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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Olfaction Aid System That Can Significantly Enhance Human Olfactory Sensitivity

Research Project

Project/Area Number 15K13997
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

石田 寛  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80293041)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩見 健太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80514710)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords計測工学 / 感覚・知覚・感性 / ヒューマン・インターフェース
Outline of Annual Research Achievements

人間の嗅覚感度を擬似的に増強することを目指し、本研究では、空気中に漂う希薄な匂いを捕集して濃縮し、素早く使用者に提示する装置の開発を行った。吸着剤をフローセルの中に納め、ポンプやバルブと接続する。匂いを濃縮する際にはポンプを稼動し、吸着剤を通して空気を吸引することにより、その中に含まれる匂い分子を吸着剤に捕集する。十分な量の匂い分子が捕集されたら吸着剤をヒータで加熱し、捕集した匂い分子を脱着する。その後、バルブを切り替えて吸着剤とポンプの接続を変え、吸着剤から脱着した匂い分子を空気流で押し出して使用者に提示する。
吸着剤に捕集した匂いを素早く脱着して提示するためには、吸着剤の量を少なくして熱容量を小さくし、ヒータで瞬時に加熱することが必要となる。そこで、三次元微細ナノ構造を持ち吸着能が高いシリカモノリスを吸着剤として採用した。ガラスチューブの中に0.02 gの円筒形シリカモノリス吸着剤を入れ、ブタノールガスを捕集して濃度を高める実験を行った結果、少量のシリカモノリスでもブタノールガスを濃縮できることが確認された。
次に、吸着剤を瞬時に加熱するためのヒータを製作した。ガラスエポキシ基板上に膜厚0.035 mmの銅箔でヒータを形成し、その上に直径10 mm、厚さ1 mmのディスク状のシリカモノリスを接着して直接加熱する構造とした。ヒータに電圧を印加すると、シリカモノリスの表面温度が立ち上がり始めてから4秒程度で、匂い脱着に必要な摂氏150度までシリカモノリスを加熱できることが確認された。開発したヒータとディスク型シリカモノリスをフローセルに納め、ブタノールガスの濃縮実験を行った結果、5倍の濃縮率が得られた。匂い強度が確かに増したと感じられる濃度の匂いを短時間で提示することができ、加齢などによる嗅覚の衰えを補う装置の実現に向けて有望な結果が得られた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 陸上や水中で化学物質の発生源を探索するロボット2017

    • Author(s)
      石田 寛、松倉 悠、石田 華子、村井 彩乃
    • Journal Title

      AROMA RESEARCH

      Volume: 18 Pages: 印刷中

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Devices for Assisting Human Olfaction: Some Fundamental Experiments2016

    • Author(s)
      Haruka Matsukura, Kazuya Takayasu, Hiroshi Ishida
    • Journal Title

      Procedia Chemistry

      Volume: 20 Pages: 60~62

    • DOI

      10.1016/j.proche.2016.07.010

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Mobile Robot Olfaction: Using Actively Generated Airflow to Enhance Chemical Reception2017

    • Author(s)
      Hiroshi Ishida
    • Organizer
      12th Asian Conference on Chemical Sensors
    • Place of Presentation
      ハノイ(ベトナム)
    • Year and Date
      2017-11-12 – 2017-11-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 匂い強度増幅装置の実現に向けて: 虚濃縮と実濃縮によるアプローチ2017

    • Author(s)
      松倉 悠、石田 寛
    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
    • Invited
  • [Presentation] 嗅覚感度増強装置の開発-匂い提示時間の短縮に向けた基礎的検討2016

    • Author(s)
      河合 拓実、松倉 悠、岩見 健太郎、石田 寛
    • Organizer
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      平戸文化センター(長崎県平戸市)
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [Presentation] 嗅覚感度増強装置の開発-薄膜吸着剤の使用に関する基礎的検討2016

    • Author(s)
      高安 和也、松倉 悠、石田 寛
    • Organizer
      第16回日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • Place of Presentation
      グランディア芳泉(福井県あわら市)
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-19
  • [Remarks] 東京農工大学生物システム応用科学府石田研究室ホームページ

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~h-ishida/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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