日本大阪大學和產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）組成的研究小組，成功開發出了全球最薄最輕的生物測量用差動等比增大電路。
保健和醫療用途的生物測量電路目前主要由以硅電晶體爲代表的硬電子元件構成。但硬電子元件接觸到皮膚等生物組織容易引發發炎，因此在日常生活中很難長時間測量生物訊號。
此次，研究小組透過在厚度僅1微米的柔軟塑膠薄膜上整合有機電晶體這種柔軟的電子元件，開發出了毫無佩戴感的柔性生物測量電路。此次製作的是名爲差動等比增大電路的一種訊號處理電路。與以往的單端型等比增大電路相比，新開發的柔性差動等比增大電路不僅能等比增大微弱的生物電勢，還可以去除干擾噪音。透過實際用於人體，證明能以低噪音即時測量重要的生物訊號——心電訊號。
採用有機電晶體的柔性等比增大電路具有優異的佩戴性，目前正作爲可隨時測量生物體微弱訊號的感測器推進研發。不過，以往的有機等比增大電路主要採用單端型結構，無法區分想測量的生物訊號和其他干擾噪音，難以進行低雜訊測量（圖1）。作爲可以去除噪音成分的測量電路，常見的有差動等比增大電路，但由於有機電晶體與硅電晶體相比製造品質波動較大，一直未能實施可精確去除噪音的柔性差動等比增大電路。
圖1：柔性有機差動等比增大電路的心電訊號測量結果
（A）以往的單端型等比增大電路。（B）本次研究的差動等比增大電路。（C）測量走路時的心電訊號。利用以往的等比增大電路，心電波形在走路時會產生很大的噪音，但本次研發的電路去除了心電波形的噪音。
此次，研究小組透過開發將電路内的有機電晶體的電流波動降至2％以下的補償技術，成功開發出了具備除噪功能的柔性有機差動等比增大電路。電路在厚度僅1微米的聚對二甲苯塑膠薄膜上製造，隨便捲起來也不會破裂，能舒適地貼合到人體肌膚上（圖2）。利用該柔性差動等比增大電路測量心電訊號，可以把心電等比增大至25倍，同時將噪音降至七分之一以下。經驗證，能夠在測量心電的同時，去除外部電流源等發出的噪音以及走路時伴隨身體運動產生的巨大噪音 (圖1)。
圖2：貼到人體胸部的柔性有機差動等比增大電路
利用此次的成果，有望在使用者感覺不到佩戴的情況下，在日常生活中準確監測心電訊號等各種微弱的生物訊號（腦電波及胎兒心電等）。
相關研究論文已於2019年8月16日發表在英國科學期刊《Nature Electronics》的網路版上。
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
