16:00 
В больнице или дома температуру обычно измеряют с помощью орального или налобного термометра, но они не всегда точно отражают внутреннюю температуру тела. Измерение внутренней температуры тела может облегчить определение того, болен ли кто-то и нет ли у него риска резкого повышения температуры.
Чтобы сделать измерение внутренней температуры тела более осуществимым, инженеры Массачусетского технологического института разработали проглатываемый датчик, который может отправлять непрерывные обновления температуры из желудочно-кишечного тракта.
Датчик имеет форму крошечной черники диаметром 6 миллиметров и высотой 4 миллиметра. Это делает его намного меньше, чем существующие датчики температуры для приема внутрь, которые труднее проглотить и которые создают потенциальный риск закупорки желудочно-кишечного тракта.
Подобный датчик дает нам возможность отслеживать инфекции и выявлять их на ранней стадии. Это очень актуально, особенно для групп риска, таких как люди с ослабленным иммунитетом из-за химиотерапии или иммунодепрессантов».
Джованни Траверсо, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института, гастроэнтеролог в Женской больнице имени Бригама и ассоциированный член Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда.
Пищевые датчики также могут обеспечить более точные измерения температуры для отслеживания фертильности и мониторинга людей во время беременности. анестезии.
Траверсо и Ананта Чандракасан, проректор Массачусетского технологического института и профессор электротехники и информатики Ванневара Буша, являются старшими авторами нового исследования, постдок Массачусетского технологического института Саранш Шарма является ведущим автором статьи, которая опубликована сегодня в журнале Nature Electronics.
Пищеварительная электроника
Несколько проглатываемых датчиков температуры стали коммерческими. Доступны в последние годы, но большинство из них имеют размер поливитаминов или немного больше, что затрудняет их проглатывание. Их размер также может увеличить риск непроходимости желудочно-кишечного тракта.
Эти капсулы, как правило, большие из-за сложных цепей, которые они содержат, которые требуют большого количества энергии. Эта энергия обеспечивается относительно большими встроенными батареями, которые составляют большую часть капсулы.
Команда MIT хотела разработать датчики, которые могли бы точно измерять температуру, но при гораздо меньшем размере.
"Причина, по которой они маленькие, — это безопасность", — говорит Траверсо. — "Мы хотим, чтобы они были настолько маленькими, чтобы риск любой блокировки или препятствия был значительно снижен, а также чтобы их можно было легко проглотить".
Чтобы создать устройство меньшего размера, исследователи решили уменьшить размер всех основных компонентов — схемы измерения температуры, антенны, передающей данные о температуре, и батареи.
Для схемы они создали собственную схему, которая может поместиться на кремниевом чипе площадью 1 квадратный миллиметр. Чтобы снизить энергопотребление чипа, исследователи разработали генератор, основанный на токе утечки — небольшом токе, который протекает через цепь, когда она выключена. Частота этого тока меняется в зависимости от температуры окружающей среды чипа.
Эта схема, которая может определять температуру с точностью до 0,01 градуса Цельсия, требует очень мало энергии. - около 10 нановатт. Это означает, что он может питаться от батарейки типа «таблетка» диаметром 4,8 миллиметра и толщиной около 1,6 миллиметра.
Новая конструкция дополнительно снижает потребление энергии за счет использования стратегии связи, известной как обратное рассеяние. сверхвысокочастотная радиоволна, которая затем модулируется крошечной антенной внутри датчика и передается обратно на внешнюю антенну. Интерпретируя изменения радиоволны, внешняя антенна может рассчитать значение температуры.
"Мы объединили все эти различные части - кремниевый чип, батарею и антенну - и превратили их в проглатываемую капсулу, которая является самой маленькой проглатываемой капсулой, которую мы когда-либо видели в системах измерения температуры", - говорит Шарма.
Внутренняя антенна передает показания температуры раз в секунду, что позволяет осуществлять непрерывный мониторинг температуры.
Крошечные термометры
Исследователи предполагают, что этот тип датчика может быть полезен в нескольких сценариях, включая мониторинг инфекций и наблюдение за пациентами во время и после анестезии. Анестезия часто нарушает нормальные механизмы регулирования температуры в организме, что может подвергнуть пациентов риску переохлаждения.
Устройства такого типа также можно использовать дома для мониторинга. лихорадка у детей или измерение внутренней температуры тела как маркера овуляции в целях фертильности.
