जीवन में रसायन इंजीनियरिंग – प्रश्न संख्या 84: मनुष्य के फेफड़े एवं कृत्रिम फेफड़ों में से कौन-सा अधिक प्रभावी है?
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इस पोस्ट को अंतिम बार yjqin1 द्वारा 2015-9-26 23:49 पर संपादित किया गया। आम तौर पर, करोड़ों वर्षों के विकास के बाद, कई जानवरों एवं पौधों के अंग पूर्णता के स्तर तक पहुँच चुके हैं। यहाँ तक कि इंजीनियरिंग क्षेत्र में भी “बायोमिमिक्री” नामक एक विषय है। क्या हमारे द्वारा निर्मित उपकरण, मनुष्य के अंगों की तुलना में कमतर ही होते हैं? मेरा डॉक्टरेट शोधपत्र, अपशिष्ट जल से अमोनिया को मेम्ब्रेन कॉन्टैक्टरों की मदद से हटाने से संबंधित है। अब यह प्रक्रिया पूरी तरह से औद्योगिक स्तर पर लागू हो चुकी है। इसमें भी, अपशिष्ट जल में मौजूद अमोनियम नाइट्रोजन की मात्रा को मानक स्तर तक लाकर ही सल्फ्यूरिक एसिड या अमोनियम क्लोराइड जैसे उत्पाद तैयार किए जाते हैं। निवेश लागत एवं उपयोग होने वाली रसायनों की मात्रा समान रहने पर, बिजली की खपत 15-45 किलोवाट/मी³ अपशिष्ट जल से घटकर 0.7 किलोवाट/मी³ हो गई है। यही तो झिल्ली का जादू है! वास्तव में, जल-विरोधी पॉलीप्रोपाइलीन से बने होलोफाइबर माइक्रोपोरस जल-विरोधी झिल्लियों से बने मेम्ब्रेन घटकों (मेम्ब्रेन कॉन्टैक्टर्स) का उपयोग शुरू में ऐसे कठिन कार्यों हेतु नहीं किया गया; इनका उपयोग तो लोगों की जान बचाने हेतु किया गया। मेम्ब्रेन कॉन्टैक्टरों का उपयोग कृत्रिम फेफड़ों के रूप में किया जाता है; ऐसी स्थिति में, जब किसी मरीज़ को हृदय संबंधी ऑपरेशन करने की आवश्यकता होती है, तो उसकी छाती खोल दी जाती है। दिल को काटा गया एवं सीना गया; निश्चित रूप से उसकी धड़कन पहले ही रुक चुकी थी। रक्त को पंप की मदद से प्रवाहित किया जाता है। लेकिन, एओर्टा से निकलने वाला रक्त जरूर ही फेफड़ों से होकर गुजरता है। ऐसा लगता है कि सर्जरी के दौरान ऐसा करना संभव नहीं है (क्योंकि वहाँ तो शिराओं से ही रक्त निकाला जाता है)। इसलिए, ताजी हवा में मौजूद ऑक्सीजन को रक्त में मिलाने हेतु, एवं रक्त में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड को बाहर निकालने हेतु अन्य उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक है। पहले, ऐसे कार्यों हेतु फिलर टॉवरों का ही उपयोग किया जाता था। रसायन विज्ञानी होने के नाते, क्या आपको यह बात हास्यास्पद नहीं लगती? कनाडा के मैकगिल विश्वविद्यालय के प्रोफेसर टी. एम. एस. चांग ने, सर्जरी के दौरान आर्टिफिशियल लंग के रूप में उपयोग होने वाले “फिलर टावर” की जगह उपरोक्त तरह के “मेम्ब्रेन कॉन्टैक्टर” का उपयोग किया। अमेरिका के अस्पतालों में हृदय संबंधी ऑपरेशनों के दौरान उपयोग होने वाले कृत्रिम फेफड़ों की कीमत 3,000 डॉलर है। क्या आप अनुमान लगा सकते हैं कि कृत्रिम फेफड़ों में उपयोग होने वाले झिल्ली-घटक का आकार कितना होता है? और आपके फेफड़ों का आयतन कितना है? कौन-सा अधिक प्रभावी है? क्यों? ये लगातार तीन प्रश्न हैं, इन सभी का एक साथ उत्तर देना होगा।
यह सवाल थोड़ा कठिन है; इसका जवाब देने के लिए पेशेवरों की आवश्यकता है।
