“ニオイ”で病気の兆候を探る研究が進んでいる。人工的なデバイスだけではなく、線虫や犬など生物の嗅覚を応用したものまでさまざまだ。対象は糖尿病やがんといった生活習慣病。人体に負担が少なく手軽な検査が可能で、本格運用が始まれば早期の病気発見につながる。

血液、尿、血圧、胸部X線、心電図……会社の健康診断一つを取っても、病気を発見するためには数多くの検査手法がある。こうした中、新たな病気診断の手法としてニオイを生かす研究が活発化している。皮膚ガスや呼気など、人間が体から発する生体ガスを計測し、早期に病気を特定するものだ。

生体ガス計測は、身体に負担を与えない「非侵襲」の手法としても注目される。既に導入されている例としては、ぜんそくにおける「呼気NO(一酸化窒素)検査」、胃や十二指腸の中で悪さをするピロリ菌検査の「尿素呼気試験法」などがあり、医学的にもその有用性が認められている(表1)。

[画像のクリックで拡大表示]
(表1)日本の主な人工嗅覚デバイス

この分野の研究に長年携わっている東京医科歯科大学生体材料工学研究所の三林浩二教授らのグループは、生化学式高感度ガスセンサーの「バイオスニファ」を開発した。体内の代謝機能に着目したセンサーで、代謝の異常に基づく生体由来のガス物質を検知・測定するものだ。

バイオスニファは「魚臭症候群」の判定装置として役立つ。魚臭症候群はトリメチルアミンという物質を肝臓が代謝しないために起こる病気で、身体から魚の腐臭に似たニオイを発するのが特徴である。遺伝的にフラビン含有モノオキシゲナーゼ 3(FMO3)と呼ばれる代謝酵素を持たないことが一因とされており、FMO3を認識素子として使うことで、生体ガスから高精度に魚臭症候群を判定できる。

ほかにも、糖尿病を見つけるアセトン用バイオスニファも開発した。これは、有機溶媒として知られアセトンが糖尿病患者の生体ガスに高濃度で含まれている点に目をつけたもの。呼気中のほかの揮発性成分の影響を受けることなくアセトンを計測することに成功し、非侵襲的な手法で糖尿病の進行度がわかる仕組みを実現した。

膜型表面応力センサー(Membrane-type Surface stress Sensor、略称はMSS)を用いてニオイ検知を実現する動きもある。2011年に、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)の吉川元起グループリーダーが、スイス連邦工科大学ローザンヌ校と共同で開発したものである。特徴は、従来型のセンサーと違ってレーザー光を必要とせず、約100倍の感度を持つ点(写真1)。超小型化が可能なため、モバイル機器に搭載可能な人工嗅覚センサーとして期待されている。

[画像のクリックで拡大表示]
(写真1)1円玉よりも小さいMSS 紹介動画より引用。

ヒントになったのは、まさに生き物の鼻の仕組みである。極小センサー内に複数の感応膜があり、複雑なニオイ成分を高精度に検知して電気信号に変換。この電気信号を解析することで、さまざまな種類のニオイを判別する。解析にはNECの学習エンジンを採用した。

これまでの実証実験で、ニオイを基にした、酒のアルコール度数推定や、果物の硬度(熟度指標)推定に成功。医療用途としては、呼気による日常的な健康チェックや、がん患者特有のニオイの検知などを想定している。2017年11月には実証実験の場として産学官共同の「MSSフォーラム」が発足。2025年の実用化を目標に掲げる。

こうした学術研究機関のほか、富士通研究所やNTTドコモ、パナソニックなど企業も独自に開発を進めている。例えば富士通研究所は肝臓の代謝、胃がんに影響を与えるピロリ菌感染と相関があるといわれるアンモニアに着目。呼気中のアンモニア成分だけを選択的に素早く測定できるセンサーを開発した(図1)。今後はこの技術を応用して検知できるガスの種類を増やし、呼気検査による生活習慣病の早期発見につなげたいとしている。

(図1)呼気中アンモニア検出センサーのイメージ 富士通研究所の資料より引用。