新加坡国立大学研发“eLuminator”：实现触摸压力的实时可视化
近日，新加坡国立大学（NUS）生物医学工程系及卫生创新与技术研究所（iHealthtech）Lim Chwee Teck 教授领衔的研究团队，成功开发出一种名为“eLuminator”的新一代电子皮肤。该设备具备柔软、超薄特性，能够实时感知压力并直接通过发光进行可视化呈现，旨在突破当前可穿戴传感技术在空间分辨率、布线复杂度及信号处理效率方面的局限。
无像素设计与高空间分辨率
传统电子皮肤多依赖离散感应像素阵列，其空间分辨率通常低于 100 dpi（每英寸点数），难以捕捉精细的压力细节。相比之下，“eLuminator”采用了连续的无像素设计，其空间分辨率约为 30 μm，相当于 847 dpi。这一显著提升使其能够检测更细微的压力变化，为高精度触觉传感应用奠定了基础。
该技术的核心机制在于机电发光反应：施加在设备表面的压力直接改变光辐射强度与分布，生成可见的光图案以反映接触的大小和形状。这种即时且直观的可视化方式，无需连接外部复杂的处理或显示系统即可工作。
得益于高分辨率的发光响应，“eLuminator”能够清晰捕获指纹脊线等细微表面特征，证明了其在详细触觉成像及生物识别领域的潜力。Lim Chwee Teck 教授指出：“这项技术改变了我们与触觉信息的互动方式。使用者不再依赖复杂的电子设备，而是可以立即看到力量的分布，使过程更加直观。”
医疗与智能系统中的应用前景
在医疗健康领域，“eLuminator”展现出显著的应用价值。特别是在手术培训和监测中，精确的力量控制至关重要，但往往因缺乏直接的触觉反馈而难以实现。当集成到手术工具中时，该设备可提供实时的视觉反馈，有助于提高操作精度并降低组织损伤风险。此外，它还能绘制足部压力分布图，辅助糖尿病患者早期识别足部高风险区域。
在人机交互方面，该设备支持静态和动态传感。其光学反馈延迟约为 15 毫秒，数字读取时间约为 110 毫秒，能够实现近乎实时的力相互作用可视化与量化。其高灵敏度还可检测轻微触摸，这对于机器人控制和假肢开发具有重要意义。
材料特性与耐用性测试
“eLuminator”厚度仅约 70 微米，由柔性无毒材料制成，机械性能模仿人体皮肤。它可以承受超过 100% 的应变拉伸，并能贴合身体或医疗设备等曲面物体。
在耐久性测试中，该设备在 1,000 至 4,000 次反复机械应力循环下仍保持一致的性能表现。其工作压力范围广泛，从轻微触碰到约 180 kPa（相当于将一本厚重教科书平衡在指尖时的压力），适用于多种场景。
通过将视觉反馈与数字传感整合于单一系统，“eLuminator”简化了设备架构，降低了集成难度，有望推动下一代可穿戴设备和生物医学技术的发展。
未来研究方向
研究团队目前正致力于进一步提升设备的灵敏度并降低功耗，同时加速其在临床护理中的转化应用。Lim Chwee Teck 表示，未来的重点不仅是技术迭代，更是通过与临床医生紧密合作，开发能改善患者预后和支持决策的解决方案。
相关研究成果已发表于《自然通讯》（Nature Communications），论文题为《用于高分辨率压力映射和视觉力反馈的应变局部发光电子皮肤》，DOI: 10.1038/s41467-026-73073-5。