“वानशी वेन डूनियांग” के अनुसार, Medos Medizintechnik AG के मेम्ब्रेन-आधारित ऑक्सीजनेटरों की चीनी बाजार में हिस्सेदारी सबसे अधिक है; यह लगभग 19.7% है। Medtronic Inc के मेम्ब्रेन-आधारित ऑक्सीजनेटरों की चीनी बाजार में हिस्सेदारी लगभग 8.6% है। Sorin Group Italia S.r.L. के मेम्ब्रेन-आधारित ऑक्सीजनेटरों की चीनी बाजार में हिस्सेदारी लगभग 12.1% है। Edwards के मेम्ब्रेन-आधारित ऑक्सीजनेटरों की चीनी बाजार में हिस्सेदारी लगभग 17.6% है। अन्य ब्रांडों की चीनी बाजार में हिस्सेदारी लगभग 46% है। इनमें से चीन में निर्मित मेम्ब्रेन-आधारित ऑक्सीजनेटरों की हिस्सेदारी लगभग 35% है। चीन में ऐसे उत्पाद बनाने वाली कंपनियाँ मुख्य रूप से शियान, गुआंगदोंग, तियानजिन आदि जगहों पर स्थित हैं। चूँकि इन कंपनियाँ सामग्री के चयन एवं उत्पादन प्रक्रिया जैसे क्षेत्रों में अभी तक परिपक्व नहीं हैं, इसलिए इनके उत्पादों की गुणवत्ता अस्थिर रहती है। मेम्ब्रेन ऑक्सीजनेटरों के घरेलू स्तर पर निर्माण होने के साथ, इससे जुड़े उत्पादों से हर साल 4000 से 6000 मिलियन युआन की आय हो सकती है।
संयुक्त राज्य अमेरिका एवं यूरोप में मेम्ब्रेन ऑक्सीजनेटर बनाने वाली कई कंपनियाँ हैं, लेकिन इनका मुख्य घटक, अर्थात् सूक्ष्म-छिद्र वाली हाइड्रोफोबिक फाइबर मेम्ब्रेन, तो केवल “मेम्ब्राना” नामक कंपनी के ही उत्पाद हैं; ऐसी कंपनी की कई शाखाएँ यूरोप एवं अमेरिका में स्थित हैं। ऐसी फिल्मों की कीमत, कम से कम, 30 डॉलर/वर्ग मीटर होती है। घरेलू स्तर पर उपलब्ध नकली उत्पादों की कीमत आमतौर पर 5 युआन/वर्ग मीटर होती है; यह मूल उत्पादों की कीमत से 30 गुना अधिक है। इसलिए, मेरा अनुमान है कि देश में मेम्ब्रेन ऑक्सीजनेटर बनाने वाली कंपनियाँ भी आयातित मेम्ब्रेनों का ही उपयोग करती हैं। चिकित्सा क्षेत्र में प्रवेश करना बहुत ही कठिन है; हमने कभी इस क्षेत्र में काम करने के बारे में सोचा ही नहीं। आज मुझे दो सहपाठी मिले; वे क्रमशः माइक्रोपोरस हाइड्रोफोबिक मेम्ब्रेन बनाने वाली कंपनी MEMBRANA, एवं Gore के चीनी प्रतिनिधि हैं। ऐसा लगता है कि दोनों ही लोग अच्छा लाभ कमा रहे हैं।
थोड़ी और बातें करते हैं। इंटरनेट उपयोगकर्ता यह पूछने पर मजबूर हो जाते हैं: आप कहते हैं कि घरेलू कंपनियों द्वारा निर्मित फिल्म-धागे नकली होते हैं… क्या इसमें आपके द्वारा खुद निर्मित फिल्म-धागे भी शामिल हैं? या फिर पूछें: आपके साथ भी तो ऐसा ही है, ना? अच्छा सवाल है! संयुक्त राज्य अमेरिका एवं जर्मनी की कंपनियों द्वारा निर्मित पॉलीप्रोपीलीन-आधारित सूक्ष्म-छिद्र वाली फाइबर मेम्ब्रेनें, “लॉन्ग-लाइफ” विधि से ही निर्मित की जाती हैं ； देश की कई कंपनियों द्वारा निर्मित पॉलीप्रोपाइलीन-आधारित सूक्ष्म-छिद्र वाली खोखली तंतु-झिल्लियाँ, “लानझाओ रामेन” विधि से ही निर्मित की जाती हैं। ； हम द्वारा निर्मित पॉलीप्रोपीलीन माइक्रोपोरस होलोफाइबर फिल्टर, “तेल में तलने” की विधि से ही तैयार किए जाते हैं। ； हम द्वारा निर्मित पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन आधारित सूक्ष्म-छिद्रयुक्त खोखले तंतुओं वाली झिल्लियाँ, “पॉपकॉर्न बनाने की विधि” के द्वारा ही निर्मित की जाती है लंबी आयु वाला नूडल्स, लानझोउ रामेन, योउतियाओ, पॉपकॉर्न – ये सभी नाम बहुत ही स्पष्ट हैं; इससे इनके बीच का अंतर भी समझ में आ जाता है।