A salvo, sensores suaves en la parte superior y la punta del dedo índice detectan los movimientos, tensión y fuerza del dedo al realizar diferentes actividades, como flexionar y extender el dedo y levantar pesas y cajas. Crédito:Siyi Xu, Daniel M. Vogt, y Andreas W. Rousing / Harvard SEAS
Los niños que nacen prematuramente a menudo desarrollan discapacidades del desarrollo neuromotor y cognitivo. La mejor manera de reducir los impactos de esas discapacidades es detectarlas temprano mediante una serie de pruebas cognitivas y motoras. Pero medir y registrar con precisión las funciones motoras de los niños pequeños es complicado. Como cualquier padre le dirá, A los niños pequeños no les gusta usar dispositivos voluminosos en las manos y tienen predilección por ingerir cosas que no deberían.
Los investigadores de la Universidad de Harvard han desarrollado un Sensor portátil no tóxico que se adhiere discretamente a la mano y mide la fuerza de agarre y el movimiento de la mano y los dedos.
La investigación fue publicada en Materiales funcionales avanzados y es una colaboración entre la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, El Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica, Centro Médico Beth Israel Deaconess, y Boston Children's Hospital.
Un elemento novedoso del sensor es un no tóxico, solución líquida altamente conductora.
"Hemos desarrollado un nuevo tipo de líquido conductor que no es más peligroso que una pequeña gota de agua salada, "dijo Siyi Xu, estudiante de posgrado en SEAS y primer autor del artículo. "Es cuatro veces más conductivo que las soluciones biocompatibles anteriores, conduciendo a un limpiador, datos menos ruidosos ".
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado una cartera de propiedad intelectual relacionada con la arquitectura de nuevos sensores blandos y está buscando oportunidades de comercialización para estas tecnologías.
A salvo, sensores suaves en la parte superior y la punta del dedo índice detectan los movimientos, tensión y fuerza del dedo al realizar diferentes actividades, como flexionar y extender el dedo y levantar pesas y cajas. (Imagen / video cortesía de Siyi Xu, Daniel M. Vogt, y Andreas W. Rousing / Harvard SEAS) Crédito:Siyi Xu, Daniel M. Vogt, y Andreas W. Rousing / Harvard SEAS
La solución de detección está hecha de yoduro de potasio, que es un suplemento dietético común, y glicerol, que es un aditivo alimentario común. Después de un breve período de mezcla, el glicerol rompe la estructura cristalina del yoduro de potasio y forma cationes de potasio (K +) e iones de yoduro (I-), haciendo que el líquido sea conductor. Debido a que el glicerol tiene una tasa de evaporación más baja que el agua, y el yoduro de potasio es altamente soluble, el líquido es estable en un rango de temperaturas y niveles de humedad y altamente conductivo.
"Los sensores blandos biocompatibles anteriores se fabricaron utilizando soluciones de cloruro de sodio y glicerol, pero estas soluciones tienen conductividades bajas, lo que hace que los datos del sensor sean muy ruidosos, y también lleva unas 10 horas prepararlo, ", dijo Xu." Lo hemos reducido a unos 20 minutos y obtenemos datos muy limpios ".
El diseño de los sensores también tiene en cuenta las necesidades de los niños. En lugar de un guante voluminoso, el sensor de caucho de silicona se encuentra en la parte superior del dedo y en la yema del dedo.
"A menudo vemos que los niños que nacen antes de tiempo o que han sido diagnosticados con trastornos del desarrollo temprano tienen una piel muy sensible, "dijo Eugene Goldfield, coautor del estudio y profesor asociado en el Programa de Ciencias del Comportamiento del Boston Children's Hospital y la Facultad de Medicina de Harvard y miembro asociado de la facultad del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard. "Al pegarlo en la parte superior del dedo, este dispositivo brinda información precisa mientras se mueve con la sensibilidad de la mano del niño ".
Goldfield es el investigador principal del proyecto Flexible Electronics for Toddlers en el Wyss Institute, que diseña sistemas robóticos modulares para niños pequeños nacidos prematuramente y con riesgo de parálisis cerebral.
Goldfield y sus colegas actualmente estudian la función motora utilizando el Motion Capture Lab en SEAS y Wyss. Si bien la captura de movimiento puede decir mucho sobre el movimiento, no puede medir la fuerza, que es fundamental para diagnosticar discapacidades del desarrollo neuromotor y cognitivo.
"El diagnóstico temprano es el nombre del juego cuando se trata de tratar estas discapacidades del desarrollo y este sensor portátil puede brindarnos muchas ventajas que no están disponibles actualmente, "dijo Goldfield.
Este documento solo probó el dispositivo en manos de adultos. Próximo, los investigadores planean reducir el dispositivo y probarlo en manos de niños.
"La capacidad de cuantificar los movimientos humanos complejos nos brinda una herramienta de diagnóstico sin precedentes, "dice Rob Wood, el profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS, Miembro fundador del cuerpo docente principal del Wyss Institute, y autor principal del estudio. "El enfoque en el desarrollo de las habilidades motoras en los niños pequeños presenta desafíos únicos sobre cómo integrar muchos sensores en un pequeño, ligero, y dispositivo portátil discreto. Estos nuevos sensores resuelven estos desafíos, y si podemos crear sensores portátiles para una tarea tan exigente, creemos que esto también abrirá aplicaciones en el diagnóstico, terapéutica, interfaces hombre-computadora, y realidad virtual ".
