पारंपरिक मौखिक और माथे वाले थर्मामीटर अक्सर वास्तविक कोर तापमान (core temperature) बताने में चूक जाते हैं, और मौजूदा निगलने योग्य उपकरण आमतौर पर सुरक्षित रूप से निगलने के लिए बहुत बड़े होते हैं। MIT के इंजीनियरों ने एक लघु सेंसर बनाकर इस अंतर को पाट दिया है, जो अभूतपूर्व पैमाने पर आंतरिक तापमान की निरंतर निगरानी करता है।

अब तक का सबसे छोटा निगलने योग्य सेंसर तैयार करना

टीम ने एक एकल-वर्ग-मिलीमीटर सिलिकॉन चिप पर एक सर्किट को समाहित कर दिया है। इसमें लगा कैप्सूल मात्र 6 × 4 mm का है, जिसे मुख्य लेखक सारांश शर्मा अब तक का सबसे छोटा निगलने योग्य तापमान सेंसर बताते हैं।

सटीकता बनाए रखने के लिए, उन्होंने एक ऐसा ऑसिलेटर बनाया है जो लीकेज करंट (leakage current) पर निर्भर करता है—वह सूक्ष्म प्रवाह जो सर्किट बंद होने पर भी बना रहता है। चूंकि यह करंट तापमान के साथ बदलता है, इसलिए सेंसर 0.01 °C जितने छोटे बदलावों का भी पता लगा सकता है।

बैकस्कैटरिंग तकनीक के माध्यम से कम-शक्ति वाला डिज़ाइन

किसी भी आंतरिक चिकित्सा उपकरण के लिए शक्ति (power) एक बड़ी चुनौती है। सेंसर 1.55-वोल्ट कॉइन सेल पर चलता है, लेकिन शोधकर्ताओं ने ऊर्जा बचाने के लिए एक बैकस्कैटर सिस्टम जोड़ा है।

डेटा प्रसारित करने के लिए अपनी बैटरी का उपयोग करने के बजाय, कैप्सूल का एंटीना एक बाहरी रीडर से भेजी गई अल्ट्रा-हाई-फ्रीक्वेंसी रेडियो तरंगों को मॉड्युलेट करता है। बाहरी रिसीवर परावर्तित सिग्नल को पढ़ता है और आंतरिक तापमान की गणना करता है, जिससे ट्रांसमिशन की अधिकांश शक्ति बाहरी एंटीना द्वारा प्रदान की जाती है और कैप्सूल का हीट आउटपुट न्यूनतम रहता है।

रिमोट हेल्थ मॉनिटरिंग के क्षितिज का विस्तार

निरंतर, गैर-आक्रामक (non-invasive) कोर-तापमान डेटा बुखार की ट्रैकिंग से परे नई संभावनाएं खोलता है। चिकित्सक वास्तविक समय में संक्रमण की निगरानी कर सकते हैं, विशेष रूप से इम्यूनोसप्रेस्ड (प्रतिरक्षा प्रणाली कमजोर) रोगियों में, जहाँ शीघ्र पहचान से सेप्सिस को रोका जा सकता है। यह उपकरण एनेस्थीसिया के दौरान और बाद में भी रोगियों की निगरानी कर सकता है।

अस्पताल के बाहर, एथलीट और सैनिक हीट स्ट्रेस का आकलन करने के लिए इस कैप्सूल का उपयोग कर सकते हैं, और महिलाएं ओव्यूलेशन ट्रैकिंग के लिए अधिक सटीक तापमान कर्व प्राप्त कर सकती हैं। अंततः यह रोजमर्रा के उपयोग के लिए मानक थर्मामीटर की जगह ले सकता है।

मुख्य बातें

  • अत्यधिक लघुकरण (Extreme Miniaturization): 1 mm² की सिलिकॉन चिप और 6 × 4 mm का कैप्सूल पिछले निगलने योग्य मॉडलों के निगलने और रुकावट (blockage) के जोखिमों को समाप्त कर देता है।
  • उच्च सटीकता और दक्षता: लीकेज-करंट ऑसिलेटर 0.01 °C की सटीकता प्रदान करते हैं, जबकि बैकस्कैटर संचार बिजली की खपत को काफी कम कर देता है।
  • बहुमुखी नैदानिक अनुप्रयोग: संक्रमण का शीघ्र पता लगाने, एनेस्थीसिया की निगरानी और एथलीटों के शारीरिक ट्रैकिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है।

