প্রচলিত মুখগহ্বর এবং কপালে ব্যবহার করা থার্মোমিটারগুলো প্রায়শই শরীরের প্রকৃত অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা (core temperature) সঠিকভাবে পরিমাপ করতে পারে না, এবং বর্তমানে বিদ্যমান গ্রহণযোগ্য (ingestible) ডিভাইসগুলো সাধারণত গিলে ফেলা নিরাপদ হওয়ার জন্য অনেক বড় হয়। MIT প্রকৌশলীরা একটি ক্ষুদ্র সেন্সর তৈরির মাধ্যমে সেই ঘাটতি পূরণ করেছেন যা অভূতপূর্ব মাত্রায় ক্রমাগত অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ করতে পারে।
এ যাবৎকালের ক্ষুদ্রতম গ্রহণযোগ্য সেন্সর তৈরি
দলটি মাত্র এক বর্গ মিলিমিটারের একটি সিলিকন চিপের ওপর একটি সার্কিট স্থাপন করেছে। এটি ধারণকারী ক্যাপসুলটির মাপ মাত্র ৬ × ৪ মিমি, যাকে প্রধান লেখক সারানশ শর্মা এ যাবৎকালের ক্ষুদ্রতম গ্রহণযোগ্য তাপমাত্রা সেন্সর হিসেবে অভিহিত করেছেন।
নির্ভুলতা বজায় রাখতে, তারা একটি অসিলেটর (oscillator) তৈরি করেছে যা লিকেজ কারেন্টের (leakage current) ওপর নির্ভর করে—এটি এমন একটি ক্ষুদ্র প্রবাহ যা সার্কিট বন্ধ থাকলেও বজায় থাকে। যেহেতু এই কারেন্ট তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই সেন্সরটি ০.০১ °C এর মতো সামান্য পরিবর্তনও শনাক্ত করতে পারে।
ব্যাকস্ক্যাটারিং প্রযুক্তির মাধ্যমে স্বল্প-ক্ষমতাসম্পন্ন ডিজাইন
যেকোনো অভ্যন্তরীণ চিকিৎসা ডিভাইসের জন্য শক্তি বা পাওয়ার একটি বড় চ্যালেঞ্জ। সেন্সরটি একটি ১.৫৫-ভোল্টের কয়েন সেলে চলে, তবে গবেষকরা শক্তি সাশ্রয়ের জন্য এতে একটি ব্যাকস্ক্যাটার সিস্টেম যুক্ত করেছেন।
ডেটা সম্প্রচারের জন্য ব্যাটারি ব্যবহার করার পরিবর্তে, ক্যাপসুলটির অ্যান্টেনা একটি বাহ্যিক রিডার থেকে পাঠানো আল্ট্রা-হাই-ফ্রিকোয়েন্সি রেডিও তরঙ্গকে মডুলেট (modulate) করে। বাহ্যিক রিসিভার প্রতিফলিত সংকেতটি পড়ে অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা গণনা করে, যার ফলে ট্রান্সমিশনের বেশিরভাগ শক্তি বাইরের অ্যান্টেনা থেকে আসে এবং ক্যাপসুলের তাপ উৎপাদন অত্যন্ত নগণ্য থাকে।
রিমোট হেলথ মনিটরিংয়ের দিগন্ত প্রসারিত করা
ক্রমাগত এবং নন-ইনভেসিভ (non-invasive) কোর-টেম্পারেচার ডেটা জ্বর ট্র্যাক করার বাইরেও নতুন সম্ভাবনার দ্বার উন্মোচন করে। চিকিৎসকরা রিয়েল টাইমে সংক্রমণ পর্যবেক্ষণ করতে পারবেন, বিশেষ করে ইমিউনোসপ্রেসড (immunosuppressed) রোগীদের ক্ষেত্রে যেখানে দ্রুত শনাক্তকরণ সেপসিস প্রতিরোধ করতে পারে। অ্যানেশথেসিয়ার সময় এবং পরে ডিভাইসটি রোগীদের অবস্থা পর্যবেক্ষণ করতে পারে।
হাসপাতালের বাইরে, অ্যাথলেট এবং সৈন্যরা হিট স্ট্রেস পরিমাপ করতে এই ক্যাপসুল ব্যবহার করতে পারেন এবং মহিলারা ওভুলেশন ট্র্যাকিংয়ের জন্য আরও নির্ভুল তাপমাত্রা রেখা (temperature curve) পেতে পারেন। এটি শেষ পর্যন্ত দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য সাধারণ থার্মোমিটারের বিকল্প হতে পারে।
মূল বিষয়সমূহ
- চরম ক্ষুদ্রাকরণ: ১ মিমি² সিলিকন চিপ এবং ৬ × ৪ মিমি ক্যাপসুল পূর্ববর্তী গ্রহণযোগ্য মডেলগুলোর গিলতে অসুবিধা এবং ব্লকেজ হওয়ার ঝুঁকি দূর করে।
- উচ্চ নির্ভুলতা ও দক্ষতা: লিকেজ-কারেন্ট অসিলেটর ০.০১ °C নির্ভুলতা প্রদান করে এবং ব্যাকস্ক্যাটার কমিউনিকেশন শক্তি খরচ বহুগুণ কমিয়ে দেয়।
- বহুমুখী ক্লিনিক্যাল প্রয়োগ: সংক্রমণ দ্রুত শনাক্তকরণ, অ্যানেশথেসিয়া মনিটরিং এবং অ্যাথলেটদের ফিজিওলজিক্যাল ট্র্যাকিংয়ের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
