LED照明の性能を高める機能を統合したフライバック・コントローラ

2023年02月14日カテゴリ：ニュース

STマイクロエレクトロニクスは、最大180WのLED照明アプリケーション向けの90V～400Vフライバック･コントローラ「HVLED101」を発表した。同製品は、幅広い機能や特許取得済みの制御技術、および1次側センシング･レギュレーションにより、性能向上ならびに設計簡略化に貢献するという。

STの高力率（HPF）LEDドライバ「HVLED」ファミリの新製品であるHVLED101は、LEDターンオン･タイムを250ms未満に短縮する800V起動回路を搭載している。また、高電圧入力センシング回路と最大電力制御（MPC）エンジンも搭載し、電源電圧が変動しても安定した出力を実現する。これにより、設計者はより小型かつ低コストの外部受動部品で厳しい電源条件に対応可能。また、絶縁型フィードバックを使用しない1次側センシング･レギュレーションにより、部品数の削減や信頼性の向上に貢献する。

HVLED101には、STの革新的な特許取得済み技術の1つである入力電流補正アルゴリズムが搭載されており、全高調波歪（THD）を低減し、力率を最大化する。また、HVLED101は、STの新しいバレー･ロッキング技術が実装された初の高力率フライバック･コントローラで、可聴ノイズの最小化や、レギュレーション改善、および歪みの低減を実現している。バレー･ロッキングは、擬似共振動作の定常状態において、出力電力または入力電圧の大きな変化が検出されるまでバレー･スキップ数を固定する。電流補正とバレー･ロッキングを組み合わせることで、低・中負荷時でも力率およびTHDを改善することができる。HVLED101によって制御されるフライバック･コンバータは、全負荷時で5%、1/3負荷時で10%のTHDを実現するため、主要なエコデザイン規格に準拠可能である。

また、外部抵抗を使用して、純粋な擬似共振動作におけるゼロクロス検出後の遅延時間をプログラムすることも可能。HVLED101は、バレーの最下点でゲートがオンになるようにすることで、エネルギー損失とEMIを最小限に抑える。これらの特徴によりHVLED101は最大効率90%以上、無負荷電力100mW未満のコンバータを実現できる。

さらに、過電流保護、入力過電圧保護、ブラウンアウト保護など、必要な保護機能がすべて搭載されています。あらゆる保護機能をラッチフリーで動作させるスマートなオート･リロード･タイマ（ART）も搭載されており、高い信頼性と優れたユーザ体験を提供する。

また、開発期間の短縮や迅速な開発スタートに貢献する2種類の評価ボードも提供されている。「EVLHV101PSR50W」は、1次側センシング･レギュレーションに対応した90VAC～265VAC、60V/0.8A絶縁型フライバック･コンバータ。「EVLHV101SSR50W」は、2次側センシング･レギュレーションに対応した90VAC～265VAC、60V/0.8A絶縁型フライバック･コンバータ。
HVLED101は現在量産中で、SO-14N薄型パッケージで提供される。単価は、1000個購入時に約0.99ドル。

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001289.000001337.html

2つのカメラユニットで同時に2つの画角の撮影をする2眼マルチセンサーカメラ

2023年02月13日カテゴリ：ニュース

i-PRO〔アイプロ〕（株）は、2つのカメラユニットを1台に収めた屋外用2眼マルチセンサーカメラを、「Sシリーズ」に2機種、「Uシリーズ」に1機種追加し、それぞれ2023年4月と5月より販売する。

AIプロセッサー搭載の「Sシリーズ」は、8MP（メガピクセル）2眼、または、4MP 2眼、エントリーモデルの「Uシリーズ」は4MP ２眼のカメラユニットを収めている。各カメラユニットは独立して方向調整が可能で、2台のカメラを必要とする場所でも1台で対応でき、省スペース化や導入コスト低減を図りつつ、広範囲を監視できる。「Sシリーズ」では最大4つのAIアプリケーション（※1）をインストールして多様な監視ニーズに対応が可能である。

■商品の主な特長
1．異なる2つの画角の撮影を1台で実現
独立して方向調整が可能なカメラユニットを2台搭載し、従来2台のカメラ設置が必要な場所でも1台のカメラで撮影可能なため、省スペース化や導入コストの低減が実現できる。

2．高解像度で広範囲かつ細部の撮影にも最適
2眼マルチセンサーカメラは4MP と8MPのカメラユニットを備えており、一般的な解像度である2MP(1080P)と比べて、各機種とも更に広い範囲を撮影可能。
細部の撮影にも適しており、例えば1つのカメラユニットで工場の生産ライン全体を撮影しながら、もう1つのカメラユニットで作業中の従業員の安全を見守るなど、1台で複数の用途に活用できる。

3．豊富なAIアプリケーション対応
「Sシリーズ」では、合計4つのAIアプリケーション（※1）をインストールし同時使用が可能である。動体検知、ナンバー認識、顔検知、人物属性識別、車両属性識別、状態変化検知などの豊富なAIアプリケーションの中から自由に選択できる。

