हमने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो आपके फ़ोन लेंस के अंदर फ़िट होने के दौरान तत्काल रोग निदान की अनुमति दे सकता है


मलेरिया जैसी संक्रामक बीमारियां कई क्षेत्रों में मौत का प्रमुख कारण बनी हुई हैं। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि वहां के लोगों के पास चिकित्सा निदान उपकरण तक पहुंच नहीं है जो प्रारंभिक अवस्था में इन बीमारियों (गैर-संक्रामक रोगों की एक श्रृंखला के साथ) का पता लगा सकते हैं, जब उपचार की अधिक गुंजाइश होती है।

दुनिया भर में आर्थिक रूप से वंचित लोगों के लिए स्वास्थ्य देखभाल का लोकतंत्रीकरण करने के लक्ष्य के साथ, वैज्ञानिकों ने यह एक चुनौती पेश की है।

मेरे सहयोगियों और मैंने जैविक कोशिकाओं की जांच के लिए एक नई विधि विकसित की है जो स्मार्टफोन लेंस में फिट होने के लिए काफी छोटा है।

जबकि हमने अभी तक केवल प्रयोगशाला में इसका परीक्षण किया है, हमें उम्मीद है कि भविष्य में यह नैनो तकनीक सिर्फ एक मोबाइल डिवाइस का उपयोग करके वास्तविक दुनिया की चिकित्सा सेटिंग्स में बीमारी का पता लगाने में सक्षम हो सकती है। हमें उम्मीद है कि हमारा काम अंततः लाखों लोगों की जान बचाने में मदद कर सकता है।

जैविक कोशिका की जांच कैसे करें

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के माध्यम से जैविक कोशिकाओं की जांच करने में सक्षम होना चिकित्सा निदान का एक मूलभूत हिस्सा है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि माइक्रोस्कोप के तहत देखे जा सकने वाले कोशिकाओं में विशिष्ट परिवर्तन अक्सर बीमारियों के संकेत होते हैं। मलेरिया के मामले में, उदाहरण के लिए, पता लगाने की स्वर्ण-मानक विधि में रोगी की लाल रक्त कोशिकाओं में विशिष्ट परिवर्तनों की पहचान करने के लिए माइक्रोस्कोप छवियों का उपयोग करना शामिल है।

लेकिन जैविक कोशिकाएं छिपने में अच्छी होती हैं। उनकी कई आंतरिक विशेषताएं व्यावहारिक रूप से पारदर्शी हैं और पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी के लिए लगभग अदृश्य हैं। इन सुविधाओं को दृश्यमान बनाने के लिए, हमें तरकीबें लागू करने की आवश्यकता है।

एक तरीका यह है कि किसी प्रकार के रासायनिक धुंधलापन को पेश किया जाए, जो कोशिकाओं की पारदर्शी विशेषताओं के विपरीत जोड़ता है।

अन्य दृष्टिकोण “चरण इमेजिंग” नामक प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। चरण इमेजिंग इस तथ्य का फायदा उठाती है कि प्रकाश, जो कोशिका से होकर गुजरा है, में कोशिका के पारदर्शी भागों के बारे में जानकारी होती है – और यह जानकारी मानव आंखों को दिखाई देती है।

पारंपरिक चरण-इमेजिंग विधियां प्रिज्म और इंटरफेरेंस सेटअप जैसे भारी घटकों की एक श्रृंखला पर निर्भर करती हैं, जिनकी कीमत हजारों डॉलर होती है। साथ ही, दूरदराज के क्षेत्रों और आर्थिक रूप से वंचित देशों में महंगे और भारी उपकरण आसानी से उपलब्ध नहीं कराए जा सकते हैं।

नैनोटेक्नोलॉजी दर्ज करें

पारंपरिक बड़े ऑप्टिकल घटकों को बदलने के लिए नैनो टेक्नोलॉजी का लाभ उठाने की दिशा में एक प्रमुख वैज्ञानिक प्रयास वर्तमान में निर्देशित है।

यह कम लागत वाले बड़े पैमाने पर उत्पादन की क्षमता वाले नैनोमीटर-मोटी उपकरण बनाकर किया जा रहा है। इन उपकरणों को भविष्य में स्मार्टफोन कैमरों जैसे मोबाइल उपकरणों में एकीकृत किया जा सकता है।

