近日，美國哈佛大學的研究人員們開發(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，測量抓握的力量以及手部與手指的運動。

　　這項研究發(fā)表在《先進功能材料（Advanced Functional Materials）》期刊上，是哈佛大學約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學學院（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)的知識產(chǎn)權(quán)組合，并正在為這些技術(shù)尋求商業(yè)化機會。

　　這種傳感器的一個新要素就是無毒、高導電性的溶液。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電性更好，將通往更干凈、更少噪聲數(shù)據(jù)的目標。”

　　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充品，甘油是一種普通的食品添加劑。在短時間混合之后，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-），使得液體導電。因為甘油的蒸發(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個小時才能準備好。我們已經(jīng)將這個時間縮短至20分鐘，并且獲取到了非常干凈的數(shù)據(jù)。”

　　傳感器的設(shè)計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)學院行為科學項目副教授、哈佛大學 Wyss 研究所副教員 Eugene Goldfield 是 Wyss 研究所研究兒童柔性電子項目的首席研究員，該研究所為早產(chǎn)以及有腦癱危險的兒童設(shè)計了模塊化的機器人系統(tǒng)。

　　Goldfield 及其同事目前正在使用 SEAS 與 Wyss 的運動捕捉實驗室研究運動機能。雖然運動捕捉可以告訴我們許多有關(guān)運動的情況，但是它無法測量力度，而力度對于診斷神經(jīng)運動和認知發(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)學院行為科學項目副教授、哈佛大學 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。”

　　SEAS 工程與應(yīng)用科學系教授、Wyss 研究所創(chuàng)始核心教員、論文高級作者 Rob Wood 表示：“量化復雜人體運動的能力，為我們帶來了一個前所未有的診斷工具。對于兒童運動技能發(fā)展的聚焦，為如何將許多傳感器整合到一個小型、輕量、不顯眼的可穿戴設(shè)備中，帶來了獨特的挑戰(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、人機交互界面與虛擬現(xiàn)實等方面的應(yīng)用。”