En sécurité, des capteurs souples sur le dessus et le bout de l'index détectent les mouvements, effort et force du doigt lors de l'exécution de différentes activités, comme fléchir et étendre le doigt et ramasser des poids et des boîtes. Crédits :Siyi Xu, Daniel M. Vogt, et Andreas W. Rousing/Harvard SEAS
Les enfants nés prématurément développent souvent des troubles du développement neuromoteur et cognitif. La meilleure façon de réduire les impacts de ces handicaps est de les détecter tôt grâce à une série de tests cognitifs et moteurs. Mais mesurer et enregistrer avec précision les fonctions motrices des petits enfants est délicat. Comme tout parent vous le dira, les tout-petits ont tendance à ne pas aimer porter des appareils encombrants sur leurs mains et ont une prédilection pour ingérer des choses qu'ils ne devraient pas.
Des chercheurs de l'Université Harvard ont développé une capteur portable non toxique qui se fixe discrètement à la main et mesure la force d'une prise et le mouvement de la main et des doigts.
La recherche a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés et est une collaboration entre la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), Le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Centre médical Beth Israel Deaconess, et l'hôpital pour enfants de Boston.
Un nouvel élément du capteur est un non-toxique, solution liquide hautement conductrice.
"Nous avons développé un nouveau type de liquide conducteur qui n'est pas plus dangereux qu'une petite goutte d'eau salée, " dit Siyi Xu, un étudiant diplômé à SEAS et premier auteur de l'article. « Il est quatre fois plus conducteur que les précédentes solutions biocompatibles, menant à plus propre, des données moins bruyantes."
L'Office of Technology Development de Harvard a déposé un portefeuille de propriété intellectuelle concernant l'architecture de nouveaux capteurs logiciels et recherche des opportunités de commercialisation pour ces technologies.
En sécurité, des capteurs souples sur le dessus et le bout de l'index détectent les mouvements, effort et force du doigt lors de l'exécution de différentes activités, comme fléchir et étendre le doigt et ramasser des poids et des boîtes. (Image/vidéo avec l'aimable autorisation de Siyi Xu, Daniel M. Vogt, et Andreas W. Rousing/Harvard SEAS) Crédit :Siyi Xu, Daniel M. Vogt, et Andreas W. Rousing/Harvard SEAS
La solution de détection est composée d'iodure de potassium, qui est un complément alimentaire courant, et glycérol, qui est un additif alimentaire courant. Après une courte période de mélange, le glycérol brise la structure cristalline de l'iodure de potassium et forme des cations potassium (K+) et des ions iodure (I-), rendre le liquide conducteur. Parce que le glycérol a un taux d'évaporation plus faible que l'eau, et l'iodure de potassium est très soluble, le liquide est à la fois stable dans une plage de températures et de niveaux d'humidité et très conducteur.
"Les précédents capteurs souples biocompatibles étaient fabriqués à partir de solutions de chlorure de sodium-glycérol mais ces solutions ont de faibles conductivités, ce qui rend les données du capteur très bruyantes, et il faut également environ 10 heures pour préparer, ", a déclaré Xu. "Nous avons réduit cela à environ 20 minutes et obtenons des données très propres."
La conception des capteurs prend également en compte les besoins des enfants. Plutôt qu'un gant volumineux, le capteur en caoutchouc de silicone se trouve sur le dessus du doigt et sur la pulpe du doigt.
"Nous constatons souvent que les enfants nés prématurément ou chez qui on a diagnostiqué des troubles du développement précoces ont une peau très sensible, " a déclaré Eugène Goldfield, co-auteur de l'étude et professeur agrégé au programme de sciences du comportement du Boston Children's Hospital et de la Harvard Medical School et membre associé du corps professoral du Wyss Institute de l'Université Harvard. "En collant au bout du doigt, cet appareil donne des informations précises tout en contournant avec sensibilité la main de l'enfant."
Goldfield est le chercheur principal du projet Flexible Electronics for Toddlers au Wyss Institute, qui conçoit des systèmes robotiques modulaires pour les tout-petits nés prématurément et à risque de paralysie cérébrale.
Goldfield et ses collègues étudient actuellement la fonction motrice à l'aide du Motion Capture Lab de SEAS et Wyss. Alors que la capture de mouvement peut en dire beaucoup sur le mouvement, il ne peut pas mesurer la force, ce qui est essentiel pour diagnostiquer les troubles neuromoteurs et cognitifs du développement.
« Le diagnostic précoce est la règle du jeu lorsqu'il s'agit de traiter ces troubles du développement et ce capteur portable peut nous offrir de nombreux avantages qui ne sont pas disponibles actuellement, " a déclaré Goldfield.
Cet article n'a testé l'appareil que sur des mains d'adultes. Prochain, les chercheurs prévoient de réduire l'appareil et de le tester sur les mains d'enfants.
"La capacité de quantifier des mouvements humains complexes nous donne un outil de diagnostic sans précédent, " dit Rob Wood, le professeur Charles River d'ingénierie et de sciences appliquées à SEAS, Membre fondateur du corps professoral du Wyss Institute, et auteur principal de l'étude. "L'accent mis sur le développement des habiletés motrices chez les tout-petits présente des défis uniques quant à la façon d'intégrer de nombreux capteurs dans un petit, poids léger, et dispositif portable discret. Ces nouveaux capteurs résolvent ces défis, et si nous pouvons créer des capteurs portables pour une tâche aussi exigeante, nous pensons que cela ouvrira également des applications dans le diagnostic, thérapeutique, interfaces homme-machine, et réalité virtuelle."