चरण इमेजिंग के विशिष्ट मामले में, वैज्ञानिक पहले केवल ऐसे सिस्टम विकसित करने में सक्षम हुए हैं जो: समय लेने वाली कम्प्यूटेशनल पोस्ट प्रोसेसिंग पर निर्भर हैं, जो प्रक्रिया को और अधिक जटिल बनाता है, और रीयल-टाइम इमेजिंग की अनुमति नहीं देता है जो अभी भी यांत्रिक रूप से चलती है या घूर्णन भागों। इन भागों की अंतरिक्ष आवश्यकताओं के कारण, वे पूरी तरह से फ्लैट ऑप्टिकल घटकों और अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट एकीकरण के साथ असंगत हैं।

हमने एक ऐसा उपकरण विकसित किया है जो इन सीमाओं के बिना तात्कालिक चरण-इमेजिंग कर सकता है। हमारा समाधान केवल कुछ सौ नैनोमीटर मोटा है, और लेंस के शीर्ष पर एक फ्लैट फिल्म के रूप में कैमरा लेंस में एकीकृत किया जा सकता है।

हमने यह कैसे किया

हमने एक नैनोस्ट्रक्चर को एक बहुत पतली फिल्म (200 नैनोमीटर से कम मोटी) में अंकित किया है जो कभी-कभी “ऑप्टिकल स्पिन-ऑर्बिट कपलिंग” के रूप में संदर्भित प्रभाव का उपयोग करके चरण इमेजिंग को सक्षम बनाता है।

ऑपरेशन का सिद्धांत सरल है। एक पारदर्शी वस्तु, जैसे जैविक कोशिका, को उपकरण के ऊपर रखा जाता है। कोशिका के माध्यम से प्रकाश चमकता है और कोशिका की पिछली अदृश्य संरचना दूसरी तरफ दिखाई देने लगती है।

एसीएस फोटोनिक्स में हमारे हालिया प्रकाशन में, हम विस्तार से बताते हैं कि हमने प्रयोगशाला वातावरण में कृत्रिम रूप से उत्पन्न पारदर्शी वस्तुओं के साथ इस पद्धति के उपयोग को सफलतापूर्वक कैसे प्रदर्शित किया। वस्तुओं का आकार केवल कुछ माइक्रोमीटर था, और इसलिए जैविक कोशिकाओं के बराबर था।

चूंकि यह विधि चरण इमेजिंग को सक्षम करती है, लेकिन कोशिकाओं जैसे छोटी वस्तुओं के आवर्धन से निपटती नहीं है, इसलिए वर्तमान में इसे आवर्धन प्रदान करने के लिए भारी लेंस की आवश्यकता होती है। हालांकि, हमें विश्वास है कि भविष्य में हमारे डिवाइस को फ्लैट लेंस के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जो नैनो टेक्नोलॉजी में अन्य प्रगति से उभर रहा है।

यह हमें कहाँ ले जा सकता है?

वर्तमान डिवाइस प्रोटोटाइप के साथ एक चुनौती लगभग $ 1,000 की निर्माण लागत है। हमने कई महंगी नैनोफाइब्रिकेशन विधियों का उपयोग किया है जिनका उपयोग कंप्यूटर चिप्स के निर्माण के लिए भी किया जाता है।

उस ने कहा, चिप उत्पादन से जुड़े पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं का लाभ उठाकर, हमें विश्वास है कि हम अगले कुछ वर्षों में इस उपकरण का तेजी से और कम लागत वाला उत्पादन हासिल कर सकते हैं।

अभी तक हमने यह काम लैब में ही किया है। चिकित्सा मोबाइल उपकरणों में प्रौद्योगिकी उपलब्ध होते देखने के लिए ऐसे उपकरणों के विकास में विशेषज्ञता वाले इंजीनियरों और चिकित्सा वैज्ञानिकों के सहयोग की आवश्यकता होगी।

प्रौद्योगिकी के लिए हमारी दीर्घकालिक दृष्टि मोबाइल उपकरणों को जैविक नमूनों की इस तरह से जांच करने की अनुमति देना है जो अभी तक संभव नहीं है।

रिमोट मेडिकल डायग्नोस्टिक्स की अनुमति देने के अलावा, यह घर पर बीमारी का पता लगाने की सुविधा भी प्रदान कर सकता है, जिसमें एक मरीज लार, या खून की एक चुटकी के माध्यम से अपना नमूना प्राप्त कर सकता है, और छवि को दुनिया में कहीं भी एक प्रयोगशाला में भेज सकता है।




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