ヒトの1億倍優れているという
犬の嗅覚をスマホに組み込む

　皆さんが持っているスマホには、実に多彩な機能が付いている。電話、メール、カメラ、ゲームはもちろん、電子決済機能なども。次はどのような機能が登場するのか？ 東京工科大学工学部電気電子工学科の木村康男教授は、ここに「犬」を入れたいと考えている。
　「スマホに犬を入れるといってもペット育成ゲームのことではありません。私がめざすのはヒトの1億倍優れているという犬の嗅覚をスマホに組み込むこと。具体的には、超小型のにおいセンサを開発しています」
　犬の嗅覚について、こんな話がある。とある飼い犬が飼い主の体臭がいつもと違うことを感じ、その異常を伝えようと吠え続けた。不審に思った飼い主が病院へ検査に行くと、なんと病気が見つかったという。病気には特有のにおいがあるといわれており、犬がヒトの病気を嗅ぎ分けるというエピソードは多数報告されている。科学的根拠は完全ではないが、犬の嗅覚レベルのにおいセンサが実現すれば、病気の早期発見が可能になるかもしれない。まして、スマホに組み込まれれば、画期的な発明となるだろう。木村教授に詳しく話を聞いた。

先端材料を
半導体プロセスに適合させる

　「私の研究テーマは、半導体微細加工技術を基盤とした複合ナノデバイスの開発です。なかでも今回のにおいセンサの心臓部として用いたのは、酸化物半導体。においの正体となるガス分子がセンサ部分に触れた際の電気抵抗の変化を測定し、その分子を検知する仕組みです。酸化物半導体は、近年ようやく液晶ディスプレイに使われ始めた半導体であり、新しい形成手法を編み出したり、構造を制御したりすることによって、新たな発明が期待できるフロンティアなのです」
　センサ部分に用いられているのは、「酸化チタンナノチューブ」と呼ばれる最先端材料で、酸化チタンにナノサイズの穴がたくさん空いたもの。この穴の径と密度を制御することで、においの正体となるガスを検知する性能が上がる。実は材料があってもすぐに利用できるとは限らず、このような最先端材料を集積化するには特殊な手法が必要。このセンサでは、陽極酸化という手法と、半導体プロセスとを融合させた局所陽極酸化という手法を独自に開発し、微小なガスセンサを実現している。
　センサの大きさは、約2ミクロン（1000分の1ミリ）。対象となるガスの種類が違う、複数のガスセンサを並べてワンチップ化できることも特長だ。こうした半導体デバイスは、ナノレベルの薄膜を幾層も集積させてつくるのが一般的。これに適合する新規プロセスの開発は、最先端材料を世の中に出すために重要であり、かなり“熱い”研究分野である。

スマホに搭載することを想定した「においセンサ」の概念図。電気電子工学と情報工学の融合領域の研究だ