(株)島津製作所 分析機器事業部
喜多 純一
4.複合臭測定ににおい識別装置を利用した事例
3項で記載したように、電子鼻が複合臭分析に不可欠であれば、複合臭の象徴であるマスキング効果を評価できるはずである。
そこで、実際に弊社の電子鼻(におい識別装置FF-2020シリーズ3) )を用いてマスキング効果の評価に適応した例を図3に示す。
図3(a).模擬汗臭のわさび臭によるマスキング
図3(b).マスキングをにおい識別装置で評価する原理
図3(c).におい識別装置、マスキング評価結果
FF-2020シリーズにおいては、種類の異なる酸化物半導体センサ10種を内蔵し、そのセンサに、直接においガスを当てる測定(ダイレクトモード)と、においを一旦捕集管に集めて濃縮し、水蒸気を除去してからセンサににおいを供給する捕集管モードの測定モードがあり、一つのサンプルに対して両方の信号を得ている。いずれにせよ、その信号解析方法は、図4に示すように、10個のセンサ出力でできるセンサ出力ベクトルを考えたときに、そのベクトルの方向がにおい質を表し、ベクトル長がにおいの強さを表すとしている。ただし、ベクトル長とにおいの強さの関数は、におい質方向ごとには異なったものになるという前提としている。
図4.におい識別装置FF-2020の信号解析方法
ここでは、マスキングの評価に絞って説明するが、マスキングをされるにおい(元悪臭)だけが存在したときには、図3(b)のように、マスキングされるにおい(複合臭を想定して雲のようなイメージで記載している)がレセプター群のある位置に収まっていて、そこにマスキングをするにおいが混合されることにより、その雲の形が変形して、その収まりの位置からずれていくものと考えている。
このとき、雲の形が変わればマスキングされるので、マスキングするにおいは、においが強くなくても機能するものと考えている。
におい識別装置の出力としては、マスキングされるにおいを測定したときにあるベクトル方向を示し、またそのにおいの強さに応じてあるベクトル長になる。そこに、マスキングするにおいが加わると、雲の形が変わることにより、ベクトルの方向が少し変化する。
少ししか加えていないにも関わらず、ベクトルの方向が大きく変わるものがマスキング剤としては好ましいということになる。
また、ベクトルの方向が変わったときに、人の鼻の感じるもとの悪臭の強さは、図3(b)左型の三角形の内側であると計算をしている。これにより、模擬汗臭(臭気指数30)に、わさび臭を加えていくことにより、FFで求めた元の悪臭の臭気指数を記載しているが、わさび臭を50μL加えることによりにおいが消えた結果になっているが、実際に官能でもその濃度でにおいが消失した。
この正しさを確認するため、元の悪臭を臭気指数20にして追加試験をしたところ、5μLでにおいが消え、これも官能と一致した。
5.センサ方式が陥りやすい誤測定例
現在、自動車の室内臭及び部品臭の評価方法ついて、ISO化が進んでおり、その機器分析法を担当されている、いすゞ自動車の達様にご検討内容の一部をにおいかおり環境学会誌4) にご紹介いただいた。それによると、新車の室内大気をGC/MS分析すると図5となり、このピーク面積をすべて加算したTVOC量と官能評価による臭気強度は図6のように相関はしない。その理由も説明されていて、自動車室内に青葉アルコールの香気を漂わせたときの大気分析の結果(図7)のようになっていると説明されている。具体的には、TVOCの中には、青葉アルコールの測定のトルエン溶媒のように、量は多いけれども検知閾値濃度が高くそれほどにおわないものが多数あり、実際ににおいを出しているのは、青葉アルコールのように、検知閾値濃度が低い物質で、ピークとしては観測されないぐらい小さいのだが、嗅覚からすると強いにおいということになる。
図5.新車臭をGC/MSで測定した結果
図6.GC/MSのTOCと臭気強度の関係
図7.車室内に青葉アルコールの香気を漂わせたときの大気のGC/MS測定結果
このことをより明確に記載したものが図8であり、左上の図が通常のGC/MSのピークでそのピーク面積は、通常濃度に比例する。
図8.通常のクロマトからアロマクロマトへの変換
匂いの強さは、下記の臭気指数の式にあるように、物質濃度を検知閾値濃度で除したものである
臭気指数=log(物質濃度/検知閾値濃度)
「臭気濃度」の対数になるので、右上の図には、臭気濃度に対応した図を(物質濃度を検知閾値濃度で除したもの)、右下の図には、臭気指数に相当したもの、すなわち通常アロマクロマトグラムと呼ばれるものを記載した。以上より嗅覚からみると右下の図となるが、GC/MSでみれば左上に図のようになっているということになる。
