به گزارش سلامت نیوز به نقل از mit edu، پس از بلع، این دستگاهها میتوانند پایش مداوم دمای بدن بیماران یا افرادی که در معرض خطر افت دمای بدن (هیپوترمی) هستند را امکانپذیر کنند.
در بیمارستانها یا خانهها، دمای بدن معمولاً با تبسنجهای دهانی یا پیشانی اندازهگیری میشود، اما این روشها همیشه بازتاب دقیقی از دمای مرکزی بدن ارائه نمیکنند. اندازهگیری دمای داخلی بدن میتواند به پزشکان کمک کند تشخیص دهند فرد بیمار است یا در معرض خطر تب شدید و خطرناک قرار دارد.
برای آسانتر کردن اندازهگیری دمای مرکزی بدن، مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک حسگر خوراکی طراحی کردهاند که میتواند از داخل دستگاه گوارش، اطلاعات دمای بدن را بهصورت پیوسته ارسال کند.
این حسگر به اندازه یک بلوبری کوچک است؛ حدود ۶ میلیمتر قطر و ۴ میلیمتر ارتفاع دارد. این اندازه بسیار کوچکتر از حسگرهای خوراکی دمایی موجود است که معمولاً بزرگتر بوده و بلع آنها دشوارتر است و حتی ممکن است خطر انسداد دستگاه گوارش را افزایش دهند.
Massachusetts Institute of Technology (MIT)
«جیووانی تراورسو»، دانشیار مهندسی مکانیک MIT، پزشک متخصص گوارش در بیمارستان بریگهام و زنان و عضو مؤسسه گسترده MIT و هاروارد، میگوید:«چنین حسگری به ما امکان میدهد عفونتها را پایش کنیم و آنها را زودتر شناسایی کنیم. این موضوع بهویژه برای گروههای پرخطر مانند افرادی که به دلیل شیمیدرمانی یا مصرف داروهای سرکوبکننده سیستم ایمنی، ایمنی بدنشان کاهش یافته، اهمیت زیادی دارد.»
این حسگرها همچنین میتوانند برای اندازهگیری دقیقتر دمای بدن در بررسی باروری و پایش بیماران هنگام بیهوشی کاربرد داشته باشند.
نتایج این پژوهش در مجله Nature Electronics منتشر شده است. «سرانش شارما»، پژوهشگر فوقدکتری MIT، نویسنده اصلی مقاله و تراورسو و «آننتا چاندراکاسان»، رئیس علمی MIT، نویسندگان ارشد این مطالعه هستند.
حسگرهای الکترونیکی قابل بلع
در سالهای اخیر چند نوع حسگر خوراکی اندازهگیری دما وارد بازار شدهاند، اما بیشتر آنها اندازهای مشابه قرصهای مولتیویتامین یا بزرگتر دارند. همین موضوع بلع آنها را دشوارتر کرده و خطر انسداد دستگاه گوارش را افزایش میدهد.
بزرگی این کپسولها معمولاً به دلیل وجود مدارهای پیچیده و باتریهای بزرگ مورد نیاز برای تأمین انرژی است.
تیم تحقیقاتی MIT تلاش کرد حسگری بسازد که علاوه بر دقت بالا، اندازه بسیار کوچکی داشته باشد.
تراورسو میگوید:«دلیل اصلی کوچک بودن این دستگاه، ایمنی است. ما میخواهیم حسگری داشته باشیم که خطر ایجاد انسداد در بدن را به حداقل برساند و بهراحتی قابل بلع باشد.»
برای رسیدن به این هدف، پژوهشگران اندازه تمام اجزای اصلی دستگاه شامل مدار اندازهگیری دما، آنتن انتقال داده و باتری را کاهش دادند.
فناوری پشت حسگر کوچک
محققان یک مدار اختصاصی طراحی کردند که روی یک تراشه سیلیکونی به اندازه تنها یک میلیمتر مربع جای میگیرد.
