Цифровой журнал «Компьютерра» 2011 № 34 (82) - [16]

Элементы схемы, такие, как транзисторы, диоды и прочее, изготовлены из типичных для таких вещей материалов типа кремния и арсенида галлия. Практически любой из этих материалов в своём обычном виде является жёстким и хрупким. Чтобы сделать всё это хозяйство гибким и растягивающимся, команда применила особую обработку материалов.

Для формирования основы чипа бралась кремниевая «вафля» толщиной полмиллиметра, которая расщеплялась на чрезвычайно тонкие мембраны. Благодаря этому подходу кремниевая основа стала толщиной от 50 до 100 нанометров, чего уже достаточно для того, чтобы материал мог свободно изгибаться. Чтобы позволить кремниевой мембране ещё и растягиваться, исследователи вытравили в материале каналы змеевидной формы. Исполненные в такой же змеевидной форме, проводники-наноленты соединяют между собой все элементы схемы, так что в целом микромембране обеспечивается чрезвычайно тонкая и гибкая конструкция.

Как говорит Роджерс, металлические межсоединительные провода, контактные площадки, резисторы, антенны радиосвязи, элементы питания — практически всё удаётся смоделировать в такого вида формате. Все компоненты устройства сначала собираются вместе на листе полиамида, а затем схема уже целиком переносится на «дышащий» эластичный лист модифицированного полиэстера. Итоговая толщина этой слоёной конструкции (менее 50 микрон) оказывается меньше толщины человеческого волоса.

По свидетельствам тех участников команды, которые много экспериментировали с устройством на собственном теле, электронная наклейка по всем ощущениям оказывается такой же мягкой, как человеческая кожа. Благодаря этому удаётся применять простой и удобный метод прикрепления прибора к коже — как временную (переводную) татуировку. В такого рода татуировках вы плотно прижимаете переводной лист с картинкой к коже, а затем обильно смачиваете его для удаления подложки. Чтобы нанести на кожу тату ЭЭС, в качестве подложки примерно таким же образом используют растворимую водой поливинил-алкогольную (PVA) плёнку.

Ещё одна из примечательных особенностей новой технологии — это способность устройства прочно прикрепляться к коже безо всякого клея и липких материалов. В статье исследователей этот аспект объясняется так:

"Силы, именуемые ван-дер-ваальсовскими взаимодействиями, доминируют в области притягивания на молекулярном уровне, так что электронные тату приклеиваются к коже безо всяких клеев и остаются на месте на протяжении многих часов".

В первых экспериментальных приборах такого рода для энергопитания и приёма сигналов от татуировок использовались электрические провода. Затем, для несколько иных систем ограниченной функциональности, в схему были интегрированы источники питания и передающие антенны. Однако «окончательное» устройство (как называет это Роджерс), эффективно комбинирующее в себе сенсоры с источником питания и беспроводной системой передачи данных, ещё только предстоит создать в будущем.

Пока что в качестве встроенных источников питания были протестированы крошечные солнечные батареи и индуктивные катушки, преобразующие в электрический ток внешнее переменное электрическое поле (примерно тот же тип технологии, что используется в беспроводных зарядных устройствах). По оценкам Роджерса, индуктивные катушки выглядят как наилучший выбор для ограниченных по времени приложений. Для солнечных батарей, с другой стороны, требуются устройства накопления энергии, если от них ожидается надёжное долговременное обеспечение прибора электропитанием. Однако батареи, ясное дело, увеличивают вес устройства. По этой причине сейчас исследователи изучают ещё один вариант — аналогично наручным часам с автоподзаводом накапливать энергию от движений самого пациента, носящего на теле электронную «заплатку».

Для демонстрации возможностей новой технологии исследователи применяли свои устройства на различных участках тела: на груди для измерения сердцебиений (ЭКГ), на руке или ноге для измерения сокращения мышц (ЭМГ); на лбу для измерения альфа-волн мозга (ЭЭГ). Все результаты измерений оказались весьма высокого качества и хорошо сравнимыми с традиционными измерениями в тех же самых местах, проводимыми с помощью электродов и проводящего геля.

В дополнение к традиционным формам обследования, эти устройства применялись также для непрерывного снятия данных с организма на протяжении 6 часов. В целом же, как показали эксперименты, такого рода приборы можно носить на теле все 24 часа в сутки без какой-либо деградации техники или раздражения кожи (если «тату» не удалять, то естественное отпадание заплатки происходит вместе с обычным процессом отмирания и отслаивания клеток поверхностного слоя кожи).

Поскольку в принципе данная технология позволяет встраивать в схему самые разнообразные электронные элементы, область применения прибора далеко не ограничивается измерениями электрической активности организма. Микродатчики позволяют измерять температуру, давление и прочие важные для физиологического состояния параметры. Очень большой потенциал видится для устройства при деликатных воздействиях на организм — таких, как лечение расстройств сна или мониторинг состояния младенцев, нуждающихся в особом уходе из-за преждевременного рождения. Или пример другого назначения — для изготовления электронных бандажей, помогающих лечить кожу от ран и ожогов.