I bambini nati prematuri sviluppano spesso disabilità neuromotorie e cognitive dello sviluppo. Il modo migliore per ridurre l’impatto di queste disabilità è quello di intercettarle precocemente attraverso una serie di test cognitivi e motori. Ma misurare e registrare accuratamente le funzioni motorie dei bambini piccoli è spesso difficile. E, come ogni genitore vi dirà, i bambini tendono a non gradire l’uso di dispositivi ingombranti sulle loro mani, oltre a sviluppare… una predilezione per l’ingestione di cose che non dovrebbero mettere in bocca.

Fortunatamente, i ricercatori dell’Università di Harvard hanno sviluppato un sensore morbido, non tossico e indossabile che si attacca discretamente alla mano e misura la forza della presa e del movimento della mano e delle dita.

La ricerca, pubblicata su Advanced Functional Materials, è il frutto di una collaborazione tra la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), il Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, il Beth Israel Deaconess Medical Center e il Boston Children’s Hospital.

Abbiamo sviluppato un nuovo tipo di liquido conduttivo che non è più pericoloso di una piccola goccia di acqua salata“, ha detto Siyi Xu, uno studente laureato alla SEAS e primo autore del documento. “È quattro volte più conduttivo delle precedenti soluzioni biocompatibili, il che porta a dati più puliti e meno confusi“.

La soluzione di rilevamento è infatti composta da ioduro di potassio, un comune integratore alimentare, e glicerolo, diffuso additivo alimentare. Dopo un breve periodo di miscelazione, il glicerolo rompe la struttura cristallina dello ioduro di potassio e forma cationi di potassio (K+) e ioni ioduro (I-), rendendo conduttivo il liquido. Poiché il glicerolo ha un tasso di evaporazione inferiore a quello dell’acqua e lo ioduro di potassio è altamente solubile, il liquido è stabile in una gamma di temperature e livelli di umidità e altamente conduttivo.

Precedenti sensori morbidi biocompatibili sono stati realizzati utilizzando soluzioni di cloruro di sodio-glicerolo, ma queste soluzioni hanno basse conducibilità, il che rende i dati del sensore molto confusi, e ci vogliono anche circa 10 ore per prepararsi“, ha detto Xu. “Abbiamo accorciato il tempo fino a circa 20 minuti per ottenere dati molto puliti“.

Il design dei sensori tiene conto anche delle esigenze dei bambini. Piuttosto che un guanto ingombrante, il sensore in gomma siliconica si trova sulla parte superiore del dito.

Rileviamo spesso che i bambini che nascono presto o che hanno avuto diagnosi di disturbi dello sviluppo precoce hanno una pelle altamente sensibile,” ha detto Eugene Goldfield, coautore dello studio e professore associato nel programma di scienze comportamentali presso il Boston Children’s Hospital e la Harvard Medical School e membro associato della facoltà del Wyss Institute della Harvard University. “Attaccandosi alla parte superiore del dito, questo dispositivo fornisce informazioni accurate” – ha poi proseguito Goldfield, principale ricercatore del progetto Flexible Electronics for Toddlers presso il Wyss Institute, che progetta sistemi robotici modulari per bambini nati prematuri e a rischio di paralisi cerebrale.

Goldfield e i suoi colleghi sono attualmente impegnati nello studiare la funzione motoria utilizzando il Motion Capture Lab di SEAS e Wyss. Mentre il motion capture può dire molto sul movimento, non può in realtà misurare la forza, che è fondamentale per la diagnosi delle disabilità neuromotorie e cognitive dello sviluppo.

La diagnosi precoce è cruciale quando si tratta di trattare queste disabilità dello sviluppo e questo sensore indossabile può darci un sacco di vantaggi non attualmente disponibili“, ha detto Goldfield.

La capacità di quantificare i movimenti umani complessi ci dà uno strumento diagnostico senza precedenti“, dice Rob Wood, il Charles River Professor of Engineering and Applied Sciences at SEAS, membro fondatore della Core Faculty del Wyss Institute e autore senior dello studio. “L’attenzione allo sviluppo delle capacità motorie dei più piccoli presenta sfide uniche per l’integrazione di molti sensori in un dispositivo piccolo, leggero e poco appariscente da indossare. Questi nuovi sensori risolvono queste sfide – e se riusciamo a creare sensori indossabili per un compito così impegnativo, crediamo che questo aprirà anche applicazioni in diagnostica, terapeutica, interfacce uomo-macchina e realtà virtuale” – ha concluso.

Revisione scientifica a cura della Dr.ssa Roberta Gammella. Laureata in Medicina e Chirurgia presso l’Università degli Studi di Napoli Federico II. E’ registrata all’Ordine Medici-Chirurghi e Odontoiatri di Napoli e Provincia