ふじわらロスチャイルドリミテッド

概要

本レポートではにおいセンサによるヘルスケア（疾病検知/予兆検知）・精神的なストレス検知、ストレスの要因となるにおい検知（室内の空気質、悪臭検知）、及びにおい（香り）によるストレスの緩和（リラクゼーション）を目的としたにおいに関する研究や製品動向を調査している。

においを利用するヘルスケアやストレスの検知においては、主に呼気と皮膚ガスの利用が考えられており、一部実用化も進んでいる。呼気には多様なバイオマーカが発見されており、がんをはじめとする疾病の発見や精神的ストレス状態の発見などが可能となる。皮膚ガスも同様であり、この場合には更に継続的な変化の情報を取得できるメリットもある。

また、においはストレスの要因ともなり得る。ストレスの原因となる様なにおいは、CO、可燃性・爆発性ガスや、毒ガス、個人認証用体臭、アルコールセンサ、食品、化粧品、嗜好品などを除いたにおいが対象となる。においに対する感情反応は、高次の認知プロセスを介さずに瞬時に起こることから、香りはアロマテラピーにおけるリラクゼーション効果、集中力や認知機能の改善など、ストレス緩和効果が期待できる。

非侵襲におい・ガスセンサによる、身体的ストレス状態（疾病検知、予兆検知など）、精神的ストレス状態（精神的ストレスによる精神面・身体面の反応検知）の市場規模は、2024年では60億円と未成熟だが、2034年では410億円の規模に達するとみられる。

また、ストレス要因となるにおいの検知機能は、2034年には5840億円、香りによるストレスの緩和（リラクゼーション）市場規模は、2034年には、2兆円超の規模となる事が想定される。

