પરંપરાગત મોં દ્વારા અથવા કપાળ પરના થર્મોમીટર ઘણીવાર શરીરના સાચા મુખ્ય તાપમાન (core temperature) ને માપી શકતા નથી, અને હાલના ગળી શકાય તેવા ઉપકરણો સામાન્ય રીતે સુરક્ષિત રીતે ગળવા માટે ખૂબ જ મોટા હોય છે. MIT ના એન્જિનિયરોએ એક અત્યંત નાનું સેન્સર બનાવીને આ ખામી દૂર કરી છે જે અગાઉના સ્તરે આંતરિક તાપમાનનું સતત નિરીક્ષણ કરે છે.

અત્યાર સુધીનું સૌથી નાનું ગળી શકાય તેવું સેન્સર એન્જિનિયરિંગ

ટીમે એક સિંગલ-સ્ક્વેર-મિલીમીટર સિલિકોન ચિપ પર સર્કિટ સેટ કરી છે. તેને સમાવતું કેપ્સ્યુલ માત્ર 6 × 4 mm નું છે, જેને મુખ્ય લેખક સારાંશ શર્મા અત્યાર સુધીનું સૌથી નાનું ગળી શકાય તેવું તાપમાન સેન્સર કહે છે.

ચોકસાઈ જાળવી રાખવા માટે, તેમણે લીકેજ કરંટ (leakage current) પર આધારિત એક ઓસિલેટર બનાવ્યું છે—એક એવો સૂક્ષ્મ પ્રવાહ જે સર્કિટ બંધ હોવા છતાં પણ ચાલુ રહે છે. કારણ કે આ પ્રવાહ તાપમાન સાથે બદલાય છે, તેથી સેન્સર 0.01 °C જેટલો નાનો ફેરફાર પણ શોધી શકે છે.

બેકસ્કેટરિંગ ટેકનોલોજી દ્વારા લો-પાવર ડિઝાઇન

કોઈપણ આંતરિક તબીબી ઉપકરણ માટે પાવર એક મોટો પડકાર છે. સેન્સર 1.55-વોલ્ટ કોઇન સેલ પર ચાલે છે, પરંતુ સંશોધકોએ ઉર્જા બચાવવા માટે બેકસ્કેટર સિસ્ટમ ઉમેરી છે.

ડેટા બ્રોડકાસ્ટ કરવા માટે તેની બેટરીનો ઉપયોગ કરવાને બદલે, કેપ્સ્યુલનું એન્ટેના એક્સટર્નલ રીડર દ્વારા મોકલવામાં આવતા અલ્ટ્રા-હાઈ-ફ્રીક્વન્સી રેડિયો તરંગોને મોડ્યુલેટ કરે છે. એક્સટર્નલ રીસીવર પરાવર્તિત સિગ્નલ વાંચે છે અને આંતરિક તાપમાનની ગણતરી કરે છે, જેનાથી ટ્રાન્સમિશન પાવરનો મોટો ભાગ બહારના એન્ટેના પર રહે છે અને કેપ્સ્યુલનું હીટ આઉટપુટ ન્યૂનતમ રહે છે.

રિમોટ હેલ્થ મોનિટરિંગના ક્ષિતિજોનું વિસ્તરણ

સતત, નોન-ઇન્વેસિવ કોર-ટેમ્પરેચર ડેટા તાવના ટ્રેકિંગથી આગળ વધીને નવી શક્યતાઓ ખોલે છે. ક્લિનિશિયન્સ રીઅલ ટાઇમમાં ચેપનું નિરીક્ષણ કરી શકે છે, ખાસ કરીને ઇમ્યુનોસપ્રસ્ડ (immunosuppressed) દર્દીઓમાં જ્યાં વહેલી જાણકારી સેપ્સિસને અટકાવી શકે છે. આ ઉપકરણ એનેસ્થેસિયા દરમિયાન અને પછી પણ દર્દીઓ પર નજર રાખી શકે છે.

હોસ્પિટલની બહાર, એથ્લેટ્સ અને સૈનિકો હીટ સ્ટ્રેસ માપવા માટે આ કેપ્સ્યુલનો ઉપયોગ કરી શકે છે, અને મહિલાઓ ઓવ્યુલેશન ટ્રેકિંગ માટે વધુ સચોટ તાપમાન કર્વ મેળવી શકે છે. તે અંતે રોજિંદા ઉપયોગ માટે પ્રમાણભૂત થર્મોમીટરનું સ્થાન લઈ શકે છે.

મુખ્ય મુદ્દાઓ

  • અત્યંત લઘુતાકરણ (Extreme Miniaturization): 1 mm² સિલિકોન ચિપ અને 6 × 4 mm કેપ્સ્યુલ અગાઉના ગળી શકાય તેવા મોડેલોના ગળવા અને અવરોધ (blockage) ના જોખમોને દૂર કરે છે.
  • ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને કાર્યક્ષમતા: લીકેજ-કરંટ ઓસિલેટર્સ 0.01 °C ચોકસાઈ આપે છે જ્યારે બેકસ્કેટર કોમ્યુનિકેશન પાવર વપરાશ ઘટાડે છે.
  • વિવિધ ક્લિનિકલ ઉપયોગો: ચેપનું વહેલું નિદાન, એનેસ્થેસિયા મોનિટરિંગ અને એથ્લેટ્સ માટે શારીરિક ટ્રેકિંગ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે.

