食品産業から医療現場まで！？超高感度ガスセンサの可能性

太陽誘電株式会社と聞けば、電気街の店先に並ぶ「That’s」のロゴがデザインされたCD-RやDVD-Rといった各種メディア商品を多くの人が思い浮かべるだろう。太陽誘電はこの他にも、携帯電話やノートパソコンに搭載される「セラミックコンデンサ」や「インダクタ」と呼ばれる電子部品を取り扱っている。加え2007年10月に幕張メッセで開催された電気・電子産業における大規模な展示会、CETEC JAPAN 2007の人でにぎわう太陽誘電ブースの中で、新たに人々の関心を集めている所があった。「超高感度ガスセンサ」の名でパネルに掲示されたMEMS デバイスのシミュレーション結果である。
展示会前にマスコミに取り上げられたこともあり、多くの人が、興味深げに超高感度ガスセンサのパネル前に集まった。「手を加えれば、様々な分野のガスセンサとして活躍しそうだ」食品倉庫に取り付けて鮮度モニタとして使ったり、人間が吐き出す息から健康状態をチェックしたりと、食品産業や医療現場での応用について話が弾む。しかし、開発者は状況を冷静に観察していた。「まず既存のセンサではできないところで使ってほしい」
目を付けていたのは、要求は厳しいが新しい技術を積極的に評価してくれる半導体産業だ。

「安い、小さい、すごい」を目指して

開発したのは太陽誘電株式会社の技術者、原亨（ハラトオル）氏（以下　敬称略）。新型ガスセンサは1ppb単位の極めて低い酸素濃度の測定を可能にする。「ppb」(*3)とは、10億分の１を示す単位で、50メートルプールの水に砂糖ひとつまみ（約1.5g）が混ざった状態(*4)が1ppbの砂糖濃度である。このセンサの特長は、超高感度な上、MEMS技術を活用し小さく安く作れること。大きさは、モジュール化しても数センチ角の立方体に収まり、価格も最終的には１個当り数万円をめざす。既存の半導体プロセス用残留酸素計測システムは数十万円～数千万円と高く、そもそもの仕組みから極低濃度の酸素を日常的に測る事に向いていない。

センサに凝らされた仕掛けと工夫

原が考案した酸素センサの仕組みを簡単に説明すると、その形はセンサ部分とヒーター部分が上下に組み合わされている。まず、センサ部分に酸素が吸着した状態での電気抵抗値を測定し、次に下からセンサをヒーターで加熱することで、表面に吸着した酸素を一度剥離させる。下部のヒーターは、センサ表面への酸素の吸着性をオン/オフするスイッチの役割を担っており、加熱を止めると酸素が再び吸着し始める。その間、抵抗値が最初の状態に戻るまでの時間を計ることで酸素濃度を導き出すことができる。つまり、周りの酸素が多いほど、最初に測定した抵抗値に戻る時間は短くなり、逆に少なければ、時間は長くなる。またセンサ部分には、開発者ならではのアイデアが凝縮されており、従来のものに比べて酸素着脱の制御が容易となっている。

「そんなセンサがあったらうちも欲しい」

「―と言ってもらったのがきっかけの一つでした」原は振り返る。長年親しんだ誘電体材料を使って何ができるか、温めてきた多くのアイデアについて、ある半導体エンジニアと議論していた時の言葉だった。これにより、LSI(*6)や半導体デバイスの製造工程で、プロセス機器や配管中の微少な残留酸素を計測するために「より信頼性のある高感な酸素センサが必要とされている」ことを認識する。「ここに新たな市場を開拓できるのではないか」半導体メーカーや、社内外のエンジニアからヒアリングを行うと、原の思いは確信に変わる。「超高感度ガスセンサ」に詰まった原のアイデア、それは専門である誘電体の薄膜をセンサ部に使うことにあった。

プロのエンジニア観

修士課程を修了すると、原はプロのエンジニアとして経験を積んでいく。地元で誘電体材料の開発技術者として就職。最初に取り組んだことは、セラミックコンデンサの信頼性解析だった。その後、別の会社で薄膜コンデンサやリチウム電池用の材料開発に従事。原は期待された成果を次々に形にしてきた。与えられた役目を果たす事は、プロのエンジニアとして当り前。それ以上に、「会社にとってのメリットを的確に判断することが重要」と考える。仕事に対する自己評価は厳しい。その理由は、「本来、会社にとって技術者や研究者とは、『お荷物』だと認識しています。（研究開発には）お金がかかりますからね」原は、プロの技術者ならば自身の力で市場を切り開くべきだと考えている。

研究開発の先に見えるもの

ネットワークの広がりが功を奏し、経済産業省の地域新規産業創造技術開発費補助事業に選定され、製品化に向けた７年間のプロジェクトが決まった。そして2007年度から本格的に開発をスタート、１年目を終えようとしている。今はまだ、頭の中にあったアイデアを確認する時期だという。しかし広報活動やネットワーク作りも欠かさない。「すでに開発に携わっていただいている方々が潜在的な顧客でもあり、これからまた新たな顧客も開拓していかなければならないのですが、今後も、広く巻き込みながら展開していきたい」と語る。組織の垣根を越えた人と人との繋がりの先には、新たな市場と科学技術の果てしない可能性が見えてくる。