　MSSは、NIMS国際ナノアーキテクトニクス研究拠点（現在のNIMS／機能性材料）グループリーダーの吉川元起氏が、ノーベル物理学賞を受賞した物理学者のHeinrich Rohrer（ハインリッヒ・ローラー）氏やスイス連邦工科大学ローザンヌ校の秋山照伸博士とPeter Vettiger（ピーター・フェッティガー）博士らと共同で2011年に開発された嗅覚センサー素子だ。

会場に展示されたMSS［クリックで拡大］

　ナノメカニカルセンサーの一種であり、MSSチップや感応膜などで構成され、従来のカンチレバー型構造では不可能であった高感度化と小型化を両立した新たなセンサー素子で、1mm²以下のサイズで従来型と比べ100倍の感度を実現している。

　動作原理に関しては、MSSチップの検知部（ピエゾ抵抗素子）に感応膜が接続されており、感応膜が匂いを吸収し、応力が発生した後、その応力による電気抵抗の変化をピエゾ抵抗素子が検知する。ガスを吸着する感応膜は、有機／無機／生体材料などの材料を利用可能で、使用する材料によって匂いを吸収した際の反応が異なるため、測定対象や測定条件に柔軟に対応できる。加えて、既にさまざまな機能性材料を用いた感応膜がNIMSで300種類以上開発されており、現在も研究開発が続いている。

MSSの動作原理［クリックで拡大］

　MSSを機械学習と組み合わせて利用することで、匂いに含まれる特定情報の高精度定量推定も行える。例えば、お酒の匂いからアルコール度数推定や、西洋ナシであるラ・フランスの匂いからの熟度（硬度）推定に対応する。さらに、ポンプやバルブなどを必要とせずセンサーチップだけで匂いを識別可能な「フリーハンド測定」も実現しているという。

　MSSの販売会社として2022年5月に設立されたのがQceptionで、MSSを用いたサービスも展開している。具体的には、MSSの販売、簡易測定器の販売、生体ガスの測定などの事業を行っている。MSSの販売では、感応膜の種類によって検知できる匂い／ガスが大きく変わることを踏まえて、ユーザーのニーズに合わせてNIMSと協力しMSSに塗布する感応膜の選定と塗布作業を行う他、あらかじめ感応膜が塗布されたMSSの提供にも応じている。Qceptionの担当者は「国内でMSSチップに感応膜を塗布できる企業はほとんどないため、ユーザーの要望に応じた感応膜を塗布できることは当社の強みだ」と強調する。なお、8種類の感応膜を販売している。

　一方、販売する簡易測定器は1つのMSSを搭載したもので、USBケーブルでPCと接続することにより匂いの測定が行える。センサーの出力値を時系列で表示し保存することにも対応している。

サイズが異なる簡易測定器［クリックで拡大］

　生体ガス測定では、MSSや呼気、汗などの生体ガスを測定し、対象生物の健康状態を診断するサービスを提供している。同サービスではMSSを用いた匂いの高精度測定やプロトン移動反応質量分析計（PTR-MS）を用いた匂い分析に応じており、これらで得られたデータを基に対象の生物の健康状態を判断する。「既にMSSの高精度測定で牛の健康状態を調べた実績がある」（担当者）。

　価格（税込み）は、感応膜を塗布したMSSチップが4枚で22万円、簡易測定器は12万5400円、MSSを用いた匂いの高精度測定は20万円～、PTR-MSを利用した匂い分析の定量評価は1試料当たり30万円～。

感応膜を塗布した4枚のMSSチップ（左）と簡易測定器の価格（右）［クリックで拡大］　出所：Qception

　こういった事業を展開するQceptionが、NIMSと共同で研究／開発に注力しているのがMSSを用いたがんの診断だ。両社の実験では、感応膜が異なる8種類のMSSで、がん患者の呼気と健康な人の呼気をセンシングした結果、検知された感応膜の反応ががん患者と健康な人の呼気で違うことが判明した。これによりMSSで呼気からがん患者か判断できる可能性があることが分かった。担当者は「当社のMSSを搭載したスマートフォンなどに呼気を吹きかけるだけで、体内にがんがあるかを判断できる可能性がある。このソリューションの実現に向けて研究を進めている」と話す。

　また、空気清浄機に取り付ける目的で引き合いを得ているが、匂いセンサーで使用されている酸化物半導体や導電性ポリマー、電界効果トランジスターなどのほうが安価なため、現状は導入にはつながっていないという。

他の匂いセンサーと比べたMSSの機能［クリックで拡大］　出所：Qception

⇒その他の「材料技術」の記事はこちら

匂いデータを用いてアルコール度数を推定、可視化する実証実験を開始
吉乃川、旭化成、NIMSなどは、清酒の製造工程における匂いのデータを分析し、清酒事業者の業務軽減や清酒の品質向上に取り組む。第1弾として、匂いデータを用いてアルコール度数を推定、可視化する実証実験を開始する。
五感センサー最後の砦「嗅覚」攻略を目指す、MSSフォーラムが発足
物質・材料研究機構など7者は、超小型センサー素子であるMSS（膜型表面応力センサー）を用いた嗅覚IoTセンサーの業界標準化推進に向け公募型実証実験活動を行う「MSSフォーラム」を設立する。「2020年に約900億円が見込まれる」（NIMS 理事の長野裕子氏）という嗅覚センサー市場に向けて活動を加速させたい考え。
嗅覚センサーの業界標準を目指す「MSSアライアンス」
物質・材料研究機構（NIMS）らが嗅覚センサー「MSS（Membrane-type Surface stress Sensor：膜型表面応力センサー）」の普及を目指す「MSSアライアンス」を発足した。
機械学習で高性能な磁気冷凍材料を発見、水素ガスの低価格化につながる可能性
NIMSは機械学習を用いることで水素ガスの液化などに役立つ磁気冷凍材料の候補物質として二ホウ化ホルミウム（HoB▽▽2▽▽）を新たに発見したことを発表した。
リチウム空気電池の開発にソフトバンクが参入「IoT最大の課題を解決する」
ソフトバンクと物質・材料研究機構（NIMS）は、リチウムイオン電池の5倍のエネルギー密度が期待されるリチウム空気電池の実用化を目指す「NIMS-SoftBank先端技術開発センター」の設置に関する覚書を締結。同センターの活動により、NIMS単独の研究で2030年ごろとしていたリチウム空気電池の実用化時期を、2025年ごろに早めたい考えだ。
三菱マテリアルとNIMSが情報統合型材料開発システム構築に向け開発センター設立
三菱マテリアル（MMC）と物質・材料研究機構（NIMS）は、「NIMS-三菱マテリアル情報統合型材料開発センター」設立に関する覚書を締結した。