富士通研究所、呼気中の成分を素早く測定できる携帯型センサーを開発

富士通研究所は4月18日、呼気に含まれる成分の濃度を短時間で計測できる携帯型センサーを開発したと発表した。

呼気には生活活動や病期と密接に関わるとされる低濃度のガスが含まれている。呼気中の成分を分析する方法として、ガスクロマトグラフなどの分析装置があるが、装置が大型かつ高価であるほか専門家が必要、結果が出るまで数時間以上かかるなどの課題がある。また、より結果が出るまで時間が早い方法として、多数のガスセンサーを並べて、息の応答パターンを解析する方法があるが、特定のガスとほかのガスの区別が難しく、十分な性能を得られていなかった。

新開発のセンサーでは、P型半導体である臭化第一銅の、銅イオンとアンモニア分子が可逆的に結合する性質を利用し、呼気センサー用に臭化第一銅の組成や膜厚を最適化。アンモニアからの電子供与で銅のキャリアが減ることで電極間の電気抵抗が上昇する現象を利用し、その応答を数値化している。これにより、呼気中にわずかに含まれるアンモニアを、2500倍の感度差で測定することが可能となった。また、ガスに対する抵抗の立ち上がり変化量でアンモニア濃度を定量化する測定アルゴリズムにより、息を吹き込んでから10秒でアンモニア濃度を算出することができるほか、同技術を応用することで肺がんマーカー物質の候補とされているノナナールを選択的に検出することにも成功している。

同社は今後、測定できるガスの種類を増やし、生活習慣病の早期発見のために、精密検査を受けるべき人をふるい分けるスクリーニングを体温計のような手軽さで行うことが可能となる技術の実現を目指すとしている。