4．設置工数を削減
カメラ設置台数が減るため、施工に掛かる時間や工数の負担が削減される。
1つの電源およびLANケーブルで２つのカメラユニットの映像を伝送できるため、設置時に配線の手間がかからない。

5．データの改ざんやなりすましを防ぐ高いセキュア性能
第3者機関発行の電子証明書（Global Sign®（※2））に加えて、FIPS 140-2 Level3（※3）に認定されたハードウェアを搭載することで、セキュア性能が高い映像監視システムを提供する。

※1：AIアプリケーションは別売のオプション。
※2：GlobalSign®はGMOグローバルサイン株式会社の登録商標。
※3：FIPS 140-2は、米国連邦情報処理標準規格（Federal Information Processing Standards）で暗号化モジュールのセキュリティ要件を定めた規格。Level 3は、政府や法執行機関など、高いセキュリティが求められる場所に適したレベル。

ニュースリリースサイト(i-pro)：https://newsroom.i-pro.net/ja/202302081

柔軟な設計に対応するデュアルチャネル・デジタル・アイソレータIC

2023年02月13日カテゴリ：ニュース

STマイクロエレクトロニクスは、デュアルチャネルの高速デジタル･アイソレータIC「STISO620」を発表した。柔軟性を向上させた同製品は、ボード･レイアウトの最適化に貢献するという。

STISO620は、2つの単方向チャネルを備え、絶縁の片側にすべてのデジタル入力、反対側にすべてのデジタル出力を搭載している。同製品は、独立した2つの単方向チャネルを備えた「STISO621」および「STISO621W」に加わり、STのデジタル･アイソレータIC製品ファミリを拡充する。デジタル･アイソレータICは、2つのデジタル信号を絶縁し、柔軟な方向性の絶縁バリア間でデジタル通信を伝送する必要があるさまざまなアプリケーションに最適なソリューションである。

3製品ともに、STの6kV酸化厚膜ガルバニック絶縁技術が採用されており、堅牢なガルバニック絶縁を実現している。システム障害時や経年劣化時に絶縁の完全性を維持できるよう設計されているため、産業およびコンスーマ･アプリケーションにおいて信頼性の向上に貢献する。主に、スマート･グリッド、電気 / 水道 / ガス･メータ、モータ･ドライブ、スマート･ビルディング、照明システム、生活家電、電源、インバータ、フィールドバス･アイソレータ、およびバッテリ･モニタリングなどに最適である。フォトカプラの置き換えとしてさまざまな機器に使用可能で、長期にわたり優れた性能を提供する。

STISO620は、2つのシュミット･トリガ入力を備え、優れたノイズ耐性を実現する。また、最大100Mbit/sのスイッチング速度と3ns未満のパルス歪みが特徴である。4mmの沿面距離と空間距離を持つSO8Nナローボディ･パッケージで提供され、4000Vpeakのインパルス耐電圧（VIOTM）、2830Vrmsの絶縁電圧（VISO）、849Vrmsの最大動作絶縁電圧（VIOWM）を備えている。主要な絶縁パラメータはVDE0884-10およびUL 1577安全規格に準じて試験済みで、すべての製品でUL 1577認証を取得済み。

STISO620、STISO621、およびSO8Wワイドボディ･パッケージで提供されるSTISO621Wは現在量産中で、1000個購入時の単価は約0.93ドル。また、迅速な開発スタートに貢献する評価ボード「EVALSTISO62XV1」も提供されている。同ボードは、販売代理店またはSTのeStoreから入手可能で、価格は40.76ドル。

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001286.000001337.html

空⾶ぶクルマのナビ「AirNavi」と離着陸場システム「IVport」の実証実験

2023年02月07日カテゴリ：ニュース

エアモビリティ（株）は、2023年2月6日に三重県鳥羽市にて空飛ぶクルマのナビゲーションシステム「AirNavi」と離着陸場システム「IVport」の実用化に向けてドローンを使用した実証実験を行った。

●実証実験の背景
エアモビリティ（株）は、令和2年11⽉4⽇に東京海上日動火災保険株式会社、三重県との間で、空⾶ぶクルマに係る実証実験ならびに、実⽤化に向けた支援に関する包括協定を締結している。
今回はその取り組みの一環として、令和５年2月6日、三重県鳥羽市にて、空のナビゲーションシステム「AirNavi」と離着陸場システム「IVport」の実用化に向けてドローンを使用した実証実験を実施した。

●実証実験の概要
エアモビリティ（株）が開発する、空飛ぶクルマのインフラプラットフォーム「AirMobility Service Collaboration Platform（ASCP）」の主要機能である空のナビゲーションシステム「AirNavi」を、空飛ぶクルマを想定したドローンに搭載して実証実験を行った。

「AirNavi」とは、ルート設定などのナビゲーション機能をはじめ、リアルタイムの気象情報、離着陸場の情報など様々な条件を取り込み、空⾶ぶクルマの安全な運航を支援するものであり、今回の実験では同じくASCPの主要機能である離着陸場システム「IVport」を使って、正常着陸運航と緊急着陸運航の２つの機能確認を実施した。

