瞬間パージ法による小型ガス分析システムの開発

• 研究課題/領域番号: 16K21602
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分析化学; 応用物理学一般
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 今村 岳 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (60715754)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: センサ / データ科学 / 人工嗅覚 / 機械学習 / データ解析 / ナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / 分子認識

研究成果の概要

小型センサを用いた気体試料の分析に関して、研究代表者である今村はナノメカニカルセンサに注目し、センサを試料に晒した後で大気に開放するだけで解析ができる瞬間パージ法（IP法）を開発した。本研究では、このIP法を用いて小型で簡便にガスの分析ができるセンサシステムを構築するために、「シグナル解析」および「受容体の開発」の2つを軸に行い、さらにIP法をより効果的に行うための新規応用技術の可能性開拓を行った。本研究により、複雑な混合物であるニオイにまで測定対象を拡張できただけでなく、センサ素子をかざすだけの測定でガスの識別が可能となる、IP法を超えるより簡便な測定方法の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Highly Networked Capsular Silica-Porphyrin Hybrid Nanostructures as Efficient Materials for Acetone Vapor Sensing (2017)
  • 著者名/発表者名: I. Osica, G. Imamura, K. Shiba, Q. Ji, L.K. Shrestha, J.P. Hill, K.J. Kurzydlowski, G. Yoshikawa, and K. Ariga
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 9 号: 11 ページ: 9945-9954
  • DOI: 10.1021/acsami.6b15680
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrication of Silica-Protein Hierarchical Nanoarchitecture with Gas-Phase Sensing Activity (2017)
  • 著者名/発表者名: I. Osica, A.F.A.A. Melo, G. Imamura, K. Shiba, Q. Ji, J.P. Hill, F.N. Crespilho, K.J. Kurzydlowski, G. Yoshikawa, K. Ariga
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 17 号: 8 ページ: 5908-5917
  • DOI: 10.1166/jnn.2017.14388
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Data-driven nanomechanical sensing: specific information extraction from a complex system (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, R. Tamura, G. Imamura, and G. Yoshikawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 3661-3661
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03875-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Smell identification of spices using nanomechanical membrane-type surface stress sensors (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaku Imamura, Kota Shiba, Genki Yoshikawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 11 ページ: 1-5
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1102b3
  • NAID: 210000147205
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Finite Element Analysis on Nanomechanical Sensing of Cellular Forces (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaku Imamura, Kota Shiba, Genki Yoshikawa
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 11 ページ: 1189-1194
  • DOI: 10.2116/analsci.32.1189
  • NAID: 130005278007
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Analytical Models for the Interpretation of Nanomechanical Sensing Signals (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Imamura, K. Shiba, and G. Yoshikawa
  • 学会等名: MANA International Symposium 2017
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] 化学センサ測定における線形応答理論に基づいた新規解析法― 嗅覚センサ実現に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳、吉川元起、鷲尾隆
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 招待講演
• [学会発表] 嗅覚センサと人工知能の融合による驚愕の新展開！ (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳、吉川元起、鷲尾隆
  • 学会等名: MEMSセンシング&ネットワークシステム展 2017
  • 招待講演
• [学会発表] Machine Learning Independent of Population Distributions for Measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Washio, G. Imamura, G. Yoshikawa
  • 学会等名: Data Science and Advanced Analytics (DSAA)
  • 国際学会
• [学会発表] 化学センサ測定における線形応答理論に基づく新規ガス識別法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳，吉川元起，鷲尾隆
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Analytical Models for the Interpretation of Nanomechanical Gas Sensing Signals (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Imamura
  • 学会等名: The 16th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2016)
  • 発表場所: Jeju Island
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gas Identification by Parameter Extraction from Nanomechanical Sensing Signals (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Imamura, K. Shiba, and G. Yoshikawa
  • 学会等名: 13th International Workshop on Nanomechanical Sensing (NMC 2016)
  • 発表場所: Delft
  • 年月日: 2016-06-21
  • 国際学会
• [図書] おいしさの科学とビジネス展開の最前線 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳，柴弘太，吉川元起
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781312491
• [図書] 生体ガス計測と高感度ガスセンシング (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳，柴弘太，吉川元起
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781312507
• [図書] 応用物理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今村岳，柴弘太，吉川元起
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 応用物理学会
• [産業財産権] 化学センサによる試料識別方法及び装置 (2017)
  • 発明者名: 今村岳，吉川元起，鷲尾隆
  • 権利者名: NIMS/国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-02-27
• [産業財産権] ニオイ測定による西洋梨の熟成度の非破壊検査方法および装置 (2017)
  • 発明者名: 吉川元起，柴弘太，今村岳，江藤力，渡辺純子，張樹槐，煙山智司
  • 権利者名: NIMS/日本電気株式会社/国立大学法人弘前大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-02-13
• [産業財産権] 試料に対応付けられたパラメータ値を推定する方法及び装置 (2016)
  • 発明者名: 柴弘太，田村亮，今村岳，吉川元起
  • 権利者名: NIMS
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-11-29
• [産業財産権] 化学センサ測定による試料識別方法、試料識別装置、及び入力パラメータ推定方法 (2016)
  • 発明者名: 今村岳，吉川元起，鷲尾隆
  • 権利者名: NIMS/国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-11-28
• [産業財産権] ガスセンサー装置および気体成分除去方法 (2016)
  • 発明者名: 吉川元起，柴弘太，今村岳，安田隆則，小林京平，坂井久
  • 権利者名: NIMS/京セラ株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-10-27