マイクロ流体チップテクノロジーを応用したマルチプレックス遺伝子診断デバイスの開発

利用微流控芯片技术开发多重遗传诊断装置

• 批准号: 22KJ1627
• 负责人: 夏原 大悟
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1627/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; LAMP法; 多項目同時診断; 感染症診断; 食物アレルギー検査; エアープラグインバルブ; 非対称形状ミキサ; マイクロTAS; 微小流体分注理論; 縦型相ガイド; マルチプレックス遺伝子診断; 遺伝子増幅法

本年度は開発しているマルチプレックス遺伝子診断デバイスの反応容器への微小流体の高流量での分注を可能にする新規のバルブ構造（エアープラグインバルブ）の開発ならびに、デバイス上での食物アレルギー物質3品目の同時診断、混合部への新規のマイクロミキサ（非対称形状ミキサ）の開発に取り組んだ。エアープラグインバルブの開発では、反応容器への溶液の導入後、隣接する反応容器のバルブ間で空気をトラップさせることで互いに空気を介して押し合うことでバルブにかかる圧力を減殺させる構造を考案した。これにより、導入流量70uL/minでの導入を可能にし、導入時間の短縮を実現した。さらに、この新規のバルブ構造では、これまで流路デザインの設計時、最も考慮すべき事項であった反応容器の個数の制約を排除することができ、原理上、無限個数の検査項目の増加を実現できた。デバイス上での食物アレルギー物質の同時診断では、小麦、そば、落花生の3種類の植物性アレルゲンを本診断デバイス上での60分以内での検出を実証した。さらに、本デバイスのもう一つの重要な機能である混合部に非対称形状を持つマイクロミキサを開発した。流路中心に対し左右非対称の流路形状にすることで高効率かつ広いレイノルズ数（Re=0.13~13）で混合できることを示した。今後は、遺伝子増幅の定量診断手法の開発を行う。

今年，我们将开发一种新的阀门结构（空气插入阀），可以将微流体高流量分配到我们正在开发的多重基因诊断装置的反应容器中，我们将致力于同时诊断三个项目和为混合部分开发新型微混合器（非对称混合器）。在开发空气插入阀时，我们设计了一种结构，通过将空气捕获在相邻反应容器的阀门之间，并在将溶液引入反应容器后通过空气将它们相互推压，从而降低施加到阀门的压力。这使得能够以70uL/min的引入流量进行引入并缩短引入时间。此外，这种新的阀门结构可以消除传统上设计流道时最重要的考虑因素对反应容器数量的限制，并且原则上可以将检查项目的数量增加到无限个。发生。该设备上的食物过敏原同步诊断表明，该诊断设备可在 60 分钟内检测到三种类型的植物过敏原：小麦、荞麦和花生。此外，我们开发了一种混合部分具有不对称形状的微混合器，这是该设备的另一个重要功能。结果表明，通过创建相对于通道中心不对称的通道形状，可以在宽雷诺数（Re=0.13至13）上高效地进行混合。未来我们将开发基因扩增的定量诊断方法。

项目成果

A Microfluidic-based Quantitative Analysis System for the Detection of Multiple Nucleic Acid Targets

基于微流控的多核酸目标定量分析系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Daigo Natsuhara;Koki Shirai;Shunya Okamoto;Moeto Nagai;Takayuki Shibata
• 通讯作者: Takayuki Shibata

Development of multiplex loop-mediated isothermal amplification (LAMP) based on a microfluidic chip for detection of HSV-1 and 2 and VZV

开发基于微流控芯片的多重环介导等温扩增 (LAMP)，用于检测 HSV-1 和 2 以及 VZV

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaru Ihira;Daigo Natsuhara;Yasuko Enya;Yuji Higashimoto;Kei Kozawa;Yoshiki Kawamura;Kazumitsu Sugiura;Takayuki Shibata;Tetsushi Yoshikawa
• 通讯作者: Tetsushi Yoshikawa

マルチプレックス遺伝子診断デバイスの開発（第７報）遺伝子定量検査のための自動画像色解析システムの構築

多重基因诊断装置的研制（第七次报告） 定量基因检测自动图像色彩分析系统的构建

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaru Ihira;Daigo Natsuhara;Yasuko Enya;Yuji Higashimoto;Kei Kozawa;Yoshiki Kawamura;Kazumitsu Sugiura;Takayuki Shibata;Tetsushi Yoshikawa;白井孝興，夏原大悟，岡本俊哉，永井萌土，井平 勝，柴田隆行
• 通讯作者: 白井孝興，夏原大悟，岡本俊哉，永井萌土，井平 勝，柴田隆行

遠心送液型マルチプレックス遺伝子診断デバイスの開発（第2報）-逐次分注理論の構築-

离心式送液多重基因诊断装置的开发（第2次报告） - 顺序分配理论的构建 -

• 发表时间: 2023
• 作者: Natsuhara Daigo;Saito Ryogo;Okamoto Shunya;Nagai Moeto;Shibata Takayuki;夏原大悟，齋藤亮吾，佛生智哉，岡本俊哉，永井萌土，柴田隆行;夏原大悟，齋藤亮吾，飯田玲史，岡本俊哉，永井萌土，柴田隆行
• 通讯作者: 夏原大悟，齋藤亮吾，飯田玲史，岡本俊哉，永井萌土，柴田隆行

マルチプレックス遺伝子診断デバイスの開発

多重遗传诊断仪的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: Natsuhara Daigo;Saito Ryogo;Okamoto Shunya;Nagai Moeto;Shibata Takayuki;夏原大悟，齋藤亮吾，佛生智哉，岡本俊哉，永井萌土，柴田隆行
• 通讯作者: 夏原大悟，齋藤亮吾，佛生智哉，岡本俊哉，永井萌土，柴田隆行