ここで、通常の電子鼻も、センサがそれほど成分によって感度が違わない場合には、GC/MSと同様の結果になってしまう。
弊社のFF-2020の場合では、センサに酸化物半導体を用いており、その出力は物質濃度の対数に比例しており、センサによっては閾値の低いものに対応しているので、GC/MSほど極端ではないものの、例えば、通常測定したい悪臭のイソ吉草酸と通常悪臭検出の妨害になってしまうトルエンの閾値を比較すると、1000倍以上の差があり、これだけ差が大きいとベクトルの方向だけで分けるのは厳しい場合がある。
次週に続く-
参考文献
(3) J. Kita et.al. Sensors and Materials, Vol. 26, No. 3 (2014) 149–161
(4) 達晃一:においかおり環境学会誌 Vol.50 no.1 (2019) 9
【著者略歴】
喜多 純一 (きた じゅんいち)
(株)島津製作所 分析機器事業部
1.最終学歴
1981年3月 京都大学 工学部 化学工学科卒業
2014年3月 九州大学大学院システム情報科学府電気電子工学専攻博士課程卒業
2.受賞歴、表彰歴
平成13年 におい識別装置FF-1 第4回日食優秀食品機械資材賞受賞
平成19年 におい識別装置FF-2A (社)においかおり環境協会 平成18年度 技術賞
平成23年 電気学会進歩賞受賞
平成26年 希釈混合装置FDL-1を用いた簡易官能評価装置
(社)においかおり環境協会 平成26年度 技術賞
同年 長年におけるにおい識別装置の開発研究
(社)においかおり環境協会 平成26年度 学術賞
○主な研究論文及び著書(レビュー)
J.Kita, etal :Quantification of the MOS sensor based Electronic nose utilizing trap tube,
Technical Digest of the 17th Sensor Symposium,m301 (2000)
島津評論第59巻第1・2号 p.77~85 (2002)
島津評論第64巻第1・2号 p.63~79 (2007)
アロマサイエンスシリーズ21〔6〕におい物質の特性と分析・評価 5章3 半導体センサ(2)
におい香り情報通信 第3章 12.におい測定装置 p.177~p.187
超五感センサの開発最前線 2.3.7 におい識別装置の開発 p.197~p.205
Sensor and Materials vol.26 no.3 2014 149-161
味嗅覚の化学 においセンサおよびにおい識別装置を用いた臭気対策 p.207。
※現在ゴルフにはまってます。
(株)インテリジェントセンサーテクノロジー
代表取締役社長
池崎 秀和
4 今後の激動の30年で味覚センサに期待されること
今後、従来の官能検査だけでは対応ができなくなることが予想される。それは、世界中が豊かな世界と世界中が超高齢化社会という人類史上初の出来事が2つ同時並行で進んでいることと密接につながる。それについて下記に概要を述べる。
農林水産省の予測では、現在世界の食品市場は、340兆円であるが、この10年間に、東南アジアを中心に倍の680兆円となるそうである。その後、南アメリカやアフリカも豊になると予想されている。世界中が豊になると、宗教や価値観が全く違うように、味の好みも違うことに対応しなくてはならない。
図5は、味覚センサで測定したベトナムと日本のカップラーメンのスープの結果である。両者は全く別物であることが分かる。特に塩味は日本の方が3目盛りほど濃く、塩分濃度的には2倍近く濃い。日本食は今、世界中でブームであり、ベトナムに売り込む際も、日本食の特長である「うま味」や「うま味の後味のコク感」は残しながら、塩味はベトナムに合わせたような開発が必要となってくる(図5中のNew zone)。ただし、これを日本人が食しても、塩味が足らないので、全くおいしく感じられない。従来は、開発者が美味しいと感じる物を作るのが鉄則であったが、相手の好みが極端に違うと、この従来の開発手法が使えなくなるのである。食品開発のパラダイムシフトである。
図5:こんなに違う!カップラ-メンス-プの差
日本国内は既に超少子高齢化社会になってきているが、10年後には世界中が超少子高齢化社会に突入する。従来は美味しいが一番で、それに高機能化があると高付加価値と言われていた。ところが超少子高齢化社会になると、体に良いことが一番になり、次に美味しさが求めらる。糖尿病や高血圧等の成人病のための食事、病院食や介護食の需要はますます増えてくる。このような需要の中では開発の仕方が従来とは全く異なる(図6)。