●実証実験の内容
１）空飛ぶクルマに見立てたドローンと「AirNavi」の安全運航に関するシステム連携について実験を実施した。
２）「AirNavi」と「IVport」が連携して作動する緊急着陸機能について実験を実施した。
①　正常着陸運航
AirNaviに登録されたルート通りにGPSから位置情報を取得し目的地に向かって飛行を実施。目的地に近づいた上空でAirNaviからIVportに対して着陸前確認としてセンサ情報（異物の有無と風向・風速）の確認。IVportからの着陸に関わるセンサ情報を取得したのちAirNaviで着陸可否を判断し安全な着陸を行った。
②　緊急着陸運航
AirNaviに登録されたルート通りにGPSから位置情報を取得し目的地に向かって飛行を実施。飛行中に目的地の着陸場に障害物を設置。目的地に近づいた上空でAirNaviからIVportに対して着陸前確認としてセンサ情報を確認。着陸に関わるセンサ情報をIVportからAirNaviに返答。AirNaviは着陸不可否を判断し、新たに緊急着陸先に機体を誘導し、安全に着陸を行った。

■実証実験日
令和５年2月６日（月）

■場所
三重県鳥羽市　鳥羽マリンターミナル（かもめ広場）
（三重県鳥羽市鳥羽一丁目2383番地51）

■使用機体
プロドローンPD4B-M
「物資輸送BOX」を連結し、AirNaviアプリ用のタブレットや通信機器などを搭載した。

■本実証事業協力企業（順不同）
・東京海上⽇動⽕災保険（株）（保険関連提供）
・（株）プロドローン（ドローン提供）
・パナソニックコネクト（株）（人物検知システム提供）
・（株）ウェザーニューズ（気象センサ提供）
・（株）⻑⼤（Vport提供）
・（株）ゼンリン(3D地図データ提供)
・三重県（実証実験会場提供・各種ご支援）

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000009.000073145.html

Thinker　近接覚センサー、数量限定で導入評価用デバイスを提供開始

2023年02月07日カテゴリ：ニュース

（株）Thinker（シンカー）では赤外線とAIを組み合わせた独自のセンシング技法により死角部分を含めたモノの形状や鏡面・透明物質の認知を可能にする「近接覚センサーTK-01」の製品化を2023年夏をめどで予定している。それに先駆け2月6日より、導入評価用デバイスを数量限定で提供する。
この評価用デバイスは、上市予定の製品と同寸法、同構成（センサー基板とAI基板から構成）。現場で稼働中のロボットハンドに搭載してロボットマニュピレーション（※１）の新たな可能性を体験できるほか、社会的ニーズが高まっている協働ロボット（※２）開発などにも活用できる。

【今回提供する評価用デバイスの仕様】 (画像)
　・センサー基板：55mm × 15mm × 約2.5mm
　・AI基板寸法：55mm × 60mm × 約14mm
　・測距：1.5 ～ 20.0mm（分解能0.1mm）
　・測角：-20.0 ～ +20.0deg（分解能0.5deg）
　・電源電圧：5V　
　・通信方式：RS – 422（500000bps）
　・使用温度：25℃
　・サンプリングレート：約5ms

※仕様は改善のため予告なく変更する場合あり。

【評価用デバイス活用例（参考）】
半導体向けシリコンウエハーの搬送装置への導入検討（株式会社ダイヘン）
多業界向け協働ロボットの開発に活用（株式会社デンソーウェーブ）　ほか

用語解説
※１ロボットマニピュレーション……ロボットを用いて、何かを操作したり、取り扱ったりすること。
※２協働ロボット……人と同じ空間で一緒に作業を行うことができる産業用ロボットのこと。従来の産業用ロボットは、出力やスケール、制御などの問題から、安全柵で囲うなどして、人間と隔離した状態で用いなければならなかったが、技術の進化や法整備が進んだことなどにより、ロボットが文字どおり「人のとなりで」作業できるようになりつつある。労働力不足が叫ばれるなか、さまざまな領域・業界で協働ロボットが求められているが、導入環境の整備やロボットティーチングの手間などが課題となっている。

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000006.000106143.html

SIRC、ワンタッチ取付けで消費電力の把握を実現する「IoT電力センサユニット」

2023年02月07日カテゴリ：ニュース

（株）SIRCより「世界初※」2本の電線にクランプするだけ、軽量・コンパクト・工事レス「非接触で有効電力の把握」を実現する「IoT電力センサユニット」がリリースされた。

本製品は「SIRCデバイス」という5mm角チップをセンサ部に搭載することで、非接触で有効電力の取得を可能にしている。一般的にセンサ部には「コア（磁束を集める環状鉄心）」が採用されるが、SIRC社の「IoT電力センサユニット」では上記の5mm角チップを採用しており、非常に軽量という特徴も備える。さらに開閉式のセンサヘッドを採用したことにより、2本の線にクランプするだけで消費電力の把握を実現している。

