Nowa era mierzenia gorączki. Ta kapsułka wielkości borówki wyśle dane prosto z twojego żołądka

Na temperaturę powierzchni naskórka ma wpływ parowanie potu, przeciągi czy temperatura otoczenia – dlatego klasyczne termometry lubią się mylić. Z kolei termometry połykalne, choć są już dostępne na rynku komercyjnym, sprawiają pacjentom sporo problemów. Z powodu wbudowanych baterii i skomplikowanych obwodów osiągają one potężne rozmiary.

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) postanowili diametralnie odchudzić tę technologię. Stworzyli czujnik o średnicy zaledwie 6 milimetrów i grubości 4 milimetrów – czyli zbliżony rozmiarem do owocu małej borówki amerykańskiej.

Nanotechnologia w borówce

Jak zmieścić skomplikowaną elektronikę i zasilanie w czymś wielkości małego owocu? Inżynierowie z MIT musieli przeprojektować każdy element od nowa, stawiając na radykalne oszczędzanie energii. Sercem pigułki jest miniaturowy, krzemowy chip, który zajmuje zaledwie 1 milimetr kwadratowy. Zamiast tradycyjnych, prądożernych czujników, do pomiaru wykorzystano w nim tak zwany prąd upływu. To minimalna, resztkowa ilość prądu, która płynie w obwodach elektronicznych nawet wtedy, gdy są wyłączone.

Częstotliwość tej mikroskopijnej energii zachowuje się bardzo przewidywalnie – zmienia się pod wpływem ciepła otoczenia, co czyni z niej idealny i darmowy termometr. Dzięki temu rozwiązaniu całe urządzenie zużywa tak mało prądu, że wystarcza mu bateria o grubości zaledwie 1,6 milimetra.

Świetnym pomysłem było także odciążenie samej pigułki od wysyłania potężnych sygnałów radiowych – proces ten normalnie natychmiast wyczerpałby małą baterię. Zastosowano więc system nazywany rozpraszaniem wstecznym (z ang. backscattering). Działa to trochę jak odbijanie światła lusterkiem – sama pigułka nie musi wytwarzać własnej fali. Zamiast tego tuż obok pacjenta (w odległości ok. 30-60 cm) znajduje się zewnętrzna antena, która emituje silny sygnał radiowy w kierunku ciała. Połknięta „borówka” łapie ten sygnał, błyskawicznie zapisuje na nim precyzyjny wynik temperatury i po prostu odbija go na zewnątrz – i tak dokładnie raz na sekundę.

Kto najwięcej zyska na nowej technologii?

Wynalazek, zaprezentowany na łamach prestiżowego „Nature Electronics” oferuje niespotykaną dokładność pomiaru rzędu 0,01 stopnia Celsjusza. Zatem kto na co dzień będzie połykał medyczne „borówki”?

Według dr. Giovanniego Traverso z MIT, ciągły monitoring z wnętrza jelit to prawdziwe zbawienie dla osób o krytycznie obniżonej odporności. Mowa tu o pacjentach przyjmujących leki immunosupresyjne lub przechodzących chemioterapię, u których błyskawiczne wykrycie rozwijającej się infekcji decyduje o szansach na przeżycie.

Nie tylko obniżona odporność

Zastosowań jest jednak znacznie więcej. Elektroniczna pigułka świetnie sprawdzi się u pacjentów poddawanych narkozie (znieczulenie ogólne drastycznie zaburza mechanizmy termoregulacji, grożąc wychłodzeniem), u kobiet precyzyjnie monitorujących owulację a także u żołnierzy i sportowców wyczynowych narażonych na skrajne temperatury otoczenia.

Zespół inżynierów z MIT przetestował już urządzenia na zwierzętach i wkrótce planuje rozpocząć badania kliniczne. Co więcej, badacze chcą zintegrować kapsułkę z kolejnymi czujnikami, by docelowo mierzyła również tętno pacjenta. Niewykluczone, że za kilka lat szklane i elektroniczne termometry staną się reliktem przeszłości.

Źródło: Nature Electronics

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.