目次

1. 背景と意義
2. Executive Summary
3. ヘルスケアに関する概要
    3.1. 身体的ヘルスケア概要
    3.2. 精神的ヘルスケア（ストレス）概要
4. においセンサ概論
    4.1. においセンサの概説
        4.1.1. においセンサの構成
        4.1.2. ガス、におい検知の動向、方式分類、目的、感度、アプリマップ
            4.1.2.1. ガス・におい検知動向
            4.1.2.2. ガス・におい検知の方式と目的
            4.1.2.3. ガス、においの単位と各種数値
            4.1.2.4. 検知閾値、認知閾値
                物質の検出とその意義・目的
            4.1.2.5. VOCの指針、環境省の指針値
                臭気強度と濃度の関係
            4.1.2.6. 現状のにおい分析手段（B2B）
            4.1.2.7. におい・嗅覚 関連団体／業界団体
    4.2. においセンサの特徴と課題
        4.2.1. においセンサの技術概要
            4.2.1.1. においセンサの構成
            4.2.1.2. 人間の嗅覚の仕組みとデバイスによる模倣
            4.2.1.3. においセンサのキーテクノロジと構成
                においセンサの開発内容
            4.2.1.4. ガス・においセンサのトランスデューサ技術分類
        4.2.2. それぞれのトランスデューサの原理概論
    4.3. においセンサの研究開発動向
        4.3.1. におい検知のための新たなセンシング技術の研究動向
            4.3.1.1. 研究で多用されるe-nose の例
            Electronic Noses that are Used in Academic Studies
        4.3.2. 国内外に於ける研究開発機関・企業の取り組み4.3.2. 国内外に於ける研究開発機関・企業の取り組み
            4.3.2.1. 国内研究開発動向（大学・研究機関）
                国内研究機関・大学のにおいセンサ開発・実用化動向
                物質・材料研究機構 MSS（Membrane-type Surface stress Sensor, MSS）
                豊橋技術科学大学 / アロマビット
                4.3.2.2. 国内研究開発・実用化動向（企業）
                国内各社のにおいセンサ開発・実用化動向
                太陽誘電
                I-PEX 株式会社（旧社名 第一精工株式会社）/凸版印刷
                REVORN
                東芝 0.2ppbv のカビ臭を検出
        4.3.3. 海外研究開発動向（大学・研究機関）
            海外研究機関
            海外研究機関・大学のにおいセンサ研究開発動向（表）
        4.3.4. 海外研究開発・実用化動向（企業）
            Nanoscent / Sumitomo chemical
            Aryballe
            Nose (former STRATUSCENT)
            KONIKU
            C2Sense
            Foodsniffer
        4.3.5. においセンサ用AI 開発の動向
            4.3.5.1. AI 開発の研究開発・実用化動向（大学・研究機関、企業）
                においセンサAI 関連研究機関・大学（表）
                日立、東京大学
                リザバーコンピューティングによるガスセンサアレイデータ分析の例
                大阪大学 産業科学研究科（鷲尾隆）
                ガス流量制御無しの伝達関数比に基づくフリーハンドのガス識別
                NEC
                Google
                Intel Neuromorphic Chip
                IBM
                ヘッドウォータース
                におい分析経験のあるAI ベンダリスト
5. においによる身体状態計測
    5.1. においによる身体状態計測 研究開発動向
        5.1.1. 皮膚ガス検知概論
            皮膚ガスの放散経路
            皮膚ガス関連アプリケーション
        5.1.2. 呼気分析 概論
            5.1.2.1. 重要なバイオマーカと疾患
            5.1.2.2. 呼気による肺がん検知の精度
                GC-MS （gas chromatography–mass spectrometry）
                Colorimetric Sensors（比色センサ）
                GC-MS とe-nose の組合せ
            5.1.2.3. VOCの数と精度、及びセンサの種類と精度との相関関係
        5.1.3. 呼気に関する研究開発動向（大学・研究機関）
            5.1.3.1. 欧州の研究開発動向例
            5.1.3.2. 呼気センサの研究開発動向実例
                Owlstone Medical
                the eNose Company
                Technion (LNBD)
                SniffPhone
        5.1.4. 呼気による疾患検知動向（研究事例）
            5.1.4.1. 呼気による疾患検知研究レビュー
                Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis
            5.1.4.2. 呼気による糖尿病の検知
            5.1.4.3. e-nose による活動性結核の診断の検出
                Prospects for Clinical Application of Electronic-Nose Technology to Early Detection of Mycobacterium tuberculosis in Culture and Sputum
            5.1.4.4. がん
                The smell of lung disease: a review of the current status of electronic nose technology
            5.1.4.5. 膵管腺癌と慢性膵炎
                Pancreatic ductal adenocarcinoma and chronic pancreatitis may be diagnosed by exhaled-breath profiles: a multicenter pilot study
            5.1.4.6. 胃がんの検出
                Pilot Study: Detection of Gastric Cancer From Exhaled Air Analyzed With an Electronic Nose in Chinese Patients
            5.1.4.7. 腺腫と大腸がんの検出
                Volatile organic compounds in breath can serve as a non-invasive diagnostic biomarker for the detection of advanced adenomas and colorectal cancer
