一种可穿戴式软传感器制造技术

早产的儿童通常会出现神经运动和认知发育障碍。减少这些残疾影响的最好方法是通过一系列认知和运动测试尽早发现它们。但是准确地测量和记录幼儿的运动功能是很困难的。正如任何家长都会告诉你的那样，蹒跚学步的孩子往往不喜欢在手上戴笨重的设备，而且倾向于摄入他们不应该摄入的东西。

哈佛大学的研究人员已经开发出一种柔软、无毒的可穿戴传感器，它可以不显眼地附着在手上，测量抓取的力以及手和手指的运动。该传感器的一个新元素是一种无毒、高导电的液体溶液。哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究生徐思一表示:“我们已经开发出了一种新型导电液体，它的危险不比一小滴盐水大。”“与之前的生物兼容解决方案相比，它的导电性提高了四倍，导致数据更清洁、噪音更小。”

哈佛大学技术开发办公室已经提交了一份与新型软传感器架构相关的知识产权组合，并正在为这些技术寻找商业化机会。

这种感应溶液由碘化钾(一种常见的膳食补充剂)和甘油(一种常见的食品添加剂)制成。经过短时间的混合后，甘油打破碘化钾的晶体结构，形成钾离子(K+)和碘离子(I-)，使液体导电。因为甘油的蒸发速率比水低，而且碘化钾是高溶解性的，这种液体在温度和湿度范围内都是稳定的，而且具有高导电性。

“以前的生物相容性软传感器是使用氯化钠-甘油溶液制成的，但这些溶液的电导率很低，这使得传感器的数据非常嘈杂，而且准备工作也需要大约10个小时，”Xu说。“我们把时间缩短到20分钟左右，得到了非常干净的数据。”

传感器的设计也考虑到了儿童的需要。与笨重的手套不同，硅橡胶传感器安装在手指和手指垫上。“我们经常看到，早产或被诊断为早期发育障碍的儿童有着高度敏感的皮肤。”尤金·戈德菲尔德说，他是这项研究的共同作者，也是波士顿儿童医院和哈佛医学院行为科学项目的副教授，也是哈佛大学威斯研究所的副教授。“通过粘在手指顶部，该设备在绕过孩子敏感的手时提供准确的信息。”

Goldfield和他的同事们目前使用SEAS和Wyss的运动捕捉实验室研究运动功能。虽然动作捕捉可以告诉很多关于运动的信息，但它不能测量力量，而这对诊断神经运动和认知发育障碍至关重要。戈德菲尔德说:“在治疗这些发育障碍方面，早期诊断是最重要的，这种可穿戴传感器可以给我们带来很多目前还没有的优势。”

本文只在成人手上测试了该装置。接下来，研究人员计划缩小该设备的规模，并在儿童手上进行测试。“量化复杂人类运动的能力为我们提供了一种前所未有的诊断工具，”海洋工程学院查尔斯河工程与应用科学教授、威斯研究所创始核心教师、该研究的资深作者Rob Wood说。“对幼儿运动技能发展的关注为如何将许多传感器集成到一个小、轻、不显眼的可穿戴设备提出了独特的挑战。这些新型传感器解决了这些挑战——如果我们能够创造出可穿戴传感器来完成这样一项艰巨的任务，我们相信这也将打开诊断、治疗、人机界面和虚拟现实领域的应用大门。”