२०२५-०१-०८

स्पंदपूरकारोपण म्हणजेच पेसमेकर बसवणे

स्पंदपूरकारोपणः १- हृदयस्पंद अनियमितता (लयहीनता)

वयपरत्वे होणार्‍या नैसर्गिक र्‍हासाने हृदयाची नियमित स्पंदपूरणक्षमता घटली आणि माझी शुद्ध हरपली. त्यावेळी मी रस्त्याने चालत होतो. मग थोड्या वेळातच मला पुन्हा भान आले. आजूबाजूला पाच दहा लोकं उभी होती. काय झाले? आता बरे आहात ना? असे मलाच विचारत होती. मी हो म्हणालो. खिसे चाचपडले. मोबाईल, पैसे, पाकीट सर्व व्यवस्थित आहेत ना हे तपासले. ते सर्व यथास्थितच होते. लोकांना त्यात पत्ता शोधण्याची वेळ आलेली नव्हती, म्हणजे मिनिट, अर्धा मिनिटच मधे गेले असावे. मी लोकांना म्हणालो, माझे घर जवळच आहे, मी जातो. पाच मिनिटांत मी चालतच घर गाठले. मग लक्षात आले की पाठीमागून शर्ट पँटला माती लागलेली आहे, म्हणजे जमिनीवर पडलो असणार. मग नेहमीप्रमाणे आंघोळीला गेलो. तेव्हा डोक्याला पाठीमागे मार बसला असावा असे जाणवले. बाहेर आल्यावर नीट पाहिले असता खरचटल्यासारखी जखम दिसली. मात्र डोक्याला मार लागलाय म्हटल्यावर डॉक्टरकडे जाणे क्रमप्राप्तच होते. किंचित काळ शुद्ध हरपण्याच्या अशा घटनेला वैद्यकीयदृष्ट्या ’मूर्च्छा’ (सिन्कोप) असे संबोधले जाते. मेंदूतील रक्त प्रवाह कमी झाल्यामुळे, चेतना आणि स्नायूंची ताकद कमी होण्याने हे घडते. जलद सुरुवात, अल्प कालावधी आणि सामर्थ्याची उत्स्फूर्त पुनर्प्राप्ती ही या घटनेची वैशिष्ट्ये असतात.

डॉक्टरांनीही व्यवस्थित तपासले. हृदयालेख काढला (ई.सी.जी.). हृदयाचा ध्वन्यातीतालेख (अल्ट्रासोनोग्राफ किंवा २-डी-इकोकार्डिओग्राफ) काढला. मेंदूचे चित्रांकन (सी.टी. स्कॅन ऑफ ब्रेन) केले. हे सर्व नेहमीसारखेच व्यवस्थित होते. घटना का घडली ते कळलेच नाही. पुन्हा घडू शकेल का? या प्रश्नाचे उत्तर माहीतच नव्हते. घडेल तेव्हा रस्त्यावर वाहनासमोर असेन तर अपघात ठरलेलाच होता. मग एकट्याने घराबाहेर पडण्य़ावरच बंदी आली. तपास पुढे सुरू झाला. ४८ तासपर्यंत होल्टर[1] देखरेख (होल्टर मॉनिटरींग) करायचा निर्णय झाला. हृदयालेखकासारखेच यंत्र (ई.सी.जी.) खिशात बाळगून छातीवर त्याचे १० संवेदक (प्रोब्ज) चिकटवले गेले. घरातल्या घरातच मग मी या सर्व व्यवस्थेला घेऊन फिरत होतो. खात होतो. झोपत होतो. सर्व आह्निके नेहमीप्रमाणेच उरकत होतो. या तपासात हृदयस्पंद नियमितपणे होत आहेत का याची माहिती मिळते. मग अहवाल प्राप्त झाला. डॉक्टरांनी तपासला. लक्षात असे आले की, अधेमधे हृदयाचे ठोकेच चुकत होते. २ सेकंदांहून अधिक काळ निष्पंद होण्याचाही एक काळ येऊन गेलेला होता. म्हणजे ’हृदयस्पंद अनियमिता (लयहीनता, अर्रिहिथमिया व्याधी)’ होती, हे निदान झाले. यावर उपाय काय? तर कायमस्वरूपी ’स्पंदपूरक (पेसमेकर)’ बसवणे.

डॉक्टर म्हणाले जवळात जवळ म्हणजे हे काम ठाण्यालाच होऊ शकेल. मग चौकशी करता ’जुपिटर हॉस्पिटल’चे नाव समोर आले. निस्संदिग्धपणे स्पंदपूरकारोपणाची गरज आहे असे सांगितले आणि परिणामांबाबत शाश्वतीही दिली गेली. यथावकाश स्पंदपूरकारोपण पार पडले. कसे? ते आपण आता पाहू.

स्पंदपूरकारोपणः २- जुपिटर शुश्रुषालय, ठाणे



डोंबिवलीत राहणार्‍यांना दवाखाने, शुश्रुषालये, अतिविशेष शुश्रुषालये यांची ओळख करून देण्याची मुळीच आवश्यकता नाही. मात्र शुश्रुषालय कसे असावे याची ओळख मला जुपिटर शुश्रुषालय, ठाणे इथे गेलो तेव्हाच झाली.

प्रशस्त आवार, वाहनतळ (पार्किंग), पदोपदी मार्गदर्शन करणारे कर्मचारी, रुग्ण-प्रथम ब्रीद मिरवणार्‍या स्वागतिका, रुग्ण-सुहृदाशी (पेशंटस रिलेटिव्हज) सुसंवाद साधणारे तेथील कर्मचारी, हवी तिथे आणि हवी तेवढी, प्रशस्त उद्‌वाहने (लिफ्टस), त्यातील हसतमुख चालक, प्रसन्न रुग्णसेविका (नर्सेस), तत्पर मामा (बॉईज), मावश्या, पुरेसे स्वच्छता कर्मचारी, स्वच्छ आणि प्रसन्न आवार, असंख्य डॉक्टर आणि बरे होऊन परतणारे अनेकानेक रुग्ण व त्यांचे नातेवाईक; शुश्रुषालय कसे असावे याचा जणू वस्तुपाठच देतात.

