रुग्णाच्या आरोग्याच्या निर्देशक असलेल्या ईसीजी आणि ईईजीसारख्या चाचण्यांवर सतत लक्ष ठेवण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी कमी उर्जेवर चालणाऱ्या, कमी किंमतीच्या आणि अंगावर बाळगता येईल अशा बिनतारी उपकरणाची रचना केली आहे.
भारतासारख्या विकसनशील देशात डॉक्टर आणि परिचारिका यांच्यासह सर्वच वैद्यकीय व्यावसायिकांची फार मोठी कमतरता आहे. हृदयविकारांनी किंवा न्यूमोनियासारख्या श्वसनाच्या आजारांनी ग्रस्त असलेल्या रुग्णांना त्याचे गंभीर परिणाम भोगावे लागतात. अशा रुग्णांची काळजी घेण्याची व त्यांच्या तब्येतीवर सतत लक्ष ठेवण्याची आवश्यकता असते. आरोग्याच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या निर्देशांकांवर सतत लक्ष ठेवणाऱ्या, अंगावर बाळगता येण्याजोग्या उपकरणांमुळे प्राणघातक परिस्थितीपासून अशा रुग्णांचा बचाव होऊ शकतो. भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई (आयआयटी मुंबई) येथील प्राध्यापिका मरियम शोजेई बघिनी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी एका बिनतारी, खात्रीलायक, सुस्थिर, कमी किंमतीच्या आणि कमी उर्जेवर चालणाऱ्या आरोग्य निरीक्षक यंत्रणेची निर्मिती केली आहे. ही यंत्रणा रुग्णाच्या हृदयाचे ठोके, त्याच्या शरीरातील ऑक्सीजनची पातळी आणि हृदयाचे विद्युत संदेशवहन ह्या महत्त्वाच्या निर्देशांकांवर लक्ष ठेवते.
टेलिमेट्री म्हणजेच दूरमापनाच्या सिद्धांतांवर आधारित असलेल्या या यंत्रणेला बायो-वायटेल असे म्हणतात. टेलिमेट्रीचा शब्दशः अर्थ आहे- दूर अंतरावरून (घटकांचे) मापन करणे.’ आरोग्य निरीक्षक दूरमापन यंत्रणेत एक अंगावर वापरता येईल असा संवेदक (सेन्सर) असतो. हा संवेदक जवळच्या बेस स्टेशनला बिनतारी मार्गाने वैद्यकीय उपकरणांसाठीच्या राखीव वारंवारितेने डेटा पाठवतो. विद्युतयंत्रिकी आणि माहिती तंत्रज्ञान मंत्रालयाकडून (MeiTY) अनुदान मिळालेले बायो-वायटेल हे भारतात उपलब्ध झालेले पहिले जैव-दूरमापन तंत्रज्ञान आहे. त्यात आवश्यकतेनुसार तयार केलेली इंटिग्रेटेड सर्किट चीप बसवलेली आहे. संशोधकांनी आयईईई जर्नल ऑफ बायोमेडिकल अँड हेल्थ इन्फर्मेटिक्समध्ये या प्रकाशनामध्ये या संशोधनावर आधारित शोधनिबंध प्रसिद्ध केला आहे.
सध्या बाजारात उपलब्ध असलेली बरीच उपकरणे डेटा पाठवण्यासाठी ब्लूटूथचा वापर करतात. अशा उपकरणांमधून होणारा किरणोत्सार धोकादायक असून अधिक काळ ती उपकरणे वापरल्यास मानवी उतींना अपाय होऊ शकतो. याउलट बायो-वायटेल २५ मायक्रो-वॉटपेक्षा कमी ऊर्जा प्रसारित करते आणि म्हणून सतत वापरूनही त्याचे शरीरावर कसलेही दुष्परिणाम होत नाहीत.
आयआयटी मुंबई येथे पी एच डी करताना या शोधप्रकल्पाचे नेतृत्व केलेले डॉ. अभिषेक श्रीवास्तव सांगतात, “दुष्परिणामविरहित, तसेच भारतातील वायरलेस प्लॅनिंग अँड कोऑर्डिनेशन विंग या संस्थेने आणि अमेरिकेतील फेडरल कम्युनिकेशन्स कमिशनने आखून दिलेल्या नियमानुसार जैव-दूरमापन यंत्रणा तयार करणे हे आमचे उद्दिष्ट होते.”
बायो-वायटेल यंत्रणा ४०१ ते ४०६ मेगाहर्ट्झ ह्या वारंवारितेचा वापर करते. तिचा पल्ला सुमारे तीन मीटर आहे. तसेच ही यंत्रणा मोबाईल फोनला किंवा संगणकाला जोडलेल्या डोंगलला डेटा पाठवू शकते. हा डेटा इंटरनेटवरून घेता येतो आणि कित्येक रुग्णांच्या आरोग्याचा आढावा दूर अंतरावरून घेणे शक्य होते.
