(市場調査レポート)「におい検知の可視化〜 においセンサの研究開発と市場開拓の動向 2019」

発刊日:2018年12月21日
ページ数:85ページ
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概要

においは環境の快・不快を決定する重要なファクタのひとつであるにもかかわらず、従来、におい(嗅覚)は他の五感と比較すると商品化が進んでいない分野である。 市場においては、ガスクロマトグラフ質量分析装置(以下、GC-MS)を用いた成分分析から原因物質を特定し対策を検討する方法論が主である。 簡易的には特定グループのガス成分の濃度をメーカ基準の尺度で表示する計測器があるが、人間の嗅覚のようにそのにおいの質を計測することはできない。

新たに求められているにおいセンサは、人間の嗅覚を模したマルチセンサアレイ方式を用いたパターン分析により、 口臭・体臭や環境の空気質など、においの識別を可能とするものである。また、マルチセンサアレイを用いて特定の物質の濃度を高感度に検出し、 例えば非侵襲の病気検出手法として研究されている。この、においの識別と、特定物質の高感度な検出にマルチセンサアレイを用いる検討が、 物質・材料研究機構主導による“MSS アライアンス”や、内閣府によるImPACT、欧州の複数の研究団体、その他多くの企業などで活発化しており、 一部実用化も始まっている。

これまでは酸化物半導体によるガスセンサが主体であった市場に、QCMやMEMS、Nanoarrays、SPRなどの、 小型・高感度なトランスデューサによるマルチセンサ方式のにおい識別センサが加わり、市場が拡大する。

本調査においては、1ppm以下の濃度の検出が可能な高感度や高選択性を持たせる技術をベースとした、 においの識別性を有するにおいセンサの技術・製品のリストアップと対応するアプリケーションの可能性を探る。

