2020 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of olfactory augmentation technologies: Development of olfactory modulator that can enhance human olfactory selectivity
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19K14947
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松倉 悠 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (60808757)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 身体拡張 / バーチャルリアリティ / 感性情報学 / 嗅覚ディスプレイ / ヒューマンインタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，嗅覚に関する身体拡張技術の確立を目指し，人間の匂い知覚を変調する装置を開発する。また，開発した装置を利用して，人間の匂い識別能力を向上することを試みる。ユーザが鼻腔に吸引する空気をトラップし，特性の異なる複数の吸着剤を用い，物性の異なる匂い分子群をそれぞれ捕集する。複数の吸着剤から加熱脱着して得た匂い蒸気の混合比を変えれば，元の匂いと異なる匂いを提示できる。
本年度は，昨年度に開発した匂い変調器を用いて変調対象の匂い物質の種類を増やすため，(-)-カルボンと1-ノナノールを新たに選定した。(-)-カルボンは，スペアミントのような香りを呈し，1-ノナノールはシトロネラ油のような柑橘系の香りを呈する。二つを混合すると，(-)-カルボンの光学異性体である(+)-カルボンが呈するキャラウェイのようなスパイス様の香りになる。それぞれの物質の有効分子径を分子構造から概算し，細孔径の異なる吸着剤でそれぞれの匂い物質を選択的に捕集することを試みた。対象となる二つの匂い物質を混合して吸着剤に通し，通過後の匂いを元の匂いと比較する官能検査を行った。吸着口径の異なるモレキュラーシーブを用意して検査を行った結果，モレキュラーシーブ3Aを用いた時に，通過前の元の匂いと通過後の匂いは異なると回答した被験者が多く，分離可能性を支持する結果が得られた。また，人間の呼吸周期に合わせた素早い匂い提示を実現するために，超音波振動子を利用して高速に匂い提示のon/offを切替え可能な装置や，匂いを効率よく捕集・脱着可能な管状濃縮セルの開発も行った。温覚提示による匂い変調に関しては，温覚の提示位置や範囲による効果の違いを確認する実験を行った。最終年度となる次年度では，匂い変調による匂い識別能力の向上を検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度には匂い変調器の試作機を作製し，吸着剤による匂い分離の実現可能性を示すことができた。ユーザインタフェースの観点から考えると，ユーザが嗅ぎたいタイミングで匂いを提示できることが望ましい。ユーザの恣意的なタイミングに合わせて匂い提示することは困難であるが，呼吸周期に合わせて匂いを提示できれば待ち時間をそれほど感じさせずに匂い提示が可能になると期待される。そこで本年度は，昨年度に開発した装置の高速化を行うことを計画していた。これまでのところ，研究実施計画をおおむね予定通りに遂行できている。本研究で開発する装置では，特性の異なる複数の吸着剤を用いて匂いの変調を実現する。匂いの捕集や脱着を効率よく行うことが求められる。匂いが通過する流路内のデッドボリュームを減らすことにより，吸着時には匂いが確実に吸着剤を通過するようにし，提示時には匂いの滞留を抑えた。この結果，匂いの捕集から提示までに要する時間の短縮に成功した。また，吸着剤を用いずに高速に匂い変調を実現する方法として，温覚提示による匂い変調の検討も進め，温覚の提示方法による匂い変調効果の違いを確認する実験を行った。人間の呼吸周期に合わせてタイミングよく匂いが提示できるよう，超音波振動子を用いて高速に匂い提示のon/offを切替え可能な装置も作製した。最終年度では，当初の予定通り匂い変調による匂い識別能力向上などの効果に関して検討を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，昨年度に引き続き，吸着剤による匂いの分離を試みる。昨年度までは主にゼオライト系のモレキュラーシーブを吸着剤として用いていたが，他にもメソポーラス系の吸着剤も使用を検討する。モルキュラインプリント（吸着膜に測定対象の分子の鋳型を作る技術）などを用いて，特定の匂い物質用の吸着剤を自作することも引き続き試みる。
また新たに，匂い変調技術を用いて人間の匂い識別能力を向上する手法の開発を行う。複数の匂い物質が混合された複合臭を嗅いでも，その中に，ある特定の匂い成分が含まれているかどうか嗅ぎ分けるのは難しい。これまでに開発した匂い変調の技術を用いることで，特定の匂い成分を識別できるようにすることを試みる。例えば，昨年度に用いた(-)-カルボンや1-ノナノールに加え，別の匂い物質も混合した複合臭を用意する。特性の異なる複数の吸着剤によりそれぞれの物質を分離して，順に提示することにより，複合臭を構成している要素臭を識別できるか確認する実験を行う。カビ臭を呈するジオスミンを食品香料などに含ませ，吸着剤によりカビ臭を際立たせることも試みる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症の影響により，研究成果発表を予定していた学会の開催がオンラインとなるか，開催が延期された。参加費が予想より低額となり，出張旅費のほとんどが不要となった。本年度に使用しなかった金額を繰り越し，開催が延期された国際会議などにおける成果発表の費用とする。また，次年度から所属機関が他大学に異動となる。移動前の所属機関で学生が引き続き実験を行う装置に加え，移動先機関でも実験を行う装置を用意する必要が生じた。繰り越した金額を，実験に必要な機器や環境を再構築するための費用としても用いる。
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[Book] 匂いのセンシング技術2020
Author(s)
中本 高道, 松倉 悠, 石田 寛, 他33名
Total Pages
289
Publisher
シーエムシー出版
ISBN
978-4-7813-1515-7
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