Учёные MIT создали самый миниатюрный датчик температуры — его можно проглотить, как ягоду. Устройство размером 4×6 мм передаёт данные в реальном времени с точностью до 0,01 °C. Разбираемся, как работает эта технология, кому она пригодится и когда появится в клиниках.
Почему это прорыв: проблемы привычных градусников
Температура тела — один из главных маркеров здоровья. Но привычные способы измерения не всегда дают полную картину:
- оральные или лобные термометры могут показывать неточные данные;
- ректальное измерение, хоть и точнее, — далеко не самый комфортный вариант.
Новый датчик решает эту проблему: он непрерывно отслеживает внутреннюю температуру и передаёт информацию в режиме реального времени. Уже через несколько лет устройство может пройти клинические испытания, и тогда оно станет частью нашей медицинской практики.
Как выглядит «термометр-ягода»: размеры поражают
Размеры нового датчика поражают воображение:
- высота — всего 4 мм;
- диаметр — 6 мм.
Это самый миниатюрный датчик температуры, который можно проглотить: он заметно меньше аналогов, представленных на рынке. Те чаще всего размером с мультивитаминную таблетку, а значит, их сложнее проглотить, и есть риск, что они застрянут в ЖКТ.
Подробное описание разработки опубликовано в журнале Nature Electronics.
В чём секрет компактности: технологии MIT?
Раньше датчики были крупнее из-за громоздких внутренних схем и больших аккумуляторов. Команда MIT поставила задачу: сделать устройство безопасным, крошечным и точным. И вот как им это удалось:
- Миниатюрный чип. Инженеры создали схему измерения температуры, которая поместилась на кремниевом чипе площадью всего 1 кв. мм.
- Экономия энергии. Разработчики использовали генератор на основе тока утечки — небольшого тока, который проходит через цепь, когда она выключена. Температура окружающей среды влияет на частоту тока, что позволяет определять показатели с точностью до 0,01 °C.
- Крошечная батарейка. Для питания используется миниатюрная батарейка-таблетка на 1,55 В диаметром 4,8 мм.
- Умная связь. Датчик использует технологию обратного рассеяния: большая часть энергии поступает от внешней антенны, расположенной на расстоянии 30–60 см. Она излучает радиоволны сверхвысокой частоты, которые затем модулируются внутренней антенной датчика и отправляются обратно. По изменениям в радиоволне внешняя антенна вычисляет температуру.
- Быстрая передача данных. Внутренняя антенна передаёт показания раз в секунду — это позволяет вести непрерывный мониторинг.
«Мы объединили все эти компоненты — кремниевый чип, батарейку и антенну — и поместили их в капсулу, которую можно проглотить, — говорит Саранш Шарма, ведущий автор исследования и постдокторант MIT. — Это самая маленькая капсула для измерения температуры, которую мы когда-либо видели».
Испытания на практике: результаты на свиньях
Учёные уже протестировали датчик на свиньях, и результаты впечатляют:
- В первом случае животное находилось под наркозом: датчик эндоскопически поместили в желудок, после чего он прошёл через весь ЖКТ и вышел естественным путём.
- Во втором случае свинья была в сознании и активно двигалась, но датчик всё равно точно передавал данные.
Кому это пригодится: 5 групп пользователей
Возможности применения впечатляют:
- Пациенты под наркозом. Анестезия нарушает терморегуляцию — датчик поможет избежать переохлаждения.
- Люди с ослабленным иммунитетом. Например, те, кто проходит химиотерапию или принимает иммуносупрессивные препараты. «Подобный датчик дает нам возможность отслеживать инфекции и выявлять их на ранней стадии», — отмечает Джованни Траверсо, соавтор исследования, профессор инженерного дела в MIT и гастроэнтеролог в Бригамской женской больнице.
- Пары, планирующие беременность. Датчик может фиксировать внутреннюю температуру, сигнализирующую об овуляции.
- Спортсмены и военные. Те, кто подвергается экстремальным нагрузкам и риску перегрева или переохлаждения.
- Родители. Для контроля температуры у детей — без стресса и сопротивления.
Что дальше: многофункциональная капсула будущего
Команда MIT не собирается останавливаться на достигнутом. Сейчас учёные работают над тем, чтобы объединить датчик температуры с другими сенсорами — например, теми, что измеряют частоту сердечных сокращений. Цель — создать многофункциональную капсулу, которая будет отслеживать сразу несколько жизненно важных показателей.
Исследователи надеются начать клинические испытания на людях в течение нескольких лет. Джованни Траверсо уверен: если технология докажет свою эффективность, она может стать массовой.
«Я думаю, что это устройство могло бы заменить все термометры, — говорит он. — Потому что это самый точный способ измерения температуры. Если бы у нас были миниатюрные системы, которые можно было бы легко проглотить и которые давали бы очень точные данные, превосходящие по качеству нынешние, — я думаю, это было бы очень полезно во многих отношениях».
Как вы думаете, готовы ли вы использовать такой датчик вместо обычного градусника? В каких ситуациях он был бы для вас особенно полезен? Пишите в комментариях! Если статья была интересной — ставьте лайк, чтобы больше людей узнали о прорыве в области медицинской диагностики!