Учёные создали ультратонкую электронную кожу, которая одновременно измеряет давление и показывает его распределение светом в реальном времени. Устройство получило название eLuminator и предназначено для более точной регистрации прикосновений без внешних систем обработки и отображения данных. Разработкой руководил профессор Лим Чви Тек из кафедры биомедицинской инженерии Национального университета Сингапура и Института инноваций и технологий в здравоохранении.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications, о них также сообщил Национальный университет Сингапура. В отличие от обычной электронной кожи с отдельными сенсорными пикселями, eLuminator имеет непрерывную структуру без пикселей. Его пространственное разрешение составляет около 30 микрометров, или 847 точек на дюйм, тогда как у традиционных систем этот показатель обычно ниже 100 точек на дюйм.
Принцип действия устройства основан на механоэлектролюминесценции: при нажатии меняется свечение материала. Световой рисунок сразу показывает форму контакта и величину приложенного усилия, поэтому отдельные электронные схемы для обработки сигнала и экран не требуются. Система способна различать мельчайшие детали поверхности, включая гребни и впадины отпечатка пальца, что указывает на её пригодность для высокоточной тактильной визуализации и биометрических задач.
Разработчики видят перспективы применения eLuminator в хирургическом обучении и медицинском мониторинге. При установке на хирургические инструменты устройство может в реальном времени отображать силу воздействия, помогая повысить точность манипуляций и снизить риск повреждения тканей. Кроме того, электронная кожа способна показывать распределение давления на стопе, что может использоваться для раннего выявления участков, где у пациентов с диабетом повышается вероятность образования язв.
Устройство регистрирует как постоянное, так и меняющееся давление. Оптическая реакция занимает около 15 миллисекунд, а цифровое считывание — примерно 110 миллисекунд, благодаря чему взаимодействие с силой можно почти сразу увидеть и измерить. Высокая чувствительность позволяет фиксировать лёгкие прикосновения, что важно для робототехники, протезирования и человеко-машинных интерфейсов.
Толщина eLuminator составляет около 70 микрометров. Гибкие нетоксичные материалы имитируют механические свойства человеческой кожи, а растяжимость превышает 100%, поэтому устройство может повторять изгибы тела и медицинских инструментов. Оно сохраняет стабильную работу после более чем 1000–4000 циклов механической нагрузки и действует в диапазоне от лёгкого прикосновения до давления около 180 килопаскалей. Команда планирует повысить чувствительность системы, снизить энергопотребление и продолжить её внедрение в медицинские технологии.