    5.2. 高感度・高選択性VOC病気検知技術
        5.2.1. ナノマテリアルベースの身体状態計測
            Synergy between nanomaterials and volatile organic compounds for non-invasive medical evaluation
            Electronic Noses: From Advanced Materials to Sensors Aided with Data Processing
        5.2.2. 生体受容体を用いた高感度e-nose
            Highly sensitive VOC detectors using insect olfactory receptors reconstituted into lipid bilayers
        5.2.3. 光学e-nose の開発例
            Low Cost Optical Electronic Nose for Biomedical Applications
        5.2.4. 光周波数コム応用の呼気分析例（参考）
            Cavity-enhanced optical frequency combspectroscopy: application to human breathanalysis
            Optical techniques for breath analysis: from single to multispecies detection
        5.3. においによる身体状態計測 製品動向
        5.3.1. ガスセンサアレイによる口臭・体臭センサ 研究・実用化例
            Konica Minolta
            Kunkun dental
            I-PEX 株式会社（旧社名 第一精工株式会社）/凸版印刷
        5.3.2. Femtech 応用の例
        5.3.3. ウェアラブル呼気分析研究
            Wearable breath analysis
6. ストレス要因となるにおいの検知
    6.1. ストレス要因となるにおいの検知 概論
    6.2. ストレス要因となるにおいの検知 研究例
        6.2.1. 生活空間のニオイモニタリング
            生活空間のニオイモニタリング
        6.2.2. 工場内外の臭気モニタリング
            共生エアテクノ
            Sensigent
7. ストレス評価方法の概要
    7.1. ストレスの非侵襲な評価方法の種類
        7.1.1. ストレスの非侵襲な評価方法の形態
    7.2. 生理指標
        精神疲労を評価する指標の探索
    7.3. ストレスと疲労のバイオマーカ
        ストレスと疲労のバイオマーカ
    7.4. 生体信号によるストレス検知・・・研究・試行・プロダクツ
        7.4.1. 心拍ゆらぎによるストレス計測
            7.4.1.1. HRV 関連用語定義
            7.4.1.2. 心拍ゆらぎ(HRV)
                心拍揺らぎによる精神的ストレス評価法に関する研究 － パターン認識による評価法の考察
                ヘルスモニタリングのための心拍変動解析
        7.4.2. 指尖容積脈波
            株式会社疲労科学研究所
        7.4.3. EDA
            皮膚電気活動の情報を取得するシステムの設計／開発／評価
        7.4.4. 各種のウェアラブル機器によるストレス検出 (ECG,PPG)
8. においによる精神的ストレス計測
    8.1. においによる精神的ストレス状態の計測 概要
        8.1.1. 皮膚ガスにおけるストレスバイオマーカと検出
            Identification of Suitable Biomarkers for Stress and Emotion Detection for Future Personal Affective Wearable Sensors
            ヒト皮膚から放散する微量生体ガスと臨床環境
            皮膚ガス関連アプリケーション
            パッシブインジケータを用いたヒト皮膚から放散する微量ガスの測定
            大阪大学・パナソニック
            太陽誘電 超高感度においセンサ
            資生堂 ストレスで皮膚から特徴的なニオイが発生することを発見 （プレス 2018-10）
        8.1.2. 呼気ガスにおけるストレスバイオマーカ
            新しい酸化ストレスのバイオマーカ：呼気一酸化炭素濃度
            富士通研究所 （CuBr）
    8.2. においによる精神的ストレス状態の計測 製品動向
        8.2.1. 皮膚ガス 計測機器
        8.2.2. 呼気によるストレス検知機器研究
            Real Time Mental Stress Detection Through Breath Analysis
            Continuous Monitoring of Psychosocial Stress by Non-Invasive Volatilomics - LNBD (technion.ac.il)
            Nanosheet-type tin oxide gas sensor array for mental stress monitoring
9. 香りによるストレスの緩和
    9.1. ストレス解消のための商品例概要
    9.2. 香りによるストレスの緩和手法 研究開発動向
        9.2.1. 人間の心と身体に与える香りの効果
            人間の心と身体に与える香りの効果
        9.2.2. アロマと嗅覚、そしてストレス
            電話：03-5821-3993 FAX：03-5821-4030 Email：info@fujiroth.com
        9.2.3. トドマツMax.の香り成分がストレス緩和と血管機能改善に及ぼす影響
            Effects of Fragrance Components of Abies holophylla Max. on Stress Relief and Improvement of Vascular Function
        9.2.4. エッセンシャルオイルの中枢神経系への影響： メンタルヘルスを中心に
            Effects of essential oils on central nervous system: Focus on mental health
        9.2.5. においと脳のストレス反応
    9.3. 香りによるストレスの緩和手法 製品動向
        9.3.1. AROMATHERAPY ASSOCIATES
        9.3.2. doTERRA International, LLC
        9.3.3. Edens Garden
        9.3.4. NOW Health Group Inc
        9.3.5. Puzhen Life Co., Ltd
        9.3.6. Organic Aromas
    9.4. アロマセラピー向けディフューザ装置
10. におい・ガスセンサのヘルスケア応用市場の規模
    10.1. 市場拡大の可能性 概要
    10.2. 身体的・精神的ストレスケア：呼気・皮膚ガスセンサ 市場規模
    10.3. ストレス要因となるにおいの検知：空気質検知センサ
    10.4. ストレス緩和のための香りによるストレスケア
11. 本書の内容に関係のあるふじわらロスチャイルドリミテッドのレポート