ठायी ठायी असलेल्या पिण्याच्या पाण्याच्या आणि प्रसाधनाच्या सुविधा. चोवीस तास चालणारे उपाहारगृह. एका दूरध्वनीवर तत्परतेने खाद्यपदार्थ पुरवण्याची सुविधा. तिथे मिळणारे सर्वच पदार्थ मात्र काळजीपूर्वक आरोग्यकारक म्हणून निवडलेले. संभाव्य रुग्णगर्दीचे सुयोग्य व्यवस्थापन करणारे सुरक्षाकर्मी. प्रतीक्षाकाळ कमीतकमी रहावा याकरता तत्पर असणारे सारेच लोक. हे या शुश्रुषालयाचे व्यवच्छेदक लक्षण आहे.












हृदयशास्त्रविभागाचा स्वागतकक्ष तिसर्‍या मजल्यावर आहे. तिथे जाताच एक संकेतचित्र (क्यू.आर.कोड) चित्रांकित करावे लागते. मग आपल्या भ्रमणध्वनीवर (मोबाईलवर) एक अर्ज येतो. रुग्णाचे नाव, पत्ता, विषय, संदर्भ इत्यादी माहिती भरून देताच, ती लगेचच शुश्रुषालयास सादर करता येते. आपणच भरून देत असल्याने माहिती अचूक राहते. भरून देण्याच्या कालनिर्देशामुळे रुग्णक्रम आपोआपच निर्धारित होतो. प्रक्रिया (प्रोसिजर) असे लिहिलेल्या कक्षांतून रुग्णांचा पूर्वतपास, आवश्यक त्या चाचण्या केल्या जातात, त्या संगणक प्रणालीत दाखल केल्या जातात आणि डॉक्टरांची प्रतीक्षा सुरू होते. दरम्यान मुख्य डॉक्टरांचे साहाय्यक ही सर्व माहिती तपासतात. रुग्ण व नातेवाईकांना प्रत्यक्ष भेटून रुग्णाचा पूर्वेतिहास माहिती करून घेतात. आधीची सर्व कागदपत्रे तपासतात. रुग्णाशी मुक्तपणे संवाद साधून नेमका काय त्रास आहे तेही नोंदवतात. एवढेच नव्हे तर शुश्रुषालयाच्या संगणक प्रणालीत तो दाखलही करून घेतात. फार प्रतीक्षा अशी करावी लागतच नाही. त्यामुळे एवढी पूर्वतयारी झाल्यावर मुख्य डॉक्टरांनी पाच मिनिटे वेळ दिला तरी, त्यांना रुग्णस्थिती अवगत होते. आपल्या प्रदीर्घ अनुभव आणि ज्ञानाच्या आधारे ते सत्वर निर्णय करतात. पुढील मार्ग आखून देतात. रुग्ण व त्याच्या नातेवाईकांनाही पुढे काय करायचे, कसे करायचे, खर्च किती येणार, त्याची तजवीज कशी करायची ही माहिती मिळते. आमचेही असेच झाले.

स्पंदपूरकारोपणः ३- उपायाची प्रक्रिया

हृदयस्पंदांत अनियमितता (लयहीनता) असल्याने निर्माण झालेला, अवचित शुद्ध हरपण्याचा धोका, कसा निवारता येईल? स्पंद आवर्तनाची वारंवारिता नोंदवून, त्यानुसार स्पंद निर्माण न झाल्यास स्पंदावर्तनाच्या अल्प काळातच हृदयास जर, जवळपास तसाच कृत्रिम स्पंद देता आला, तरच हे साध्य होऊ शकेल. मात्र दर मिनिटास ७२ ठोके[2] दराने एका शतायु आयुष्यभरात (१०० x १२ x २४ x ६० x ७२ = १२,४४,१६,०००) बारा कोटी, चव्वेचाळीस लाख, चारशे सोळा हजार ठोके, अस्खलितपणे देऊ शकणार्‍या नैसर्गिक हृदयाचे काम; कृत्रिम उपकरण करू शकेल का? डॉक्टर म्हणाले, एवढे नाही, पण किमान पंधरा वर्षे; एक कोटी, शहाऐंशी लाख, बासष्ट हजार, चारशे ठोके, अस्खलितपणे देऊ शकणारी उपकरणे आज उपलब्ध आहेत. विना तक्रार, विना देखभाल, ती निरंतर कार्य करतात असा अनुभव आहे. एवढा प्रदीर्घ काळ शरीराशी जुळवून घेत, ती शरीराच्या आतच, सहकार्य करत, सुखरूप नांदू शकतात. मग तसे उपकरण कायमस्वरूपी शरीरात बसवून घ्यावे असे ठरले.

हे उपकरण म्हणजे एक विजकीय कृत्रिम स्पंदक असतो. हृदयस्पंद संवेदून, मापून, त्यांतील अनियमितता स्पंदावर्तन काळाच्या अल्पांशातच हेरून, पुरक स्पंद तयार करून अनियमिततेची पूर्तता करणे हेच त्याचे कार्य, त्याच्या आयुष्यभरात सुरू राहते. यादरम्यान त्याला लागणारी ऊर्जा पुरवणारी अक्षय्य विजेरीही त्यातच बसवलेली असते. जिच्यातील ऊर्जेचे मापन शरीराबाहेरूनच करता येते. आता प्रश्न राहतो तो, हे कृत्रिमरीत्या निर्मिलेले स्पंद हृदयातील विविक्षित ठिकाणी नेऊन पोहोचवण्याचा.

त्याकरता सुमारे अर्धा मीटर लांबीच्या, शरीरात अक्षर राहू शकणार्‍या धातूच्या दोन तारा; स्पंदपूरकापासून ऊर्ध्वशिरेला छिद्र करून, उजवे अलिंद (ऍर्ट्रियम) आणि उजवे निलय (व्हेंट्रिकल) या हृदयातील दोन कप्प्यांतील शिरानाल-अलिंद-ग्रंथी (सायनो-ऍट्रिअल नोड) आणि अलिंद-निलय-ग्रंथी (र्ट्रियो-व्हेंट्रिक्युलर नोड) या दोन स्थानांवर नेऊन तेथे कायमस्वरूपी जोडल्या जातात. स्पंदपूरकही मग गळपट्ट्याच्या अस्थिवर (कॉलरबोनवर) त्वचेखाली शरीरातच बंद केला जातो. त्याचे वजन केवळ ३५ ग्रॅम असते.

