Ultra High Sensitive Electric Nose for Medical Engineering Applications

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ナノ構造制御形成された酸化物半導体による超高感度皮膚ガス検出を実施した。１）酸化物半導体ナノ構造の制御形成本研究の遂行には100nm以下のサイズのナノ構造制御形成技術が不可欠である。これまでにレーザーアブレーションを用いたVLS（Vapor Liquid Solid）成長法により、ガス検出機能を有する各種酸化物半導体（ZnO、ITO、Ga2O3やWO3、Fe3O4など）のナノ構造形成を報告した。これらの知見に加えて、基板種および結晶面方位を選択した薄膜技術およびナノ加工技術を併用することでナノパターンの位置、サイズ、形状等を精密かつ再現性良く制御形成できることを実証した。（Frontiers in Sensors, DOI 10.3389/fsens. 2023.1170289）　さらに、中間審査で得た助言に基づき、検出ガスの選択性、濃縮特性の鍵となる機能性多孔質材料（ゼオライト、金属有機構造体等）の専門家である研究者との共同研究も開始した。２）センサデバイス作製および体ガスリモート検出の実証半導体式ガスセンサは固体表面とガスとの反応によって生じる抵抗の変化をモニタすることで、各種ガスの存在やその濃度を計測した。一般に酸化/還元性ガスに対する反応性に富むn型半導体であるWO3、ZnO、SnO2、TiO2と、アンモニア等の窒化性ガスへの反応性に富むp型半導体Cu2Oを組み合わせた半導体式ガスセンサ作製した。１）で得られた知見をもとに複数(4種)の半導体センサを組み合わせたマルチセンサを作製し、複数混合ガス（アセトン、アセトアルデヒド、エタノール、アンモニア）を対象とした検出ガス信号をデータ科学（機械学習の一つである主成分解析により、ppbレベルの濃度ガスを繰り返し検出可能であることを実証した。