下水道の危険ガスを連続検知する気流制御モジュール［信州大学・繊維学部］

生きた昆虫の触角をセンサ素子として用い、触角が匂いに応答した際に生じる電位変化を電気信号として取得する匂いセンサです。昆虫の鋭敏な嗅覚を活かすため、半導体ガスセンサや画像系センサとは異なる検出原理をもちます。本技術では、ヒトの呼気由来成分に応答する蚊の触角を中心に、カイコガなど他の昆虫触角にも応用できます。

災害現場では生存者を迅速に発見することが重要ですが、既存の半導体ガスセンサや画像系センサは、低濃度・遮蔽物・複雑な気流環境下では検知や発生源推定が難しい場合があります。本技術はヒトの呼気由来成分を手がかりとし、低照度・粉塵・湿度・障害物といった困難環境の影響を受けづらいため、視覚以外の探索手段として要救助者探索に役立つことが期待されます。

蚊の触角はヒトの呼気由来成分を検出する特性をもつため、ヒトの存在検知や要救助者の探索への応用が期待できるためです。本技術のプラットフォームはカイコガなど他の昆虫触角にも対応しており、検出したい匂いに応じてセンサ素子を選択できる柔軟性があります。

微小な昆虫への低損傷な刺入を実現するステップ構造電極と、触角の乾燥・損傷を抑制するハイドロゲル電極を組み合わせることで、7時間以上の安定計測を確認しています（従来は約3時間）。これにより、より長時間にわたる安定した信号取得が可能になります。

本技術は、昆虫触角の匂い応答を利用する生体由来センサであり、物理・化学的な検出原理に基づく半導体ガスセンサや、視覚情報に依存する画像系センサとは検出原理が根本的に異なります。そのため、半導体・画像系センサが苦手とする低濃度・遮蔽物・複雑な気流環境下でも検知の可能性があり、既存手法を置き換えるものというより、それらを補完する新たなセンシング手段として位置づけられます。

ヒト呼気については、蚊の触角を用いて約2m離れた位置からの応答を確認しています。また、センサを覆うエンクロージャにより匂いの方向検知を可能とし、カイコガの触角を搭載した小型ドローンによる探索実験では最大5mの匂い源探索に成功しています。現在、蚊の触角を搭載した移動体への展開も進めており、用途に応じた昆虫触角の選択により、さらに広域での匂い源探索が期待できます。

ヒトの呼気検知を中心に、小型・軽量な匂いセンサデバイス、匂いの発生源（要救助者）の位置を探索するロボット、匂いセンサを搭載したドローン（カイコガの触角で最大5mの匂い源探索を実証、蚊触角搭載も推進中）などが想定されます。とくに災害時に想定される低照度・粉塵・湿度・障害物といった困難環境の影響を受けづらい点を活かした、要救助者探索などの用途が期待されます。

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