स्पंदपूरकारोपणः ४- हृदयाचे कार्य[3]

हृदय हे स्नायूंनी बनलेले इंद्रिय आहे. याचे सतत स्पंदन म्हणजेच आकुंचन आणि शिथिलन होत असते. हृदयाच्या स्पंदनामुळेच रक्ताभिसरण संस्थेतील रक्तवाहिन्यांतून, रक्त शरीराच्या इतर भागांकडे प्रेरित होत असते. हृदयातून बाहेर पडलेल्या रक्तामधून शरीराकडे प्राणवायू आणि पोषक द्रव्ये, तर फुप्फुसांकडे चयापचय क्रियेत तयार झालेले कर्ब-द्विप्राणिलासारखे टाकाऊ पदार्थ वाहून नेले जातात. सामान्यपणे हृदयाकडे शिरांवाटे कमी प्राणवायुयुक्त रक्त येते. ते रक्त फुप्फुसाकडे पाठवले जाते. फुप्फुसामध्ये या रक्तात प्राणवायू मिसळला जातो आणि हे रक्त परत हृदयाकडे येते. असे फुप्फुसाकडून आलेले प्राणवायू मिश्रित रक्त हृदयाकडून धमन्यांवाटे शरीराच्या वेगवेगळ्या भागांकडे पाठवले जाते.

हृदय ही एक स्नायूंपासून बनलेली पिशवी आहे. सस्तन प्राणी आणि पक्षी यांच्या हृदयाचे चार कप्पे असतात. हृदयाच्या वरच्या कप्प्यांना अनुक्रमे उजवे अलिंद (ऍर्ट्रियम) व डावे अलिंद (ऍर्ट्रियम), तर खालच्या कप्प्यांना अनुक्रमे उजवे निलय (व्हेंट्रिकल) व डावे निलय (व्हेंट्रिकल) म्हणतात.

हृदयात एकदिश झडपा असल्याने रक्तप्रवाह एकाच दिशेने होतो; उलट दिशेने होत नाही. हृदय एका संरक्षक आवरणात म्हणजेच हृदयावरणात बंद असून या आवरणाला तीन स्तर असतात; बाहेरचा अधिहृद्स्तर म्हणजेच हृदावरण, मधला स्नायुस्तर म्हणजे हृद्स्नायुस्तर आणि आतला अंत:स्तर.

उजव्या अलिंदाला तीन द्वारे असतात; त्यांपैकी दोन महाशिरांची असून वरच्या ऊर्ध्वमहाशिरेवाटे शरीराच्या वरच्या भागातील रक्त अलिंदात येते आणि खालच्या अधोमहाशिरेवाटे खालच्या भागांतील रक्त अलिंदात जाते. तिसरे द्वार अलिंद-निलय यांच्या दरम्यान विभाजकपटात असून त्यामार्गाने अलिंदात जमा झालेले रक्त त्याच्या आकुंचनामुळे निलयात उतरते. या द्वाराशी त्रिदली झडपअसते आणि या झडपेमुळे उजव्या निलयात आलेले रक्त अलिंदात परत फिरत नाही.

उजवे निलय हे उजव्या अलिंदाखाली असून त्याला दोन द्वारे असतात; एक, उजवे अलिंद-निलय द्वार आणि दोन, फुप्फुस-धमनी द्वार. या फुप्फुस-धमनी द्वारातून उजव्या निलयातील रक्त फुप्फुसांकडे जाते. या द्वारावर असलेल्या अर्धचंद्राकृती झडपेमुळे फुप्फुस-धमनीत शिरलेले रक्त उजव्या निलयात मागे फिरत नाही.

उजव्या निलयापासून निघणाऱ्या फुप्फुस-धमनीच्या पुढे दोन शाखा होऊन एक उजवी व दुसरी डाव्या फुप्फुसाकडे जाते. जेव्हा उजव्या निलयाचे आकुंचन होते, तेव्हा तेथील रक्त या शाखांमधून दोन्ही फुप्फुसांमध्ये जाते. तेथे या रक्तात हवेतील प्राणवायू शोषला जाऊन रक्त शुद्ध म्हणजेच प्राणयुक्त होते आणि त्यातील कार्ब-द्विप्राणिल बाहेर पडतो. असे शुद्ध झालेले रक्त फुप्फुस शिरांच्याद्वारे हृदयाकडे परत डाव्या अलिंदात येते. प्रत्येक फुप्फुसांतून दोन फुप्फुस शिरा निघून, एकूण चार शिरा डाव्या अलिंदाच्या मागच्या बाजूने चार द्वारांनी रक्त आणतात. या चार द्वारांशिवाय डाव्या अलिंदात आणखी एक द्वार असून त्यावाटे रक्त डाव्या निलयात उतरते. या डाव्या अलिंद-निलय द्वारावर एक द्विदल झडपअसून तिच्यामुळे डाव्या निलयात उतरलेले रक्त परत अलिंदाकडे फिरत नाही.

डाव्या निलयापासून महाधमनी निघते. डाव्या निलयाचे आकुंचन झाले की, तेथील रक्त महाधमनीत शिरते. महाधमनीच्या द्वाराशी अर्धचंद्राकृती महाधमनी झडप असते, ज्यामुळे रक्त निलयाकडे मागे फिरत नाही. महाधमनीतील या झडपेच्या वरच्या भागातून दोन शाखा निघतात. त्यांपैकी एक हृदयाच्या उजव्या बाजूस, तर दुसरी डाव्या बाजूस रक्त पुरविते. हृदयाच्या बाह्यभागावरील खोबणीतून या दोन हृदयधमन्या हृद्स्नायूंना रक्त पुरवतात. या खोबणीतच हृदयाच्या स्नायूतील अशुद्ध (प्राणविरहीत) रक्त नेणाऱ्या हृदयशिरा असतात, ज्यांद्वारे अशुद्ध रक्त महाशिरेत पोहोचते.