例えば工場全体での消費電力を把握している企業は多いが、その内訳までは把握できていないことが多い。
ラインA、ラインB、ラインC、機械A、機械B、機械Cなど、実際の消費電力を把握することで具体的な対策が打ち出せる。工程の組替えや工程条件の見直し、待機電力の削減などがそれにあたる。
もちろん設備や機械などを省エネタイプに切り替えるのも非常に有効となる。ただしその場合は非常に多くのコストが発生する。
コストが大きくなるということは、当然その効果についても大きく見込める箇所を選定するのだが、その場合も実際の消費電力を把握しておくことで削減効果を明確にすることができる。

省エネやカーボンニュートラルの取り組みにおいて「消費電力の把握」はいわばスタートラインと言っても過言ではない。
非上場企業においても上場企業と取引がある場合は同様の取り組みが求められるため、要は「サプライチェーン全体での取り組みが求められている」ということになる。
カーボンニュートラルの実現に向けて、その取組みを進化させる「消費電力の把握」の検討を奨めている。

今回リリースされた「IoT電力センサユニット」では消費電力の大きい工場やプラントでの使用を想定し、産業用のAC三相3線を対象としている。
様々なケーブル径に対応するため3サイズをラインナップしている。

・センサ口径Φ15　電流レンジ　～100A
・センサ口径Φ25　電流レンジ　～200A
・センサ口径Φ35　電流レンジ　～300A

SIRC社ではカーボンニュートラルの実現に向けて、これからも独自の技術で社会に貢献していくとしている。

※SIRC社調べ　2022年6月時点
工事を伴う接触式の電力メーター、一般的な電力計測器とは異なり、2つのセンサヘッド（プローブ）を取付けるだけで三相電力が測れるセンサとして。

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000001.000112761.html

企業の健康経営をサポートするストレス管理ソリューションを新たに提供

2023年02月06日カテゴリ：ニュース

（株）NeUは、ストレス計測とストレス軽減メニューにより従業員のストレス管理をサポートする新たなソリューション「ストレスマネージャー企業向けパッケージ」を2月１3日より提供開始する。

「ストレスマネージャー企業向けパッケージ」は、新開発の脳センサにより客観的にストレス度を計測・可視化する「ストレス計測」と、ストレスを軽減する「呼吸瞑想」およびストレス耐性を向上させる「バイオフィードバックトレーニング」を合わせた企業向けのソリューションである。従来管理が難しかったリモート勤務者のストレス状態の把握やストレス軽減策として活用することも可能で、企業の健康経営を幅広くサポートする。
同社は日本のブレイン・ヘルス・テックのリーディングカンパニーとして、創業以来QOLの向上に貢献する革新的なソリューションの創生に注力しており、本ソリューションにおいても脳センサを新開発し、従来機種比50倍のサンプリング周期で心拍データの計測を実現している。

コロナ禍により、リモートでの働き方やリモートとオフィスのハイブリッドな働き方など、働き方の多様性が増し、様々なストレスが増えていると言われている。そのような中、企業として従業員のストレス状態の把握が難しく、リモート環境にも有効なストレス管理ソリューションが求められている。

本ソリューションでは、新開発の脳センサを使うことで、各自が手軽に計測し客観的なストレス度を記録することができるため、リモート環境においても日々計測することで自分のストレス傾向を把握し、変化に気づくことができる。また、ストレス計測にも使う脳センサを活用し、ストレスを軽減する「呼吸瞑想」およびストレス耐性を向上させる「バイオフィードバックトレーニング」を各自好きな時に実施することができる。

■ ストレス計測
脳センサを使い、心拍データを60秒間精密に計ることで自律神経のバランスを客観的に算出する機能。脳センサとは近赤外光を利用することで皮膚および脳の血流量変化を計測することができる、独自開発した超小型の装置で、専用バンドで額に装着して計測する。

特に今回新開発した脳センサは、サンプリング周波数（１秒間あたりの計測回数）を従来機種比50倍（10Hz⇒500Hz）に向上させることで、心拍データの精密な計測を実現した。
計測結果はサーバーに保存され、アプリ画面のグラフで過去との比較や変化を把握することができる。

■ ストレスの軽減（呼吸瞑想）
呼吸瞑想は、呼吸に意識を向けることで周囲からの刺激や雑念を忘れ、脳をリラックス状態に整える効果が期待されます。脳センサで脳の沈静化状態を計測し、画面でモニタリングしながら瞑想を行うことで、高い効果が得られることが確認されている。

■ ストレス耐性の向上（バイオフィードバック）
心拍や脳の活動状態をセンサで計測し、見える化することによって意図的にコントロールする「バイオフィードバック･トレーニング」は、ストレスを軽減し耐性を向上させる効果が脳科学の最新の研究でわかっているという。
価格についてはお問合せのこと。

※本ソリューションは個人向けには提供していない。

ニュースリリースサイト(neu-brains)：
https://neu-brains.co.jp/information/press/2023/02/01/2615.html

