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PDMSマイクロ流体デバイスの特性を活かしたddPCRプラットフォームの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04171
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関同志社大学

研究代表者

橋本 雅彦  同志社大学, 理工学部, 教授 (20439251)

研究協力者 中小司 裕太  
村田 悠喜  
田中 悠悟  
戸田 美和子  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードマイクロフルイディクス / ドロップレット / エマルション / マイクロ流体デバイス / デジタルPCR / ポリジメチルシロキサン / ピエゾマイクロポンプ / PDMS / 分析科学 / ドロップレットデジタルPCR / 癌 / マイクロ・ナノデバイス / バイオ関連機器 / ゲノム
研究成果の概要

ポリジメチルシロキサン(PDMS)の高いガス吸収特性を活かし、単分散性の高い油中水滴を再現性よく自律的に高速生成させることを可能とするマイクロ流体デバイスの開発に成功した。さらに、液滴内でPCR増幅を実行したところ、蛍光性液滴の数的割合から算出された各サンプル初期DNA濃度は、ポアソン分布より予測される値と良好な一致を示した。
上記の検討に加え、ピエゾマイクロポンプの利用に基づく小型流体制御システムを新規に開発し、液滴のフロースルー定点スクリーニング実験を行った。本システムは、毎秒120個の液滴をスクリーニング可能であることが明らかとなり、その有用性が実証された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ドロップレット・デジタルPCR(ddPCR)は、これまで開発された方法では実現成し得なかった遺伝子診断を可能とするため大きな脚光を浴びている。しかし、既存のddPCRプラットフォームは、システム全体が大きい・取り扱いが煩雑・コスト高であるといった問題点が指摘されている。本研究により、少ない初期投資費用で取り扱い易く、小型のddPCRプラットフォームが構築された。本研究によって、ddPCR研究へ新規参入する研究者が増加し、ddPCR研究の開発スピードが加速していくものと期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (9件)

  • [雑誌論文] Separation-Free Single-Base Extension Assay with Fluorescence Resonance Energy Transfer for Rapid and Convenient Determination of DNA Methylation Status at Specific Cytosine and Guanine Dinucleotide Sites2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Fujita and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 40 号: 2 ページ: 281-288

    • DOI

      10.1002/elps.201800144

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vacuum-Driven Fluid Manipulation by a Piezoelectric Diaphragm Micropump for Microfluidic Droplet Generation with a Rapid System Response Time2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Oda, Hirofumi Oshima, Masaya Nakatani and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 40 号: 3 ページ: 414-418

    • DOI

      10.1002/elps.201800357

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid automatic creation of monodisperse emulsion droplets by microfluidic device with degassed PDMS slab as a detachable suction actuator2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Murata, Yuta Nakashoji, Masaki Kondo, Yugo Tanaka, and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 39 号: 3 ページ: 504-511

    • DOI

      10.1002/elps.201700247

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A compact and facile microfluidic droplet creation device using a piezoelectric diaphragm micropump for droplet digital PCR platforms2017

    • 著者名/発表者名
      Naoaki Okura, Yuta Nakashoji, Toshihiro Koshirogane, Masaki Kondo, Yugo Tanaka, Kohei Inoue, and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 38 号: 20 ページ: 2666-2672

    • DOI

      10.1002/elps.201700039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Fluorescence Quenching Assay Based on Molecular Beacon Formation through a Ligase Detection Reaction for Facile and Rapid Detection of Point Mutations2017

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Sawamura and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 33 号: 12 ページ: 1457-1460

    • DOI

      10.2116/analsci.33.1457

    • NAID

      130006248743

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A poly(dimethylsiloxane) Microfluidic Sheet Reversibly Adhered on a Glass Plate for Creation of Emulsion Droplets for Droplet Digital PCR2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Nakashoji, Hironari Tanaka, Kazuhiko Tsukagoshi, and Masahiko Hashimoto
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 38 号: 2 ページ: 296-304

    • DOI

      10.1002/elps.201600309

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] DNA一塩基変異検出を指向したオンチップLDR-CL検出アッセイの開発2018

    • 著者名/発表者名
      左良井 尚吾、橋本 雅彦
    • 学会等名
      日本分析化学会近畿支部創設65周年記念講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ドロップレットデジタルPCRを指向したマイクロフルイディック単分散油中水滴調製法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小白金 俊勲、大倉 直朗、橋本 雅彦
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ドロップレットマイクロフルイディクス研究を支援する自動解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      近藤 仁貴、中小司 裕太、橋本 雅彦
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] PDMSマイクロ流体チップを用いたハンズオフエマルジョン調製法における液滴生成レートの高速化2017

    • 著者名/発表者名
      田中 悠悟、村田 悠喜、橋本 雅彦
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 次世代デジタルPCRプラットフォームの創製へ向けて2017

    • 著者名/発表者名
      橋本 雅彦
    • 学会等名
      同志社大学リエゾンフェア・ハリス理化学研究所発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PDMSマイクロ流体チップを利用した単分散油中水滴の自動調製法2016

    • 著者名/発表者名
      中小司 裕太、橋本 雅彦
    • 学会等名
      化学工学会関西支部第4回技術シーズフォーラム
    • 発表場所
      同志社大学室町キャンパス(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] デジタルPCR用マイクロ流体デバイス2018

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中谷 将也、志田 雄星、藤原 紳吾
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-167686
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 液滴製造用マイクロ流体チップ2017

    • 発明者名
      橋本 雅彦、田中 悠悟
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-123166
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] デジタルPCR用熱サイクル装置2017

    • 発明者名
      橋本 雅彦、藤田 圭佑、西畠 健亮
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-043620
    • 出願年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 粒径解析法および粒径解析プログラム2017

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中小司 裕太
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-058453
    • 出願年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] マイクロ流路内を流れるエマルションの分散相のサイズを計測するシステム2017

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中小司 裕太
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-065273
    • 出願年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 液滴製造装置および液滴の製造方法2016

    • 発明者名
      橋本 雅彦、大倉 直朗、中小司 裕太
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-121708
    • 出願年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 液滴製造キットおよび液滴の製造方法2016

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中小司 裕太、村田 悠喜
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-122734
    • 出願年月日
      2016-06-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 粒径解析法および粒径解析プログラム2016

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中小司 裕太
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-218662
    • 出願年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 粒径解析法および粒径解析プログラム2016

    • 発明者名
      橋本 雅彦、中小司 裕太
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-236682
    • 出願年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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