MIT के इंजीनियरों ने एक निगलने योग्य तापमान सेंसर का अनावरण किया है जो 6 mm × 4 mm के कैप्सूल में फिट बैठता है और 0.01 °C की सटीकता के साथ शरीर के कोर तापमान को पढ़ता है। 1 mm² सिलिकॉन चिप पर निर्मित, यह एक छोटे 1.55-वोल्ट कॉइन सेल के लिए बिजली की जरूरतों को कम रखने हेतु लीकेज-करंट ऑसिलेटर और बैकस्कैटर संचार का उपयोग करता है।

पारंपरिक थर्मामीटर क्यों कम पड़ जाते हैं

मौखिक और माथे वाले थर्मामीटर केवल सतह की गर्मी को पकड़ते हैं, जो वास्तविक कोर तापमान से पीछे रह सकती है—यह गहन देखभाल (intensive-care) सेटिंग्स, सर्जरी और उच्च-प्रदर्शन वाले वातावरण में एक महत्वपूर्ण कमी है। मौजूदा निगलने योग्य सेंसर अक्सर इतने बड़े होते हैं कि निगलने में कठिनाई और गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ब्लॉकेज का कारण बन सकते हैं। MIT टीम का समाधान इलेक्ट्रॉनिक्स को प्रयोगशाला-ग्रेड सटीकता बनाए रखते हुए सुरक्षित रूप से निगलने योग्य आकार तक सिकोड़ना है।

इंजीनियरिंग में बड़ी छलांग

सेंसर का मुख्य हिस्सा एक ऑसिलेटर है जो लीकेज करंट का उपयोग करता है—वह सूक्ष्म इलेक्ट्रॉन प्रवाह जो सर्किट "बंद" होने पर भी बना रहता है। यह करंट तापमान के साथ पूर्वानुमानित रूप से बदलता है, इसलिए चिप एक ऐसी फ्रीक्वेंसी उत्पन्न करती है जो शरीर की गर्मी के साथ बदलती है। चूंकि ऑसिलेटर सीधे 1 mm² डाई पर स्थित है, इसलिए किसी अतिरिक्त तापमान-सेंसिंग तत्वों की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे जगह बचती है और कैलिब्रेशन ड्रिफ्ट से बचाव होता है।

शक्ति (Power) निगलने योग्य उपकरणों के लिए दूसरी बड़ी बाधा बनी हुई है। एक 1.55-वोल्ट कॉइन सेल बुनियादी लॉजिक को शक्ति प्रदान करता है, जबकि बैकस्कैटर डेटा ट्रांसमिशन को संभालता है। कैप्सूल पर लगा एक एंटीना बाहरी रीडर से भेजी गई अल्ट्रा-हाई-फ्रीक्वेंसी रेडियो तरंगों को परावर्तित करता है। परावर्तित सिग्नल को मॉड्युलेट करके, कैप्सूल रेडियो बर्स्ट उत्पन्न करने के लिए अपनी ऊर्जा खर्च किए बिना अपना तापमान बताता है। व्यवहार में, अधिकांश ट्रांसमिशन पावर बाहरी एंटीना से आती है, जिससे बैटरी जीवन बढ़ जाता है और कैप्सूल का हीट आउटपुट नगण्य रहता है।

स्वास्थ्य निगरानी पर संभावित प्रभाव

एनेस्थिसियोलॉजिस्ट सर्जरी के दौरान शरीर के आंतरिक तापमान (core temperature) की निरंतर निगरानी कर सकते हैं, जिससे हाइपोथर्मिया से जुड़ी जटिलताओं को कम किया जा सकता है। अस्पताल के बाहर, चरम मौसम में काम करने वाले एथलीट और सैनिक हीट स्ट्रेस पर रियल-टाइम फीडबैक प्राप्त कर सकते हैं, वहीं ओव्यूलेशन की निगरानी करने वाली महिलाओं को त्वचा-आधारित तरीकों की तुलना में अधिक सटीक आंतरिक तापमान वक्र (internal temperature curve) का लाभ मिल सकता है।

आगे क्या देखें

मुख्य बात: लीकेज-करंट तापमान डिटेक्शन और बैकस्कैटर डेटा ट्रांसफर के संयोजन से, MIT के इंजीनियरों ने यह प्रदर्शित किया है कि एक निगलने योग्य (ingestible) कोर-तापमान मॉनिटर अत्यंत छोटा और कम बिजली खपत वाला हो सकता है, जो निरंतर और उच्च-सटीकता वाले स्वास्थ्य ट्रैकिंग की दिशा में एक वास्तविक मार्ग प्रशस्त करता है।