静岡大学の寺西特任教授とNECが技術・工学エミー賞®を受賞

2023年02月06日カテゴリ：ニュース

静岡大学電子工学研究所の寺西信一特任教授（元NEC勤務）とNECは、全米テレビ芸術科学アカデミー(NATAS =National Academy of Television Arts and Sciences)が主催する「第74回技術・工学エミー賞(Technology and Engineering Emmy Award)®」を受賞した。

エミー賞®は、放送業界の大きな業績を顕彰する国際的に最も権威のある賞で、ジャンル別に賞が設けられており、技術・工学エミー賞は、テレビ技術の大幅な改善や革新的な技術開発や標準化に貢献した個人、企業、組織に贈られる。これまでに青色発光ダイオードの発明で中村修二氏などが受賞している。NECとしては、2019年の第70回技術・工学エミー賞受賞(CCDイメージセンサを使用した家庭用カラービデオカメラTC-100の開発)に続いての受賞となる。（注1）

受賞理由は、ほとんどのイメージセンサで利用されている「埋込フォトダイオード(Pinned photodiode)」技術の発明と開発」である。CCDイメージセンサとCMOSイメージセンサ(スマートフォン用カメラに使用)の両方において性能を飛躍的に向上させる技術であり、イメージセンサの普及に大きく貢献した。現在、世界で生産されたCCDイメージセンサとCMOSイメージセンサのほぼすべてに使用され、必須の技術となっている。CMOSイメージセンサは、スマートフォン用カメラだけでなく、距離計測など産業用、細胞観察など医療用への展開も期待されている。

授与式は、2023年4月16日に米国ネバダ州ラスベガスで開催される世界最大級の放送関連の展示会NAB (National Association of Broadcasters)Show/conferenceの中で行われる予定とのこと。

（注1）「第70回米国エミー賞において「TECHNOLOGY&ENGINEERING EMMY AWARD」を受賞」
　https://jpn.nec.com/bv/hoso/news/20190407.html

ニュースリリースサイト：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000258.000078149.html

アトムに鼻を！：動物が苦手なのに嗅覚の研究へ。

2023年02月01日カテゴリ：解説・連載 ,センサイト談話室

― はじめに

センサイト協議会事務局から「センサイト談話室」への原稿執筆依頼をいただいたので嗅覚研究の紹介をしてみようと思います。

― どうして嗅覚か

アトムがお茶の水博士に「人間の子供のように涙を流せるようにして！」という一文に会ったとき、なぜ「ニオイがわかるように！」といわないのかが気になり「下等な動物のニオイ識別機構を真似すれば簡単にできるだろう」と単純に思い込み、生物学は苦手なのにニオイの研究者がいると聞いた動物学科を物理と化学で受験し、目的の先生を探すために新入生歓迎会の幹事を引き受けました。

― 嗅覚研究の経過

嗅覚系は他の感覚系が必ず経由する大脳の視床を経由しないという特殊な神経回路で何十万ともいわれるニオイ物質を識別することができます。ニオイの感覚は大気中に浮遊する有機・無機の化学物質が鼻孔より吸入され、鼻腔内嗅粘膜にある嗅細胞の繊毛で受容されるとその化学的情報が嗅細胞内で電気信号に変換され嗅細胞の軸索すなわち無髄の嗅神経を伝わり嗅球の僧帽細胞とシナプスしたのち嗅索を経て梨状葉から直接大脳皮質嗅覚領へ行く系と梨状葉から辺縁系の扁桃核、中隔核、視床下部へと進み大脳皮質嗅覚領へ行く系が考えられていますがまだ大脳皮質嗅覚領の位置は確定されていません。
嗅細胞の活動を明らかにするには細胞内記録法で嗅細胞にアプローチすることが考えられます。感覚細胞の細胞内記録の第一報は視細胞で1964年、味細胞は1970年、嗅細胞は1968年に報告されました。しかし1970年以降、細胞内記録と同時にその細胞を染色して同定することが必要条件となりました。視覚では過去の微小電極法による細胞内記録は染色法で1970年に確認されました。味覚は1984年に筆者が確認しました。しかし嗅覚はまだ確認されていません。
嗅細胞が中枢に向けて送る情報の研究は1960年頃から微小電極による嗅細胞外ユニットインパルスの記録が報告され始めました。視覚や味覚の分野では1945年頃には微小電極等による細胞外ユニット・インパルスの記録が行われ、さらに視神経や味神経は有髄神経であることから単一神経繊維を分離してユニットインパルスの記録も行われて詳細な研究・解析が行われています。嗅神経は無髄神経であるため単一神経繊維を分離できません。1960年代にアメリカ合衆国フロリダ州立大学のDr. Tuckerが開発した嗅神経小束法によって嗅細胞で発生して嗅神経を伝導するインパルス‘群’の記録ができるようになり嗅神経レベルでのニオイ刺激とその応答の関係が明らかになりはじめましたが1981年に筆者がフロリダ州立大学の研究室を離れるとともに嗅神経小束法による嗅覚の研究は止まっています。
1987年以後、嗅覚の分野でもパッチクランプ法やカルシウムイメージング法や遺伝子組換え法を利用した研究が始まってきました。しかし、嗅細胞のニオイ刺激に対して発生する受容器電位、嗅神経にインパルスを発生させる発電器電位（起動電位）の発生機序、また個々の嗅細胞が各種のニオイに対してどのようなニオイ情報を中枢に伝達して大脳におけるニオイ識別機序に関与しているのか、並びに嗅粘膜内での嗅細胞と支持細胞との関係や嗅神経と嗅球内の僧帽細胞との神経連絡機構などまだ視細胞や味細胞のレベルまでには解明されていません。嗅細胞が小さいことやニオイ物質の物理科学的性質が解明されてなく、光のような矩形波刺激として使えないことにも原因があると考えます。

