ABL Device: सुया टोचविल्याशिवाय केवळ श्‍वासांवर चाचण्या करणारे ‘एबीएल’ उपकरण

Disease Detect Health Devices: आजकाल आरोग्याविषयी जागरूकता वाढली आहे, अशा स्थितीमध्ये वेगवेगळ्या चाचण्यांसाठी रक्त, लघवी इ. नमुन्यांची तपासणी केली जाते. मात्र त्यासाठी त्यासाठी सुई टोचवून रक्ताचा नमुना काढावा लागतो. या सुई टोचण्याच्या वेदनादायक प्रक्रियेमुळे अनेक दवाखाना, डॉक्टर आणि चाचण्यांची भीती वाटते. वैद्यकीय संशोधनामध्ये इतकी प्रगती होऊनही रक्तातील विविध घटकांचे प्रमाण, त्यात आलेल्या बाह्य रोगकारक घटकांचा (रेणू इ.) शोध घेण्यासाठी प्रामुख्याने रक्ताचे नमुने घेणे गरजेचे असते.

मात्र आता शिकागो विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी एक लहान, कुठेही नेण्यासारखे उपकरण विकसित केले आहे. ते आपल्या श्‍वास आणि शरीराजवळील हवेतून रेणू गोळा करते आणि त्याचे मापन करून संभाव्य रोगांचा अंदाज देऊ शकते. त्यामुळे औषध आणि सार्वजनिक आरोग्याच्या क्षेत्रामध्ये क्रांती होणार आहे. हे संशोधन ‘नेचर केमिकल इंजिनिअरिंग’ या संशोधनपत्रिकेमध्ये प्रकाशित झाले आहे.

या उपकरणाच्या फायद्यांविषयी सांगताना शिकागो विद्यापीठातील प्रोफेसर बोझी तियान म्हणाले, की आम्ही तयार केलेले एबीएल नावाचे हे उपकरण फक्त चार बाय आठ इंच आकारातील हवेतील घटकांचे प्रमाण मोजते. इतक्या कमी नमुन्यावरूनही आपण रुग्णालये आणि सार्वजनिक ठिकाणी हवेतील विषाणू किंवा जिवाणूंचाही शोध घेऊ शकतो. हे उपकरण नवजात मुलांचे निरीक्षण करून, त्याच्या आरोग्याची नियमित माहिती पुरवू शकते. आज मधुमेही रुग्णांच्या रक्तातील शर्करेचे प्रमाणही श्वासाद्वारे मोजणे शक्य होईल.

...हे होते आव्हान

पूर्वी शिकागो विद्यापीठात पोस्ट डॉक्टरल संशोधक आणि आता नोट्रे डॅम विद्यापीठात सहायक प्राध्यापक जिंगचेंग मा म्हणाले, की द्रवांमध्ये रेणू शोधण्यापेक्षा हवेतील समान रेणू शोधणे अधिक कठीण असते. म्हणूनच बहुतांश डॉक्टर रक्त चाचण्यांवर अवलंबून असतात. मधुमेहींना दररोज पिनप्रिक्सची आवश्यकता भासते. घरगुती पातळीवर करावयाच्या कोविड चाचण्यांमध्येही द्रव थेंब जोडणे आवश्यक असते.

थोडक्यात, गेल्या अनेक दशकांमध्येही आपण हवेतील रसायनशास्त्र मोजण्याइतपत तंत्रज्ञान विकसित करू शकलो नव्हतो. कारण हवा हे माध्यम अत्यंत विरल असून, त्यात शोधावयाचे विषाणू अथवा जिवाणू हे एक हजार अब्जांमध्ये (१ ट्रिलियन) एक इतके दुर्मीळ असू शकतात. परिणामी, त्यांचा शोध घेणे अत्यंत कठीण होते. त्यासाठी मोठ्या आणि महागड्या उपकरणांची आवश्यकता भासत होती. मात्र शिकागो विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांच्या एका गटाने हवेचे द्रवात रूपांतर करण्याचा मार्ग शोधला आहे. त्याचाच वापर या उपकरणामध्ये करण्यात आला आहे.

...असे आहे तंत्रज्ञान

या उपकरणामध्ये हवेचे रूपांतर द्रवामध्ये करून, त्यातील घटकांचे मोजमाप संवेदकांनी केले जाते. त्यासाठी एक छोट्या पंपाने हवा शोषली जाते. त्यात एका ह्युमिडिफायरद्वारे पाण्याची वाफ जोडली जाते. त्याला थंड करण्यासाठी सूक्ष्म शीतकरण प्रणाली कार्यरत होते. यामुळे हवेचे रूपांतर द्रवरूप थेंबामध्ये होते. त्यात असलेल्या रोगकारक घटकांसोबत ते थेंब अतिघसरड्या (अल्ट्रा-स्लिक) पृष्ठभागावरून खाली सरकतात. एका लहान जलाशयात जमा होतात. तिथे द्रवांची तपासणी करणारा डिटेक्टर आपले काम करतो. संपूर्ण प्रणालीला ‘एअरबोर्न बायोमार्कर लोकलायझेशन इंजिन’ (एबीएल) असे नाव दिले आहे.