MIT প্রকৌশলীরা একটি গ্রহণযোগ্য তাপমাত্রা সেন্সর উন্মোচন করেছেন যা একটি ৬ মিমি × ৪ মিমি ক্যাপসুলের মধ্যে এঁটে যায় এবং ০.০১ °C নির্ভুলতার সাথে শরীরের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পরিমাপ করতে পারে। ১ মিমি² সিলিকন চিপের ওপর ভিত্তি করে তৈরি এই সেন্সরটি একটি লিকেজ-কারেন্ট অসিলেটর এবং ব্যাকস্ক্যাটার কমিউনিকেশন ব্যবহার করে, যাতে একটি ক্ষুদ্র ১.৫৫-ভোল্টের কয়েন সেলের মাধ্যমে এর শক্তির চাহিদা পূরণ করা সম্ভব হয়।
কেন প্রচলিত থার্মোমিটারগুলো যথেষ্ট নয়
মুখগহ্বর এবং কপালে ব্যবহার করা থার্মোমিটারগুলো কেবল শরীরের উপরিভাগের তাপ গ্রহণ করে, যা প্রকৃত অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রার তুলনায় পিছিয়ে থাকতে পারে—ইনটেনসিভ কেয়ার সেটআপ, সার্জারি এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন পরিবেশে এটি একটি বড় ঘাটতি। বিদ্যমান গ্রহণযোগ্য সেন্সরগুলো প্রায়শই এত বড় হয় যে তা গিলতে অসুবিধা এবং গ্যাস্ট্রোইনটেস্টাইনাল ব্লকেজ ঘটাতে পারে। MIT টিমের সমাধান হলো ইলেকট্রনিক্সগুলোকে ল্যাবরেটরি-মানের নির্ভুলতা বজায় রেখে নিরাপদভাবে গিলে ফেলা যায় এমন আকারে ছোট করা।
প্রকৌশলগত অগ্রগতি
সেন্সরটির মূল অংশ হলো একটি অসিলেটর যা লিকেজ কারেন্টকে কাজে লাগায়—এটি সেই ক্ষুদ্র ইলেকট্রন প্রবাহ যা সার্কিট "বন্ধ" থাকলেও বজায় থাকে। এই কারেন্ট তাপমাত্রার সাথে অনুমানযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়, তাই চিপটি এমন একটি ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করে যা শরীরের তাপমাত্রার সাথে তাল মিলিয়ে পরিবর্তিত হয়। যেহেতু অসিলেটরটি সরাসরি ১ মিমি² ডাই-এর (die) ওপর অবস্থিত, তাই অতিরিক্ত তাপমাত্রা-সংবেদনশীল উপাদানের প্রয়োজন হয় না, যা জায়গা বাঁচায় এবং ক্যালিব্রেশন ড্রিফট (calibration drift) এড়িয়ে চলে।
শক্তি বা পাওয়ার গ্রহণযোগ্য ডিভাইসগুলোর জন্য অন্য একটি বড় বাধা। একটি ১.৫৫-ভোল্টের কয়েন সেল বেসিক লজিক পরিচালনা করে, আর ব্যাকস্ক্যাটার ডেটা ট্রান্সমিশন বা তথ্য আদান-প্রদান সামলায়। ক্যাপসুলের ওপর থাকা একটি অ্যান্টেনা বাহ্যিক রিডার থেকে পাঠানো আল্ট্রা-হাই-ফ্রিকোয়েন্সি রেডিও তরঙ্গকে প্রতিফলিত করে। প্রতিফলিত সংকেতটি মডুলেট করার মাধ্যমে, ক্যাপসুলটি নিজস্ব শক্তি ব্যয় করে রেডিও বার্স্ট তৈরি না করেই তার তাপমাত্রা প্রকাশ করতে পারে। বাস্তবে, ট্রান্সমিশনের বেশিরভাগ শক্তি বাহ্যিক অ্যান্টেনা থেকে আসে, যা ব্যাটারির আয়ু বাড়ায় এবং ক্যাপসুলের তাপ উৎপাদন নগণ্য রাখে।
স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণে সম্ভাব্য প্রভাব
অ্যানেস্থেসিওলজিস্টরা অস্ত্রোপচারের সময় অবিরামভাবে শরীরের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণ করতে পারেন, যা হাইপোথার্মিয়া সংক্রান্ত জটিলতা হ্রাস করতে পারে। হাসপাতালের বাইরে, চরম আবহাওয়ায় কর্মরত অ্যাথলেট এবং সৈন্যরা হিট স্ট্রেস সম্পর্কে রিয়েল-টাইম ফিডব্যাক পেতে পারেন, অন্যদিকে ওভুলেশন পর্যবেক্ষণকারী নারীরা ত্বকের ওপর ভিত্তি করে করা পদ্ধতির তুলনায় আরও নির্ভুল অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা কার্ভ থেকে উপকৃত হতে পারেন।
এরপর কী লক্ষ্য করবেন
মূল কথা: লিকেজ-কারেন্ট তাপমাত্রা শনাক্তকরণ এবং ব্যাকস্ক্যাটার ডেটা ট্রান্সফারকে একত্রিত করার মাধ্যমে, MIT-এর প্রকৌশলীরা দেখিয়েছেন যে একটি গ্রহণযোগ্য (ingestible) অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা মনিটর অত্যন্ত ক্ষুদ্র এবং স্বল্প-শক্তির হতে পারে, যা নিরবচ্ছিন্ন এবং উচ্চ-নির্ভুল স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের একটি বাস্তবসম্মত পথ তৈরি করছে।