JST 고급 측정 및 분석 기술 개발 프로그램의 일환으로, Nippon Sheet Grass Co, Ltd (Nippon Sheet Grass), 바카라 커뮤니티 (AIST) 및 Gophoton Co, Ltd의 공동 개발 팀은 "모바일 유전자 테스트 머신"(Small and Lightweight)를 소개 할 것입니다실시간 PCR 장치참고 1))가 성공적으로 개발되었습니다
박테리아와 바이러스에 대한 전통적인 바카라 룰 검사는 매우 정확하고 유용하지만 장치는 크고 비싸며 테스트하는 데 오랜 시간이 걸리지만 전문 시설에서만 사용할 수 있습니다 감염의 확산을 조절하기 위해 효과적인 조치가 시급히 필요하지만,이를 위해서는 현장에서 감염을 일으킬 수있는 박테리아와 바이러스를 신속하게 식별 할 수있는 바카라 룰 검사 기계가 필요했습니다
개발 팀은 AIST의 기술을 결합하여 고정식 소형화 및 테스트 시간을 줄여서 작은 플라스틱 기판을 사용하여 박테리아의 바카라 룰와 바이러스를 빠르게 증가시킵니다
개발 된 모바일 바카라 룰 테스트 기계는 작고 가벼운 (약 200mm x 100mm x 50mm, 무게가 약 500g)이므로 기존 장치와 비교하여 한 손으로 운반 할 수 있으며 이전에는 약 1 시간이 걸렸습니다검사 시간참고 2)약 10 분으로 줄었습니다 또한 소형화는 비용이 줄어들고 이제는 배터리를 작동시킬 수 있습니다
이 결과는 이전에 현재까지 특정 시설로 제한되었던 고정밀 바카라 룰 검사를 가능하게 할 것입니다 인플루엔자 및 노로와 같은 바이러스와 박테리아는 현장에서 신속하게 식별 될 수 있으므로 의료 현장뿐만 아니라 공장의 식품 위생, 공항 및 항구의 전염병을 예방하기위한 국경 통제 조치에서도 광범위한 분야에서 사용될 것으로 예상됩니다 이 모바일 바카라 룰 테스트 기계는 Nippon Sheet Grass에 의해 개발되고 있습니다
최근에는 박테리아와 바이러스 및 식중독으로 인한 질량 발생이 문제가되었습니다 그러한 경우, 원인 박테리아와 바이러스를 식별하는 작업이 필요하지만, 현재이 박테리아를 높은 정확도로 측정하는 유일한 방법은 바카라 룰 검사입니다 그러나 지금까지 PCR 장치는 대량, 고력 소비 및 높은 가격으로 인해 전문 시설 내에서 사용되는 것으로 제한되었습니다 따라서 사이트에서 샘플을 보내야하며 측정에 약 1 시간이 걸리므로 널리 채택됩니다
AIST는 바카라 룰 검사 방법 중에서 가장 인기있는 PCR 방법에 중점을두고 얇고 작은 플라스틱 기판을 사용합니다마이크로 플로우 경로참고 3)를 생성하고, 샘플을 주입하고, 고온 영역과 저온 영역 사이에서 샘플을 빠르게 움직이고, 형광을 사용하여 검출함으로써 바카라 룰 증폭의 원리를 개발했습니다
반면, Nippon Sheet Glass는 광학 통신 등에 사용됩니다selfoc® microlens참고 4)의 기술을 사용하는 작은 형광 검출기를 개발했습니다 이것은 어두운 박스가 필요하지 않고 고감도로 형광을 측정 할 수 있고 진동에 저항하여 모바일 바카라 룰 테스트 기계의 핵심 장치가되는 검출기입니다 또한, 우리는 마이크로 흐름 채널 내에서 정확하고 안정적으로 움직이는 샘플을 정확하고 안정적으로 움직이는 방법을 개발했으며 작고 가벼우 며 고속 모바일 바카라 룰 테스트 기계의 프로토 타입을 완성했습니다 모바일 및 고속이라는 이점이 있지만 정확도는 기존의 크고 비싼 PCR 장치와 거의 동일하며 가격이 크게 감소했습니다
특정 기능은 다음과 같습니다
・ 작은 : 팜 사이즈 (약 200mm x 100mm x 50mm)
・ 경량 : 약 500g
・ 고속 : 약 10 분 (AIST가 개발 한 대장균에 고속 PCR 시약을 사용할 때의 예)
・ 감도 : 20copies/μl 이하 (위와 동일)
・ 측정 항목 수 : 최대 3 개 항목
・ 기타 : 역전사 가능 (바이러스 및 기타 RNA 수준도 측정 할 수 있음)
배터리 구동성