― 嗅覚研究への想い

嗅覚は視覚・聴覚・味覚ほどには日常生活では意識されない感覚ですが重要なものであるはずです。ヒトにとって有毒物質や腐敗した食物を識別し、その摂取を防ぐとともに、食物をおいしく味わうために必要な感覚です。またニオイは生活を豊かにしストレス解消にも利用されています。動物にとって嗅覚は食物の摂取や補食動物からの回避、あるいは生殖行動・個体の生存のみならず種の保存のために不可欠な感覚です。
生理学の教科書では視覚や聴覚はそれぞれ数十ページ超、味覚は数ページ、嗅覚は多くて２ページの記載です。味覚や嗅覚にはまだ教科書に載せられるような研究成果が少ないというのが実情です。研究し尽くされているような視覚でも例えば、光受容細胞の光応答が脊椎動物では過分極、軟体動物では脱分極となります。その原因は盲点が有るか無いかとされていますが未解決です。味覚でも全ての甘味物質に共通した物理科学的性質はまだ不明ですし、塩味も食塩以外の代替物は知られていません。しかし、視覚では光の物理科学的性質が解明されていてその性質に沿った研究法で大きな成果が得られています。味覚も不十分ですがギリシャ時代から知られている４基本味を利用して成果が得られています。ところが嗅覚のニオイに関しては基本臭すら不明です。AIに期待したいところです。
酪酸は全員が嫌うニオイというアンケート結果でしたがfMRIの画像からは好きな人がかなりいるような結果が得られていました。そこで個人の特定はできないと説明して再アンケートを行った結果、約半数の人が好きもしくは嫌いではないとの回答が得られfMRIの結果と一致したという経験があります。また、酪酸は蒸れた靴下のようなニオイですが薄めていくと桃のようなニオイになりますが理由はまだ不明です。アロマ臭は長く嗅げますがすぐに慣れて抗酸化効果も同時に消失しますが、悪臭は長くは嗅げませんが抗酸化効果は長く続くことがわかってきました。悪臭はさまざまな理由であまり研究されていませんが嗅覚研究の突破口になると思っています。
嗅覚の研究は他の感覚の研究の進展度と比べると著しく遅れています。視覚や聴覚は生理学・解剖学の研究成果が視聴覚機器の開発にも取り込まれ日常生活を豊かにしています。嗅覚は「ニオイがする」で終わり、「なぜ」、「どうして」、「もっとよく」と研究が進められないのは何故なのか。
　その原因として、1）ヒトは視覚・聴覚・味覚ほどには嗅覚に関心を持っていない、 2）ニオイの物理科学的性質が解明されておらず、視覚の３原色や味覚の４基本味に相当する基本臭さえ判明していない、 3）ニオイの濃度の決め方も統一されていない、が考えられます。
興味深いことに、視細胞・聴細胞は一生ものですが, 嗅細胞・味細胞は3〜4週間で新生細胞と入れ替わることや血流が止まると嗅細胞・味細胞は即座に活動を停止するのに対し視細胞・聴細胞は暫くは活動できるということ、またヒト以外の多くの動物は口呼吸はできないという謎があります。

― 終わりに

アトムに鼻をつけたいという目的だけで生物学嫌いが動物学教室へ入り苦手な動物で苦闘し、博士課程終了後は聖マリアンナ医大で視覚の研究をし、フロリダ州立大学で犬の嗅覚と味覚の研究をし、長期滞在を考え始めた頃、「岐阜歯科大学に」といわれ帰国して味覚の研究に従事し、その後、岐阜大学農学部獣医学科、明海大学歯学部ではゼロから電気生理学研究室を立ち上げて嗅覚の研究を続けてきました。Federal Aviation Administration(USA)からの依頼でイヌの嗅覚の講演をした際、その場にいた日本の航空関係者に爆発物探知犬の話を持ちかけたところ即座に拒否されました。ガン探知犬のガン発見率は90％以上ありメディアからも注目されましたが、動物愛護や個人情報・医療の壁が厚く、呼気分析もガン患者の呼気ではと断られながら、ガンのニオイ探知センサを作ろうと次世代センサ協議会に入会しましたが、線虫という思わぬライバルが現れ頓挫しました。
目的達成のためにと視覚、味覚の電気生理学的研究もやってきましたが、嗅覚の研究成果だけがまだnatureに発表できず、そのうえまだまだ目的達成には届かないという内心忸怩たるものがあります。