डाव्या निलयातील प्राणयुक्त रक्त महाधमनीत जोराने ढकलण्याचे कार्य निलयाच्या आकुंचनामुळे होते. महाधमनीपासून अनेक शाखा व उपशाखा निघून त्यांच्याद्वारे शरीराला प्राणयुक्त रक्त पुरवले जाते. सर्व शरीराला रक्त पोहोचवायचे असल्याने डाव्या निलयाच्या भित्तीतील स्नायू जाड व शक्तिशाली असतात. उजव्या निलयाला मात्र फुप्फुसापर्यंतच रक्त ढकलायचे असल्याने त्याच्या भित्ती त्यामानाने कमी जाड असतात. तसेच दोन्ही अलिंदांना लगतच्या निलयांमध्ये रक्त ढकलायचे असल्याने त्यांच्या भित्तींची जाडी कमी असते.

स्पंदपूरकारोपणः ५- हृदयाची विद्युत प्रणाली[4]

हृदयाची प्रेरक क्रिया म्हणजेच स्पंदन एका ठरावीक लयीत होत असते. हृदयाचे स्पंदन म्हणजे आकुंचन आणि शिथिलन (रिलॅक्सेशन) यांचे चक्र. या स्पंदनाची लय राखण्याचे काम शिरानाल-अलिंद गाठ (सायनो-ऍट्रिअल नोड) करत असते. ही गाठ म्हणजे गतिकारक पेशींचा गुच्छ असतो. हृदयाच्या मागच्या भागात, जेथे ऊर्ध्वमहाशीर उजव्या अलिंदात शिरते, तेथे ही गाठ असते. ती शरीराच्या विश्रांत अवस्थेत मिनिटाला ७०८० या दराने नियमित विद्युतस्पंद निर्माण करीत असते आणि हे स्पंद हृदावरणातील गतिकारक पेशींपासून बनलेल्या विद्युतसंवाहकी तंतूंच्या जाळ्यात आणि तेथून हृदयाच्या स्नायुपेशींत पसरत असतात आणि हृदयाचे आकुंचन घडवून आणतात.

 

शिरानाल-अलिंद गाठीत (सायनो-ऍट्रिअल नोड मध्ये) निर्माण झालेला स्पंद प्रथम दोन्ही अलिंदांच्या स्नायूंमध्ये पोहोचतो. त्यामुळे दोन्ही अलिंद आकुंचित होतात. पुढे ही विद्युतसंवेदना अलिंदस्नायूमधून अलिंद-निलय ग्रंथी(र्ट्रियो-व्हेंट्रिक्युलर नोड मध्ये) एकत्रित होते. ही ग्रंथी (गाठ) उजव्या अलिंदाच्या तळाशी त्रिदली झडपेजवळ असते. ही ग्रंथी ती संवेदना थोड्याशा विलंबाने पुढे विद्युतसंवाहकी तंतूंच्या अलिंद-निलय-स्नायू-समूह मार्गाकडेपाठवते, जेथून ती दोन्ही निलयांमध्ये पसरते.

 या समूहातील विद्युतसंवाहकी तंतू आंतरनिलय भित्तींमध्ये शिरून त्यांच्या दोन शाखा होतात आणि उजव्या तसेच डाव्या निलयांच्या स्नायूंचे आकुंचन घडवून आणतात. अलिंद-निलय ग्रंथीच्या ठिकाणी विद्युतसंवेदनेला जो विलंब होतो, त्याचमुळे अलिंद व निलय यांचे आकुंचन एकावेळी न होता आधी अलिंदांचे नंतर निलयांचे असे होते.

अलिंदातून निलयात रक्त जाण्याची क्रिया सर्वस्वी त्याच्या आंकुचनावर अवलंबून नसते. आकुंचन सुरू होण्याआधी त्यातील जवळजवळ ७५% क्रिया घडून येते आणि आकुंचनामुळे ती पूर्ण होते. अलिंदाच्या आकुंचनाची उपयुक्तता, विशेषत: हृदय जेव्हा अतिरिक्त क्षमतेचा वापर (उदा., व्यायाम करीत असताना) करीत असते, तेव्हा दिसून येते. ही क्षमता विश्रांत स्थितीच्या ३-४ पट असू शकते. विश्रांत अवस्थेत हृदयातून महाधमनीमध्ये दर मिनिटाला ५-६ लिटर (स्त्रियांमध्ये १०२०% कमी) रक्त प्रवेश करते.

हृदय चक्र: हृदय साधारणपणे दर मिनिटाला ७०८० वेळा आकुंचन-शिथिलन (स्पंदन) पावते आणि प्रत्येक आकुंचनाबरोबर डाव्या निलयातील रक्त महाधमनीतून प्रेरित केले जाते. महाधमनीतून रक्त पुढेपुढे त्या धमनीच्या लहानलहान शाखांपर्यंत जाते, तेव्हा त्या-त्या धमन्या प्रसरण पावतात. या प्रसरणालाच नाडीम्हणतात. धमनीच्या खाली जेथे हाड असते तेथे तिचे प्रसरण सुलभपणे समजू शकते. उदाहरणार्थ मनगटामध्ये धमनी त्वचेलगत असून तिच्याखाली हाड असल्याने त्या धमनीचे स्पंदन सहज कळते.

 

हृदयाचे स्पंदन सतत चालू असते. स्नायूंचे आकुंचन होऊन गेल्यावर प्रसरण (शिथिलन) होते, तेवढा वेळच त्यांना विश्रांती मिळू शकते. हृदयाच्या स्पंदनाचा दर जेव्हा मिनिटाला ७०८० असतो, तेव्हा एक चक्र पुरे होण्यास ०.८ सेकंद लागतात. त्यापैकी आकुंचनाला ०.३ सेकंद आणि प्रसरणाला ०.५ सेकंद लागतात. हृदयस्पंदनाचा वेग वाढला की, आकुंचनकाल तेवढाच राहून प्रसरणकाल मात्र कमी होतो. जसे व्यायाम, ज्वर, भीती, राग इत्यादींमुळे स्पंदनाचा वेग वाढतो. स्पंदनाचा वेग मिनिटामागे १०० झाला तर हृदय चक्र ०.६ सेकंदांत पुरे होते. त्यापैकी ०.३ सेकंद आकुंचनकाल वगळल्यास प्रसरणाला ०.३ सेकंदच वेळ मिळतो, म्हणजेच हृदयाच्या स्नायूंचा विश्रांतिकाल कमी होतो. व्यायामाने हृदयाच्या स्पंदनाचा दर तात्कालिक वाढला तरी नियमित व्यायाम केल्याने तो कालांतराने कमी होतो आणि असे होणे आरोग्यासाठी चांगले असते.

