പരമ്പരാഗതമായ വായയിലൂടെയോ നെറ്റിയിലോ ഉപയോഗിക്കുന്ന തെർമോമീറ്ററുകൾ പലപ്പോഴും ശരീരത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ ആന്തരിക താപനില (core temperature) കൃത്യമായി രേഖപ്പെടുത്താറില്ല. നിലവിലുള്ള ഇൻജസ്റ്റബിൾ (ingestible) ഉപകരണങ്ങൾ സുരക്ഷിതമായി വിഴുങ്ങാൻ കഴിയാത്തവിധം വലുതാണ്. അഭൂതപൂർവമായ അളവിൽ ശരീരത്തിനുള്ളിലെ താപനില നിരന്തരം നിരീക്ഷിക്കുന്ന ഒരു കുഞ്ഞൻ സെൻസർ നിർമ്മിച്ചുകൊണ്ട് MIT എഞ്ചിനീയർമാർ ഈ വിടവ് നികത്തിയിരിക്കുന്നു.
ഇതുവരെ നിർമ്മിച്ചതിൽ വെച്ച് ഏറ്റവും ചെറിയ ഇൻജസ്റ്റബിൾ സെൻസർ
ഒരു സ്ക്വയർ മില്ലിമീറ്റർ സിലിക്കൺ ചിപ്പിനുള്ളിൽ ഒരു സർക്യൂട്ട് ടീം ഒതുക്കി നിർമ്മിച്ചു. ഇതിനെ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന കാപ്സ്യൂളിന്റെ അളവ് വെറും 6 × 4 mm മാത്രമാണ്. ഇത് ഇതുവരെ നിർമ്മിച്ചതിൽ വെച്ച് ഏറ്റവും ചെറിയ ഇൻജസ്റ്റബിൾ ടെമ്പറേച്ചർ സെൻസറാണെന്ന് പ്രധാന ഗവേഷകൻ ശരൻഷ് ശർമ്മ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു.
കൃത്യത നിലനിർത്തുന്നതിനായി, അവർ ലീക്കേജ് കറന്റിൽ (leakage current) അധിഷ്ഠിതമായ ഒരു ഓസിലേറ്റർ നിർമ്മിച്ചു—സർക്യൂട്ട് ഓഫ് ആയിരിക്കുമ്പോൾ പോലും നിലനിൽക്കുന്ന ചെറിയ വൈദ്യുത പ്രവാഹമാണിത്. ഈ കറന്റ് താപനില മാറുന്നതിനനുസരിച്ച് മാറുന്നതിനാൽ, 0.01 °C പോലെയുള്ള ചെറിയ മാറ്റങ്ങൾ പോലും ഈ സെൻസർ തിരിച്ചറിയുന്നു.
ബാക്ക്സ്കാറ്ററിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയിലൂടെ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ഉപയോഗം
ശരീരത്തിനുള്ളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏത് മെഡിക്കൽ ഉപകരണത്തിനും ഊർജ്ജം ഒരു വലിയ വെല്ലുവിളിയാണ്. ഈ സെൻസർ ഒരു 1.55-വോൾട്ട് കോയിൻ സെല്ലിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, എന്നാൽ ഊർജ്ജം ലാഭിക്കുന്നതിനായി ഗവേഷകർ ഇതിൽ ഒരു ബാക്ക്സ്കാറ്റർ (backscatter) സംവിധാനം കൂടി ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.
ഡാറ്റ കൈമാറാൻ സ്വന്തം ബാറ്ററിയെ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് പകരം, പുറത്തുനിന്നുള്ള ഒരു റീഡറിൽ നിന്ന് വരുന്ന അൾട്രാ-ഹൈ ഫ്രീക്വൻസി റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ കാപ്സ്യൂളിന്റെ ആന്റിന മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. പുറത്തുള്ള റിസീവർ പ്രതിഫലിച്ച സിഗ്നൽ വായിക്കുകയും ആന്തരിക താപനില കണക്കാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ട്രാൻസ്മിഷൻ പവർ ഭൂരിഭാഗവും പുറത്തുള്ള ആന്റിനയിലേക്ക് മാറ്റുകയും കാപ്സ്യൂളിൽ നിന്നുള്ള താപ പുറന്തള്ളൽ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
റിമോട്ട് ഹെൽത്ത് മോണിറ്ററിംഗിന്റെ സാധ്യതകൾ വിപുലീകരിക്കുന്നു
ശരീരത്തിന്റെ ആന്തരിക താപനിലയെക്കുറിച്ചുള്ള നിരന്തരവും ശരീരത്തിന് ആയാസം നൽകാത്തതുമായ (non-invasive) വിവരങ്ങൾ പനി നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനും അപ്പുറം പുതിയ സാധ്യതകൾ തുറക്കുന്നു. രോഗപ്രതിരോധ ശേഷി കുറഞ്ഞ രോഗികളിൽ സെപ്സിസ് (sepsis) തടയുന്നതിനായി അണുബാധകൾ തത്സമയം നിരീക്ഷിക്കാൻ ഡോക്ടർമാർക്ക് ഇതിലൂടെ സാധിക്കും. അനസ്തേഷ്യ നൽകുന്ന സമയത്തും അതിനുശേഷവും രോഗികളെ നിരീക്ഷിക്കാനും ഈ ഉപകരണം ഉപയോഗിക്കാം.
