アロマビット、世界最小※1で高集積な「CMOS半導体型ニオイ可視化センサーチップ」の試作に成功　～「ものづくりワールド東京」で展示予定～

※1　e-Nose型ニオイ可視化センサーとして(自社調べ)

2024.06.18 10:00

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小型ニオイセンサーを用いた革新的サービスを企画・開発する株式会社アロマビット(本社：東京都中央区、代表取締役社長：黒木俊一郎、以下「アロマビット」)は、このたび、世界最小※1、高集積、高解像度のe-Nose型ニオイ可視化センサー「CMOS半導体ニオイ可視化センサーチップ」の試作品の製造に成功しましたのでお知らせします。

この度、わずか1.2mmx1.2mmのセンサー素子エリアでドライバー回路及びA/Dコンバーター回路を実装したCMOS半導体型ニオイ可視化センサーチップを新規に設計・試作しました。そして、この試作チップの素子エリアにできるだけ多数のニオイ感応膜を形成する技術の実証試験を行いました。

成膜はシングルミクロンレベルの微細塗布が可能な世界最小液滴を形成できるスーパーインクジェット技術を保有するSIJテクノロジ社の印刷技術により行いました。

その結果、わずか1.2mmx1.2mmのセンサー素子エリアに対して100膜のニオイ感応膜を構成できる基礎技術を確立いたしました。

これらにより、e-Nose型ニオイセンサーとしては現時点で世界最小※1となるサイズでかつ世界最高の高密度のセンサー素子アレイを実現したことになります。

これによりさまざまな機器への実装が可能となることから、アロマビットは本試作品をもって、今後、低コスト数量が必要とされる用途市場向けに市場開拓していきたいと考えています。

株式会社アロマビット： http://www.aromabit.com

今回試作に成功したe-Nose型ニオイセンサーチップ

■e-Nose型ニオイセンサーとは

従来よりニオイを測定するセンサーとしては、ガスクロマトグラフィーや酸化物半導体型のニオイセンサーなどが実用化されてきました。前者ではニオイ物質の構成、後者はニオイ物質全体の量は測定できますが、ニオイ自体の相違を判断することはできませんでした。

これに対して、e-Nose型ニオイセンサーは、多数のセンサー素子上に異なる化学親和性を有するニオイ吸着膜を多数実装することで、ヒトの鼻がニオイを判別するのと同じ原理でニオイをデジタルパターン化することができるようにするものです。

■開発までの背景

アロマビットでは多数のセンサー素子上に異なる化学親和性を有するニオイ吸着膜を多数実装することで、ヒトの鼻がニオイを判断するのと同じ原理でニオイをデジタルパターン化がすることができるようにするe-Nose型ニオイセンサーを2タイプ(水晶振動子型とCMOS半導体型)、開発・販売してきました。

なかでも、e-Nose型ニオイセンサーの製造において最も重要な技術の一つとしてのニオイ吸着膜材料及び成膜技術開発も精力的に進めてまいりました。

また、センサーチップについては、豊橋技術科学大学と共同で、より小型かつ高集積なセンサーチップ、ならびに、センサーチップ単体でも組み込みが容易なe-Nose型センサーモジュールの開発を進めてまいりました。

■世界最小※1「e-Nose型ニオイ可視化センサーチップ」の特長

上記の背景を踏まえて、このたびe-Nose型ニオイセンサー用のトランスデューサーとしては、世界最小のセンサー素子サイズで最大の素子数を持ち、さらにこれを駆動するドライバー回路とAD変換機能を有するCMOS半導体型のセンサー素子アレイの試作に成功いたしました。※

■e-Nose型ニオイ可視化センサーチップ試作仕様概要

ダイサイズ　　　　　：3.2mmx3.4mm

センサーエリアサイズ：1.2mmx1.2mm

有効センサー素子数　：240x240素子(約57,600素子)

その他　　　　　　　：センサードライバー回路、AD変換回路内蔵

ニオイ感応膜成膜数　：100素子

1. 小型化の実現

1.2mmx1.2mmの世界最小サイズ※1で、5万7,600ものセンサー素子数を有する、e-Nose型ニオイセンサーとしては世界で最も高密度なセンサアレイの実現を可能とするトランスデューサーとなっており、付随回路もチップ内に実装されていることで、様々な機器に容易に組み込みが可能なものとなっています。

2. ニオイ識別力(ニオイ解像度)性能の向上

上記のトランスデューサーに対して、アロマビットの保有技術である多種類のニオイ感応膜を成膜することでe-Noseとして機能するニオイセンサーとなります。

今回成功した試作においては、SIJテクノロジ協力のもとスーパーインクジェット技術を用いて上記1.2mmx1.2mmのセンサーエリア上に100膜以上のニオイ感応膜を成膜する事が可能であることを実証いたしました。

こうした技術を駆使することにより、将来的には異なるニオイ吸着膜を最大で40～50種類実装する商品のラインナップも検討していく予定です。

センサーアレー上に成膜した100のニオイ感応膜[SIJテクノロジ協力]

モバイル機器搭載時のイメージ

■今後の展開

本試作品は機械学習機能を搭載したニオイ識別アプリScentifAI(TM)との同時使用で、高精度なにおい識別やデジタルニオイデーターの活用が可能となります。このアプリサービスを利用することで、教師データーと判定モデルを組み合わせた高精度なニオイ識別機能の実装やその他デジタルニオイデーターの活用が可能となります。

・ScentifAI(TM)サービス概要： https://www.aromabit.com/products_datasolution/scentifai/

今後は、今回開発のe-Nose型ニオイ可視化センサーの量産化を目指し、共同研究している豊橋技術科学大学からCMOS半導体型ニオイセンサー素子のサンプル提供を受けて、市場への開拓を行っていく予定です。

■「第36回ものづくりワールド [東京]」出展予定

本試作品は、2024年6月19日(水)～21日(金)に開催予定の「第36回ものづくりワールド計測・検査・センサ展 [東京]」にて展示予定です。

＜展示会概要＞

展示会名　：第36回ものづくりワールド　計測・検査・センサ展 [東京]

開催日　　： 2024年6月19日(水)～21日(金)

場所　　　：東京ビッグサイト

ブース番号：東1ホール　E9-9

URL　　　： https://www.manufacturing-world.jp/tokyo/ja-jp.html

■各社概要

＜アロマビット＞