主要技術の原理と比較

比較サマリ表

FAIMS (Field Asymmetric Ion Mobility)

非対称電場中でイオンを移動度差で分離する。GC-MS より低コストかつ小型化に向き、クリニック据置きや PoC 運用が可能。Owlstone の Lonestar/Lonestar+™ を核に、Breath Biopsy プラットフォームで MCED 用途の臨床エビデンスを蓄積。弱点は VOC ライブラリの独自性 (ベンダロックイン)。

GC-MS / TD-GC-MS

呼気研究のゴールドスタンダード。サーマルデソープ + キャピラリーGC + 四重極/TOF-MS で分離能・同定力ともに高い。Menssana の Breath Collection Apparatus はポータブル TD-GC-MS 用サンプリングの老舗。ラボセントリックで臨床現場運用は難しいが、「バイオマーカー探索」のフェーズでは必須。

e-nose (MOS センサアレイ)

複数の MOS センサの応答パターンをクラウドで照合する方式。Breathomix SpiroNose は COPD/喘息/COVID/結核の CE-IVD を保有。GeNose C19 は 8 個の MOS センサを組み合わせ、COVID-19 スクリーニングをインドネシア国内で数百万件規模で運用した。装置単価は低いが、ドリフト補正と機種間キャリブレーションが課題。

MSS (膜型表面応力センサ)

NIMS が開発した日本発の要素技術。ポリマー膜と圧電素子を組み合わせ、VOC 吸着による応力変化を読み取る。2015 年に NIMS・京セラ・大阪大学・日本電気・住友精化・NanoWorld AG の 6 機関で「MSS アライアンス」が発足し、2017 年に旭化成が加わった (現在は公開の情報共有の場「MSS パートナーシップ」に発展)。ポータブルで消費電力が小さいため、ウェアラブル・PoC デバイスへの転用余地が大きい。

NBT (Nanoparticle Biomarker Tagging)

Technion の Hossam Haick らが確立したナノ材料 × VOC センサアプローチ。金ナノ粒子や酸化物ナノ粒子を有機リガンドで官能基化し、標的 VOC との選択的相互作用をセンサ応答として取得。Nanose Medical はこの研究資産を商業化。Ancon Medical の NBT とは原理が異なり、Ancon はナノ粒子で VOC をタグ化したうえで質量分析の前処理として使う。

光学 (NIR / MIR / Raman / QCL / Photoacoustic)

赤外領域で血糖・ケトン・水分等の物性を透過・反射分光で読み取る。呼気 VOC の直接検出には限界があり、主に非侵襲血糖 (DiaMonTech, Know Labs) や呼気ガス (CO2, NH3) の濃度測定に用いられる。光音響分光はトレース検出の高感度化に有効。

RF / ミリ波 / THz

Movano や Know Labs が推進する RF 非侵襲血糖センサ。呼気ではなく間質液・皮下の水分・血糖モニタリングが主用途だが、「非侵襲モニタリング」という点で呼気と共通の価値提案を持つ。精度検証は未だ発展途上。

技術選択の意思決定フレーム

次に読む

• サンプリング標準と SOP
• VOC バイオマーカーの基礎
• 305組織DBで技術別に比較する