匂いセンサの定量化技術の現状と開発動向

第1部. 嗅覚IoTセンサMSSにおける匂いの判別基準と業界標準化の動向

(2020年2月7日 10:00〜11:30)

　嗅覚IoTセンサに要求される要素を網羅したセンサ素子MSSについて、その動作原理から、周辺要素技術の開発・統合までを総合的にご紹介します。また、機械学習との融合による新たなアプリケーション展開や、産学官連携に関する最新情報をご紹介します。

1. はじめに
   1. ニオイとは?
   2. 嗅覚センサの現状
2. MSSとシステム要素技術の研究開発
   1. ナノメカニカルセンサについて
   2. MSSの動作原理
   3. 感応膜の設計と被覆方法
   4. MSSの応用例
3. 産学官連携による最先端技術の垂直統合
   1. MSSアライアンスと最新成果紹介
   2. MSSフォーラムのご案内
4. ハード (センサ) とソフト (機械学習) の融合
   1. ニオイから特定指標の定量抽出
   2. 情報計測による化学センサの新たな展開
5. 気体分子の新たな絶対量評価手法
   1. 流体熱力学質量分析 (AMA)
   2. アプリケーション事例
6. まとめ
   1. 嗅覚センサのアプリケーション分類
   2. 将来展望と今後の課題
• 質疑応答

第2部. 嗅覚センシングへの適用に向けた機械学習の概観と展開

(2020年2月7日 12:15〜13:45)

　嗅覚センシングをはじめとした先端計測技術は、複雑な計測原理を用いて厳しい条件で多面的に複雑な対象を捉えるようになっている。そのため一回の計測において、複雑な形式を有する計測データを大量に処理する必要に迫られつつある。このような背景から機械学習などの情報処理技術が、従来の計測処理の補助的立場ではなく、計測処理の中核を占めるようになって来ている。もはや高度な情報処理を用いなければ、多くの先端計測が成立しない状況になりつつあると言ってよい。 　本論では、まず現状の機械学習を概観し、計測と分析の問題に対してなし得ること、その限界を指摘する。そして、講演者が従来の機械学習で実現したニオイ分析の研究例を紹介する。さらに講演者が提唱する計測指向機械学習の枠組みを説明する。さらにそれらを嗅覚センシングに適用して得られる高精度化、超ロバスト化、超小型化などのメリットを、講演者の具体的研究例を通じて説明する。

1. はじめに
   1. ニオイとは?
   2. 嗅覚センサの現状
2. MSSとシステム要素技術の研究開発
   1. ナノメカニカルセンサについて
   2. MSSの動作原理
   3. 感応膜の設計と被覆方法
   4. MSSの応用例
3. 産学官連携による最先端技術の垂直統合
   1. MSSアライアンスと最新成果紹介
   2. MSSフォーラムのご案内
4. ハード (センサ) とソフト (機械学習) の融合
   1. ニオイから特定指標の定量抽出
   2. 情報計測による化学センサの新たな展開
5. 気体分子の新たな絶対量評価手法
   1. 流体熱力学質量分析 (AMA)
   2. アプリケーション事例
6. まとめ
   1. 嗅覚センサのアプリケーション分類
   2. 将来展望と今後の課題
• 質疑応答

第3部. 匂い識別のためのバイオセンサの研究開発

(2020年2月7日 14:00〜15:30)

　生物における匂いの認識は嗅覚受容体タンパク質が重要な役割を担っている。近年、嗅覚受容体タンパク質などの生物の機能を利用した匂いバイオセンサの研究開発が広まりつつある。本講演では匂いバイオセンサの原理と現状についての概要を説明する。また具体的な事例として、嗅覚受容体タンパク質を発現させた培養細胞をセンサとして利用し、カルシウムイメージングにより匂いを検出する方法について説明する。さらに、その画像を利用して匂いを識別評価する手法についても紹介する。

1. 匂いセンサの基本
   • 人工匂いセンサの種類と研究動向
   • 細胞の仕組み
   • 生物における匂い認識の仕組み
   • 匂いバイオセンサの原理と種類
   • 匂いバイオセンサの利点と欠点
2. 匂いバイオセンサの開発
   • 嗅覚受容体発現細胞センサの仕組み
   • 細胞センサを用いたセンサアレイの構築
   • ロックイン計測法
   • 細胞蛍光画像の処理手法
   • 匂い識別手法
   • 匂い識別実験結果
3. まとめ
• 質疑応答

第4部. 生活空間等の匂いを識別するガスセンサの開発

(2020年2月7日 15:45〜17:15)

　住宅や車内など、多くの人と共有する閉鎖空間では、測定したいニオイ以外のガス種 (妨害ガス) が共存している。呼気ガスには、腸内異常、糖尿病、肺がん、喘息、口臭などの診断のためのバイオマーカーガスとして知られる、様々な揮発性有機化合物 (VOC) や無機ガス (水素、一酸化窒素、硫化水素) が含まれている。生活に由来する匂いや、特定のガス成分を選択的に検知するためには、特異的なガスセンサや高度な匂いの識別技術が求められている。本講演では、電子セラミックスを用いたガスセンサの研究開発、ガスセンサを用いたデバイス開発や匂い識別の事例について紹介する。

1. はじめに
2. 産総研のガスセンサ開発事例
   • 半導体式ガスセンサ
   • バルク応答型ガスセンサ
   • 熱電式ガスセンサ
3. ガスセンサを用いた呼気ガス分析
4. 生活空間の匂いモニタリング
5. まとめ
• 質疑応答