कॉन्टैक्ट लेंस में एक लेज़र

आँख के अंदर का दबाव ग्लूकोमा के निदान और प्रबंधन के लिए एक अहम संख्या है। फिर भी इसे सिर्फ़ चिकित्साकर्मी, क्लिनिक जाने पर मापते हैं। ये कभी-कभार की रीडिंग दिन भर में होने वाले उतार-चढ़ाव को चूक जाती हैं — ऐसे उतार-चढ़ाव जिन्हें लेखक सटीक निदान और उपचार के लिए निर्णायक बताते हैं।

लगातार काम करने वाले सेंसर के लिए कॉन्टैक्ट लेंस एक स्वाभाविक जगह है: वह आँख पर ही रहता है, और शोधपत्र बताता है कि 14 करोड़ से अधिक लोग पहले से इसे पहनते हैं। नरम लेंस कॉर्निया के आकार के साथ ढल जाता है, जो दबाव बढ़ने पर बहुत हल्का-सा उभरता है — कुछ मिलीमीटर पारे (mmHg) के लिए लगभग 0.1% का खिंचाव, जो वह विभेदन है जिसकी डॉक्टरों को ज़रूरत होती है। प्लास्टिक के एक पतले, पारदर्शी टुकड़े के अंदर इतने छोटे खिंचाव को मापना ही कठिन हिस्सा है।

धारियाँ गिनने की सीमा

कई प्रकाशीय सेंसर लेंस के खिंचाव को किसी नियमित पैटर्न से पढ़ते हैं — एक ग्रेटिंग, एक फ़ोटोनिक क्रिस्टल, दो एक-दूसरे पर चढ़ी ग्रेटिंग — जिसकी दूरी लेंस के खिंचने के साथ बदलती है। दुबई में XPANCEO के अनुसंधान केंद्र के सेर्गेई इवानोव, इल्या फ़्राद्किन और उनके सहयोगी एक बुनियादी अड़चन बताते हैं: ऐसे किसी भी सेंसर की सटीकता पैटर्न में दोहरावों की संख्या से सीमित होती है, जो अनिश्चितता सिद्धांत का परिणाम है। लेंस में उपलब्ध कुछ मिलीमीटरों में यह सीमा ज़रूरत के बेचैन करने वाले हद तक क़रीब है।

उनका विचार कुछ और पढ़ने का है: एक लेज़र का रंग।

एक लेज़र जो खिंचता है

टीम ने एक वितरित-प्रतिपुष्टि लेज़र (distributed-feedback laser) बनाया: F8BT नाम की एक कार्बनिक डाई की लगभग 300 नैनोमीटर मोटी परत, जिसकी सतह पर हर 335 नैनोमीटर पर लहरें बनी हैं। ये लहरें लेज़र के दर्पणों का काम करती हैं। हरी रोशनी की छोटी पल्सों से चमकाए जाने पर परत लगभग 570 नैनोमीटर पर पीली-हरी रोशनी की एक बहुत संकरी रेखा उत्सर्जित करती है, जो लगभग सीधी ऊपर निकलती है।

उस रेखा की तरंगदैर्ध्य लहरों की दूरी से तय होती है। लेंस को खींचिए, दूरी बढ़ती है, और रेखा लाल की ओर खिसक जाती है। फ़ायदा बड़ी प्रतिक्रिया में नहीं है — वह हिस्सा साधारण है — बल्कि कहीं अधिक संकरी रेखा में है, जिसकी चौड़ाई ग्रेटिंग के आकार पर निर्भर नहीं करती। संकरी रेखा की स्थिति, सिद्धांत रूप में, कहीं अधिक सटीकता से तय की जा सकती है।

ग्रेटिंग को पराबैंगनी रोशनी से एक ही एक्सपोज़र में लिखा जाता है, डाई में उतारा जाता है, फिर कमरे के तापमान पर, बिना गोंद या दबाव के, नरम सिलिकॉन लेंस पर तैरा दिया जाता है। लेखकों के अनुसार यह प्रक्रिया डिस्पोज़ेबल लेंसों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के अनुकूल है।

नक़ली आँख पर परीक्षण

उपकरण की जाँच के लिए उन्होंने एक कृत्रिम आँख बनाई: कॉर्निया और श्वेतपटल (sclera) के आकार की एक सिलिकॉन झिल्ली, एक मोटर-चालित सिरिंज से दबाव दिए जाने वाले कक्ष के ऊपर, जिसमें आँसुओं की जगह सिलिकॉन तेल है। 40 mmHg पर इसका कॉर्निया लगभग 150 माइक्रोमीटर उठता है, और लेखक दिखाते हैं कि यह असली आँख जितने ही पैमाने पर विकृत होती है — यह ज़ोर देते हुए कि यह एक बहुत सरलीकृत मॉडल है।

लेज़र वाले हिस्से को कॉर्निया के किनारे के पास रखकर, जहाँ लेंस सबसे ज़्यादा खिंचता है, उन्होंने दबाव को एक बार 45 mmHg तक बढ़ाया और वापस घटाया। दबाव बढ़ने के साथ लेज़र की रेखा लाल की ओर खिसकी, 0.027 नैनोमीटर प्रति mmHg की दर से। दस अंशांकन बिंदुओं पर रीडिंग एक सीधी रेखा से औसतन 1.2 mmHg हटीं — निगरानी के लिए ज़रूरी सटीकता के स्तर की।

लेखक साफ़-साफ़ बताते हैं कि इसका क्या मतलब है। यह सटीकता उसी आकार की एक निष्क्रिय ग्रेटिंग की सैद्धांतिक सीमा के स्तर की है; यह अभी उसे पार नहीं करती। मौजूदा अड़चनें प्रयोगशाला में इस्तेमाल किए गए स्पेक्ट्रोमीटर और दबाव-मापी हैं, और त्रुटि का एक हिस्सा ख़ुद परीक्षण-व्यवस्था से आता है।

आँख तक अभी लंबा रास्ता

चर्चा में बताया गया है कि क्या करना बाक़ी है:

• सुरक्षा: हर रीडिंग 8 नैनोसेकंड की एक चमक का उपयोग करती है; रेटिना तक पहुँचने वाली रोशनी मापी गई क्षति-सीमा से लगभग दस गुना कम आँकी गई है।
• एकीकरण: पंप लेज़र और स्पेक्ट्रोमीटर आज बाहरी हैं; टीम छोटे हरे लेज़र डायोड और लघु तरंगदैर्ध्य-पाठक सुझाती है।
• तापमान: लेंस को एक डिग्री गर्म करने से रीडिंग लगभग 2 mmHg खिसक जाती है, इसलिए असली उपकरण को तापमान भी मापना होगा।
• जैव-अनुकूलता: डाई की परत अभी सतह पर है; उसे लेंस के अंदर सील करना और परखना होगा।

जानवरों की आँखों पर, फिर लोगों में सत्यापन अभी बाक़ी है। लेखक, जो सभी XPANCEO कंपनी से हैं, इस काम पर कंपनी के पास मौजूद एक पेटेंट आवेदन के अलावा किसी अन्य प्रतिस्पर्धी हित की घोषणा नहीं करते।