【著者紹介】
外﨑　肇一（とのさき　けいいち）
理学博士　嗅覚研究所　代表

■略歴
1970年東京教育大学理学部生物学科動物学専攻卒業､
1976年東京教育大学大学院理学研究科修士･博士課程修了､理学博士。
1976-1978年聖マリアンナ医科大学生理学教室助手
1978-1981年アメリカ合衆国フロリダ州立大生物Res.Assoc.Prof.
1981-1995年岐阜歯科大学(現朝日大学)歯学部口腔生理学講座助手･講師・教授
1995-2001年岐阜大学農学部獣医学科家畜生理学講座教授
同大学連合大学院教授(獣医学研究科生理学分野)
2002-2011年明海大学歯学部口腔生理学講座教授
2009-2015年オリエンタルアロマテラピ−カレッジ非常勤講師
2012-2017年文教大学人間科学部非常勤講師
2012-2022年神奈川県立横浜看護学校非常勤講師

■主な受賞歴
1983年社団法人全日本狩猟倶楽部より全猟論文賞
1985年 Association for Chemical Sciences(USA)より
Travelling Scientist Fellowship Award
1988年日本味と匂学会より中西賞
1996年 Federal Aviation Administration(USA)より
K-9(canine) Certification of Recognition Award

■主な一般著書
においと香りの正体. 青春出版
がんはにおいでわかる. 光文社
イヌは匂いの夢を見る. フレグランスジャーナル社
マンガでわかる香りとフェロモンの疑問50. ソフトバンククリエイティブ社
ニオイをかげば病気がわかる. 講談社αシリーズ, 東京
気になるニオイまるごと解決！アントレックス, 東京
超乎想像的氣味驚奇. 辰星出版, 台中市, 台湾

フロー式イムノセンサ－環境汚染物質ダイオキシン類及び炎症反応物 CRPの測定（1）

2023年02月01日カテゴリ：解説・連載 ,特集

立石典生（たていしのりお） — （株）シーズテック　京都バイオ研究所
所長代理
立石典生

１．はじめに

バイオセンサは生体に存在する酵素、抗体、受容体などの分子識別機能、並びに、たんぱく質のアミノ酸配列や核酸の塩基配列などの特異性を利用して、対象物質を特異的に検出・計測する。その中で、イムノセンサは抗原・抗体反応の特異性に基づく検出・計測方法である。抗原・抗体反応に基づく免疫測定方法（イムノアッセイ）にはEnzyme-Linked　Immunosorbent　Assay（ELISA）が実験室で広く実施されており、競合方法やサンドイッチ方法などがあり、 96穴のプレートにピペットを使用して、試料・試薬を加えて、測定器で発色を測定する。結果はすぐに得られるが、ピペット操作などによりかなりの誤差が生じる。それを改良・自動化したのが、フロー式イムノセンサである（図１）。

図１フロー式イムノセンサ

本装置は試料や試薬の溶液を順次シリンジポンプで吸引して、Sapydyne社のKinetic Exclusion Assay（KinExA）原理^1),2) に基づいて開発したセル（疑似抗原とたんぱく質の結合体を固定化したビーズを含むカラム）に測定溶液を送液して、疑似抗原に結合した蛍光標識2次抗体・特異抗体複合体の蛍光量を測定することにより抗原（検体）濃度を求める。
このフロー式イムノセンサの構造と機能、とりわけ抗原・抗体反応を利用した検体（抗原）相当量の測定方法の原理、環境汚染物質ダイオキシン類の測定、生体の炎症反応物質の一つであるC-reactive protein （CRP）の測定、さらには小型化イムノセンサの開発について紹介する。

2．フロー式イムノセンサの構造と機能

フロー式イムノセンサは、測定溶液をシリンジポンプでセル(カラム)へ送液し、次の測定溶液を測定する場合も同様の経路を送液することになり、コンタミネーションの低減が課題となる。とりわけ、シリンジポンプ経路内のデッドボリュームに試料・試薬等が残存するため、次の測定溶液を測定する際にコンタミネーションの原因となる。そこで、図2に示すように、直接シリンジ内に試料・試薬等を吸引しないフロー系を構築することにより、送液経路内のデッドボリュームを低減したことにより、試料・試薬などの残留量を低減することで繰り返し測定の精度の向上を図った³⁾。本編では、このフロー式イムノセンサの構造と機能の説明・解説、並びに、小型化イムノセンサの開発・改良について紹介する。

3．フロー式イムノセンサによる測定

フロー式イムノセンサは、抗原・抗体反応に基づく免疫測定を自動化して、競合方法並びにサンドイッチ方法によって、対象物質（検体・抗原）をそれに対する特異抗体と蛍光標識2次抗体を用いて短時間で高精度に定量できる。そこで、競合方法並びにサンドイッチ方法によるフロー式イムノセンサの測定原理と各々の定量測定について例示する。

