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【海外サイエンス・実況中継】 味や匂いのセンサーが携帯電話に組み込まれる時代!? ~ 分析化学

posted Jan 9, 2012, 9:27 AM by Yunke Song   [ updated Jan 9, 2012, 9:27 AM ]
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_/ 『海外の大学院留学生たちが送る!サイエンス・実況中継』 
_/  October 2007 Vol 20 No 1 
_/  カガクシャ・ネットワーク → http://kagakusha.net/ 
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サイエンスの最前線をお伝えする第20回目です。今週は、ジョージア工科
大学で博士課程を修了し、現在はミシガン州立大学で研究を続けている佐々木
さんが、分析化学について紹介してくれます。普段あまり意識することがない
かもしれませんが、人間の五感を代用するセンサーの中でも、すでに3つの
「感覚」は実用化されて、我々にとって身近なものになっているのですね。
残すところはあと2つ。どのような戦略で、どういった研究がなされている
のか、興味があるところです。
(杉井)



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今日のエキスパートな質問(答えは下にあります)
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1. 物理センサーの例としてあげられる3つのセンサーは何でしょうか?

2. それでは、化学センサーの2つの例は?

3. 化学センサーの原理を簡単に言うと、どのようなものでしょう?



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味や匂いのセンサーが携帯電話に組み込まれる時代!? ~ 分析化学
                         佐々木 功
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皆さんが日常生活で行っている「食べ物の味を感じること」や「においを感
じること」、機械で行うとしたら、どうしますか?私が行っている研究は、
この「味を感じること」や「においを感じること」を人間や動物の助けを借
りず、機械的に行う研究をしています。

ちなみに、「物の味を感じる感覚」を「味覚」といい、「においを感じる
感覚」を「嗅覚(きゅうかく)」といいます。そして、私の研究内容をもう
少し手短に言うと、「味覚センサーや臭覚センサーの研究」です。そして、
これらの「味覚センサー」や「嗅覚センサー」は、もう少し専門的に分類
すると化学センサーというグループに分類されます。そうです、私の専門
は化学です。

これに対して、物理センサーというグループがあり、「視覚センサー」、
「聴覚センサー」、「触覚センサー」があります。もうおわかりですね、
これら化学センサーや物理センサーは、人間の五感(味覚、嗅覚、視覚、
聴覚、触角)を、機械を使って代用したものです。

視覚センサーの例としては、デジカメやビデオカメラが挙げられると思い
ます。もう少し専門的に言うと、カメラ内にあるCCD(CCDは、Charge 
Coupled Deviceの略)が視覚センサーということになります。CCDは人間
の目のように光を検出し、それを電流として検出するセンサーです。

聴覚センサーは、どうですか?たぶん皆さんは、声や音に反応して踊る人形
を一度は見たことがあるのではないでしょうか?あれは聴覚センサーを内蔵
しているのですね。

それでは、皆さんの日常生活で、触覚センサーを探すことができますか?
銀行やコンビニのATMで、お金を下ろしたりするときに使うタッチパネル、
あれは触覚センサーを使っています。

こうして、物理センサー(視覚センサー、聴覚センサー、触角センサー)
の例を挙げると、日常生活ですでに実用されているものが多いですね。それ
に比較して、化学センサーはどうですか?実は残念ながら、まだまだ実用化
するには研究するべきことがあります。

化学センサーは、ある分子やイオンの濃度を測るという、実にシンプルな
ことです。このようなことをもう少し専門的に行うと、「分析化学」と言い
ます。もし、化学センサーに興味がおありの方は、この「分析化学」と
「化学センサー」をキーワードに研究室を探してみるといいかもしれません。

じゃあ、「どうして物理センサーに比べて、化学センサーは実用化が難しい
の?」と疑問がわくかもしれません。難しい1つの理由は、例えばカレーの
匂い、人間にとってカレーの「匂い」をかぎ分けるのはごく簡単ですよね?
レストランで作ろうが、自分で作ろうが、隣の家から漂ってくるカレー、
多少レシピが違っても、です。しかし、この多少の「匂い」の違いが結構
難しいのです。

化学センサーを実現する難しい理由は、まだまだいっぱいあります。そして
世界中の化学者が多くの問題を解くため、日夜がんばって研究しています。

嬉しいことに、この化学センサーの研究において、日本は世界の中でトップ
クラスに位置しています。 味覚センサーは九州大学の都甲研究室
http://ultrabio.ed.kyushu-u.ac.jp/)、嗅覚センサーにおいては
東京工業大学の中本研究室(http://silvia.mn.ee.titech.ac.jp/)が
有名です。

もし、これらの化学センサーが実用化されたら、皆さんはどんなことに使い
ますか?私が所属していた研究室では、化学センサーを携帯電話に入れる
ことを考えています。そうすると、皆さんがセンサーを簡単に持ち運べる
ことになります。

もし、皆さんの携帯に「味覚センサー」や「嗅覚センサー」があったら、
何に使いますか?食料品の買い物の時?多分、肉や魚や果物を買う時に鮮度
や糖度などをチェックできるかもしれません。 ひょっとしたら、レスト
ランを決める時に、店の入り口から漏れ出てくる「匂い」を判断に使える
かもしれませんね。このように、携帯型化学センサーは、実用化すればすぐ
にでも皆さんの役に立つと思いませんか?



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自己紹介 
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佐々木 功 
1998年東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻修士課程修了。
株式会社キーエンスでの開発に従事後、2001年に渡米。Georgia Institute 
of Technology のChemistry and Biochemistry にて2005年に博士課程修了。
2006年3月からMichigan State UniversityのChemistryにてポスドクとし、
ダイアモンドを用いた燃料電池の研究に従事。



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今日のポイント(エキスパートな質問の答えです)
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1. 物理センサーには、「視覚センサー」「聴覚センサー」「触覚センサー」
の3つがある。


2. 化学センサーの例には、「味覚センサー」と「嗅覚センサー」がある。

3. 化学センサーの原理は、簡単にいうと、ある分子やイオンの濃度を
測ることである。



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編集後記 
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今週は、ノーベル賞発表ウィークでしたね。受賞者に関して、皆さんの感想
はどうだったでしょうか?私はバイオ系ですが、「生理・医学賞」は「ノック
アウトマウス(特定の遺伝子を欠損したネズミのモデル)の作製方法」に与
えられました。医学研究をする者にとっては、大本命が来た、という感じです。
バイオ分野の研究者たちの間では、過去3、4年の受賞トピックに異論のあ
る人もいたようですが、今年は、多くが納得できるものだったようです。
それだけこの技術が、バイオ分野に与えたインパクトが大きい証拠でしょう。
(杉井)



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