La NUS sviluppa una pelle elettronica con sensore di pressione a 30 µm / NUS develops electronic skin with 30µm pressure sensing

 La NUS sviluppa una pelle elettronica con sensore di pressione a 30 µm / NUS develops electronic skin with 30µm pressure sensing

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

L'eLuminator si illumina in risposta alla pressione del polpastrello, consentendo di visualizzare in tempo reale la forma e la distribuzione del contatto / The eLuminator, lights up in response to pressure from the fingertip, allowing the shape and distribution of contact to be visualised in real time

I ricercatori della National University of Singapore (NUS) hanno sviluppato una pelle elettronica in grado di rilevare e visualizzare la pressione in tempo reale senza bisogno di componenti elettronici esterni per l'elaborazione dei dati.

Il dispositivo morbido ed ultrasottile, chiamato eLuminator, utilizza uno strato di rilevamento continuo anziché una matrice di pixel sensore discreti. I ricercatori affermano che ciò consente di raggiungere una risoluzione spaziale di circa 30 µm, equivalente a 847 dpi.

Il lavoro, guidato dal professor Lim Chwee Teck del Dipartimento di Ingegneria Biomedica della NUS  e dell'Istituto  per l'Innovazione e la Tecnologia Sanitaria (iHealthtech), è descritto in dettaglio sulla  rivista Nature Communications.

I sistemi di pelle elettronica convenzionali utilizzano in genere matrici di sensori collegati a componenti elettronici esterni per elaborare e visualizzare i segnali, il che può introdurre complessità di cablaggio e limitare la risoluzione spaziale.

L'eLuminator si basa invece su una risposta meccano-elettroluminescente, in cui la pressione applicata al materiale modifica la luce emessa. Il modello di luce risultante fornisce una rappresentazione visiva diretta della posizione, della forma e dell'intensità della forza applicata.

I ricercatori hanno dimostrato il funzionamento del sistema acquisendo dettagli superficiali fini, tra cui le creste e le valli delle impronte digitali, un approccio che potrebbe essere potenzialmente utilizzato per l'imaging tattile e le applicazioni biometriche.

"Questa tecnologia trasforma il modo in cui interagiamo con le informazioni tattili", ha dichiarato il professor Lim in un comunicato. "Invece di affidarsi a complessi sistemi elettronici, gli utenti possono vedere immediatamente la distribuzione della forza mentre avviene, rendendo il processo molto più intuitivo."

Il gruppo sta studiando le applicazioni in ambito sanitario, tra cui la formazione ed il monitoraggio chirurgico. Integrato negli strumenti chirurgici, il sistema potrebbe fornire un feedback visivo sulla forza applicata. I ricercatori hanno anche dimostrato la mappatura della pressione sul piede, che, a loro avviso, potrebbe aiutare ad identificare le aree esposte a una pressione elevata ed associate ad un rischio di ulcere del piede nei pazienti diabetici.

Il dispositivo è in grado di misurare la pressione statica e dinamica, con un feedback ottico che richiede circa 15 millisecondi ed una lettura digitale che impiega circa 110 millisecondi. La sua sensibilità gli consente inoltre di rilevare tocchi relativamente leggeri, il che potrebbe essere rilevante per i sistemi robotici e protesici.

Con uno spessore di circa 70 µm, l'eLuminator è realizzato con materiali flessibili ed atossici, progettati per replicare alcune delle caratteristiche meccaniche della pelle umana. È in grado di sopportare una deformazione superiore al 100% e di adattarsi a superfici curve.

I test hanno dimostrato un funzionamento costante per oltre 1.000-4.000 cicli meccanici, mentre il dispositivo è in grado di misurare pressioni che vanno da un tocco leggero a circa 180 kPa.

I ricercatori stanno ora lavorando per aumentare la sensibilità e ridurre il consumo energetico, mentre studiano le potenziali applicazioni nei dispositivi indossabili e biomedici.

"Il nostro obiettivo per il futuro non è solo quello di migliorare la tecnologia, ma di applicarla laddove possa fare davvero la differenza nella cura dei pazienti", ha affermato il Prof. Lim. "Lavorando a stretto contatto con i medici, puntiamo a sviluppare soluzioni che migliorino i risultati e supportino un processo decisionale più efficace."

ENGLISH

Researchers at the National University of Singapore (NUS) have developed an electronic skin that can detect and visualise pressure in real time without external processing electronics.

The soft, ultrathin device, called eLuminator, uses a continuous sensing layer rather than an array of discrete sensor pixels. The researchers say this allows it to achieve a spatial resolution of approximately 30µm, equivalent to 847dpi.

The work, led by Professor Lim Chwee Teck from the NUS Department of Biomedical Engineering and the Institute for Health Innovation & Technology (iHealthtech), is detailed in Nature Communications.

Conventional electronic skin systems typically use arrays of sensors connected to external electronics to process and display signals that can introduce wiring complexity and limit spatial resolution.

The eLuminator instead relies on a mechano-electroluminescent response, in which pressure applied to the material changes the light it emits. The resulting light pattern provides a direct visual representation of the location, shape and magnitude of the applied force.

The researchers demonstrated the system by capturing fine surface features, including the ridges and valleys of fingerprints, an approach that could potentially be used for tactile imaging and biometric applications.

“This technology transforms how we interact with tactile information,” Prof Lim said in a statement. “Instead of relying on complex electronics, users can immediately see force distribution as it happens, making the process far more intuitive.”

The team is investigating applications in healthcare, including surgical training and monitoring. Integrated into surgical tools, the system could provide visual feedback on applied force. The researchers have also demonstrated pressure mapping on the foot, which they suggest could help identify areas exposed to elevated pressure and associated with a risk of foot ulcers in diabetic patients.

The device can measure static and dynamic pressure, with optical feedback taking around 15 milliseconds and digital readout around 110 milliseconds. Its sensitivity also allows it to detect relatively light touches, which could be relevant to robotic and prosthetic systems.

At around 70µm thick, the eLuminator is made from flexible, non-toxic materials intended to replicate some of the mechanical characteristics of human skin. It can withstand more than 100 per cent strain and conform to curved surfaces.

Testing showed consistent operation through more than 1,000 to 4,000 mechanical cycles, while the device can measure pressures ranging from light touch to approximately 180kPa.

The researchers are now working to increase sensitivity and reduce power consumption as they investigate potential applications in wearable and biomedical devices.

“Our focus moving forward is not just to improve the technology, but to apply it where it can make a real difference to patient care,” said Prof Lim. “By working closely with clinicians, we aim to develop solutions that improve outcomes and support better decision-making.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/nus-team-creates-electronic-skin-with-pressure-sensing?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-290926%20-%20Tuesday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fnus-team-creates-electronic-skin-with-pressure-sensing&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer