近日,，美國哈佛大學(xué)的研究人員們開發(fā)出一種柔軟,、無毒的可穿戴傳感器,，它可以不顯眼地佩戴在手部,，測(cè)量抓握的力量以及手部與手指的運(yùn)動(dòng),。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)功能材料（Advanced Functional Materials）》期刊上,，是哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）、Wyss生物啟發(fā)工程研究所,、貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心與波士頓兒童醫(yī)院合作開發(fā)的成果,。哈佛大學(xué)技術(shù)開發(fā)辦公室提出了與新型柔性傳感器架構(gòu)相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，并正在為這些技術(shù)尋求商業(yè)化機(jī)會(huì),。
這種傳感器的一個(gè)新要素就是無毒,、高導(dǎo)電性的溶液。SEAS 研究生,、論文第一作者 Siyi Xu 表示：“我們開發(fā)了一種新型導(dǎo)電液體,，它的安全性可以媲美一小滴鹽水。它比之前的生物兼容性液體導(dǎo)電性更好,，將通往更干凈,、更少噪聲數(shù)據(jù)的目標(biāo)?！?/p>
這種具有感知功能的溶液是由碘化鉀以及甘油組成,，碘化鉀口服液是一種膳食補(bǔ)充品，甘油是一種普通的食品添加劑,。在短時(shí)間混合之后,，甘油打破了碘化鉀的晶體結(jié)構(gòu)，并形成鉀離子（K+）與碘離子（I-）,，使得液體導(dǎo)電,。因?yàn)楦视偷恼舭l(fā)速率比水更低，而碘化鉀是高度可溶的,，所以溶液不僅能在一定的溫濕度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定,，而且具有高導(dǎo)電性。
Xu 表示：“之前,，具有生物相容性的柔性傳感器是由氯化物-甘油溶液組成,，但是這些溶液的導(dǎo)電性差，使得傳感器數(shù)據(jù)的噪音變得很大,，而且需要10個(gè)小時(shí)才能準(zhǔn)備好,。我們已經(jīng)將這個(gè)時(shí)間縮短至20分鐘，并且獲取到了非常干凈的數(shù)據(jù),?！?/p>
傳感器的設(shè)計(jì)也考慮到了兒童的需求。與笨重的手套不同,，這種硅橡膠傳感器放置在手指上方與指尖上,。論文合著者之一、波士頓兒童醫(yī)院與哈佛醫(yī)學(xué)院行為科學(xué)項(xiàng)目副教授、哈佛大學(xué) Wyss 研究所副教員 Eugene Goldfield 是 Wyss 研究所研究?jī)和嵝噪娮禹?xiàng)目的首席研究員,，該研究所為早產(chǎn)以及有腦癱危險(xiǎn)的兒童設(shè)計(jì)了模塊化的機(jī)器人系統(tǒng),。
Goldfield 及其同事目前正在使用 SEAS 與 Wyss 的運(yùn)動(dòng)捕捉實(shí)驗(yàn)室研究運(yùn)動(dòng)機(jī)能。雖然運(yùn)動(dòng)捕捉可以告訴我們?cè)S多有關(guān)運(yùn)動(dòng)的情況,，但是它無法測(cè)量力度,，而力度對(duì)于診斷神經(jīng)運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知發(fā)育障礙來說很關(guān)鍵。
論文合著者之一,、波士頓兒童醫(yī)院與哈佛醫(yī)學(xué)院行為科學(xué)項(xiàng)目副教授,、哈佛大學(xué) Wyss 研究所副教員 Eugene Goldfield 表示：“我們經(jīng)常看到,，早產(chǎn)或者被診斷為早期發(fā)育障礙的兒童具有高度敏感的皮膚,。通過將這種設(shè)備粘到手指上面，可以獲取準(zhǔn)確的信息,，并能考慮到兒童手部的敏感性,。”
Goldfield 表示：“早期診斷對(duì)于治療這些發(fā)育障礙來說很重要,，這種可穿戴的傳感器給我們帶來了目前沒有的優(yōu)點(diǎn),。”
SEAS 工程與應(yīng)用科學(xué)系教授,、Wyss 研究所創(chuàng)始核心教員,、論文高級(jí)作者 Rob Wood 表示：“量化復(fù)雜人體運(yùn)動(dòng)的能力，為我們帶來了一個(gè)前所未有的診斷工具,。對(duì)于兒童運(yùn)動(dòng)技能發(fā)展的聚焦，為如何將許多傳感器整合到一個(gè)小型,、輕量,、不顯眼的可穿戴設(shè)備中，帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn),。這些新型傳感器解決了這些挑戰(zhàn),，而且如果我們能夠創(chuàng)造出勝任如此艱巨任務(wù)的可穿戴傳感器，我們相信它也將開啟診斷,、治療,、人機(jī)交互界面與虛擬現(xiàn)實(shí)等方面的應(yīng)用?！?/p>