एकाच वेळी अनेक प्रणाली कार्यरत होत असल्याने संप्लवनशील (सरळ वायूरूपात जाणाऱ्या) व अस्थिर रेणू त्यात अडकतील की नाही, याबाबत खात्री नव्हती. त्यामुळे सुरुवातीच्या प्रयोगामध्ये चाचणीसाठी प्रा. जिंगचेंग मा यांनी कॉफीचा कप वापरला. कॉफीच्या कपामधील त्याचा गंध वरील प्रणालीमध्ये फुंकण्यात आला. तो यशस्वीरीत्या गोळा करून त्याचे द्रवात रूपांतर केले. या द्रवालाही कॉफीचा विशिष्ट सुगंध येत होता. मग त्यांनी मधुमेही माणसांच्या श्‍वासातून ग्लुकोजची पातळी शोधण्याचा प्रयत्न केला. तो यशस्वी होताच, त्यांनी हवेतील ई कोलाय जिवाणू शोधले.

नवीन क्षमता विकसनाचे प्रयत्न

बोझी टियान म्हणाले, की काही वर्षांपूर्वी सेंटर फॉर द सायन्स ऑफ अर्ली ट्रॅजेक्टोरीज सोबतच्या शिकागो येथील लहान मुलांच्या रुग्णालयाला भेट देण्याचा योग आला. त्या वेळी त्या सेंटरच्या संस्थापिका प्रो. एरिका क्लॉड यांनी तपासणीसाठी मुलांचे रक्त काढण्याशिवाय अन्य चांगला मार्ग शोधण्याची अपेक्षा व्यक्त केली. लहान मुलांचे चेहरे रडवेले न करता तपासणी किंवा चाचणी करणे, हीच त्यांच्या या अभ्यासामागील महत्त्वाची प्रेरणा ठरली.

प्रो. एरिका क्लॉड म्हणाल्या, की मुदत पूर्ण होण्याआधीच अकाली जन्मलेले बाळ हे सर्वांत असुरक्षित आणि नाजूक रुग्णांपैकी एक असतात. अशा बाळांची काळजी घेताना, त्यांच्या चाचण्या करताना कोणत्याही सूया टोचविल्याशिवाय विविध जैविक लक्षणांचा (बायोमार्कर्स) आक्रमकपणे पाठपुरावा घेणे आता या नव्या तंत्रज्ञानामुळे शक्य होईल.

मात्र हवेतील विविध बायोमार्करचा पाठपुरावा करणे ही संकल्पनाच इतकी नवीन आहे, की प्रथम त्यांची ओळख पटवणे, त्यांच्या नोंदी करणे हेच महत्त्वाचे काम असणार आहे. त्यामुळे सध्या पोटांच्या दाहाच्या समस्येवर संशोधन करणाऱ्या गटांसोबत रुग्णांच्या श्‍वासातून मिळणाऱ्या हवेतील दाहासाठी कारणीभूत मूलद्रव्ये शोधण्याचा प्रयत्न केला जात आहे. त्यांच्या नोंदी केल्या जात आहेत. अशा सर्व नोंदी करणे ही पहिली गरज आहे.

या उपकरणाच्या आरेखनामध्ये आणखी सुधारणा करत ते शरीरावरच घालण्यायोग्य लहान किंवा सूक्ष्म बनविण्याचा संशोधकांचा प्रयत्न आहे. त्यासाठी स्वतः थर्मोफ्लुइडिक्स मधील तज्ज्ञ व मेकॅनिकल इंजिनिअर असलेले जिंगचेंग मा हे अधिक काम करत आहेत.

घन, स्थिर रेफ्रिजरंटचा शोध

ब्रिटनमधील केंब्रिज येथे बॅरोकॅल कंपनीचे संस्थापक व प्राध्यापक झेव्हियर मोया यांनी घन स्थितीमध्येही वापरण्यायोग्य शीतकरण तंत्रज्ञानाची माहिती दिली. त्यांनी ब्रिटन येथील आपल्या प्रयोगशाळेमध्ये मुलायम, मेणासारख्या घन रेफ्रिजरंटचा शोध लावला आहे. हे संशोधन सध्या वापरल्या जात असलेल्या वेगवेगळ्या रेफ्रिजरंटसाठी पर्यावरणपूरक असा पर्याय ठरू शकेल, असा दावा केला जात आहे.

सध्या एसी आणि शीतकरण प्रणालीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या वायुरूप रेफ्रिजरंटमुळे हरितगृह वायूचं उत्सर्जन आणि एकूण पर्यावरणाची समस्या वाढत आहे. सध्याचे रेफ्रिजरंट वायुरूप असल्याने गळती होण्याचा धोका भेडसावतो. त्या तुलनेमध्ये घन स्वरूपात असलेल्या रेफ्रिजरंटची गळती होणार नाही. तसेच हा घटक तापमानामध्ये ५० अंश सेल्सिअसपेक्षाही अधिक चढ उतार होऊनही स्थिर राहतो.

(छायाचित्र : हेन्री निकोलस, वृत्तसंस्था)