2011 Fiscal Year Annual Research Report
匂いセンサと生物の嗅覚系を模倣した匂いセンシングシステムの開発
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22560348
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
斎藤 稔 日本大学, 文理学部, 教授 (20318330)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐伯 勝敏 日本大学, 理工学部, 准教授 (60256807)
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| Keywords | センシング技術 / 嗅覚情報処理 |
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| Research Abstract |
本研究では、人工的な有機材料であるフタロシアニンやトリエタノールアミンを感応膜とした安定性・信頼性に優れた匂いセンサの開発を行う。これまでに、爆発物検知装置への応用を目指し、爆薬から発生する成分に関するデータを分析して、それに適する匂いセンサの感応膜材料の選択、センサ素子構成の検討を行った。その結果、検出対象を爆薬から発生する窒素酸化物(NOx)とし、感応膜材料としてフタロシアニン、センサ素子構成として櫛形電極あるいはSAW(Surface Acoustic Wave)デバイスを用いることとした。そして、これらの匂いセンサがNOxに対してppbオーダーから応答することを確認した。平成23年度は、爆発物検知装置の実用化を視野に入れ、さらなる高感度化(pptオーダー)を試みた。そして、本匂いセンサの爆発物検知装置への応用の可能性が確認され、その実用化のための匂いセンシングシステムのプロトタイプを作製した。
また本研究では、生物の嗅覚機構に学び、様々な匂いに対する高い識別能力を実現することも試みる。これまでに、ナメクジ嗅覚系の生理実験を行い、ナメクジが匂い認識を行う際、嗅覚系において神経細胞の活動の同調性が変化し、それぞれの匂いに応じた特有の時空間活動パターンが形成されることが分かった。そして、その結果に基づいて、ナメクジ嗅覚系ニューラルネットワークのハードウェアモデルを構築した。また、このようなナメクジ嗅覚系ニューラルネットワークモデルに匂いセンサからの出力を入力できるような構成を考案した。さらに平成23年度は、ナメクジ嗅覚系ニューラルネットワークモデルを匂いセンシングシステムのプロトタイプに搭載するため、そのIC化を可能とする回路構成を検討した。
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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
検出対象を爆薬から発生する窒素酸化物(NOx)とし、感応膜材料としてフタロシアニン、センサ素子構成として櫛形電極あるいはSAW(Surface Acoustic Wave)デバイスを用いることにより、本匂いセンサの爆発物検知装置への応用の可能性が確認され、その実用化のための匂いセンシングシステムのプロトタイプを作製するに至り、順調に研究は進展している。ナメクジ嗅覚系の生理実験を行い、ナメクジ嗅覚系ニューラルネットワークのハードウェアモデルを構築したが、これに匂いセンサからの出力を入力し、それぞれの匂いによってどのような応答パターンを示すかを調べるまでに至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
爆発物検知装置以外にも汎用的に応用可能な匂いセンシングシステムの実現には、ナメクジ嗅覚系ニューラルネットワークのハードウェアモデルに匂いセンサからの出力を入力し、それぞれの匂いによってどのような応答パターンを示すかを調べることが必要である。それに適したハードウェアモデルの構築、IC化を可能とする回路構成の考案することが課題である。
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