日本大阪大学和产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）组成的研究小组，成功开发出了全球最薄最轻的生物测量用差动放大电路。
保健和医疗用途的生物测量电路目前主要由以硅晶体管为代表的硬电子元件构成。但硬电子元件接触到皮肤等生物组织容易引发炎症，因此在日常生活中很难长时间测量生物信号。
此次，研究小组通过在厚度仅1微米的柔软塑料薄膜上集成有机晶体管这种柔软的电子元件，开发出了毫无佩戴感的柔性生物测量电路。此次制作的是名为差动放大电路的一种信号处理电路。与以往的单端型放大电路相比，新开发的柔性差动放大电路不仅能放大微弱的生物电势，还可以去除干扰噪声。通过实际用于人体，证明能以低噪声实时测量重要的生物信号——心电信号。
采用有机晶体管的柔性放大电路具有优异的佩戴性，目前正作为可随时测量生物体微弱信号的传感器推进研发。不过，以往的有机放大电路主要采用单端型结构，无法区分想测量的生物信号和其他干扰噪声，难以进行低噪声测量（图1）。作为可以去除噪声成分的测量电路，常见的有差动放大电路，但由于有机晶体管与硅晶体管相比制造品质波动较大，一直未能实现可精确去除噪声的柔性差动放大电路。
图1：柔性有机差动放大电路的心电信号测量结果
（A）以往的单端型放大电路。（B）本次研究的差动放大电路。（C）测量走路时的心电信号。利用以往的放大电路，心电波形在走路时会产生很大的噪声，但本次研发的电路去除了心电波形的噪声。
此次，研究小组通过开发将电路内的有机晶体管的电流波动降至2％以下的补偿技术，成功开发出了具备除噪功能的柔性有机差动放大电路。电路在厚度仅1微米的聚对二甲苯塑料薄膜上制造，随便卷起来也不会破裂，能舒适地贴合到人体肌肤上（图2）。利用该柔性差动放大电路测量心电信号，可以把心电放大至25倍，同时将噪声降至七分之一以下。经验证，能够在测量心电的同时，去除外部电源等发出的噪声以及走路时伴随身体运动产生的巨大噪声 (图1)。
图2：贴到人体胸部的柔性有机差动放大电路
利用此次的成果，有望在使用者感觉不到佩戴的情况下，在日常生活中准确监测心电信号等各种微弱的生物信号（脑电波及胎儿心电等）。
相关研究论文已于2019年8月16日发表在英国科学期刊《Nature Electronics》的网络版上。
文：JST客观日本编辑部翻译整理
