Исследователи Гарвардского университета разработали мягкий нетоксичный датчик, который незаметно прикрепляется к руке и измеряет силу захвата и движения руки и пальцев, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Advanced Functional Materials.
У недоношенных детей часто возникают нарушения нервно-двигательного и когнитивного развития. Лучший способ уменьшить воздействие этих нарушений - это выявить их на ранней стадии с помощью серии когнитивных и моторных тестов. Но точно измерить и записать двигательные функции маленьких детей сложно: любой родитель знает, что малыши, как правило, не любят носить громоздкие устройства на руках и имеют склонность к тому, чтобы глотать то, что не следует.
Одним из новых элементов датчика является нетоксичный жидкий раствор с высокой проводимостью.
«Мы разработали новый тип проводящей жидкости, которая не более опасна, чем небольшая капля соленой воды, - сказал Сий Сюй, аспирант Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона и первый автор статьи. - Он в четыре раза более проводящий, чем предыдущие биосовместимые решения, что приводит к получению более чистых и менее шумных данных».
Офис развития технологий Гарварда ищет возможности коммерциализации этих технологий.
Сенсорный раствор сделан из йодида калия и глицерина, которые являются распространенными пищевыми добавками. После короткого периода перемешивания глицерин разрушает кристаллическую структуру йодида калия и образует катионы калия (K +) и иодид-ионы (I-), делая жидкость проводящей. Поскольку у глицерина скорость испарения ниже, чем у воды, а йодид калия обладает высокой растворимостью, жидкость стабильна в диапазоне температур и уровней влажности и обладает высокой проводимостью.
«Предыдущие биосовместимые мягкие датчики были изготовлены с использованием растворов хлорида натрия и глицерина, но эти растворы имеют низкую проводимость, что делает данные датчика очень шумными, и для их подготовки требуется около 10 часов, - сказал Сюй. – Теперь мы сократили время до 20 минут и получили очень чистые данные».
Конструкция датчика также учитывает потребности детей: он крепится на верхней части пальца и на подушечке пальца.
«Мы часто видим, что дети, родившиеся раньше срока, или те, у которых были диагностированы ранние нарушения развития, имеют очень чувствительную кожу, - сказал Юджин Голдфилд, соавтор исследования и доцент по программе поведенческих наук в Бостонской детской больнице и Гарвардском медицинском институте. – Крепясь на верхнюю часть пальца, это устройство дает точную информацию, одновременно избегая соприкосновения с чувствительными местами на руке ребенка».
Голдфилд и его коллеги в настоящее время изучают двигательную функцию с использованием Лаборатории движения в Гарвардском институте Висса и Школе инженерных и прикладных наук. Но несмотря на то, что захват движения может рассказать много о движении, он не может измерить силу, которая имеет решающее значение для диагностики нейромоторных и когнитивных нарушений развития.
Пока устройство тестировалось только на руках взрослого человека. Далее исследователи планируют уменьшить его размеры и протестировать на руках детей.
«Способность количественно определять сложные движения человека
дает нам беспрецедентный диагностический инструмент, - говорит
Роб Вуд, профессор инженерных и прикладных наук в лаборатории
Чарльза Ривера, член-основатель факультета Института Висса и
старший автор исследования. - Сосредоточение внимания на развитии
двигательных навыков у детей младшего возраста заставляет
изобретать методы интеграций нескольких датчиков в маленькое,
легкое и переносимое устройство. Новые датчики отвечают этим
вызовам - и мы считаем, что это также даст возможности для
создания приложений диагностики, терапии, человеко-компьютерного
взаимодействия и виртуальной реальности».
[Фото: Irina Schmidt - ru.123rf.com]
