Low-noise biosensing based on flexible differential circuit technology

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本研究では、生体の生理活動の結果として体外に分泌されるバイオマーカー（例えば汗・涙・唾液などに含まれるイオンや低分子）の計測を目標とし、ウェアラブル計測において現在課題となっているノイズ除去機構の軽量実装と長時間のセンサ安定性を実現する事を目的とした研究開発を実施している。2022年度は、高いノイズ耐性を有するセンサシステムを実現するために重要な差動型回路システムの設計・試作を実施した。また、イオン感応膜作製と評価において、イオン感応膜の小型化が必要であることが明らかとなった。これにより、センサの小型化に伴う高・出力インピーダンス化が見込まれたため、インピーダンス変換を行うためのボルテージフォロワ回路の設計・試作を行った。これらの回路は申請書に記載の通りにp/n相補型構成の回路としており、今年度の具体的な研究実績としては、p型、n型、両方の有機トランジスタに適応可能なしきい値電圧制御技術を開発し、ACS Applied Electronic Materials（IF：4.494（2021））に報告を行った（掲載済み）。また、汗中のイオンの検出を念頭にしたバイオ電極構築については、入力電極には特定イオンに対して選択性のあるイオノフォアと可塑剤等を混練したイオン感応膜を開発しており、汗中の各イオン濃度範囲において精度良く応答していることを確認した。また、参照電極にはドライな固体参照電極を中心に検討を進めており、経時変化安定性評価実験においても電位変動の小さな参照電極が実現しつつある。