図表
    FIG. 1 におい・かおりによるヘルスケア応用 目的
    FIG. 2 各種ヘルスケア機器のタイプ別の例
    FIG. 3 ヘルスケアセンサのアプリケーション
    FIG. 4 各種デバイスの利用目的
    FIG. 5 ストレス状態の兆候
    FIG. 6 ストレス反応概要
    FIG. 7 ガス・におい検知開発動向
    FIG. 8 ガス検知・におい検知 方式と目的
    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
    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）
    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
    FIG. 16 においセンサ参入企業の役割分担
    FIG. 17 ガス・においセンサのトランスデューサ技術分類
    FIG. 18 金属酸化物半導体
    FIG. 19 検出原理 QCM,SAW
    FIG. 20 SPR センサ
    FIG. 21 Bio-Inspired Strategies: A Review
    FIG. 22 MSS (Membrane-type Surface stress Sensor)
    FIG. 23 NanoWorld/東陽テクニカ
    FIG. 24 アロマビット QCM 型とCMOS 型
    FIG. 25 株式会社アロマビット 小型ニオイセンサ 5C-SSM
    FIG. 26 Aroma Coder V2
    FIG. 27 太陽誘電 においセンサ
    FIG. 28 nose@MEMS
    FIG. 29 noseStick
    FIG. 30 CEA-Leti (France, 電子情報技術研究所）
    FIG. 31 Nanoscent
    FIG. 32 Aryballe Si-Ph Olfactory sensor-1
    FIG. 33 Aryballe Si-Ph Olfactory sensor-1
    FIG. 34 BRAIN CELL COMPUTER CHIP COULD CONTROL DRONES
    FIG. 35 C2sense
    FIG. 36 Foodsniffer
    FIG. 37 生物由来の人工細胞とAI を組み合わせた人工嗅覚
    FIG. 38 Continuous prediction in chemoresistive gas sensors using reservoir computing
    FIG. 39 MSS/大阪大学のAI 研究
    FIG. 40 ガス流量制御無しの伝達関数比に基づくフリーハンドのガス識別
    FIG. 41 NEC においの電子化～ 分析技術
    FIG. 42 最先端嗅覚IoT センサに基づくにおいデータマイニング
    FIG. 43 NEC 異種混合学習技術
    FIG. 44 Using Deep Learning to Predict the Olfactory Properties of Molecules
    FIG. 45 Machine learning (Google)
    FIG. 46 Headwaters
    FIG. 47 VOC の数と肺がん検知の性能との関係
    FIG. 48 欧州における疾病検出においセンサの研究団体
    FIG. 49 The schematic overview
    FIG. 50 Owlstone Technology
    FIG. 51 The eNose Company
    FIG. 52 Technion
    FIG. 53 Sniffphone
    FIG. 54 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-1
    FIG. 55 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-2
    FIG. 56 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-3
    FIG. 57 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-4
    FIG. 58 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-5
    FIG. 59 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-6
    FIG. 60 Research progress of electronic nose technology in exhaled breath disease analysis-7
    FIG. 61 結核菌の早期検出を目的としたe-nose 技術1
    FIG. 62 結核菌の早期検出を目的としたe-nose 技術
    FIG. 63 Characteristics of available e-noses
    FIG. 64 Aeonose（The e-nose Company）
    FIG. 65 Nanomaerial-based sensors for VOC detection
    FIG. 66 固体シリコンナノワイヤベースセンサ
    FIG. 67 Medical Care
    FIG. 68 脂質二重膜に再構成された昆虫嗅覚受容体を用いた高感度VOC 検出器－1
    FIG. 69 脂質二重膜に再構成された昆虫嗅覚受容体を用いた高感度VOC 検出器－2
    FIG. 70 Low Cost Optical Electronic Nose for Biomedical Applications
    FIG. 71 Cavity-enhanced optical frequency combspectroscopy-1
    FIG. 72 Cavity-enhanced optical frequency combspectroscopy-2
    FIG. 73 Cavity-enhanced optical frequency combspectroscopy-3
    FIG. 74 Optical techniques for breath analysis: from single to multispecies detection-1
    FIG. 75 Optical techniques for breath analysis: from single to multispecies detection-2
    FIG. 76 Kunkun dental
    FIG. 77 nose@MEMS
    FIG. 78 noseStick
    FIG. 79 Ainos 嗅覚センサ関連プロダクツ
    FIG. 80 Ainos MEMS 嗅覚センサ
    FIG. 81 Wearable breath analysis
    FIG. 82 ストレス要因となるにおい
    FIG. 83 生活空間のモニタリング（産総研）
    FIG. 84 工場内外の臭気のモニタリング
    FIG. 85 Sensigent
    FIG. 86 Sensigent データ分析
    FIG. 87 各種ストレス計測機器タイプとその位置づけ
    FIG. 88 ストレスの非侵襲な評価方法の種類
    FIG. 89 ストレスの非侵襲な評価方法の形態
    FIG. 90 精神疲労を評価する指標
