日本开发出可长期植入人体的有机放大电路片

东京大学与大阪大学日前宣布，开发出了电极具有生物相容性，且质地柔软的有机放大电路片。其特点是可以长期植入人体。使用这种电路片可稳定测量微弱的心电信号，成功确定心脏的发病部位。

东京大学与大阪大学于2016年4月29日宣布，开发出了电极具有生物相容性，且质地柔软的有机放大电路片。其特点是可以长期植入人体。使用这种电路片可稳定测量微弱的心电信号，成功确定心脏的发病部位。有望作为作为新一代元器件得到广泛应用。

这次开发的新型凝胶材料的制作方法是，在名为聚轮烷的水凝胶中均匀混合单层碳纳米管。碳纳米管因为表面积大，容易聚集成束，因此很难在凝胶中均匀分散，研究人员此次采用了通过离子液体来分离碳纳米管的技术，使纳米管在凝胶中均匀分散，成功实现了凝胶的导电化。

这种凝胶的杨氏模量为10kPa等级，质地柔软可伸缩，导纳为100mS/cm2，在柔性材料中电流的流通性最好。在宽达10～106Hz的频率范围内，导纳基本一致。另外，根据ISO10993-5（细胞毒性试验）和ISO10993-6（长期植入人体试验）实施生物相容性评估的结果表明，与过去的植入式电子设备使用的金属电极相比，这种电路片的炎症反应极小。

研究人员使这种凝胶电极与在厚度1μm的极薄高分子薄膜上配置的有机晶体管的放大电路集成到一起，开发出了配备放大电路的片式生物电势传感器。1条放大电路可将信号放大200倍，在100Hz频带的放大率为100倍，在1000Hz的放大率超过10倍。放大电路以6mm为间隔，排列成8×8的格子状。将这种片式生物电势传感器贴在患有心脏疾病的大鼠的心脏上，可以检测出缺血导致的异常心电图和正常心电图，准确判断出心肌梗塞的部位。

片式生物电势测量传感器直接贴在内脏器官上引起的炎症反应极小，能够使因疾病受损的内脏器官在检查中承受的负担降至最小。如果在手术中将传感器贴在心脏上，高精度推断心肌梗塞的部位，便可以帮助医生当场确定手术方案。今后还有望长期植入人体，以便尽早发现疾病、实施治疗。

该研究是日本科学技术振兴机构（JST）战略性创造研究推进事业的一环。研究成果已于4月29日刊登在《Nature Communications》上。