3.1　競合方法

特定の標的物質（抗原）に対して抗体認識部位（エピトープ）の異なる2種類の特異抗体の「マッチドペア」がない低分子量化合物などの測定の場合、競合方法を用いる。
フロー式イムノセンサを用いた競合方法では、例えば、測定対象物（検体）がダイオキシン（2,3,7,8-テトラクロロジベンゾジオキシンの分子量322)の場合、ダイオキシン（検体・抗原）、抗ダイオキシン抗体（ダイオキシンハプテン抗体）及び蛍光標識2次抗体（IgG結合抗体）を混合した測定溶液には図3 (a）に示すように抗原に未反応の抗ダイオキシン抗体・蛍光標識2次抗体複合体、及び、抗ダイオキシン抗体・ダイオキシン（抗原）・蛍光標識2次抗体複合体が平衡して共存する。この溶液をセル（カラム）へ送液すると、セルにはあらかじめ疑似抗原・BSA(牛血清アルブミン)結合体を固定化したビーズが充填してあり、抗原に未反応の抗ダイオキシン抗体・蛍光標識2次抗体複合体は疑似抗原・BSA結合体に反応してビーズに捕捉される。
それに対して、抗ダイオキシン抗体・ダイオキシン・蛍光標識2次抗体複合体はカラムから流出する。セル内のビーズ表面に捕捉された蛍光標識(例えばCyanine 5またはAlexa Fluor 647) 2次抗体を励起波長650nmに対する蛍光波長665nmの蛍光強度を計測することにより蛍光量として抗原と未反応の抗ダイオキシン抗体量を定量する（図3 (b)）。そのデータからダイオキシン濃度を求める^4),5),6)。
即ち、ダイオキシン濃度は、セル内ビーズに捕捉された抗原未反応の抗ダイオキシン抗体の測定量ではなく、ダイオキシンと反応した抗ダイオキシン抗体の量に相当するため、図3 (b) のセンサグラムのように、ダイオキシン（検体）を含まない抗ダイオキシン抗体・蛍光標識2次抗体複合体のみのB0溶液の蛍光量を測定し、その後、ダイオキシン（検体）含有試料、抗ダイオキシン抗体及び蛍光標識2次抗体を混合した測定溶液を測定する。ビーズに補足されたB0溶液の蛍光量とダイオキシンを含む測定溶液の蛍光量の差を抗原・抗体複合体の量、すなわち、ダイオキシン相当量として定量する。
ただし、この方法は測定対象物ダイオキシンの分子量が低く毒性が高い等、取り扱いに規制のある化合物の場合、直接その化合物をセルのビーズに固定化することは困難であるため、抗ダイオキシン抗体が反応する疑似抗原・BSA結合体を使用する。また、抗ダイオキシン抗体のダイオキシン（抗原）と疑似抗原・BSA結合体に対する親和性の差が測定感度に大きく影響する。

図3 フロー式イムノセンサを用いた競合方法―ダイオキシンの測定原理とセンサグラム

次回に続く－

参考文献

Lei Xie, R Mark Jones, Thomas R Glass, Ryman Navoa, Yan Wang, Michael J Grace, “Measurement of the functional affinity constant of a monoclonal antibody for cell surface receptors using kinetic exclusion fluorescence immunoassay,” J Immunol Methods, 304 (1-2), 1-14 (2005)
Palaniswami Rathanaswami, John Babcook, Michael Gallo, “High-affinity binding measurements of antibodies to cell-surface-expressed antigens,” Anal Biochem, 373, 52-60 (2008)
Takashi Matsuki, Eigen Nakama, Jun Kishino, Yoshinori Tokuda, Yoko Takagi, Chiwa Kataoka, Noriaki Hamada, Hiroyuki Fujita, Norio Tateishi, Kazuyuki Sawadaishi, Katsuhisa Honda, “A Simplified Dioxin Analysis System – Automatic Sample Preparation Devise and Dioxin Biosensor,” Organohalogen Compoundds, 67, 39-41 (2005)
Robert C. Blake II, Andrey R. Pavlov, Diane A. Blake, “Automated kinetic exclusion assays to quantify protein binding interactions in homogeneous solution,” Analytical Biochemistry, 272, 123-134 (1999)
Diane A Blake, R. Mark Jones, Robert C Blake II, Andrey R Pavlov Ibrahim A Darwish, Haini Yu, “Antibody-based sensors for heavy metal ions,” Biosens Bioelectron 16, 799-809 (2001)
Thomas R Glass, Naoya Ohmura, Hiroshi Saiki, “Least detectable concentration and dynamic range of three immunoassay systems using the same antibody,” Anal. Chem., 79 (5), 1954-1960 (2007)

【著者紹介】
立石　典生（たていし　のりお）
株式会社シーズテック　京都バイオ研究所　所長代理

■略歴
2003年　京都電子工業株式会社　入社
2004年　愛媛大学農学部環境分析化学（京都電子）講座　助手兼任（2007年3月まで）
2017年　株式会社シーズテック　入社（～現在に至る）

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