MIT ના એન્જિનિયરોએ એક ગળી શકાય તેવું તાપમાન સેન્સર રજૂ કર્યું છે જે 6 mm × 4 mm ના કેપ્સ્યુલમાં સમાઈ જાય છે અને 0.01 °C ની ચોકસાઈ સાથે શરીરના મુખ્ય તાપમાનને માપે છે. 1 mm² સિલિકોન ચિપ પર આધારિત, તે પાવરની જરૂરિયાતોને એક નાના 1.55-વોલ્ટ કોઇન સેલ માટે પૂરતી ઓછી રાખવા માટે લીકેજ-કરંટ ઓસિલેટર અને બેકસ્કેટર કોમ્યુનિકેશનનો ઉપયોગ કરે છે.

પરંપરાગત થર્મોમીટર કેમ નિષ્ફળ જાય છે

મોં અને કપાળના થર્મોમીટર માત્ર સપાટીની ગરમીને જ પકડે છે, જે સાચા કોર ટેમ્પરેચર કરતા પાછળ રહી શકે છે—જે ઇન્ટેન્સિવ-કેર સેટિંગ્સ, સર્જરી અને હાઇ-પરફોર્મન્સ વાતાવરણમાં એક ગંભીર ખામી છે. હાલના ગળી શકાય તેવા સેન્સર્સ ઘણીવાર ગળવામાં મુશ્કેલી અને ગેસ્ટ્રોઇન્ટેસ્ટીનલ બ્લોકેજનું કારણ બનવા માટે મોટા હોય છે. MIT ની ટીમનો જવાબ ઇલેક્ટ્રોનિક્સને લેબોરેટરી-ગ્રેડ ચોકસાઈ જાળવી રાખીને સુરક્ષિત રીતે ગળી શકાય તેવા કદમાં ઘટાડવાનો છે.

એન્જિનિયરિંગમાં મોટી છલાંગ

સેન્સરનું હૃદય એક ઓસિલેટર છે જે લીકેજ કરંટનો ઉપયોગ કરે છે—એક એવો સૂક્ષ્મ ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ જે સર્કિટ "બંધ" હોવા છતાં પણ ચાલુ રહે છે. આ પ્રવાહ તાપમાન સાથે અનુમાનિત રીતે બદલાય છે, તેથી ચિપ એક એવી ફ્રીક્વન્સી જનરેટ કરે છે જે શરીરની ગરમી સાથે બદલાય છે. કારણ કે ઓસિલેટર સીધું 1 mm² ડાઈ પર જ હોય છે, તેથી વધારાના તાપમાન-સેન્સિંગ ઘટકોની જરૂર પડતી નથી, જેનાથી જગ્યા બચે છે અને કેલિબ્રેશન ડ્રિફ્ટ ટાળી શકાય છે.

પાવર એ ગળી શકાય તેવા ઉપકરણો માટે બીજો અવરોધ છે. 1.55-વોલ્ટ કોઇન સેલ બેઝિક લોજિકને પાવર આપે છે, જ્યારે બેકસ્કેટર ડેટા ટ્રાન્સમિશન સંભાળે છે. કેપ્સ્યુલ પરનું એન્ટેના એક્સટર્નલ રીડર દ્વારા મોકલવામાં આવતા અલ્ટ્રા-હાઈ-ફ્રીક્વન્સી રેડિયો તરંગોને પરાવર્તિત કરે છે. પરાવર્તિત સિગ્નલને મોડ્યુલેટ કરીને, કેપ્સ્યુલ રેડિયો બર્સ્ટ જનરેટ કરવા માટે પોતાની ઉર્જા ખર્ચ્યા વિના તેનું તાપમાન જણાવે છે. વ્યવહારમાં, મોટાભાગનો ટ્રાન્સમિશન પાવર એક્સટર્નલ એન્ટેનામાંથી આવે છે, જે બેટરી લાઇફ વધારે છે અને કેપ્સ્યુલનું હીટ આઉટપુટ નગણ્ય રાખે છે.

હેલ્થ મોનિટરિંગ પર સંભવિત પ્રભાવ

એનેસ્થેસિયા નિષ્ણાતો સર્જરી દરમિયાન સતત શરીરના આંતરિક તાપમાન પર નજર રાખી શકે છે, જેનાથી હાઈપોથર્મિયા સંબંધિત જટિલતાઓ ઘટાડી શકાય છે. હોસ્પિટલની બહાર, અત્યંત આબોહવામાં કામ કરતા રમતવીરો અને સૈનિકો હીટ સ્ટ્રેસ પર રીઅલ-ટાઇમ ફીડબેક મેળવી શકે છે, જ્યારે ઓવ્યુલેશન પર દેખરેખ રાખતી મહિલાઓને ત્વચા આધારિત પદ્ધતિઓ કરતા વધુ સચોટ આંતરિક તાપમાન વળાંકનો લાભ મળી શકે છે.

આગળ શું જોવું

મુખ્ય સારાંશ: લીકેજ-કરંટ તાપમાન શોધ (leakage-current temperature detection) ને બેકસ્કેટર ડેટા ટ્રાન્સફર સાથે જોડીને, MIT ના એન્જિનિયરોએ બતાવ્યું છે કે ગળી શકાય તેવું આંતરિક તાપમાન મોનિટર અત્યંત નાનું અને ઓછી શક્તિ વાપરતું હોઈ શકે છે, જે સતત અને ઉચ્ચ-ચોકસાઈ ધરાવતા સ્વાસ્થ્ય ટ્રેકિંગ તરફનો વાસ્તવિક માર્ગ મોકળો કરે છે.