図6:体に良くて美味しい新たな食品設計
シャトレーゼ社では、味覚センサを活用して、重度の糖尿病患者用の糖質約90%オフの「どらやき」を開発されている。糖分はもちろん、小麦粉や小豆等も材料として使えない。糖質がほとんど含まれない材料で作ったところ、味が通常の「どらやき」と全く違い、どうしてよいか分からなかった。味覚センサのデータも同様に全く違った。それで材料を替えたり足したりして、味覚センサの通常のどらやきの数値に近づくようにすると4~5回のトライアルで非常においしい「どらやき」が完成した。
プロフェッショナルは、通常の材料では、おいしい「どらやき」はもちろん作れるが、このような通常と全く違うきびしい制限下ではどうやっていいのかが分からない。これまでの経験が使えないのである。これも食品開発のパラダイムシフトである。
国内海外ともに激動の時代になるなかで、美味しいものを食べて笑顔の世界になるように貢献していく。そのために今は、お役にたてる社員の育成とお役にたてる会社を目指している。
【著者略歴】
池崎 秀和 (いけざき ひでかず)
(株)インテリジェントセンサーテクノロジー 代表取締役社長
1986年 早稲田大学大学院電気工学専攻 修士修了
同年 アンリツ(株)入社、味覚センサの研究開発に従事
2002年 アンリツ㈱退社
(株)インテリジェントセンサーテクノロジーを設立
現在 同社代表取締役社長、九州大学客員教授、博士(工学)
受賞歴 :
山崎貞一賞、井上春成賞(いのうえはるしげしょう)、
ものづくり日本大賞特別賞、
飯島記念食品科学振興財団技術賞
クラスメソッド(株)は、昭和女子大学現代ビジネス研究所および(株)ダイエーが実証実験を行うデジタルラボの未来型店舗「スマートストア」の技術支援を実施。7月22日に実証実験がスタートする同ストアのキャッシュレス、ウォークスルー機能の開発・実装を行ったと発表した。
(画像はスマートストア設置イメージ)
今回、昭和女子大学内に設置される2.5m×2.5mの学生向け売場では、スマートフォンアプリを使ったキャッシュレス決済、センサとカメラを利用して商品を売場から持ち出すだけで購入が完了するウォークスルー機能が採用される。この売場の利用データは同大学の学生が調査・分析し、デジタルマーケティング学習や顧客体験の改善策検討に活用されるとのこと。
クラスメソッドは2019年2月に実験店舗「Developers.IO CAFE」(東京都千代田区)をオープンし、上記ウォークスルーやアプリ注文などの実用検証を日々行っており、今回のスマートストアはクラスメソッドが蓄積したノウハウを投入した社外初事例となるという。
スマートストア実証実験 概要
場所:昭和女子大学(東京都世田谷区太子堂1丁目7番57号)
期間:第1フェーズ 2019年7月22日(月)〜31日(水)
※ 土・日曜除く
※ 菓子類約50品目を販売
※ 上記第1フェーズ(調査)を経て2019年10月中旬より運営フェーズへの移行を検討
プレスリリースサイト(クラスメソッド):https://classmethod.jp/news/20190712-swu-wt/
―サポーターと共にデータを活用し、スタジアムの一体化を目指す。―
(株)ウフルは、スポーツ×IoT事業で研究・開発中であるスタジアム・アリーナにおける観客の熱狂度見える化および取得した熱狂度を活用したアクティビティを、(株)湘南ベルマーレが運営する湘南ベルマーレのJリーグ公式戦にて実施することとなったと発表した。
(画像:「SUPPORTERS’ SPRINT STATS」におけるシステム構成)
□実施概要
◎企画 「SUPPORTERS’ SPRINT STATS」
スタジアムに散りばめたセンサから取得するデータを、選手のスプリントスタッツ計測に似せた方式(閾値を超えた回数を利用)で集計し、試合中の一定時間ごとにその集計したスコアをビジョンに表示。そのスコアを参考に、より盛り上がった空気を目指し、ホームチームの一層の後押しになることを期待するとのこと。
◎日程
2019年7月14日(日) ヴィッセル神戸戦
◎スタジアム
Shonan BMW スタジアム平塚(神奈川県平塚市)
※湘南ベルマーレのホームスタジアム
プレスリリースサイト(ウフル):https://uhuru.co.jp/news/press-releases/20190712/
azbilグループのアズビル セキュリティフライデー(株)(以下、同社)は、制御システムに特化したサイバーセキュリティ対策として、ネットワークセンサ「VISUACT™-XA」を7月10日にリリースすると発表した。