मेंदू आणि मेरुरज्जू (स्पायनल कॉर्ड) यांपासून निघणाऱ्या चेतांद्वारे शरीरांतील सर्व इंद्रियांचे क्रियानियंत्रण होते; परंतु हृदय असे एकमेव इंद्रिय आहे की, ज्याची आकुंचन-शिथिलन क्रिया हृदयाच्या स्नायूंमध्ये असलेल्या गतिकारक पेशींद्वारे होते. हृदयस्पंदनाचा वेग मात्र मेंदूपासून निघालेल्या दोन बाजूंच्या दोनही दहाव्या भ्रमण चेतांकडून आणि अनुकंपी चेताजालाकडून नियंत्रित होतो. अनुकंपी चेताजालामुळे हृदयस्पंदन जास्त वेगाने होते, तर दहाव्या चेतामुळे हा वेग कमी होतो.

हृदयातील स्नायुपेशींची आकुंचन क्रिया ही, चेतापेशीच्या आकुंचन क्रियेसारखी रक्तातील कॅल्शियम मूलकांच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. पेशीमध्ये कॅल्शियम मूलक शिरून पेशीचे आकुंचन घडवून आणतात. त्यानंतर थोड्या विलंबाने पेशीत पोटॅशियम मूलक शिरून विरुद्ध परिणाम म्हणजेच पेशीचे शिथिलन घडवून आणतात. शरीराचे तापमान वाढले की (उदा., ज्वर) स्पंदनाचा वेग वाढतो. याउलट परिणाम, शरीराचे तापमान कमी झाले असता दिसतो. हे सर्व बदल हृदयालेखात (इलेक्ट्रोकार्डिओग्रॅम) प्रतिबिंबित होतात. हृदयालेख म्हणजे हृदयाचे स्पंदन होत असताना विद्युत संवेदनेत कालानुक्रमे कसे बदल होतात, हे दाखवणारा विद्युतविभव-कालाचा आलेख असतो.

हृदयध्वनी: स्पंदश्रावकाने (स्टेथॉस्कोपने) छातीची तपासणी केल्यास हृदयाच्या आकुंचन-शिथिलनामुळे उत्पन्न होणारे आवाज ऐकू येतात. हे आवाज डाव्या स्तनाजवळ, चौथ्या व पाचव्या बरगड्यांच्या मध्यभागी आणि उजव्या बाजूच्या तिसऱ्या बरगडीजवळ उरोस्थीपाशी ऐकू येतात. निरोगी माणसांत दोन स्पष्ट आवाज ऐकू येतात, त्यांचा उल्लेख ल्ल्ब्ब्बआणि डब्बअसा केला जातो. पहिला ल्ल्ब्ब्बहा आवाज तुलनेने लांब, तर दुसरा आखूड व खटकेदार असतो. पहिला आवाज निलयस्नायूंच्या जोरदार आकुंचनामुळे आणि झडपांच्या दलांच्या कंपनामुळे उत्पन्न होतो, तर दुसरा महाधमनी आणि फुप्फुस-धमनी यांच्या उगमांपाशी असलेल्या अर्धचंद्राकृती झडपा एकदम बंद होताना झालेल्या कंपनांमुळे होतो. परंतु हृदयविकारांमुळे (उदा., हृदयाच्या झडपांच्या रोगामुळे) हृदयाचा आवाज वेगळा ऐकू येतो किंवा हृदयाची घरघर ऐकू येते. हृदयातील बिघाड किंवा हृदयविकार यांच्या निदानासाठी वापरली जाणारी प्राथमिक साधने स्पंदश्रावक (स्टेथॉस्कोप) आणि विद्युत हृदयालेखक (इलेक्ट्रोकार्डिओग्रॅम) ही आहेत.

स्पंदपूरकारोपणः ६- हृदयधमनी आलेखन (वाहिनीदर्शन, कॉरोनरी अँजिओग्राफी)

विद्युत-शारीरिक तपास आणि हृदयधमनी आलेखन (इलेक्ट्रो-फिजिओलॉजिकल स्टडी अँड कॉरोनरी अँजिओग्राफी, वाहिनीदर्शन) करण्यासाठी डॉक्टरांनी आम्हाला पत्र दिले होते. तपास याकरता करावा लागतो की, हृदयात स्पंद नेमके कुठे निर्माण होतात, कुठून कुठे जातात आणि कुठे व नेमके काय कार्य घडवून  आणतात हे कळावे. मात्र शुश्रुषालयातील डॉक्टर म्हणाले की, ही माहिती ’होल्टर देखरेख’ अहवालात आधीच उपलब्ध झालेली आहे. त्यामुळे आम्हाला हृदयधमनी आलेखन आणि स्पंदपूरकारोपण (कॉरोनरी अँजिओग्राफी अँड पेसमेकर इम्प्लांट) या दोन शस्त्रक्रिया कराव्या लागतील. दुसर्‍या शस्त्रक्रियेची नेमकी आवश्यकता आणि प्रक्रिया समजून घेण्याकरता, पहिले हृदयधमनी आलेखन करावे लागेल. दोन्ही मिळून सुमारे तासभर लागू शकेल.

उजव्या मनगटातील मुख्य धमनीतून हृद्नालप्रवेशक (कॅथेटर) आत शिरवून धमनीच्या आतूनच तो हृदयापर्यंत निरनिराळ्या ठिकाणी फिरवला जातो. त्याच्या टोकातून कसलेसे प्रारक द्रव्य बाहेर स्रवत ठेवतात. ते छातीवर बाहेरून केंद्रित केलेल्या प्रारण चित्रकास दिसत असल्याने आसपासच्या भागाची चित्रे बाहेर संगणकाच्या पडद्यावर तयार होत राहतात. ती वास्तवकालीन चित्रे पाहतच डॉक्टर हृद्नालप्रवेशक आत सरकवत वा फिरवत राहतात. स्पंदपूरक कुठे बसणार, त्यातून निघणार्‍या दोन तारा कोणत्या धमनीतून, कुठून रक्ताभिसरण प्रणालीत प्रवेश करणार, हृदयात नेमक्या कोणत्या स्थानी त्या अडकवल्या जाणार याचे मार्गदर्शन, याची माहिती, या आलेखनातून प्राप्त केले जाते.

