p Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Tsuyoshi Sekitani e o professor associado Takafumi Uemura do Instituto de Pesquisa Científica e Industrial, Universidade de Osaka, conseguiu desenvolver o amplificador diferencial mais fino e leve do mundo para bioinstrumentação. p Convencionalmente, circuitos de bioinstrumentação para cuidados de saúde e uso médico consistem em dispositivos eletrônicos rígidos, como transistores de silício. Contudo, quando os tecidos biológicos moles, como pele, entrar em contato com dispositivos eletrônicos rígidos, eles tendem a ficar inflamados. Portanto, o monitoramento de biossinais na vida cotidiana por um longo período de tempo revelou-se difícil. O grupo de pesquisa desenvolveu um circuito de bioinstrumentação flexível que elimina o desconforto causado pelo dispositivo acoplado ao corpo do usuário ao integrar dispositivos eletrônicos flexíveis chamados transistores orgânicos em um filme plástico fino e flexível com espessura de 1 µm. O circuito desenvolvido é um circuito de processamento de sinal denominado amplificador diferencial.

p Comparado com amplificadores convencionais de terminação única, o amplificador diferencial flexível desenvolvido neste estudo pode não apenas amplificar o biopotencial muito fraco, mas também reduzir o ruído de perturbação. Este grupo demonstrou que o amplificador diferencial pode ser aplicado à instrumentação humana e realizar monitoramento em tempo real de sinais eletrocardíacos, que são biossinais importantes, com níveis de ruído reduzidos.

p Espera-se que essa conquista leve ao monitoramento de vários biossinais fracos (por exemplo, ondas cerebrais e sons cardíacos de um feto) na vida cotidiana, além de sinais eletrocardíacos, sem submeter os usuários ao desconforto causado por dispositivos acoplados ao corpo.

p No Japão, com sua taxa de natalidade em declínio e o envelhecimento da população, a aplicação de eletrônicos flexíveis, como transistores orgânicos nas áreas médica e de saúde, tem sido ativamente promovida. Sensores e circuitos eletrônicos com alta compatibilidade com tecidos biológicos, como pele e órgãos, são realizados a partir de materiais orgânicos macios.

p Entre esses sensores e circuitos eletrônicos, amplificadores flexíveis com transistores orgânicos integrados a eles eliminam o desconforto sentido pelos usuários causado pelos dispositivos acoplados ao corpo. A pesquisa e o desenvolvimento de amplificadores como sensores para monitorar continuamente biossinais muito fracos estão em andamento. Contudo, amplificadores orgânicos convencionais têm principalmente uma estrutura de extremidade única que não consegue distinguir os biossinais alvo do ruído de perturbação, dificultando o monitoramento de biossinais com baixo nível de ruído (Fig. 1). Um amplificador diferencial é um circuito que pode medir sinais com os componentes de ruído removidos. Contudo, a variação na qualidade dos transistores orgânicos fabricados é grande comparada com a dos transistores de silício; portanto, não houve relatos sobre amplificadores diferenciais flexíveis que realizam uma redução precisa de ruído.

p O grupo de pesquisa teve sucesso no desenvolvimento de um amplificador diferencial orgânico flexível com função de redução de ruído, desenvolvendo uma técnica de compensação que pode reduzir a dispersão da corrente fluindo em transistores orgânicos dentro do amplificador para tão pequena quanto 2% ou menos. O amplificador foi fabricado em um filme de parileno com espessura de 1 μm. O amplificador não quebra quando o filme é dobrado e pode ser fixado à pele humana sem causar qualquer desconforto (Fig. 2). Os sinais eletrocardíacos foram amplificados 25 vezes e o ruído foi reduzido para um sétimo ou menos usando este amplificador diferencial flexível para monitorar os sinais. O grupo demonstrou que o ruído causado por fontes externas de energia, bem como o grande ruído do movimento corporal causado pela caminhada, são removidos durante a monitoração dos sinais eletrocardíacos (fig. 1).

p Relógios inteligentes e outros dispositivos vestíveis para monitorar sinais biológicos, como sinais eletrocardíacos, na vida cotidiana já estão no mercado. Espera-se que a bioinstrumentação se torne mais fácil e confortável em várias situações por meio do uso de circuitos de bioinstrumentação flexíveis de alta precisão, sem submeter os usuários a qualquer desconforto causado pelos dispositivos acoplados ao corpo. Por exemplo, bioinstrumentação de pessoas que estão realizando exercícios fisicamente extenuantes, como durante esportes, torna-se possível devido à melhor capacidade de uso e adesão entre o dispositivo e a pele. Os dados de bioinstrumentação de longo tempo em tempo real assim obtidos irão promover a detecção precoce de doenças e melhorar a eficiência do tratamento, monitoramento de idosos e pacientes, e monitoramento da carga de exercício. Essas conquistas levarão ainda mais à solução de vários problemas na sociedade em envelhecimento do Japão por meio de despesas médicas reduzidas e melhoria da qualidade de vida (QV).

p O artigo, "Um amplificador diferencial orgânico ultraflexível para registro de eletrocardiogramas" foi publicado em Nature Electronics .