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嗅覚・匂いセンサの高感度化と最新動向、応用展開

10月開催 化学系セミナー  更新日:2018年9月 6日
 セミナー番号【810214】10/25 講師3名
★においの受容メカニズムから匂い検出のしくみ、センサ開発への応用事例を徹底解説!

嗅覚・匂いセンサの高感度化と最新動向、応用展開


■ 講師
1. (国研)産業技術総合研究所 バイオメディカル研究部門 細胞分子機能研究グループ 上級主任研究員 博士(理学) 佐藤 孝明 氏
2.
東京大学 先端科学技術研究センター  所長・教授 理学博士 神崎 亮平 氏

3.
東京電機大学 工学部 電気電子工学科 教授 工学博士 原 和裕 氏

■ 開催要領
日 時 :
平成30年10月25日(木) 10:00~16:30

会 場 : [東京・五反田] 技術情報協会 8F セミナールーム
聴講料 :
1名につき55,000円(消費税抜き、昼食・資料付き)
〔1社2名以上同時申込の場合のみ1名につき50,000円(税抜)〕

※定員になり次第、お申込みは締切となります。


プログラム

【10:00~12:00】

1.嗅覚の匂い情報処理アルゴリズムに基づく匂い評価法

(国研)産業技術総合研究所 バイオメディカル研究部門 細胞分子機能研究グループ 上級主任研究員 博士(理学) 佐藤 孝明 氏

 

【講座趣旨】
 嗅覚センサ、匂い評価法、フレーバー開発の基礎となる嗅覚の匂い識別の巧妙な原理を理解することで、センサ・匂い関連の製品などの開発を戦略的・効率的に進める糸口を見つけて頂きたい。 

1.鏡像異性体の検知・識別
 1-1 マウス受容体の特異性分類
 1-2 匂い分子構造類似性と応答受容体のオーバーラップ率
 1-3 マウス検知閾値と識別閾値
 1-4 背側受容体欠損マウスの(+)鏡像異性体選択的感度低下と識別パラドックス
 1-5 要素匂い階層的符号化モデル
2.動物種による嗅覚受容体種の相違
3.ヒトとマウスの嗅覚系の共通点と相違
 3-1 ヒト嗅覚受容体7割に対応するマウス受容体が存在
 3-2 GPCRとG蛋白質の非対称的進化
 3-3 マウス受容体コードとヒト嗅感覚の類似性が示す共通の匂い識別原理
 3-4 ヒトより高いマウスの匂い識別能
4.嗅覚・色覚共通の要素情報抽出機構
 4-1 モルモット鼻付単離全脳が示す匂い応答の特徴
 4-2 1次中枢の高感度・低感度経路分岐
 4-3 高感度経路のみにあるフィードフォワード抑制信号
 4-4 3次神経での要素情報抽出
 4-5 wavelet相関解析法
 4-6 匂い識別の基本原理
 4-7 GPCR?G蛋白質相互作用特異性の決定因子はhelix 8の1アミノ酸
5.匂い評価方法(特許出願中)の原理、他

【質疑応答】
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【12:45~14:45】

2.昆虫の嗅覚機構を再現した匂いセンサの開発と応用展開

東京大学 先端科学技術研究センター  所長・教授 理学博士 神崎 亮平 氏

 
【習得できる知識】
 昆虫は進化により獲得したきわめてすぐれた嗅覚能力をもつ。そのしくみを理解し、遺伝子工学によりその機能を再現し、これまでにない高感度で選択性の高い匂いセンサを、その実体である「嗅覚受容体」といわれるタンパク質から構築する技術を学ぶ。さらに、嗅覚受容体を昆虫に人為的に発現させることで、特定の匂いを検知し、それを探し出す昆虫(警察昆虫)の作成と応用について学ぶ。また、嗅覚受容体を細胞に発現させた簡易な高感度匂いセンサについて学ぶ。  

【講座趣旨】
 工学的にはまだ実現していない特定の匂いを高感度で検出する生物の嗅覚能力(センサと脳によるプロセッシング)を再現することで実現する新しい匂いセンサ技術を紹介する。特定の匂いの検出や匂い源の探索は、安全・安心・健康な社会を構築する上で重要であり、それ可能とする生物センシングの基礎と再現、応用について紹介する。


1.生物が進化で獲得した能力(知能)を生かす技術
 1-1 生物の環境適応能
  ・昆虫の能力
  ・昆虫の匂い検出・探索能力    
 1-2 生物がとらえる未知の環境情報
  ・環境世界(感覚・時間・スケールの世界)
2.生物の感覚器を再現した匂いセンサ
 2-1 匂い検出のしくみ
 2-2 特定の匂いを検出し、探索する昆虫(警察昆虫)の構築と応用
 2-3 特定の匂いを検出する細胞(センサ細胞)の構築と応用
 2-4  人工細胞、半導体とセンサ細胞のハイブリッド匂いセンサの構築
3.生物の脳を再現した匂い源探索
 3-1 昆虫の脳の再現
 3-2 脳の仕組みを再現した匂い源探索ロボット

【質疑応答】
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【15:00~16:30】

3.半導体薄膜を用いた有機系浮遊微粒子およびガス、においセンサの研究

東京電機大学 工学部 電気電子工学科 教授 工学博士 原 和裕 氏

 

【習得できる知識】
 1.有機系浮遊微粒子やガス、においの計測のニーズと嗅覚との比較
 2.カビの胞子やPM2.5、ハウスダスト等の有機系浮遊微粒子の計測法
 3.においやガスの計測法の種類と特徴

【講座趣旨】
 有機系浮遊微粒子およびガス、においは人体に様々な影響を及ぼすが、嗅覚で識別できるとは限らないため、嗅覚に置き換わるセンサが必要となる。そのうち半導体薄膜を用いたセンサを中心として特徴、開発の現状と計測例を述べる。

1.有機系浮遊微粒子の計測法
 1-1 有機系浮遊微粒子の種類(花粉、カビの胞子、PM2.5等)とその有害性
 1-2有機系浮遊微粒子の計測法とその比較
 1-3 半導体薄膜を用いた有機系浮遊微粒子の新規な計測法とその検出原理
 1-4 計測例(花粉、カビの胞子、PM2.5、ハウスダスト、煙草の煙、排気ガス等) 

2.ガスの計測法
 2-1 ガスの種類と発生源、その有害性
 2-2 ガスの計測法とその比較
 2-3 半導体薄膜を用いたガスセンサの製法と構造、その検出原理
 2-4 計測例(水素、窒素酸化物、二酸化炭素等)

3.においの計測法
 3-1 においの種類と計測法、それらの比較
 3-2 半導体薄膜を用いたにおいセンサの各種構造とその特徴
 3-3 計測例(アンモニア、イソ吉草酸、ノネナール、酢酸エチル等) 


【質疑応答】