В ТУСУРе продвинулись над созданием сенсора для измерения температуры тела в глубине организма

Старший научный сотрудник кафедры РСС ТУСУРа Антон Убайчин уже более 12 лет занимается исследованием электромагнитного излучения, порожденного материальными объектами. За это время творческим коллективом кафедры РСС в этом направлении была проведена большая работа в рамках ГПО, дипломных работ бакалавров, магистерских диссертаций и подготовки кадров высшей научной квалификации (аспирантов).

Исследования проводятся как в специальном, так и в гражданском направлении этой темы. Но, пожалуй, самое актуальное медицинское направление – возможность исследования внутренней температуры неинвазивным методом. И сфера применения наработок в этой области очень широка.

Внутренняя температура может быть маркером развития онкологических заболеваний. В этом направлении ученые кафедры РСС активно работают над созданием современных средств, способных проводить не инвазивные измерения внутренней температуры, строить двухмерные и объемные радиотепловые карты ее распределения. Это улучшит диагностические возможности медицины.

Принцип работы таких систем основывается на установленном факте: структурному изменению клеток ткани при онкологическом заболевании предшествует локальное повышение температуры, которое связано с повышением метаболизма, вызванным ускоренным ростом клеток.

«Основные усилия мировых конкурирующих коллективов направлены на увеличение глубины зондирования и создания радиотепловых объемных карт внутренней структуры всего организма человека. В перспективе, процесс таких исследований может напоминать нахождение в досмотровой камере в аэропорту. Представьте, что вы заходите в такую же камеру с многочисленными датчиками и поднимаете руки.

Аппарат при этом выстраивает объемную модель распределения температуры внутри вас – шикарные возможности для медицинской диагностики. Информативно, безвредно, не инвазивно. И очень сложно, во всяком случае, на текущий момент», – рассказывает о трудностях, с которыми предстоит справиться исследователям и разработчикам Антон Убайчин.

Дело в том, что электромагнитные волны крайне затруднительно проходят через тело человека. В связи с этим любая задача, которая связана с приемом и без того сверх малых сигналов, с глубины 10-15 сантиметров и более, кратно усложняется. Для регистрации слабого излучения требуются сверхвысокочувствительные приемники, которые позволяют «смотреть» глубоко и с заданной погрешностью измерений. Создание таких приемников, специализированных антенн и обработка результатов измерений – достаточно сложная, наукоемкая задача.

Однако команде Убайчина уже удалось добиться в этом направлении исследований больших успехов. Разработаны макеты измерительных систем, позволяющих оценивать внутреннюю температуру путем измерения электромагнитного излучения с глубины до 8,5 сантиметров с заданным уровнем погрешности 0,1 градус.

Еще одно прикладное направление исследований связано с бесконтактным измерением температуры в повседневной жизни. Прошедший 2020 год приучил жителей Земли следить за изменением температуры тела. На рынке представлено множество решений, основанных на измерении мощности теплового излучения человека: от ручных пирометров до термошлюзов.

Основной принцип работы таких приборов связан с измерением уровня ИК-излучения объектов. И в этом главная проблема. Измерение инфракрасными приборами проводится с поверхности тела. При длительном нахождении на холоде температура кожных покровов может опускаться намного ниже внутренней температуры тела.

В таких условиях определить повышение температуры тела на один градус выше нормы у человека почти невозможно. Кроме того, пирометр, основанный на измерении ИК-излучения легко обмануть. Инфракрасное излучение быстро затухает на оптически непрозрачных преградах. Причем такой преградой может стать даже тонкая полиэтиленовая пленка.

В 2021 году Антон Убайчин выиграл грант на разработку неинвазивной диагностической системы массового скрининга на основе пассивного дистанционного измерения внутренней температуры тела человека. «По сути это сенсор, который позволит дистанционно «заглядывать» внутрь человека через кожу и даже через одежду, измеряя внутреннюю температуру тела благодаря измерению электромагнитного излучения человека, – рассказывает об этой перспективной разработке ученый.

– Такие сенсоры могут найти широкое применение в рамках контроля температуры в потоке граждан, заходящих в здания для отсеивания заболевших. Это одна из наших самых приоритетных задач».

ТУСУР

9 статей

ТУСУР – самый молодой из томских университетов, но никогда не был в тени. Созданный во времена прорыва в космос, бурного развития электронно-вычислительной техники, новых средств связи и радиоэлектроники вуз с первых лет своего существования находился на острие научно-технического прогресса. ТИРиЭТ, ТИАСУР, ТАСУР, ТУСУР: как бы он ни назывался, – это марка лидера, лидера в сфере подготовки квалифицированных кадров для высокотехнологичных отраслей экономики, внедрения инновационных образовательных и исследовательских программ, прикладных разработок новой техники, аппаратуры и систем управления.

Показать больше