    FIG. 91 生体のストレス反応
    FIG. 92 HRV によるストレス評価方法
    FIG. 93 HRV 解析：ヘルスモニタリングのための心拍解析
    FIG. 94 加速度脈波とストレス評価
    FIG. 95 疲労ストレス測定システム
    FIG. 96 EDA システムの設計
    FIG. 97 汗のVOC ストレスマーカに関する研究
    FIG. 98 皮膚ガスの放散経路
    FIG. 99 生体ガスからのストレス物質の検出1
    FIG. 100 生体ガスからのストレス物質の検出2
    FIG. 101 超高感度においセンサによる皮膚ガス検知の可能性
    FIG. 102 酸化ストレスの呼気におけるバイオマーカ
    FIG. 103 富士通 呼気ストレスセンサ
    FIG. 104 NTT ドコモ ウェアラブル皮膚アセトン測定装置 計測原理
    FIG. 105 Real Time Mental Stress Detection Through Breath Analysis
    FIG. 106 Nanosheet-type tin oxide gas sensor array for mental stress monitoring
    FIG. 107 CNV 測定による香りの効果の確認
    FIG. 108 Effects of Fragrance Components of Abies holophylla Max. on Stress Relief and Improvement of Vascular Function
    FIG. 109 神経系に対するEO の影響
    FIG. 110 AROMATHERAPY ASSOCIATES LONDON
    FIG. 111 doTERRA International, LLC
    FIG. 112 Edens Garden
    FIG. 113 NOW Foods
    FIG. 114 Puzhen Life Co., Ltd
    FIG. 115 Organic Aromas
    FIG. 116 アロマディフューザの種類
    FIG. 117 マルチアレイにおいセンサのアプリケーション全体像とヘルスケア応用
    FIG. 118 呼気ガスによる身体的・精神的ストレス検出
    FIG. 119 皮膚ガスによる身体的・精神的ストレス検出
    FIG. 120 呼気ガス・皮膚ガス検知 世界市場
    FIG. 121 ストレス要因空気質の検知デバイス 世界市場規模
    FIG. 122 アロマセラピー市場規模
    FIG. 123 AEAJ 調べ 2021 年アロマ市場
    Table 1 生体ガス成分と検出濃度・検出意義
    Table 2 におい成分の種類と認知閾値
    Table 3 臭気強度と濃度の関係
    Table 4 におい・嗅覚 業界団体
    Table 5 におい・嗅覚 関連学会
    Table 6 代表的なセンサアレイ向けトランスデューサの特徴と課題
    Table 7 Sensor types and their properties
    Table 8 Most known electronic noses
    Table 9 国内研究機関の嗅覚研究の状況-1
    Table 10 国内研究機関の嗅覚研究の状況-2
    Table 11 国内各社のにおいセンサ開発・実用化動向
    Table 12 海外研究機関の嗅覚研究の状況
    Table 13 海外研究機関の嗅覚研究の状況-2
    Table 14 海外各社のにおい・ガスセンサ開発・実用化状況-1
    Table 15 海外各社のにおい・ガスセンサ開発・実用化状況-2
    Table 16 嗅覚センサAI 主な研究開発と実用化状況
    Table 17 におい分析経験のあるAI ベンダリスト
    Table 18 主な皮膚ガスの生成機構と放散経路（推定を含む）
    Table 19 Studies Reporting Breath Test Performance for LC Detection（GC-MS）
    Table 20 Studies Reporting Breath Test Performance for LC Detection（e-nose & Colorimetric Sensors）
    Table 21 Studies Reporting Breath Test Performance for LC Detection（combining of GC-MS and e-nose）
    Table 22 Breath Test Performance for LC Detection between GC-MS and e-nose（including Colorimetric sensors）
    Table 23 呼気センサ 研究・実用化の状況例
    Table 24 Summary of studies that report a positive correlation between breath acetone and blood glucose concentration
    Table 25 Summary of studies that report a negative correlation between breath acetone and blood glucose concentration
    Table 26 Characteristics of available e-noses
    Table 27 肺疾患におけるe-nose 技術 喘息-1
    Table 28 肺疾患におけるe-nose 技術 喘息-2
    Table 29 肺疾患におけるe-nose 技術 慢性閉塞性肺疾患-1
    Table 30 肺疾患におけるe-nose 技術 慢性閉塞性肺疾患-2
    Table 31 肺疾患におけるe-nose 技術 嚢胞性線維症
    Table 32 肺疾患におけるe-nose 技術 間質性肺疾患(ILD)
    Table 33 肺疾患におけるe-nose 技術 肺がん
    Table 34 肺疾患におけるe-nose 技術 肺癌-(非)小細胞肺癌
    Table 35 肺疾患におけるe-nose 技術 肺がん-悪性胸膜中皮腫
    Table 36 肺疾患におけるe-nose 技術 肺感染症-人工呼吸器関連肺炎
    Table 37 肺疾患におけるe-nose 技術 肺感染症-結核
    Table 38 肺疾患におけるe-nose 技術 肺感染症-アスペルギルス症
    Table 39 肺感染症-コロナウイルス感染症
    Table 40 肺疾患におけるe-nose 技術 閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)
    Table 41 肺疾患におけるe-nose 技術 その他
    Table 42 Main applications of e-nose in disease diagnosis. N/A = not mentioned.
    Table 43 国内の口臭・体臭ガスセンサ 研究・実用化の状況例
    Table 44 代表的なストレス評価法
    Table 45 主に心拍を利用するストレス計測機能付きのウェアラブル・ポータブル機器
    Table 46 皮膚ガス計測機器開発/販売事例
    Table 47 Stress sensitive data (retention and drift time) with possible VOC identification