स्पंदपूरकारोपणः ७- स्पंदपूरक आरोपण प्रक्रिया

डाव्या बाजूच्या गळ्याच्या अस्थिवरील त्वचेला सुमारे ४ से.मी. आडवा छेद घेऊन कापलेल्या त्वचेची वरची कडा तात्पुरती वर आणि खालची कडा तात्पुरती खाली खेचून ठेवतात. कापातून उर्ध्वशिरेस छेद करून हृद्नालप्रवेशक बसवतात. त्यातून स्पंदपूरकाच्या तारा एक एक करून आत शिरवून ईप्सित जागी अडकवून टाकतात. मग हृद्नालप्रवेशक काढून टाकतात. दोन्ही तारा स्पंदपूरक उपकरणास जोडतात. उपकरण कापातून खालच्या त्वचेच्या आत डाव्या बाजूच्या गळ्याच्या अस्थिच्या वर शिरवतात. पुरते आत सारले गेल्यावर काप शिवून टाकतात. त्यावर पट्टी चिकटवतात. जी सात दिवसांनीच काढायची असते. तोवर तिला पाणी लागू द्यायचे नसते. अशाप्रकारे स्पंदपूरक उपकरण शरीरात बसवले जाते. वरतून दिसतही नाही आणि बाहेरून त्याची चिंताही करावी लागत नाही. ते गुपचुप कार्य करत राहते.

मात्र उपकरण शरीराबाहेर आणि तारा यथासांग शरीरात शिरवून हृदयात बसवलेल्या असतांना, तारा उपकरणास जोडल्या जातात. त्याचे संपूर्ण विद्युत कार्य तपासले जाते. मग उपकरण गळ्याच्या हाडावर त्वचेखाली शिरवून ईप्सित स्थळी स्थापन केल्यावरही त्याचे संपूर्ण विद्युत कार्य तपासले जाते. नंतरच सुमारे चार सेंटीमीटर लांबीची त्वचेतली ती शिवण शिवून प्रक्रिया पूर्ण केली जाते. उपकरणाचे विद्युत कार्य मग पुन्हा एकवार तपासले जाते. तपासाची ही प्रक्रिया एका कड्याच्या साहाय्याने केली जाते. उपकरणाच्या बरोबर वरती, त्वचेवरच हे कडे फक्त ठेवले जाते. त्याला जोडलेल्या तारांचा गुच्छ एका संगणक-सदृश यंत्रास जोडलेला असतो. त्यातूनच विद्युत संकेत पाठवून कड्यातूनच मिळणार्‍या प्रतिसादांचे मूल्यमापन केले जाते आणि उपकरण ईप्सित पद्धतीने कार्य करत असल्याची खात्री करवून घेतली जाते. शिलाईचे टाके त्वचेत विरघळणारे असतात. एखादा रेशमाचा टाका असतो, तो सात दिवसांनी काढून टाकतात. पट्टीही निघून जाते.

स्पंदपूरक उपकरण मात्र शरीरासोबत आता कायमचे राहणार असते. हृदयाचे ठोकेच चुकतात, तेव्हा स्पंद पुरवणारे एक सुरक्षा कवच असते ते.

आता हे सर्व उपचार पुरवणारी शुश्रुषालये, विशेषज्ञ, अनुभवी डॉक्टर्स, प्रशिक्षित नर्सेस, अनुभवी आरोग्यकर्मी, सशक्त प्रशासकीय व्यवस्था, आपल्या घराच्या जवळात जवळ उपलब्ध असावी. स्वस्तात स्वस्त उपचार तिथे मिळावेत. ’रुग्ण प्रथम’ ब्रीद त्यांनी मिरवावे. हे सारे खरे तर स्वप्नवतच आहे. मी मात्र असा सुदैवी आहे की, मला हे सर्व लाभले. माझ्यावर ओढवलेल्या लयहीनतेचे यथातथ्य उपचार झाले. माझ्या उर्वरित आयुष्याची गुणवत्ता अपार वाढली. ज्या व्यवस्थेने मला हे सर्व दिले त्या व्यवस्थेप्रती मी कृतज्ञ आहे. ती समर्थपणे उभी करून, अव्याहत सांभाळणार्‍यांना सादर प्रणाम!



[1] नॉर्मन जे. होल्टर हे हेलेना मोन्टाना येथील एक अमेरिकन जैव-भौतिकी-तज्ञ होते. १९४९ साली त्यांनी ’परिधानक्षम हृदयालेखन उपकरणा’चा शोध लावला. १९६२ साली हे उपकरण बाजारात उपलब्ध झाले. होल्टर देखरेख उपकरण (मॉनिटरिंग डिव्हाईस) म्हणून ते नावारूपास आले.

[2]  सरासरीने पुरुषांचे दर मिनिटास ७२ ठोके पडत असतात तर स्त्रियांचे ८४.

[3]  हृदय https://marathivishwakosh.org/56770/ - हे. चिं. प्रधान

[4] हृदयाची विद्युत प्रणाली https://my.clevelandclinic.org/health/body/21648-heart-conduction-system

२०२४-११-११

डॉ. अनिल काकोडकर यांचा जन्मदिवस

आज ११ नोव्हेंबर २०२४.
आज डॉ. अनिल काकोडकर यांचा जन्मदिवस. त्यानिमित्ताने हा त्यांचा अल्पपरिचय.

डॉ. अनिल काकोडकर (जन्मः ११ नोव्हेंबर १९४३) यांनी १९६४ साली ’ऍटॉमिक एनर्जी एस्टॅब्लिशमेंट’मधील ’अणुविज्ञान आणि तंत्रज्ञाना’तील एक वर्षाचा पदव्युत्तर अभ्यासक्रम प्रथम क्रमांकाने पूर्ण केला. त्यानंतर ते ’ऍटॉमिक एनर्जी एस्टॅब्लिशमेंट’ या संस्थेत रुजू झाले. पुढे भाभांच्या अपघाती निधनानंतर याच संस्थेचे नाव ’भाभा अणुसंशोधनकेंद्र’ असे ठेवण्यात आले. मग १९९६ साली ते ’भाभा अणुसंशोधनकेंद्रा’चे संचालक झाले. पुढे २००० ते २००९ ते भारतीय अणुऊर्जा आयोगाचे अध्यक्ष राहिले. या नात्याने ते भारत सरकारच्या अणुऊर्जा विभागाचे पदसिद्ध सचिवही होते. जानेवारी २०१० ते जानेवारी २०१५ दरम्यान ते, अणुऊर्जाखात्याच्या ’होमी भाभा अध्यासना’चे प्राध्यापक राहिले. मग जानेवारी २०१५ ते जानेवारी २०१७ दरम्यान ते ’इंडियन नॅशनल ऍकॅडमी ऑफ इंजिनिअरिंग’च्या, ’सतीश धवन अभियांत्रिकी ख्याती’ अध्यासनाचे अधिकारी राहिले. सध्या ते ’ऑल इंडिया कौन्सिल ऑफ टेक्निकल एज्युकेशन’च्या ’ख्याती अध्यासना’चे प्राध्यापक आहेत.