बायो-वायटेलचा ट्रान्समीटर, रिसीव्हर, संदेशवहनाचा आराखडा आणि त्याला लागणारे सॉफ्टवेअर संशोधकांनी विशिष्ट आवश्यकतेनुसार तयार केले. त्यासाठी त्यांनी गरजेनुसार काही घटकांची रचना केली. उदा. वेग जास्त असेल तर ऊर्जा जास्त खर्च होते; त्यामुळे कमी ऊर्जा खर्च व्हावी म्हणून संदेशवहनाचा योग्य वेग त्यांनी निश्चित केला. याखेरीज त्यांनी खात्रीलायक आणि सुयोग्य दर्जाचे बिनतारी मॉड्युलेशन वापरले. त्यासाठी या यंत्रणेत फ्रिक्वेन्सी मॉड्युलेशनचा वापर करण्यात आला. तसेच संदेशवहनाचा वेग एकावेळेस १२ जैव-संदेश पाठवता येतील एवढा ठेवला. ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर तयार करताना वेगवेगळे भाग एकत्र आणून जोडण्यापेक्षा आवश्यकतेनुसार तयार केलेल्या इंटिग्रेटेड सर्किटचा वापर करण्यात आला. त्यामुळे किंमतीत आणि ऊर्जेच्या वापरात बचत झाली.
संशोधकांनी तीन मीटरच्या पल्ल्यात इलेक्ट्रोकार्डिओग्राम (ईसीजी) आणि फोटोप्लेथायस्मोग्राम (पीपीजी)चा डेटा पाठवून नमुना उपकरणाची चाचणी केली. (ईसीजी हृदयाचे विद्युत संदेशवहन मोजते तर पीपीजीवरून नाडीचे ठोके आणि शरीराच्या ठराविक भागात किती रक्तपुरवठा होत आहे त्याची माहिती मिळते.) त्यांनी ट्रान्समीटरला लागणारी ऊर्जा, त्याची संवेदनशीलता, रिसीव्हरला लागणारी ऊर्जा तसेच यंत्रणेचा डेटावहनाचा जास्तीत जास्त वेग किती आहे आणि पाठवल्या जाणाऱ्या डेटामध्ये किती प्रमाणात चुका होऊ शकतात ते मोजले. त्यावरून निघालेले निष्कर्ष समाधानकारक होते.
संशोधन गटाने बायो-वायटेल यंत्रणेची तुलना तशाच आणखी सात निरीक्षक यंत्रणांशी करून पाहिली. त्यातून बायो-वायटेल यंत्रणेला, डेटा पाठवण्याचा वेग तेवढाच असताना, इतर यंत्रणांपेक्षा कमी विद्युतभार (व्होल्टेज) लागतो आणि तीन ते चारपट कमी ऊर्जा लागते असे लक्षात आले. तसेच पाठवलेल्या एकूण डेटामध्ये चूक होण्याचे प्रमाण मर्यादित असते.
रुग्णाच्या तब्येतीवर लक्ष ठेवण्याव्यतिरिक्त बायो-वायटेलसारख्या यंत्रणेचा उपयोग केल्याने कित्येक जीवघेण्या आजारांचे लवकरात लवकर निदान होऊ शकते. “हॉस्पिटलमधील अतिदक्षता विभागासारख्या ठिकाणी रुग्णांचे महत्त्वाचे निर्देशांक सतत नोंदले जात असतात. तेथील मोठाल्या उपकरणांची जागा असे एखादे उपकरण घेऊ शकते,” डॉ. श्रीवास्तव सांगतात.
बायो-वायटेलवर आधारित असलेल्या शोधनिबंधांना व्हीएलएसआय डिझाईन या विषयावरील आंतराष्ट्रीय परिषदेत २०१९ साली सर्वोत्कृष्ट शोधनिबंधाचा पुरस्कार मिळाला तसेच २०१८ साली सर्वोत्कृष्ट शोधनिबंधासाठी नामांकन मिळाले. संशोधकांनी बायो-वायटेलसाठी तीन एकाधिकार (पेटंट्स) दाखल केले आहेत आणि लवकरच हे तंत्रज्ञान व्यवहारात वापरात आणता येईल अशी आशा आहे.
“ह्या कामामुळे संशोधनासाठी विविध महत्त्वाची क्षेत्रे खुली झाली आहेत. उदाहरणार्थ - ही यंत्रणा स्वयंचलित करून रुग्णांना सद्यस्थितीची लगेच माहिती पुरवणे किंवा रुग्णाच्या शरीरातील ऊर्जेचा वापर करणाऱ्या तंत्रज्ञानाचा वापर करून ही यंत्रणा बॅटरीशिवाय चालवता येईल असे बघणे,” असे डॉ. श्रीवास्तव सांगतात.