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DNA高度集積回路の開発と相補鎖DNAを演算子とする並列計算の実証化

研究課題

研究課題/領域番号 17K06395
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関北九州市立大学

研究代表者

礒田 隆聡  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (70284544)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードDNAコンピュータ / 集積回路 / デバイス / DNA / 並列計算 / MEMS / 素子 / 集積
研究成果の概要

本研究では電子回路中に集積化したDNA1が、塩基配列の違いで特定のDNA2を認識する相互作用を、電圧のON/OFFに置き換えて情報処理を行う有機体/物理デバイス構築を目標としている。そこで生体高分子である抗体をDNA1のモデルとして用いて、これを基板上に再現性よく集積させる方法を確立した。さらに集積化抗体と特異的に反応する抗原をDNA2のモデルとして用いて、この相互作用を高い精度で電気的検出する新たな方法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在のコンピュータは1つの計算を高速に無限回数繰り返して解を求めるシリアル方式である。一方一度に無秩序の組合せを求め、その中から解を特定する並列計算がある。例えば指定条件のルートを通る経路の特定などである。分子生物学の分野では、塩基配列の異なるDNA断片を経路に見立て、これらを実験的手法で無作為に反応させ、その組合せの中から最適解(経路)を特定するアプローチが試みられている。しかしこれは現実的ではない。本研究はこのような煩雑な操作を、申請者がこれまで開発した技術を転用して有機デバイスとして実現できないかと着想した。煩雑な並列計算工程を素子化するための基盤技術となり得る。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (4件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] 高分子シート表面での抗原 抗体反応性とセンサ応答の 評価2019

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡, 市原勲己, 龍神康大
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 139 ページ: 303-309

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 48Development of Wireless Electrical Conductivity Sensor Screening System to Evaluate Protein Binding to Sensor Films2017

    • 著者名/発表者名
      T. Isoda, H.Ichihara, K.Ryujin, I. Urushibara, T. Shimizu
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 29 ページ: 23-38

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 携帯型バイオセンサの開発とIoT技術による遠隔医療への応用2017

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 68 ページ: 43-48

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 画像センシングによる皮膚炎症解析法の開発と化粧品の安全性評価2017

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡
    • 雑誌名

      FRAGRANCE JOURNAL

      巻: 2017-7 ページ: 42-48

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 抗原抗体検査のための 3D 型ウェルセンサの設計と性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      〇鈴木音弥, 今泉瑠菜, 佐藤理夏, 礒田隆聡
    • 学会等名
      令和1年度電気学会センサ・マイクロマシン部門 ケミカルセンサ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 抗原抗体検査のための 3D 型ウェルセンサの設計と性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      〇鈴木音弥, 今泉瑠菜, 佐藤理夏, 礒田隆聡
    • 学会等名
      第56回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 抗原抗体検査のための 3D型ウェルセンサの設計と性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      〇鈴木音弥, 今泉瑠菜, 佐藤理夏, 礒田隆聡
    • 学会等名
      電気学会センサ・マイクロマシン部門 第36回センサ・マイクロマシンと 応用システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 食品安全管理の現状と携帯型センサによる食中毒検査法への応用2019

    • 著者名/発表者名
      〇礒田隆聡
    • 学会等名
      QBキャピタル技術交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高齢者施設や在宅介護での遠隔診断実現のための携帯型バイオセンサの開発センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      〇礒田隆聡
    • 学会等名
      JSTイノベーション・ジャパン2019~大学見本市&ビジネスマッチング~
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自主衛生検査のための迅速検査キットの使い方―携帯型バイオセンサとIoT検査システムの紹介―2019

    • 著者名/発表者名
      〇礒田隆聡
    • 学会等名
      食品開発展2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオセンサの高度集積化技術に関する基礎研究2018

    • 著者名/発表者名
      浜地凌平, 渡邊裕樹, 刀根健冴, 吉田雄貴, 龍神康大, 市原勲己, 〇礒田隆聡
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオセンサの集積化法の開発と多項目検査技術への応用2018

    • 著者名/発表者名
      龍神康大, 吉田雄貴, 市原勲己, 浜地凌平, 渡邊裕樹, 刀根健冴, 〇礒田隆聡
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 抗原抗体シートによる腫瘍マーカーのセンシングとモバイルセンサへの利用2018

