

      ページ: 258-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 深海熱水地帯における現場複合計測技術の開発-熱水プルームマッピングと現場遺伝子解析の試み2006

    • 著者名/発表者名
      藤井輝夫 他
    • 雑誌名

      第22回しんかいシンポジウム(Blue Earth'06)予稿集

      ページ: 60-61

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロ加工技術を用いた現場型微生物遺伝子解析装置 (IISA-Gene)の開発と実海域における試験運用2006

    • 著者名/発表者名
      福場辰洋 他
    • 雑誌名

      第22回しんかいシンポジウム(Blue Earth'06)予稿集

      ページ: 258-259

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 極限環境微生物学のための現場型微生物遺伝子解析装置の開発2005

    • 著者名/発表者名
      福場辰洋, 山元貴富喜, 長沼毅, 藤井輝夫
    • 雑誌名

      海の研究 14

      ページ: 361-368

    • NAID

      110003375616

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Processing and Analyzing Biological Samples in Microchannels2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fujii
    • 雑誌名

      Proceedings of 3rd International Conference on Microchannels and Minichannels ICMM2005

      ページ: 75083-75083

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Miniaturized In situ Analysis Devices for Biological and Chemical Oceanography2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, A.Imhof, M.Matsunaga, N.Takagi, T.Yamamoto, K.Okamura, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      The 3rd Annual International IEEE EMBS Special Topic Conference on Microtechnologies in Medicine and Biology

      ページ: 56-59

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Processing and Analyzing Biological Samples in Microchannels2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fujii
    • 雑誌名

      Proceedings of 3^<rd> International Conference on Microchannels and Minichannels (ICMM2005)(Toronto, Canada)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of an in situ gene analysis device for extreme environmental microbiology2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, T.Yamamoto, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      Oceanography in Japan 14

      ページ: 361-368

    • NAID

      130004387703

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Miniaturized In situ Analysis Devices for Biological and Chemical Oceanography2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, A.Imhof, M.Matsunaga, N.Takagi, T.Yamamoto, K.Okamura, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      The 3^<rd> Annual International IEEE EMBS Special Topic Conference on Microtechnologies in Medicine and Biology (Hawai, USA)

      ページ: 56-59

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Processing and Analyzing Biological Samples in Microchannels2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fujii
    • 雑誌名

      Proceedings of 3rd International Conference on Microchannels and Minichannels (ICMM2005) ICMM2005

      ページ: 75083-75083

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Miniaturized In situ Analysis Devices for Biological and Chemical Oceanography2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba et al.
    • 雑誌名

      The 3rd Annual International IEEE EMBS Special Topic Conference on Microtechnologies in Medicine and Biology

      ページ: 56-59

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 深海熱水地帯における化学及び生物活動に関する現場複合計測の試み2005

    • 著者名/発表者名
      福場辰洋 他
    • 雑誌名

      2005年度日本地球化学会第52回年会講演要旨集

      ページ: 7-7

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 極限環境微生物学のための現場型微生物遺伝子解析装置の開発2005

    • 著者名/発表者名
      福場 辰洋, 山本 貴富喜, 長沼 毅, 藤井 輝夫
    • 雑誌名

      海の研究

    • NAID

      110003375616

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Microfabricated Flow-through PCR Device for DNA Amplification-Towards In Situ Gene Analysis2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, T.Yamamoto, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal 101

      ページ: 151-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 深海現場計測用ISFET-pHセンターの温度・圧力特性の調査及び応用に関する研究2004

    • 著者名/発表者名
      西来寺正彦, 下島公紀, 小池祐一, 許正憲, 福場辰洋, 藤井輝夫
    • 雑誌名

      海洋調査技術 15

      ページ: 29-35

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マイクロ流体デバイスを用いた現場計測システム-海底ケーブルを利用した新技術の開発と展開2004

    • 著者名/発表者名
      福場辰洋, 高木尚哉, 円谷晃司, 長沼毅, 藤井輝夫
    • 雑誌名

      月間地球 26

      ページ: 287-293

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of temperature and pressure effect to ISFET pH sensor for deep-sea application2004

    • 著者名/発表者名
      M.Sairaiji, K.Shitashima, Y.Koike, M.Kyo, T.Fukuba, T.Fujii
    • 雑誌名

      Journal of The Japan Society for Marine Surveys and Technology 15

      ページ: 29-35

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In situ measurement systems with microfluidic devices -Development and operation of new technology utilizing submarine cables2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, N.Takagi, K.Tsumuraya, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      CHIKYU MONTHLY 26

      ページ: 287-293

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マイクロ流体デバイスを用いた現場計測システム-海底ケーブルを利用した新技術の開発と展開2004

    • 著者名/発表者名
      福場 辰洋, 高木 尚哉, 円谷 晃司, 藤井 輝夫
    • 雑誌名

      月刊地球 26

      ページ: 287-293

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Microfabricated Flow-Through Device for DNA Amplification - Towards In Situ Gene Analysis2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuba, T.Yamamoto, T.Naganuma, T.Fujii
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal 101

      ページ: 151-156

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 福場辰洋, 藤井輝夫: "マイクロファブリケーション技術を応用した遺伝子解析システムの開発とその展望"ゲノム医学. 71. 577-584 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fukuba, T.Yamamoto, T.Naganuma, T.Fujii: "Microfabricated Flow-through PCR Device for DNA Amplification-Towards in Situ Gene Analysis"Chemical Engineering Journal. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 福場辰洋, 高木尚哉, 円谷晃司, 長沼毅, 藤井輝夫: "マイクロ流体デバイスを用いた現場計測システム-海底ケーブルを利用した新技術の開発とその展開"月刊地球. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Fukuba, T., Naganuma, T., Fujii, T: "Microfabricated Flow-through PCR Device for Underwater Microbiological Study"Proceedings of 2002 IEEE International Symposium on Underwater Technology (UT2002), Tokyo, Japan (2002.4). 101-105 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Fujii, T: "Microfluidic Devices for Advanced In-situ Measurement"Proceedings of 2002 IEEE International Symposium on Underwater Technology (UT2002), Tokyo, Japan (2002.4). 336-339 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 藤井輝夫: "極限微生物研究のためのマイクロ・ナノテクノロジー開発"海洋理工学会平成14年度春季大会講演論文集. 11-15 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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