花や料理など華やかで心地よいものから、カビや腐敗などから発生する不快なものまで、私たちの生活に密接に関わっているニオイ。そのニオイには、なんと40万種類以上とも言われる豊富な情報が含まれている。その成分を高感度にキャッチし、解明する「嗅覚センサー」を開発することで、例えば、果物の熟度を判定したり、呼気で日々の健康チェックをしたりなど、私たちのQOLを向上させる様々な応用が期待される。
しかし、ニオイ成分の複雑さや、漂っては消えるという不安定な性質から、高感度な嗅覚センサーの開発は非常に困難で、既存のセンサーでは、特定のガスを検出するなど用途が限られているのが現状だ。

どうすれば複雑なニオイの情報を検出し、詳細に分析することができるのか——ちょうど40年前、1982年から世界中で可能性が検討されてきたのが、生物の鼻の仕組みを応用した「嗅覚センサー」である。生物は様々なニオイの成分をまとめて検出し、そのパターンを過去の経験などに照らし合わせて、ニオイを判断している。

この嗅覚センサーの心臓部である「センサー素子」としてNIMSの吉川研究員が中心となって開発されたのがMSS（Membrane-type Surface stress Sensor／膜型表面応力センサー）だ。MSSは、特に嗅覚センサーとして使いやすい特性を網羅した理想的なセンサー素子となっている。

MSSチップには、複数の感応膜を配したセンサー素子（左図）が搭載されている。このセンサー素子が、生物の鼻と同じ役割を担い、いくつものニオイ成分を検知して電気信号に変換。その信号を、生物の脳に当たる人工知能が解析し、ニオイを判別するという仕組みだ。この測定から解析に至る仕組み自体は40年前から大きく変わっておらず、原理的にはこの仕組みでニオイの検知・識別が可能であるはずだが、依然として嗅覚センサーは我々の日常に普及していない。つまり、この仕組みのどこかに問題が有るということだ。

NIMSでは、測定から解析に至る全ての要素についてゼロベースで慎重に検証を進めており、最近になってようやく嗅覚センサーを有効に利用するために必要な技術体系が確立されつつある。MSSを軸に、測定から解析に至る各要素を慎重に作り込んだシステムや測定条件によって、吉川らのグループは、他の研究機関や病院との共同研究を通じて、これまでに牛のエサの品質評価や健康状態のモニタリングや、呼気による健康診断、酒のニオイによるアルコール度数の判定など、多様な実証実験を行ってきた。また、将来的にスマートフォンなどのモバイルデバイスへの搭載に向けて、ニオイにMSSを近づけるだけでニオイの識別を可能にする技術の開発も進めている。

これらの研究開発と並行して、さらなる実験と技術の確立を図るべく、2015年に産学官連携体制「MSSアライアンス」、2017年には実証実験の場として「MSSフォーラム」を発足。現在は、「MSSフォーラム」を改組し、これまでの活動で得られた膨大なノウハウの普及と業界の活性化のために「オープンな情報交換の場」として運営している。