研究テーマ ｜ Research theme
プラネタリーヘルスを実現する高性能ガスセンサの研究
Research on high-performance gas sensors for Planetary Health
研究者 ｜ Researcher
研究概要 ｜ Research summary
暮らしの安全・安心を実現するための高性能なガスセンサの研究を行っています。ガス検知材料の微細構造をナノサイズレベルで制御したり，新規なセンサ駆動方式を提案したりすることで，ガス漏れ・ニオイの原因である各種ガス（CO, NOx, VOCs（揮発性有機化合物））をより高感度に検知可能なガスセンサを多く提案しています。近年は，呼気や皮膚からの生体ガスに含まれるごく微量のガス検知に取り組み，ヘルスケア分野への応用を目指しています。
We have focused on the development of high-performance gas sensors for a safe and secure society. Controlling the nanoscale microstructure of the gas sensing materials and introducing the new concepts to the gas detection are our strategies for sensitive detection of harmful gases, such as CO, NOx, and VOCs (volatile organic compounds). In addition, we now focus on the detection of the specific very low concentration gases in the breath or emitted from the skin, in order to apply gas sensors to healthcare monitoring.
特色・研究成果・今後の展望
ガス検知材料の微細構造をナノサイズレベルで制御することで，感度・選択性を向上可能なガスセンサの設計手法を広く研究しています。例えば，酸化スズ等の金属酸化物に直径数ナノ～数十ナノメートルの球状の細孔を導入したり（図1と2参照），ナノサイズの貴金属（白金や金等）を分散担持したりしした検知材料を開発しました。ガスに対する吸着特性や燃焼特性が大きく向上できたため，各種ガス（CO, NOx, VOCs（揮発性有機化合物））に対する応答特性を大きく向上できました。また，新たなセンサ駆動方式の提案・評価を行い，ガス検知の可能性を広げる試みも行っています。例えば，ガスをより多く吸着可能な吸着燃焼式センサ，紫外線（UV）のガス検知への応用，電気化学セルを用いたガスセンサを開発しました。特定のガスをより高感度・選択的に検知できる可能性があることを報告しています。今後は，呼気や皮膚の生体ガスに含まれるごく微量のマーカーガスを検知可能なガスセンサを開発して，健康状態や特定の疾患の診断へ応用したいと考えています。
図1 ナノ細孔を導入したSnO2 粒子
図2 マクロ細孔を導入したIn2O3粒子
社会実装への展望
本研究により，糖尿病やがんを早期発見することにはじまり，伝染病が蔓延しやすい熱帯地域で患者を効率的にスクリーニングできるようになります。世界の医療・健康問題の解決に大きく貢献できます。長崎大発の世界の技術となれるように研究を推進したいと考えています。