काकोडकर यांनी १९६३ साली मुंबई विद्यापीठातून बी.ई. (यांत्रिकी अभियांत्रिक) पदवी प्राप्त केली आणि ’प्रायोगिक तणाव विश्लेषण’ विषयात १९६९ साली त्यांनी नॉटिंगहॅम विद्यापीठातून एम.एस.सी. पदवी प्राप्त केली [१].

त्यांच्या सर्व व्यावसायिक आयुष्यात ते भारतातील अणुऊर्जा कार्यक्रमाच्या विकासाकरता कार्यरत राहिले. भारतीय गरजांकरता, अणुभट्टी प्रणालीचा विकास करण्यावर त्यांचे लक्ष केंद्रित राहिले. आंतरराष्ट्रीय समुदायाने लादलेल्या निर्बंधांनी विचलित न होता ते; ’दाबित जड पाणी अणुभट्टी’च्या निरनिराळ्या प्रणाली विकसित करण्यात, ध्रुव अणुभट्टीच्या संकल्पनेपासून तर उभारणीपर्यंतच्या कार्यात, मद्रास अणुकेंद्राच्या दोन्ही एककांच्या पुनर्वसनात (यांपैकी एक एकक तर, विमंदक प्रवेशमुखाच्या बिघाडापश्चात कार्यनिवृत्त करावे लागेल की काय अशा अवस्थेप्रत पोहोचलेले होते), नव्या पिढीच्या उद्दिष्टांसह तसेच थोरियमवापर आणि तत्सम तंत्रप्रणालींच्या नव-आविष्कारी आराखड्यासह ’प्रगत जड पाणी अणुभट्टीची’ संकल्पना आणि विकास करण्यात; ते यशस्वी झाले.

आपल्या विस्तृत थोरियम संसाधनांचा उपयोग ऊर्जानिर्मितीकरता करून घेण्याखातर काकोडकरांच्या नेतृत्वाचे विशेष लक्ष राहिले. भारताच्या अणुऊर्जा कार्यक्रमाच्या तिसर्‍या पायरीला आकार देण्याकरता त्यांनी एक कृतीयोजना निर्माण केली. प्रचंड संभाव्य ऊर्जाक्षमता असलेल्या थोरियम संसाधनांच्या दोहनाचा उद्देश त्यामागे होता. केवळ वीजच नव्हे तर इतर ऊर्जास्वरूपांकरताही ते संस्रोत म्हणून थोरियमचाच विचार करत होते. त्याकरता त्यांनी त्यात, त्वरकचालित प्रणाली, उच्च तापमान अणुभट्ट्या, पदार्थ आणि पुनर्चक्रण तंत्रे इत्यादी नव्या तंत्रक्षेत्रांचा समावेश केलेला होता. आपल्या सर्व ऊर्जा गरजा भागवण्याकरता, अणुकार्यक्रमात थोरियम वापर करण्यासाठीच्या संसाधनांचा साठा करणे आणि जीवाश्मविरहित प्राथमिक इंधनविकासात काकोडकर आजही व्यग्र असतात.

भारताच्या व्यूहरचनात्मक कार्यक्रमाचे ते कळीचे सहयोगी राहिले आहेत. १८ मे १९७४ रोजी पोखरण येथे केलेल्या पहिल्या, यशस्वी, शांततामय प्रायोगिक अणुचाचणीस्फोटात गुंतलेल्या काही निवडक कार्यकर्त्यांपैकी ते एक आहेत. पुढे जाऊन त्यांनी ११ व १३ मे १९९८ रोजी पोखरण येथे केलेल्या चाचणी अणुस्फोटांच्या यशस्वी मालिकेतही त्यांनी कळीची भूमिका बजावलेली होती. काकोडकरांच्या नेतृत्वाखालीच भारताने अणुपाणबुडीच्या ऊर्जाप्रणालीचे तंत्रज्ञानही विकसित केले आहे.

युरेनियमच्या पुरवठ्यातील मर्यादांनिरपेक्षपणे भारताच्या अणुकार्यक्रमास काकोडकरांच्या अस्सल नेतृत्वाखाली लक्षणीय पुष्टी लाभलेली आहे. अनेक मुद्द्यांच्या पल्ल्याकडे त्यांनी लक्ष दिल्यामुळे हे घडून आलेले आहे. युरेनियम गवेषण आणि खनिकर्म कार्यांचे एकसूत्रीकरण, उपलब्ध युरेनियमसहित लक्षणीयरीत्या अधिक ऊर्जानिर्मिती साधण्याकरता अणुभट्टीच्या संरचनेची पुनर्रचना, आण्विक पुरवठा गटावरील निर्बंधांचे शिथिलीकरण ज्यामुळे आंतरराष्ट्रीय अणुव्यापाराची कवाडे खुली झाली, भारताच्या अणुकार्यक्रमाचा दुसरा टप्पा असलेल्या प्रारूप जलद ऊर्वरक अणुभट्टी (प्रोटोटाईप फास्ट ब्रिडर रिऍक्टर) प्रकल्पाची सुरूवात, संबंधित इंधन पुनर्चक्रण सुविधा उभारणी आणि आण्विक पुनर्चक्रण मंडळाची स्थापना; हे ते मुद्दे आहेत. परिणामी भारतीय अणुऊर्जानिर्मितीक्षमता जलदीने वर्धनास सिद्ध झाली. काकोडकरांच्या नेतृत्वाखालील सर्वसमावेशक आणि सशक्त कार्यक्रमाने भारतास, प्रगत अणुतंत्रज्ञान असलेला देश म्हणून विशेष स्थान प्राप्त करवून दिलेले आहे.