目次

1. 本調査の背景および定義
    1.1. 本調査の背景
    1.2. 本書における定義
    1.3. 本レポートの調査対象
2. Executive Summary
3. においセンサ概論
    3.1. においセンサに要求されるシステム設計
    3.2. においセンサとアプリケーション対応
4. においセンサの構成と一般情報
    4.1. ガス、におい検知の動向、方式分類、目的、感度、アプリマップ
        4.1.1. ガス・におい検知動向
        4.1.2. ガス・におい検知の方式と目的
        4.1.3. 本調査が対象とするにおい濃度とアプリケーション
    4.2. ガス、においの単位と各種数値
        4.2.1. 臭気濃度、臭気指数
    4.3. 検知閾値、認知閾値
        4.3.1. 物質の検出とその意義・目的
        4.3.2. におい成分の認知閾値
        4.3.3. VOC の指針、環境省の指針値
        4.3.4. 臭気強度と濃度の関係
    4.4. 現状のにおい分析手段(B2B)
    4.5. においセンサの技術概要
        4.5.1. においセンサの構成
        4.5.2. 人間の嗅覚の仕組みとデバイスによる模倣
        4.5.3. においセンサのキーテクノロジーと構成
        4.5.4. においセンサの開発内容
    4.6. ガス・においセンサのトランスデューサ技術分類
        4.6.1. それぞれのトランスデューサの原理概論
5. においセンサの開発動向
    5.1. 主なにおいセンサの研究機関
    5.2. においセンサ 主な研究機関の研究内容
    5.3. におい・嗅覚 関連団体/業界団体
    5.4. 日本における主な企業の研究開発動向・プロダクト
    5.5. 海外の主な研究機関・企業による研究開発・プロダクト動向
    5.6. VOC による病気検知(高感度・高選択性) 技術アプローチ
        5.6.1. 病気検知技術アプローチ例
        5.6.2. 病気検知(高感度・高選択性) 研究開発例
    5.7. 生物模倣においセンサ
    5.8. 実用化にあたって要求される開発内容
6. ガス・においセンサの製品、研究開発内容一覧
7. においセンサのアプリケーション
    7.1. ニオイの種類
        7.1.1. 住宅内
        7.1.2. 悪臭
        7.1.3. 体臭
        7.1.4. 医療・ヘルスケアセンシング
        7.1.5. 工場内
    7.2. においセンサのアプリケーションの可能性
        7.2.1. アプリケーション検討における基本要件
        7.2.2. ガスセンサとにおいセンサの適用範囲比較
        7.2.3. 安全・不安全、快・不快、濃度の軸によるアプリケーション分類の例
        7.2.4. 実際のプロダクトのアプリケーション適用例
        7.2.5. におい検出と対策・効果確認
8. においセンサのアプリケーション開拓と市場動向
    8.1. 新たなアプリケーションの拡大
    8.2. においセンサの市場規模トレンド
        8.2.1. ガス・においセンサのトータル市場トレンド
        8.2.2. 口臭/体臭向けガス・においセンサ市場トレンド
        8.2.3. においセンサ市場トレンド
        8.2.4. (付録)本予測の基本的な考え方
図表
    FIG. 1 におい計測の重要な方向性
    FIG. 2 本レポートの対象となるにおいセンサの形状分類
    FIG. 3 サマリ
    FIG. 4 におい計測〜対策フロー
    FIG. 5 におい検知の種類
    FIG. 6 ガス・におい検知開発動向
    FIG. 7 ガス検知・におい検知 方式と目的
    FIG. 8 本調査が対象とするにおい濃度とアプリケーションマトリクス
    FIG. 9 臭気濃度、臭気指数
    FIG. 10 においを表わす単位
    FIG. 11 B2B におけるガス・においの分析
    FIG. 12 人間の嗅覚の仕組みとデバイスによる模倣(東原 東大、森 理研)
    FIG. 13 人間の嗅覚の仕組みとデバイスによる模倣(新村 東京医科歯科大学) .. 21
    FIG. 14 デバイスによる模倣(マルチセンサアレイ)
    FIG. 15 においセンサのテクノロジー
    FIG. 16 においセンサの構成
    FIG. 17 各プロダクトの信号処理イメージ
    FIG. 18 においセンサ参入企業の役割分担
    FIG. 19 ガス・においセンサのトランスデューサ技術分類
    FIG. 20 代表的なトランスデューサの性能比較(MSS アライアンス資料より) .... 25
    FIG. 21 金属酸化物半導体
    FIG. 22 ガスセンサの小型化
    FIG. 23 導電性有機半導体
    FIG. 24 QCM 応用
    FIG. 25 QCM 利用例
    FIG. 26 SAW
    FIG. 27 その他のトランスデューサ
    FIG. 28(付録)Resistive Gas Sensor など
    FIG. 29 欧州における疾病検出においセンサの研究団体
    FIG. 30 CEA-Leti (France, 電子情報技術研究所)
    FIG. 31 MSS: FIG. 32 Gravimetric-MEMS
    FIG. 33 MEMS (MSS の例)
    FIG. 34 嗅覚データマイニング
    FIG. 35 COSCo i-Sniffer
    FIG. 36 ImPACT
    FIG. 37 ImPACT-1
    FIG. 38 ImPACT-2
    FIG. 39 ボールSAW 応用においセンサ
    FIG. 40 ImPACT/Panasonic においセンサ(開発中)
    FIG. 41 ImPACT/Panasonic においセンサ(ImPACT 報告会 ポスター展示より)
    FIG. 42 太陽誘電 においセンサ(開発中)
    FIG. 43 コニカミノルタ においセンサ
    FIG. 44 タニタにおいチェッカー
    FIG. 45 C2 sense におい(ガス)センサ
    FIG. 46 C2 sense においセンサ−2
    FIG. 47 NoseChip
    FIG. 48 CyraNose 320 Sensigent
    FIG. 49 FBAR 検討例
    FIG. 50 Nanosniff
    FIG. 51 Sensirion
    FIG. 52 VOC による病気検知(高感度・高選択性) 技術アプローチ
    FIG. 53 Technion
    FIG. 54 Sniffphone
    FIG. 55 SiNW nanoarrays
    FIG. 56 においによる口腔がん診断技術(北九州大学他)
    FIG. 57 Owlstone においセンサ
    FIG. 58 Owlstone FAIMS
    FIG. 59 昆虫発現嗅覚受容体(竹内 東京大学)
    FIG. 60 Biomimetic sensor (Vidic 英国ノッティンガム大学)
    FIG. 61 嗅覚受容体群の迅速な単離法 (黒田 大阪大学)
    FIG. 62 感応膜種類の増加による高性能化
    FIG. 63 住宅内のにおい
    FIG. 64 体臭事例
    FIG. 66 医療・ヘルスケアセンシング
    FIG. 67 工場内のにおい監視
    FIG. 68 ガスセンサとにおいセンサの適用範囲比較
    FIG. 69 においのアプリケーション
    FIG. 70 開発途上・プロダクトの分野別アプリケーション適用例
    FIG. 71 ガスセンサとにおいセンサの適用範囲
    FIG. 72 新たなにおいセンサアプリケーションの拡大
    FIG. 73 においセンサ、及びガスセンサ日本市場トレンド
    FIG. 74 口臭/体臭 ガス・においセンサ国内市場トレンド
    FIG. 75 自分のニオイが気になる比率
    FIG. 76 においセンサ国内市場トレンド
    FIG. 77 においセンサ 国内市場トレンド(口臭/体臭においセンサ除く)
    Table 1 におい・ガスセンサの用途分野(可能性含む)
    Table 2 生体ガス成分と検出濃度・検出意義
    Table 3 におい成分の種類と認知閾値
    Table 4 VOC 関連ガス
    Table 5 臭気強度と濃度の関係
    Table 6 代表的なセンサーアレイ向けトランスデューサの特徴と課題
    Table 7 におい・嗅覚 関連学会/業界団体(1)
    Table 8 におい・嗅覚 関連学会/業界団体(2)
    Table 9 主なにおい・嗅覚に関する日本の研究機関
    Table 10 におい・嗅覚 関連学会/業界団体
    Table 11 プロダクト/商品化の近い研究−1
    Table 12 プロダクト/商品化の近い研究−2
    Table 13 プロダクト/商品化の近い研究−3
    Table 14 プロダクト/商品化が近い研究−4
    Table 15 主な研究機関の発表−1
    Table 16 主な研究機関の発表−2
    Table 17 4 大悪臭
    Table 18 においセンサ、及びガスセンサ日本市場トレンド
    Table 19 口臭/体臭 ガスセンサ/においセンサ国内市場トレンド