電力、ガス、水道、石油、化学など重要インフラ※に位置付けられている分野のプラントや工場には、その監視制御のために、制御システムが導入されているが、これらの制御システムに、一般的なITシステム用サイバー攻撃検知製品を導入すると、インターネットへの接続や、異常発生通知のために制御システムのネットワーク使用が必要となる場合があり、ネットワークに負荷がかかるなど、安全確保上のリスクが発生することがある。これが障壁となり、制御システムのサイバーセキュリティ対策が進まない現状があるとのこと。
こうした問題解決のために、同社は制御システム専用のネットワークセンサ「VISUACT-XA」を開発した。「VISUACT-XA」はインターネットへの接続を必要とせず、異常検知した場合はパトライト(回転灯)などの表示機器への直接通知も可能で、ネットワーク自体に悪影響を及ぼすことなく設置できる仕様となっているという。センサ部には、許可されているアクセス以外を検知するホワイトリスト型(安全対象検知)のセンサと、Windowsの通信の中に隠れているサイバー攻撃を検知するAI型センサを併用し、サイバー攻撃へのいち早い気づきを提供するとしている。
※重要インフラ:国民や社会活動に不可欠な基盤となる14 分野(情報通信、金融、航空、空港、鉄道、電力、ガス、政府・行政サービス、医療、水道、物流、化学、クレジット、石油)のインフラ。
価格(ソフトウェアライセンス) VISUACT-XA インストールライセンス:250 万円/年
ニュースリリースサイト(アズビル):https://www.azbil.com/jp/news/190710.html
プラススタイル(株)はIoTショールーム「+Style(プラススタイル)」において、センサーやカメラなどの電子部品と通信モジュールを組み合わせて、IoTのプロトタイプ開発を容易にした「obniz PoCキット」(オブナイズピーオーシーキット、出品者・メーカー:CambrianRobotics)50セットを、2019年7月11日より販売すると発表した。
+Styleでは、これまでもAIロボットキットや、IoTホームキットを販売してきたが、「PoCキット」においては、IoTの開発者が必要とする多品種の電子部品と組み合わせた「PoCキット」50セットを販売する。主に「通信」と「操作」、「測定」の3つで大別される。
これまで、IoTの開発には電子部品と開発ボードの組み合わせをあまたの数から選ぶ必要があり、開発言語についても通常のプログラミング言語に加えてファームウェアも細かくいじる必要があるなど、IoT機器開発者は限られたリソース・時間の中でさまざまな技能・知識を必要としていた。
obnizでは、IoT製品開発をする上で必要な、電子回路設計・ファームウェア設計・ネットワーク設計・クラウド構築がすべてパッケージ化されており、接続できる電子部品であれば、すべてクラウドから操作可能。そのため、エッジデバイス側のソフトを開発する必要がない。
JavaScriptやRuby、Pythonなどプログラミング言語を特定することなく、Web API経由で各種電子部品の制御が可能となります。obnizOSをインストールできるチップセットと通信モジュールがあればobnizクラウドと連携できるため、開発環境から量産化が容易で、ファームウェアの書き換え、アップデートを必要としません。そのため、IoT時代の「小ロット多品種生産」に最適化した製品設計や概念実証(PoC)が容易となるとのこと。
今回用意した50種類の電子部品とobniz boardのPoCキットは、開発者が求めるそれぞれの事情に合わせたセンサーやスイッチなど各種パーツ製品を選べるようにしたセット商品。 「ブザー」や「LED」「赤外線センサー」「サーボモーター」「ガスセンサー」「リレーモジュール」「USB電源」「ソレノイド」「MP3再生」「カメラ」「ディスプレー制御」「温度センサ」「湿度センサ」「距離センサ」「気圧センサ」「ジャイロセンサ」「加速度センサ」「人感センサ」「GPS」「心拍センサ」「地磁気センサ」「RS232モジュール」「XBee」など、多岐に渡るという。
PoCキットを活用する例としては、「人感センサーで反応があった場合にカメラ撮影をOFFにする」「土壌湿度センサーで湿度がしきい値より下がったら、サーボモーターをONにして水を撒く」といったIoT活用を、かんたんに検証できる。7月11日時点では50種類の電子部品セットを用意しますが、年内には最大で500種類のPoCキットの提供を予定としている。
ニュースリリースサイト:
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000051.000024393.html