برای کاهش مصرف انرژی، آنها از نوعی نوسانساز مبتنی بر «جریان نشتی» استفاده کردند؛ جریان بسیار کوچکی که حتی هنگام خاموش بودن مدار نیز عبور میکند.
فرکانس این جریان با تغییر دمای محیط اطراف تراشه تغییر میکند و به این ترتیب حسگر میتواند دما را تشخیص دهد.
این مدار قادر است دما را با دقت ۰.۰۱ درجه سانتیگراد اندازهگیری کند و تنها حدود ۱۰ نانووات انرژی مصرف میکند.
به همین دلیل، یک باتری سکهای کوچک با ولتاژ ۱.۵۵ ولت برای تأمین انرژی آن کافی است.
ارسال اطلاعات بدون مصرف زیاد انرژی
این طراحی همچنین با استفاده از فناوریای به نام بازپراکندگی (Backscattering) مصرف انرژی را کاهش داده است.
در این روش، بخش زیادی از انرژی مورد نیاز توسط یک آنتن خارجی که در فاصله حدود ۳۰ تا ۶۰ سانتیمتری بدن قرار دارد، تأمین میشود.
آنتن خارجی امواج رادیویی با فرکانس بالا ارسال میکند. این امواج توسط آنتن کوچک داخل حسگر تغییر داده شده و دوباره ارسال میشوند. سپس سیستم خارجی با تحلیل این تغییرات، مقدار دمای بدن را محاسبه میکند.
شارما میگوید:«ما تمام اجزا شامل تراشه سیلیکونی، باتری و آنتن را کنار هم قرار دادیم و آن را به یک کپسول خوراکی تبدیل کردیم؛ کوچکترین کپسولی که تاکنون برای اندازهگیری دما طراحی شده است.»
این حسگر میتواند هر یک ثانیه یک بار اطلاعات دمایی ارسال کند و امکان پایش مداوم را فراهم سازد.
کاربردهای احتمالی حسگر جدید
پژوهشگران معتقدند این فناوری میتواند در موقعیتهای مختلف پزشکی کاربرد داشته باشد:
- تشخیص زودهنگام عفونتها: با پایش مداوم دمای بدن، تغییرات غیرطبیعی میتواند سریعتر شناسایی شود.
- پایش بیماران هنگام بیهوشی: بیهوشی میتواند توانایی طبیعی بدن برای تنظیم دما را مختل کند و خطر هیپوترمی را افزایش دهد.
- استفاده خانگی برای کنترل تب کودکان
- ردیابی دمای بدن برای بررسی تخمکگذاری و باروری
- پایش ورزشکاران، سربازان و افرادی که در معرض دماهای شدید قرار دارند
پژوهشگران این حسگرها را روی حیوانات آزمایش کردند. نتایج نشان داد دستگاه میتواند هنگام بیهوشی و همچنین در حیوانات بیدار و در حال حرکت، اطلاعات دقیق دمایی ثبت و ارسال کند.
گام بعدی؛ ترکیب با حسگرهای حیاتی دیگر
تیم تحقیقاتی MIT اکنون در حال توسعه نسخههایی است که بتوانند علاوه بر دما، علائم حیاتی دیگری مانند ضربان قلب را نیز اندازهگیری کنند.
آنها امیدوارند طی سالهای آینده آزمایشهای بالینی روی انسان آغاز شود.
تراورسو معتقد است اگر این فناوری در افراد پرخطر موفق باشد، ممکن است در آینده استفاده گستردهای پیدا کند.
او میگوید:«این فناوری میتواند جایگزین همه تبسنجها شود، زیرا دقیقترین روش اندازهگیری دماست. اگر بتوانیم سامانههای بسیار کوچکی بسازیم که بهراحتی بلعیده شوند و دادههای بسیار دقیقتری ارائه دهند، کاربردهای فراوانی خواهند داشت.»
نظر شما