진동 저항
최대 사용 고도 2000m
쉬운 작동
또한, AIST는 신속하게 반응하는 PCR 시약을 생성하였고, PCR 증폭 시험을 프로토 타입에서 사용하여 수행 하였다 성능은 다음과 같습니다 모바일 및 고속 장치조차도 기존 PCR 장치와 거의 동일하다는 것이 확인되었습니다
- 대장균의 시약을 사용하여 약 10 분 안에 20 개의 사본을 감지/μl (민감도가 큰 장치의 감도와 동일)
norovirus 시약을 사용하여 약 12 분 안에 20 장의 사본/μl (위와 동일)를 감지
∎ 인플루엔자 시약을 사용, 약 12 분 만에 50PFU/ML참고 5)감지 (위의 동일)
결정적인 진단을 기다리기 위해 하루에 걸쳐 전문화 된 시설로 보내진 바카라 룰 검사는 적절한 전처리와 고속 시약의 조합을 사용하여 이번에 개발 된 모바일 바카라 룰 테스트 기계를 사용하여 전문화 된 시설 밖에서 신속하게 수행 할 수 있습니다 따라서 식품 위생, 전염병 예방 및 환경 오염 조사를 포함한 광범위한 분야에서 사용될 것으로 예상됩니다 예를 들어, 현장 수의사 가이 기계를 사용하여 조류 인플루엔자가 감염되었는지 여부를 결정할 수 있다면 바이러스의 확산을 빠르게 방지 할 수 있습니다 또한, 식품 공장 및 학교와 같은 공공 시설은 Norovirus 및 O157과 같은 감염이 초기 단계에서 식별 될 수 있다면 즉시 응답 할 수 있습니다
또한 배터리 작동 할 수 있고 이동하는 동안 구급차 및 항공기에서 사용될 수 있다면 어느 정도의 진동을 견딜 수 있으므로 바카라 룰 검사 기계로 사용 범위를 확장 할 것으로 예상됩니다
미래의 과제로서,이 장치의 기능을 최대한 활용하기 위해, 각 시험 대상에 대해 고속 PCR 시약 및 전처리 기술을 최적화하고 준비가 이루어지고있다
이 프로토 타입 모바일 바카라 룰 테스트 기계는 연구 기관과 대학교에서 테스트되었으며 현장 검증을 시작했지만 연말의 목표로 Nippon Sheet Glass에 의해 개발되고 있습니다
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기존 PCR 장치의 온도 제어 방법
하나의 히터로 가열 및 냉각을 반복하려면
가열 및 냉각에는 시간이 걸립니다 |
PCR 장비에 대한 온도 제어 방법
고온과 저온 사이의 샘플을 보답하려면
빠른 가열 및 냉각 |
| 그림 1 : 이번에 개발 된 PCR 장치의 온도 제어 방법 |
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| 그림 2 : selfoc® microlenses를 사용한 작은 형광 검출기 |
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그림 3 : 모바일 바카라 룰 테스트 머신 (프로토 타입 기계)
손바닥 크기, 높이 200mm x 너비 100mm x 두께 50mm, 무게 약 500g |
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그림 4 대장균 측정의 예
Nippon 시트 유리 개발 장비를 사용한 측정 데이터 (측정 시간 9 분)
농도 (카피 단위/μl)가 합성 DNA를 사용하여 변하는 경우
농도가 감소함에 따라 상승주기가 길어질 것임을 알 수 있습니다 |
상업적으로 이용 가능한 PCR 장치가있는 측정 데이터 (측정 시간 85 분)
합성 RNA를 사용하여 농도가 변경된 시점
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Nippon 시트 유리 개발 장비를 사용한 측정 데이터 (측정 시간 : 135 분)
합성 RNA를 사용하여 농도가 변하는 시점
농도가 거의 같은 주기로 상승한다는 것을 알 수 있습니다
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| 그림 5 Norovirus 시약으로 측정의 예 |