Un sensor suave, seguro y portátil.

Los niños que nacen prematuramente a menudo desarrollan discapacidades neuromotoras y cognitivas del desarrollo. La mejor manera de reducir el impacto de esas discapacidades es detectarlas temprano a través de 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 les suele disgustar el uso de dispositivos voluminosos en sus manos y tienen una predilección por ingerir cosas que no deberían.

Los investigadores de la Universidad de Harvard han desarrollado un sensor portátil suave y no tóxico que se adhiere discretamente a la mano y mide la fuerza de un agarre.

La investigación se publicó en Advanced Functional Materials y es una colaboración entre la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica, el Centro Médico Beth Israel Deaconess y el Boston Children’s Hospital.

Un elemento novedoso del sensor es una solución líquida altamente tóxica y no tóxica.

«Hemos desarrollado un nuevo tipo de líquido conductivo que no es más peligroso que una pequeña gota de agua salada», dijo Siyi Xu, un estudiante graduado de SEAS y primer autor del artículo.

«Es cuatro veces más conductivo que las soluciones biocompatibles anteriores, lo que lleva a datos más limpios y 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.

La solución sensorial está hecha de yoduro de potasio, que es un suplemento dietético común, y glicerol, que es un aditivo alimentario común.

Después de un corto período de mezcla, el glicerol rompe la estructura cristalina del yoduro de potasio y forma cationes de potasio (K +) e iones de yoduro (I-), lo que hace 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 es altamente conductor.

«Los sensores blandos biocompatibles anteriores se han fabricado con soluciones de cloruro de sodio-glicerol, pero estas soluciones tienen una baja conductividad, lo que hace que los datos del sensor sean muy ruidosos.

Y también demora aproximadamente 10 horas en prepararse», dijo Xu. «Lo hemos reducido a unos 20 minutos y obtenemos datos muy claros».

El diseño de los sensores también tiene en cuenta la necesidad de los niños. En lugar de un guante voluminoso, el sensor de goma de silicona se encuentra en la parte superior del dedo y en la almohadilla para el dedo.

«A menudo vemos que los niños que nacen antes de tiempo o que han sido diagnosticados con trastornos tempranos del desarrollo tienen una piel muy sensible», dijo Eugene Goldfield, coautora del estudio y profesora asociada en el Programa de Ciencias del Comportamiento en el Boston Children’s Hospital y Harvard Medical.

Miembro de la facultad escolar y asociada del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard. «Al adherirse a la parte superior del dedo, este dispositivo brinda información precisa al tiempo que se mueve alrededor de la mano del niño con sensibilidad».

Goldfield es el investigador principal del proyecto de Electrónica flexible para niños pequeños en el Instituto Wyss, que diseña sistemas robóticos modulares para niños 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, lo cual es fundamental para diagnosticar discapacidades neuromotoras y cognitivas del desarrollo.

«El diagnóstico temprano es el nombre del juego cuando se trata de tratar estas discapacidades del desarrollo y este sensor portátil puede darnos muchas ventajas que no están disponibles actualmente», dijo Goldfield.

Este papel solo probó el dispositivo en manos de adultos. A continuación, los investigadores planean reducir el dispositivo y probarlo en manos de los niños.

«La capacidad de cuantificar movimientos humanos complejos nos da una herramienta de diagnóstico sin precedentes», dice Rob Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Charles River en SEAS, miembro de la Facultad Fundadora del Instituto Wyss y autor principal del estudio.

«El enfoque en el desarrollo de habilidades motoras en niños pequeños presenta desafíos únicos sobre cómo integrar muchos sensores en un dispositivo portátil pequeño, ligero y discreto.

Estos nuevos sensores resuelven estos desafíos, y si podemos crear sensores portátiles para un usuario tan exigente. tarea, creemos que esto también abrirá aplicaciones en diagnóstico, terapéutica, interfaces hombre-computadora y realidad virtual «.

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