オンサイト遺伝子迅速検知用集積化マイクロチップの開発

• 研究課題/領域番号: 24710146
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 渕脇 雄介 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (80468884)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: PCR / 炭疽菌 / オンサイト / ＰＣＲ / センシング / オンチップ / 核酸増幅 / センサシステム / 蒸気圧 / 超高速 / プラグ液 / マイクロチップ / マイクロ流路 / 非特異吸着 / 遺伝子

研究成果の概要

本研究では、平板型プラスチック基板に連続蛇行流路を切削加工で作製し、この蛇行流路内で発生する温度勾配を、高効率なポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を実現するためのアクチュエーターとして活用した。これにより、世界最速水準まで高速化したPCR法が可能なマイクロ流路チップを開発した。さらに、ポンプの吐出駆動だけで、反応・送液・検出のセンシングにおける全工程を、完了できるよう集積化させる事に成功した。滅菌処理済みの炭疽菌の検知では、市販のサーマルサイクラーに対し80%程の増幅効率で、15分以内の短時間に検知することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Inexpensive and Reliable Monitoring of the Microdeposition of Biomolecules (2015)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介、田中正人、大家利彦
  • 雑誌名: ANALYTICAL LETTERS 巻: 48 号: 6 ページ: 921-928
  • DOI: 10.1080/00032719.2014.968929
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 微小流体デバイスを用いた可搬型高速遺伝子検査システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井秀典、渕脇雄介
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 134 号: 4 ページ: 510-514
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.134.510
  • NAID: 130003391752
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid and Highly Sensitive Detection by a Real-time Polymerase Chain Reaction Using a Chip Coated with Its Reagents (2014)
  • 著者名/発表者名: 古谷俊介、鳴石 奈穂子、斎藤 真人、民谷 栄一、渕脇 雄介、永井 秀典
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 号: 5 ページ: 569-574
  • DOI: 10.2116/analsci.30.569
  • NAID: 130004442289
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inkjet monitoring technique with quartz crystal microbalance (QCM) sensor for highly reproducible antibody immobilization (2014)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介、矢部雄一、安達良紀、田中 正人、阿部佳織、片岡 正俊、大家 利彦
  • 雑誌名: SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 巻: 219 号: 11 ページ: 20235-20244
  • DOI: 10.3390/s141120235
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New Approach to a Practical Quartz Crystal Microbalance Sensor Utilizing an Inkjet Printing System (2014)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介、田中 正人、槇田 洋二、大家 利彦
  • 雑誌名: SENSORS 巻: 11 号: 11 ページ: 20468-20479
  • DOI: 10.3390/s141120468
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In Vivo Evaluation of Fine Needle Amperometric Glucose Sensors Implanted in Rabbit's Blood Vessel (2014)
  • 著者名/発表者名: 枝川和明、渕脇雄介、安澤幹人
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY 巻: 161巻 号: 2 ページ: B3111-B3115
  • DOI: 10.1149/2.016402jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] DEVELOPMENT OF POINT-OF-CARE TESTING DEVICES USING LEASER PROCESSING AND INK-JET PRINTING (2013)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介、田中正人、山瓶子勇次、阿部佳織、片岡正俊、大家利彦
  • 雑誌名: Chemical sensors 巻: 29 ページ: 43-45
  • NAID: 40019826921
• [学会発表] オンサイト超高速遺伝子検知用マイクロ流体デバイス
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介
  • 学会等名: 2013年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
  • 招待講演
• [学会発表] 病原性微生物検査用高速ＰＣＲシステムの開発
  • 著者名/発表者名: 永井秀典、鳴石奈穂子、古谷俊介、渕脇雄介、斎藤真人、民谷栄一
  • 学会等名: 日本化学会第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] マーカー等解析用マイクロ流体デバイスの開発
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介
  • 学会等名: 日本分析化学会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 招待講演
• [学会発表] 超低コスト医療診断用マイクロ流体チップ
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介、高岡宏樹、片岡正俊、脇田慎一、大家利彦
  • 学会等名: 産技連LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所つくばセンター（茨城県）
• [図書] 化学と工業 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 公益社団法人日本化学会
• [図書] CHEMICAL SENSORS (2012)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: JAPAN ASSOCIATION OF CHEMICAL SENSORS
• [図書] 機能紙研究会50年の歩み (2012)
  • 著者名/発表者名: 渕脇雄介
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 機能紙研究会
• [産業財産権] 核酸増幅装置及び核酸増幅方法 (2014)
  • 発明者名: 渕脇雄介、田中正人、永井秀典
  • 権利者名: 渕脇雄介、田中正人、永井秀典
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-01-27
• [産業財産権] マイクロチャンバーでの混合方法 (2013)
  • 発明者名: 渕脇雄介、片岡正俊、大家利彦
  • 権利者名: 渕脇雄介、片岡正俊、大家利彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-04-30
• [産業財産権] マイクロ流体装置を活用した核酸増幅方法 (2013)
  • 発明者名: 渕脇雄介、片岡正俊、大家利彦、脇田慎一
  • 権利者名: 渕脇雄介、片岡正俊、大家利彦、脇田慎一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-04-23
• [産業財産権] 定量用マイクロチャンバー (2012)
  • 発明者名: 渕脇雄介 永井秀典 片岡正俊 大家利彦
  • 権利者名: 渕脇雄介 永井秀典 片岡正俊 大家利彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-131147
  • 出願年月日: 2012-06-08