食指頂部和食指尖端的安全，柔軟的傳感器檢測手指的運動，拉力和力量，同時執行不同的活動，例如彎曲和伸展
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及早發現它們。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，並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，測量抓握的力量和手和手指的運動。
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的導電液體，它不會比一小滴鹽水更危險，”SEAS的研究生和該論文的第一作者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，並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（甘油）製成，甘油是一種常見的食品添加劑。在短暫的混合期後，甘油破壞碘化鉀的晶體結構並形成鉀陽離子（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，並且碘化鉀是高度可溶的，所以液體在一系列溫度和溼度水平下都是穩定的並且具有高導電性。
“以前的生物相容性軟傳感器是用氯化鈉 - 甘油溶液製成的，但這些溶液的電導率很低，這使得傳感器數據非常嘈雜，而且製備也需要大約10個小時，”Xu說。“我們將其縮短到大約20分鐘，並獲得非常乾淨的數據。”
傳感器的設計也考慮到了兒童的需要。硅橡膠傳感器不是一個龐大的手套，而是位於手指頂部和指墊上。
“我們經常看到早產兒或被診斷患有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學院的學校和副教授。“通過粘在手指頂部，這個裝置可以提供準確的信息，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，但它無法測量力量，這對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遊戲名稱，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。
本文僅對成人手上的設備進行了測試。接下來，研究人員計劃縮小設備並在兒童手上進行測試。
“量化複雜人體運動的能力為我們提供了前所未有的診斷工具，”SEAS工程與應用科學Charles River教授，Wyss研究所創始核心學院成員，該研究的高級作者Rob Wood說。“對幼兒運動技能發展的關注為如何將許多傳感器集成到一個小巧，輕便且不引人注目的可穿戴設備中提出了獨特的挑戰。這些新傳感器解決了這些挑戰 - 如果我們能夠為這樣一個要求創造可穿戴傳感器任務，我們相信這也將在診斷，治療，人機界面和虛擬現實中開闢應用。“
這項研究由Daniel M. Vogt，Wen-Hao Hsu，John Osborne，Timothy Walsh，Jonathan R. Foster，Sarah K.Sullivan，Vincent C. Smith和Andreas Rousing共同撰寫。它得到了美國國立衛生研究院的支持。
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