ആശുപത്രിക്ക് പുറത്ത്, കായികതാരങ്ങൾക്കും സൈനികർക്കും ശരീരത്തിലെ ചൂട് (heat stress) അളക്കാൻ ഈ കാപ്സ്യൂൾ ഉപയോഗിക്കാം. കൂടാതെ, സ്ത്രീകൾക്ക് ഓവുലേഷൻ (ovulation) നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി കൂടുതൽ കൃത്യമായ താപനില വിവരങ്ങൾ ഇതിലൂടെ ലഭിക്കും. ഭാവിയിൽ ദൈനംദിന ഉപയോഗത്തിനായി സാധാരണ തെർമോമീറ്ററുകൾക്ക് പകരമായി ഇത് ഉപയോഗിച്ചേക്കാം.
പ്രധാന വിവരങ്ങൾ
- അതിശയിപ്പിക്കുന്ന കുഞ്ഞൻ രൂപം: 1 mm² സിലിക്കൺ ചിപ്പും 6 × 4 mm കാപ്സ്യൂളും പഴയ ഇൻജസ്റ്റബിൾ മോഡലുകളിൽ കണ്ട വിഴുങ്ങാനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടും കുടലിലെ തടസ്സങ്ങളും ഒഴിവാക്കുന്നു.
- ഉയർന്ന കൃത്യതയും കാര്യക്ഷമതയും: ലീക്കേജ് കറന്റ് ഓസിലേറ്ററുകൾ 0.01 °C കൃത്യത നൽകുന്നു, ബാക്ക്സ്കാറ്റർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു.
- വൈവിധ്യമാർന്ന ക്ലിനിക്കൽ ഉപയോഗങ്ങൾ: അണുബാധ നേരത്തെ കണ്ടെത്താനും, അനസ്തേഷ്യ നിരീക്ഷിക്കാനും, കായികതാരങ്ങളുടെ ശാരീരികാവസ്ഥ നിരീക്ഷിക്കാനും രൂപകൽപ്പന ചെയ്തത്.
6 mm × 4 mm കാപ്സ്യൂളിൽ ഒതുങ്ങുന്നതും 0.01 °C കൃത്യതയോടെ ശരീരത്തിന്റെ ആന്തരിക താപനില അളക്കുന്നതുമായ ഒരു ഇൻജസ്റ്റബിൾ ടെമ്പറേച്ചർ സെൻസർ MIT എഞ്ചിനീയർമാർ പുറത്തിറക്കി. 1 mm² സിലിക്കൺ ചിപ്പിന് ചുറ്റും നിർമ്മിച്ച ഇതിൽ, ഒരു ചെറിയ 1.55-വോൾട്ട് കോയിൻ സെല്ലിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ പാകത്തിൽ ഊർജ്ജം കുറയ്ക്കുന്നതിനായി ലീക്കേജ്-കറന്റ് ഓസിലേറ്ററും ബാക്ക്സ്കാറ്റർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
സാധാരണ തെർമോമീറ്ററുകൾ എവിടെയാണ് പരാജയപ്പെടുന്നത്
വായയിലൂടെയോ നെറ്റിയിലോ ഉപയോഗിക്കുന്ന തെർമോമീറ്ററുകൾ ഉപരിതല താപനില മാത്രമേ അളക്കുന്നുള്ളൂ, ഇത് യഥാർത്ഥ ആന്തരിക താപനിലയേക്കാൾ പിന്നിലായേക്കാം—തീവ്രപരിചരണ വിഭാഗങ്ങൾ (intensive-care), ശസ്ത്രക്രിയകൾ, ഉയർന്ന പ്രകടനം ആവശ്യമായ സാഹചര്യങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വലിയൊരു പോരായ്മയാണ്. നിലവിലുള്ള ഇൻജസ്റ്റബിൾ സെൻസറുകൾ പലപ്പോഴും വിഴുങ്ങാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതും കുടലിൽ തടസ്സമുണ്ടാക്കാൻ സാധ്യതയുള്ളതുമാണ്. ലാബ് നിലവാരത്തിലുള്ള കൃത്യത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ടുതന്നെ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഭാഗങ്ങൾ സുരക്ഷിതമായി വിഴുങ്ങാൻ കഴിയുന്ന വലിപ്പത്തിലേക്ക് കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് MIT ടീമിന്റെ പരിഹാരം.
എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ കുതിച്ചുചാട്ടം
സർക്യൂട്ട് "ഓഫ്" ആയിരിക്കുമ്പോൾ പോലും നിലനിൽക്കുന്ന ചെറിയ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവാഹമായ ലീക്കേജ് കറന്റിനെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു ഓസിലേറ്ററാണ് ഈ സെൻസറിന്റെ ഹൃദയം. ഈ കറന്റ് താപനില മാറുന്നതിനനുസരിച്ച് പ്രവചിക്കാവുന്ന രീതിയിൽ മാറുന്നു, അതിനാൽ ശരീരത്തിന്റെ ചൂടിനനുസരിച്ച് മാറുന്ന ഒരു ഫ്രീക്വൻസി ചിപ്പ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഓസിലേറ്റർ നേരിട്ട് 1 mm² ഡൈയിൽ (die) ഉള്ളതിനാൽ, അധികമായ താപനില സെൻസിംഗ് ഘടകങ്ങൾ ആവശ്യമില്ല, ഇത് സ്ഥലം ലാഭിക്കാനും കാലിബ്രേഷൻ വ്യതിയാനങ്ങൾ (calibration drift) ഒഴിവാക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.
ഇൻജസ്റ്റബിൾ ഉപകരണങ്ങളുടെ മറ്റൊരു പ്രധാന വെല്ലുവിളി ഊർജ്ജമാണ്. ഒരു 1.55-വോൾട്ട് കോയിൻ സെൽ അടിസ്ഥാന ലോജിക്കിന് ഊർജ്ജം നൽകുന്നു, ബാക്ക്സ്കാറ്റർ ഡാറ്റാ കൈമാറ്റം കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു. കാപ്സ്യൂളിലെ ഒരു ആന്റിന പുറത്തുള്ള റീഡറിൽ നിന്നുള്ള അൾട്രാ-ഹൈ ഫ്രീക്വൻസി റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. പ്രതിഫലിച്ച സിഗ്നൽ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, സ്വന്തം ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് റേഡിയോ ബർസ്റ്റ് സൃഷ്ടിക്കാതെ തന്നെ കാപ്സ്യൂളിന് താപനില കൈമാറാൻ സാധിക്കുന്നു. പ്രായോഗികമായി പറഞ്ഞാൽ, ട്രാൻസ്മിഷൻ പവർ ഭൂരിഭാഗവും പുറത്തുള്ള ആന്റിനയിൽ നിന്നാണ് ലഭിക്കുന്നത്, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കാപ്സ്യൂളിൽ നിന്നുള്ള താപ പുറന്തള്ളൽ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ആരോഗ്യ നിരീക്ഷണത്തിലുണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുള്ള സ്വാധീനം
ശസ്ത്രക്രിയ സമയത്ത് അനസ്തേഷ്യോളജിസ്റ്റുകൾക്ക് ശരീരത്തിന്റെ ആന്തരിക താപനില തുടർച്ചയായി നിരീക്ഷിക്കാൻ സാധിക്കും, ഇത് ഹൈപ്പോതെർമിയയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സങ്കീർണ്ണതകൾ കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും. ആശുപത്രിക്ക് പുറത്ത്, കഠിനമായ കാലാവസ്ഥയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന കായികതാരങ്ങൾക്കും സൈനികർക്കും ഹീറ്റ് സ്ട്രെസിനെക്കുറിച്ചുള്ള തത്സമയ വിവരങ്ങൾ ലഭിക്കും. കൂടാതെ, അണ്ഡവിസർജനത്തെ (ovulation) നിരീക്ഷിക്കുന്ന സ്ത്രീകൾക്ക്, ചർമ്മത്തിലൂടെയുള്ള പരിശോധനാ രീതികളേക്കാൾ കൃത്യമായ ആന്തരിക താപനില വിവരങ്ങൾ ഇതിലൂടെ ലഭിക്കും.
അടുത്തതായി ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടവ
പ്രധാന കാര്യം: ലീക്കേജ്-കറന്റ് താപനില കണ്ടെത്തൽ രീതിയും ബാക്ക്സ്കാറ്റർ ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫറും സംയോജിപ്പിച്ചുകൊണ്ട്, ഉള്ളിൽ കഴിക്കാവുന്ന (ingestible) ഒരു കോർ-ടെമ്പറേച്ചർ മോണിറ്റർ അതിസൂക്ഷ്മവും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം മാത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നതും ആകാൻ കഴിയുമെന്ന് MIT എഞ്ചിനീയർമാർ തെളിയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇത് തുടർച്ചയായതും ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ളതുമായ ആരോഗ്യ നിരീക്ഷണത്തിന് പ്രായോഗികമായ ഒരു പാത തുറക്കുന്നു.