Cảm biến nhiệt độ nuốt được nhỏ nhất thế giới: Theo dõi thân nhiệt liên tục từ bên trong cơ thể

Các kỹ sư tại MIT vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực cảm biến y sinh: một viên nang nuốt được có kích thước chỉ 6x4 mm, có khả năng đo và truyền nhiệt độ cơ thể liên tục với độ chính xác đáng kinh ngạc. Thiết bị này hứa hẹn thay thế các loại nhiệt kế truyền thống, vốn thường cho kết quả không chính xác khi đo ở miệng hoặc trán.

Vấn đề của nhiệt kế truyền thống

Nhiệt kế đo ở miệng hoặc trán thường không phản ánh chính xác nhiệt độ lõi cơ thể — thước đo quan trọng nhất trong đánh giá tình trạng sức khỏe. Trong khi đó, các cảm biến nhiệt độ nuốt được hiện có trên thị trường lại quá lớn, gây khó nuốt và tiềm ẩn nguy cơ tắc nghẽn đường tiêu hóa.

Đột phá từ MIT: Nhỏ hơn, chính xác hơn

Nhóm nghiên cứu tại MIT đã tạo ra một con chip silicon chỉ 1 mm² tích hợp mạch dao động dựa trên dòng rò (leakage current) — dòng điện nhỏ chạy qua mạch khi ở trạng thái tắt. Tần số dao động thay đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh chip, từ đó cho phép xác định nhiệt độ chính xác đến 0,01°C.

Tiết kiệm năng lượng tối đa

Cảm biến có thể hoạt động với pin cúc áo 1,55 volt, nhưng điều đáng chú ý là chiến lược backscattering (phản xạ ngược) giúp giảm tiêu thụ năng lượng đáng kể. Cụ thể:

• Hầu hết năng lượng được lấy từ một ăng-ten bên ngoài cơ thể
• Ăng-ten ngoài phát sóng vô tuyến tần số siêu cao (UHF)
• Ăng-ten bên trong cảm biến điều chế sóng này và phản hồi lại
• Bằng cách phân tích sự thay đổi sóng vô tuyến, ăng-ten ngoài tính toán giá trị nhiệt độ

Ứng dụng tiềm năng rộng lớn

“Đây là viên nang nuốt được nhỏ nhất mà chúng tôi từng thấy cho mục đích cảm biến nhiệt độ,” — Saransh Sharma, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, hiện công tác tại Đại học Cambridge, tác giả chính của nghiên cứu.

Các ứng dụng được nhóm nghiên cứu hình dung bao gồm:

• Theo dõi nhiễm trùng: Phát hiện sớm các dấu hiệu nhiễm trùng ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch
• Giám sát bệnh nhân: Theo dõi thân nhiệt trong và sau khi gây mê
• Chăm sóc trẻ em: Theo dõi sốt ở trẻ một cách liên tục mà không gây khó chịu
• Hỗ trợ sinh sản: Giúp xác định thời điểm rụng trứng
• Vận động viên và quân nhân: Giám sát những người làm việc trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt

Giáo sư Giovanni Traverso, đồng tác giả cấp cao của nghiên cứu, nhấn mạnh: “Cảm biến như thế này cho chúng ta khả năng theo dõi và xác định sớm nhiễm trùng. Điều này rất quan trọng, đặc biệt với các nhóm có nguy cơ cao như người bị ức chế miễn dịch.”

Triển vọng tương lai

Mặc dù vẫn cần thêm các thử nghiệm lâm sàng trước khi được phổ biến rộng rãi, nhóm nghiên cứu hy vọng công nghệ này cuối cùng có thể thay thế hoàn toàn các loại nhiệt kế khác cho mọi người. Với kích thước siêu nhỏ và khả năng theo dõi liên tục, cảm biến này mở ra một hướng đi mới trong lĩnh vực y tế thông minh (healthtech) và IoT y tế, một xu hướng đang phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam trong bối cảnh chuyển đổi số ngành y tế.