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サブテラヘルツ半導体センサによる非標識迅速細菌分離診断法の開発

関連疾患・研究領域 感染医学、半導体
所属部署名
兵庫医科大学
先端医学研究所 医薬開発研究部門
研究代表者 菊池 正二郎
研究実施者
(研究内容照会先)
菊池 正二郎
検索キーワード 感染症、迅速診断法、半導体

研究概要

2016年10月よりJST産学共創基礎基盤研究「細胞計測を目的としたテラヘルツ近接アレイセンサの開発」を兵庫医科大学・京都大学・理化学研究所によって実施中である。本共同研究で開発中のサブテラヘルツ半導体センサは、臨床検体であるがん細胞計測だけでなく細菌の解析にも有用であることが明らかになった。テラヘルツ~サブテラヘルツ帯は生物にとっては侵襲の無い電磁波領域であるが、機器開発が大掛かりであり電磁波領域の最後の未踏域とされていた。しかし、近年の半導体技術の進歩によって非標識の細菌を効率よく捕集して、同時にセンサによる測定を行うことが可能になりつつある。

本研究課題の目標はマイクロ流路とサブテラヘルツ半導体センサを用いて血液・体液などの臨床検体から、効率良く細菌を捕集解析する機器開発である。また、進歩の著しい細菌PCR検査法の未解決課題である細菌検体の夾雑物の除去(菌体精製)において本技術は非常に有用であり、細菌培養を行う必要が無いため、将来的には非標識での迅速定量診断が可能になると思われる。

サブテラヘルツ半導体センサによる非標識迅速細菌分離診断法の開発

科学的アピールポイント(独創性・進歩性・新規性等)

サブテラヘルツ半導体センサでバイオ検体を測定することは世界初の試みである。非標識の迅速細菌検査として実用化された研究はこれまでにない。臨床的には、菌体捕集と分離も可能である点でPCR検査との相乗効果が期待される。

主公表論

Mitsunaka, T, et.al. "CMOS Biosensor IC Focusing on Dielectric Relaxation of Biological Water With 120 and 60 GHz Oscillator Arrays." IEEE Journal of Solid-State Circuits 51, no.11(November 2013): 2534-44. doi: 10. 1109/JSSC. 16.2605001.

研究成果の活用・実用化(提案)

兵庫医科大学・京都大学・理化学研究所とSHARP(株)間でテラヘルツ半導体センサの共同開発を実施しており、センサ基本特許は取得済である。しかし、臨床検体を使ったマイクロ流路や細菌検査機器の開発については共同開発企業を募集中である。細菌培養やPCR検査の判定を待つことなく、非標識迅速細菌(定量)検査が実現できれば、臨床的には菌血症や重症感染症などの重篤な疾患の治療効果判定において大変有用である。また、創薬においても迅速な薬剤効果(あるいは薬剤耐性)の判定が期待できる。

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