У недоношенных детей нередко наблюдаются проблемы с нервно-двигательной системой и когнитивными функциями. Наиболее эффективный метод уменьшения негативных последствий – ранняя диагностика с использованием специальных тестов. Однако получение достоверных результатов затруднено, поскольку младенцы не любят, когда их держат с какими-либо приспособлениями.
Для решения этой задачи специалисты Гарвардского университета создали компактный, мягкий и безопасный датчик, который легко крепится к руке и позволяет отслеживать силу сжатия, а также движения кисти и пальцев. Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
Разработчики утверждают, что благодаря возможности вычислять сложные движения человека получить беспрецедентный инструмент диагностики. Учитывая особенности двигательных навыков маленьких детей, перед учеными встала задача поместить множество сенсоров в маленькое, легкое и ненавязчивое носимое устройство, что позволит минимизировать осложнения в развитии преждевременно рожденных детей.
Новый элемент датчика включает в себя нетоксичный жидкий раствор, характеризующийся высокой электропроводностью. Разработчики утверждают, что этот проводящий состав не представляет опасности, сопоставимой с соленой водой, и демонстрирует в четыре раза большую проводимость по сравнению с ранее используемыми биосовместимыми материалами, обеспечивая тем самым более точные результаты измерений.
Сенсорный раствор изготавливается из доступных пищевых добавок: йодида калия и глицерина. При смешивании глицерин разрушает кристаллическую структуру йодида калия, в результате чего образуются катионы калия (K +) и иодид-ионы (I-), что делает жидкость проводящей. Глицерин испаряется медленнее, чем вода, и, в сочетании с высокой растворимостью йодида калия, обеспечивает стабильность жидкости в определенном диапазоне температур и влажности. Именно эти факторы обуславливают ее высокую проводимость. Сам же датчик выполнен с учетом особенностей поведения маленьких детей — это не большие неудобные перчатки, а маленькое устройство из силикона, которое крепится на верхней части пальца и на его подушечке.
«Ранее проводившиеся работы выполнялись с использованием растворов хлорида натрия и глицерина, характеризующихся низкой электропроводимостью. Это приводило к получению неточных данных, для обработки которых необходимо было около 10 часов. Новое устройство позволило существенно уменьшить время подготовки информации до 20 минут и обеспечить ее высокую точность. Также, учитывая особую чувствительность кожи у преждевременно рожденных детей, часто страдающих ранними нарушениями развития, датчик устанавливается на верхней части пальца, чтобы не причинять дискомфорт», — отмечают инженеры.
В ходе исследования ученые испытали датчик исключительно на руках взрослого человека, но в будущем разработчики намерены уменьшить его и проверить уже на детях.