学習型AIセンサシステムによる迅速・網羅的細菌検出と同定

使用学习型人工智能传感器系统进行快速、全面的细菌检测和识别

基本信息

批准号：
22K14581
负责人：
嶋田泰佑
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度では、網羅的な単一粒子検出法の構築とマイクロ流体の電子制御システム開発を進めた。(1)では、単一検体の網羅的検出を目的として、界面活性剤と圧力駆動の活用による単一検体センシング法の構築を行った。本センシングでは、検体の分散性向上のために界面活性剤を検討した。ここでは、細菌は界面活性剤により化学的に破砕されることがあるため、単一検体センシングに影響がない界面活性剤の濃度を検討した。圧力駆動と組み合わせて単一検体をポア内へ導入することにより、混合検体の各検体が混合比に近い比率でポアに導入されることを確認した。機械学習を駆使して、各検体をセンシングしたパルスデータから分類モデルを構築して、ポアを通過する混合検体を識別した。ポアを通過する検体の光学観察に基づき、パルス識別精度を検証したところ、混合検体中の単一検体を77％の精度で識別できることを実証した。(2)では、パルス識別結果に基づき単一検体をソーティングすることを目的として、マイクロ流体中でのソーティングに向けた電子制御システムを構築した。ソーティングはセンシングで生じたパルスに対して行い、マイクロ流体へ圧力を瞬間的に印加することで対象とする単一検体を分離することを想定している。本年度では、取得済みのセンシングデータ(ダミーパルス)をモデルとして、プログラム開発と圧力装置制御に関する検討を行った。本段階では、パルスの強度に基づきパルス検出を行い、検出されたパルスに対して圧力印加することを想定して、初期的な検討を進めた。上記検討により、①センシングデータ中のリアルタイムに自動検出して、②検出パルスに応答して圧力印加のオン・オフが可能なシステムを構築した。

今年，我们一直在构建一种综合单粒子检测方法，并为微流体开发电子控制系统。在（1）中，使用表面活性剂和压力驱动构建了单个样品传感方法，目的是全面检测单个样品。在这种感应中，检查了表面活性剂以提高样品的分散性。在这里，由于细菌可以用表面活性剂化学粉碎，因此研究了不影响单个试样感应的表面活性剂的浓度。通过将单个样品与压力驱动结合起来，将单个样品引入孔中，可以证实，混合样品中的每个试样都以接近混合比的比率引入孔中。使用机器学习，从每个样品中感应的脉冲数据中构建了分类模型，以识别通过孔的混合样品。基于对穿过孔的样品的光学观察，验证了脉冲识别的准确性，并证明可以以77％的精度识别混合样品中的单个样品。在（2）中，旨在在微流体中排序的电子控制系统是为了根据脉冲识别结果对单个标本进行排序的目的。分类是在传感产生的脉冲上进行的，旨在通过立即将压力施加到微流体中来分离单个感兴趣的标本。今年，我们使用获得的感应数据（虚拟脉冲）进行了计划开发和压力设备控制模型。在此阶段，进行了初步研究，并假设根据脉冲的强度和压力应用于检测到的脉冲进行脉冲检测。通过上述研究，构建了一个系统，该系统可以在传感数据中自动检测到，2）响应检测脉冲而打开和关闭压力。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

バイオエアロゾルの捕集と検出技術

生物气溶胶采集与检测技术

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
空気清浄
影响因子：
0
作者：
嶋田泰佑;馬場嘉信
通讯作者：
馬場嘉信

Researchmap

研究地图

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

PMMA 製ナノワイヤデバイスによる体液中細胞外小胞由来 microRNA 抽出

使用 PMMA 纳米线装置从体液细胞外囊泡中提取 microRNA

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
Bunseki Kagaku
影响因子：
0.2
作者：
Hiroya Nishikawa;Koki Sano;Fumito Araoka;西川浩矢・佐野航季・栗原三郎・渡辺豪・荒岡史人;嶋田泰佑，竹下大貴，伊藤聡，安井隆雄，馬場嘉信
通讯作者：
嶋田泰佑，竹下大貴，伊藤聡，安井隆雄，馬場嘉信

単一細菌センシングと抗菌薬刺激による耐性菌の迅速識別

通过单细菌传感和抗菌刺激快速识别耐药细菌