    • 著者名/発表者名
      市原勲己, 吉田雄貴, 龍神康大, 刀根健冴, 浜地凌平, 渡邊裕樹, 〇礒田隆聡
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵素センサ測定法の開発と食品鮮度検査への応用2018

    • 著者名/発表者名
      〇渡邊裕樹, 刀根健冴, 浜地凌平, 吉田雄貴, 市原勲己, 龍神康大, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵素シートを用いたセンサ測定法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      〇渡邊裕樹, 吉田雄貴, 井本亘栄, 鈴木音弥, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成30年度電気学会センサ・マイクロマシン部門 ケミカルセンサ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] モバイルセンサを用いる抗原抗体反応のスクリーニング検査法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      市原勲己, 龍神康大, 尾崎匠, 吉田雄貴, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会, 「人と化学センサ」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 携帯型バイオセンサによる酵素検出法の開発と食品検査への利用2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雄貴, 尾崎匠, 市原勲己, 龍神康大, 高尾凌太郎, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会, 「人と化学センサ」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 集積化バイオセンサの表面分子設計と タンパク検出の電気特性2017

    • 著者名/発表者名
      龍神康大, 市原勲己, 尾崎匠, 吉田雄貴, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会, 「人と化学センサ」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 携帯型バイオセンサによる酵素検出法の開発と食品鮮度測定への利用2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雄貴, 市原勲己, 龍神康大, 浜地良平, 渡邊裕樹, 礒田隆聡
    • 学会等名
      平成29年度電気学会センサ・マイクロマシン部門 ケミカルセンサ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 携帯型バイオセンサによる酵素検出法の開発と食品鮮度測定への利用2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雄貴, 市原勲己, 龍神康大, 浜地良平, 渡邊裕樹, 礒田隆聡
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 食品鮮度測定のためのセンサ技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊裕樹, 市原勲己, 龍神康大, 吉田雄貴, 浜地良平, 刀根健冴, 礒田隆聡
    • 学会等名
      電気学会センサ・マイクロマシン部門 第34回センサ・マイクロマシンと
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 7.画像センシング‐IoT(インターネット化)技術の開発と皮膚炎症の遠隔検査2017

    • 著者名/発表者名
      高尾凌太郎, 市原勲己, 龍神康大, 吉田雄貴, 渡邊裕樹, 浜地良平,
    • 学会等名
      電気学会センサ・マイクロマシン部門 第34回センサ・マイクロマシンと
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 1.在宅介護や被災地での遠隔診断実現のためのヒューマンヘルスケア・センサ2017

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡
    • 学会等名
      JSTイノベーション・ジャパン2017~大学見本市&ビジネスマッチング~
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 最先端医療機器の病院への普及展望と今後の製品開発2018

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡 他共著
    • 総ページ数
      562
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 皮膚の安全性・有用性評価法2018

    • 著者名/発表者名
      礒田隆聡 他共著
    • 総ページ数
      332
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 北九州市立大学環境技術研究所 公開成果1(生体高分子検出デバイスの応用事例)

    • URL

      https://office.env.kitakyu-u.ac.jp/kangiken/files/2015/0036/2853/isoda_takaaki_1.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 北九州市立大学環境技術研究所 公開成果2(DNA検出デバイスの応用製品例)

    • URL

      https://office.env.kitakyu-u.ac.jp/kangiken/files/6015/0036/3022/isoda_takaaki_3.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 北九州市立大学 礒田研究室HP

    • URL

      http://www.kitakyu-u.ac.jp/env/subject/d-life/Takaaki_Isoda/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 礒田研究室HP

    • URL

      http://www.kitakyu-u.ac.jp/env/subject/d-life/Takaaki_Isoda/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 酵素活性の測定方法2019

    • 発明者名
      礒田隆聡, 吉田雄貴
    • 権利者名
      インテグラムヘルスデザイン㈱
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-023880
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 情報技術を用いた炎症検査方法2019

    • 発明者名
      礒田隆聡, 尾池哲郎
    • 権利者名
      ㈱FILTOM
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-115943
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] センサチップ及びその製造方法、分析装置、並びに分析方法2018

    • 発明者名
      礒田隆聡, 龍神康大
    • 権利者名
      北九州市立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-039978
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 溶液分析装置及びその製造方法、並びに溶液分析方法2017

    • 発明者名
      礒田隆聡, 龍神康大
    • 権利者名
      北九州市立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-022253
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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