過早出生的兒童經常發生神經運動和認知發育障礙。減少這些殘疾影響的最佳方法是通過一系列認知和運動測試盡早發現它們。但是準確地測量和記錄小孩的運動功能是很棘手的。正如任何一位家長會告訴你的那樣，幼兒往往不喜歡戴在他們手上的笨重裝置，并且喜歡攝取他們不應該做的東西。

哈佛大學的研究人員開發出一種柔軟，無毒的可穿戴傳感器，可以不顯眼地附著在手上，測量抓握力和手和手指的運動。

該研究發表在Advanced Functional Materials上，是哈佛John A. Paulson工程與應用科學學院(SEAS)，Wyss生物啟發工程研究所，Beth Israel Deaconess醫學中心和波士頓兒童醫院的合作。

傳感器的一個新穎元素是無毒，高導電性的液體溶液。

“我們開發了一種新型導電液體，它不比一小滴鹽水更危險，”SEAS的研究生，該論文的第一作者Siyi Xu說。“它的導電性比以前的生物相容性解決方案高四倍，從而使數據更清晰，噪音更小。”

哈佛大學的技術開發辦公室已經提交了與新型軟傳感器架構相關的知識產權組合，并正在尋求這些技術的商業化機會。

傳感溶液由碘化鉀(一種常見的膳食補充劑)和甘油(一種常見的食品添加劑)制成。在短暫的混合期后，甘油破壞碘化鉀的晶體結構并形成鉀陽離子(K +)和碘離子(I-)，使液體導電。因為甘油具有比水低的蒸發速率，并且碘化鉀具有高度可溶性，所以液體在一系列溫度和濕度水平下都是穩定的并且具有高導電性。

“以前的生物相容性軟傳感器是用氯化鈉 - 甘油溶液制成的，但這些溶液的電導率很低，這使得傳感器數據非常嘈雜，而且制備時間也需要大約10個小時，”Xu說。“我們將其縮短到大約20分鐘，并獲得非常干凈的數據。”

傳感器的設計也考慮到了兒童的需要。硅橡膠傳感器位于手指頂部和指墊上，而不是笨重的手套。

“我們經常看到早產兒或早期發育障礙的兒童皮膚高度敏感，”該研究的合著者，波士頓兒童醫院和哈佛醫學院行為科學項目副教授Eugene Goldfield說。哈佛大學Wyss學院的學院和副教授。“通過堅持手指的頂部，這個設備提供準確的信息，同時繞過孩子手的靈敏度。”

Goldfield是Wyss Institute靈活電子幼兒項目的首席研究員，該項目為過早出生且有腦癱風險的幼兒設計模塊化機器人系統。

Goldfield和他的同事目前使用SEAS和Wyss的運動捕捉實驗室研究運動功能。雖然動作捕捉可以說明運動，但它無法測量力，這對于診斷神經運動和認知發育障礙至關重要。

“早期診斷是治療這些發育障礙的游戲名稱，這種可穿戴傳感器可以為我們提供目前尚無法獲得的許多優勢，”Goldfield說。

本文僅在成人手上測試了該設備。接下來，研究人員計劃縮小設備并在兒童手上進行測試。

“量化復雜的人類運動的能力為我們提供了一個前所未有的診斷工具，”羅布·伍德的工程與應用科學在SEAS查爾斯河教授創始威斯研究所核心教員和研究的資深作者說。“將重點放在對幼兒運動技能的發展提出了如何將許多傳感器集成到一個小型，重量輕，不顯眼的可穿戴設備獨特的挑戰。這些新的傳感器解決這些挑戰，如果我們能創造可穿戴式傳感器，對于這樣一項艱巨的任務，我們相信這也將在診斷，治療，人機界面和虛擬現實中開辟應用。“