त्यांनी भारतास, युरोपीय अणुसंशोधन केंद्रात (सर्न येथे) निरीक्षक म्हणून स्थान प्राप्त करवून दिलेले आहे. आंतरराष्ट्रीय उष्माआण्विकी प्रायोगिक अणुभट्टीत सहभाग मिळवून दिलेला आहे. आण्विक व्यापाराकरता आण्विक पुरवठा गटावरील निर्बंधांतून अपवाद मिळवून दिलेला आहे. अणुऊर्जा, युरेनियम प्रग्रहण आणि अणुसंशोधनाच्या क्षेत्रात, अनेक आंतरराष्ट्रीय सहकारिता करारही त्यांनी केलेले आहेत.

भारतीय अणुऊर्जा कार्यक्रमाचा असा क्वचितच एखादा पैलू असेल ज्यावर काकोडकरांच्या नेतृत्वाचा प्रभाव पडलेला नाही. आपल्या लोकांच्या आयुष्यांच्या उत्तम गुणवत्तेकरता तंत्रज्ञान कामी लावण्यास काकोडकरांच्या नेतृत्वात बळ मिळालेले आहे. ऊर्जेव्यतिरिक्त अन्नावरील आणि शेतीउत्पादनांवरील प्रारणप्रक्रिया, विशेषतः डाळी आणि तेलबिया, आरोग्यनिगा विशेषतः कर्करोगासंबंधित, शहरी आणि ग्रामीण कचरा व्यवस्थापन आणि पाण्याचे निर्क्षारीकरण ही क्षेत्रे त्यात समाविष्ट आहेत.

मानव संसाधन विकासाकरताचे त्यांचे पुढाकारही दखलपात्र आहेत. विज्ञान शिक्षण आणि संशोधनाकरताच्या राष्ट्रीय संस्थेची अणुऊर्जाविभाग मुंबई विद्यापीठ येथे स्थापना. मूलभूत विज्ञानकेंद्राची स्थापना. होमी भाभा राष्ट्रीय संस्थेची स्थापना. यामुळे मानवसंसाधनविकासात नव्या लाटा निर्माण होणे अपेक्षित आहे. यामुळे अधिकाधिक प्रायोगिक सामर्थ्ये विकसित होतील. मूलभूत विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विकासात पूल निर्माण होतील. भारताच्या बहुआयामी अणुऊर्जाकार्यक्रमास गती लाभेल. काकोडकरांच्या इतर कार्यांत, विशाखापट्टणम, हैदराबाद, कोलकाता आणि बंगळुरू येथे नवी संशोधनकेंद्रे उभारणे समाविष्ट आहे.

अनेक वर्षांच्या कारकीर्दीत त्यांनी, अणुभट्टी अभियांत्रिकी कार्यक्रमांकरता, विशेषज्ञ शास्त्रज्ञ व अभियंत्रज्ञांच्या समर्थ चमू तयार केलेल्या आहेत. त्यांनी त्यांच्या कार्यासंबंधितच्या निरनिराळ्या पैलूंवर सुमारे २५० शास्त्रीय शोधनिबंध आणि अहवाल समोर आणलेले आहेत.

डॉ. अनिल काकोडकर यांनी ’ध्रुव’ अणुभट्टीच्या संकल्पना आणि उभारणीत कळीची भूमिका बजावलेली आहे [२]. भारतीय दाबित जड पाणी अणुभट्टीकरताच्या असंख्य क्रांतिक प्रणालींच्या विकासात त्यांनी खूप सहभाग नोंदवलेला आहे. आपल्या ४५ वर्षांच्या कारकीर्दीदरम्यान त्यांनी अणुभट्टी कार्यक्रमाकरता, विशेषज्ञ शास्त्रज्ञ व तंत्रज्ञांची एक मोठीच फळी उभी केलेली आहे. आपल्या देशातील मर्यादित युरेनियमचे साठे लक्षात घेऊन, थोरियम वापराकरताचे तंत्रज्ञान विकसित करण्याचे ते समर्थन करत आलेले आहेत. औद्योगिक पातळीवरील थोरियम वापराचा अनुभव गोळा करण्यासाठी त्यांनी ’प्रगत जड पाणी अणुभट्टी’ही संकल्पित केली. तिच्या ऊर्जानिर्मितीपैकी, त्यापैकी दोन तृतियांश ऊर्जा थोरियमपासून प्राप्त करावी असा तिचा उद्देश आहे. संशोधन आणि विकास क्षेत्रातील नवव्या पंचवार्षिक योजनेची संकल्पना अंशतः त्यांनीच केलेली आहे. भाभा अणुसंशोधनकेंद्राच्या संघटनेत त्यांनी अनेक महत्त्वाचे संरचनात्मक बदल घडवलेले आहेत. त्यांच्याच कारकीर्दीत १९९८ चे पोखरण येथील चाचणी अणुस्फोट करण्यात आलेले होते. भाभा अणुसंशोधनकेंद्रातील त्यांच्याच संचालकत्वाखाली, भारत, आंतरराष्ट्रीय उष्माआण्विक प्रायोगिक अणुभट्टी प्रकल्पात सहभागी झाला होता. होमी भाभा राष्ट्रीय संस्थेच्या विद्यमाने डॉ. काकोडकर यांनी एक अद्वितीय असा पी.एच.डी.चा कार्यक्रम संकल्पित केलेला आहे. ’विद्यापीठ अनुदान आयोग आणि अणुऊर्जाविभाग सहयोग संस्था’ त्यांनी उभी केली. या संस्थेत अणुऊर्जाविभागाशी संबंधित संशोधन आणि विकास सुविधा विद्यापीठीय विद्यार्थ्यांनाही उपलब्ध करवून दिल्या जातील.

त्यांच्या अध्यक्षतेखालील एका समितीने एक तपशीलवार अहवाल तयार केला आहे. त्यात भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थानांना जागतिक दर्जा प्राप्त करून देण्याकरता अधिकाधिक स्वायत्तता देण्याची शिफारस करण्यात आलेली आहे. या शिफारसींची अंमलबजावणी करणार्‍या आधिकारिक समितीचे अध्यक्षपदही त्यांनीच भूषवलेले आहे. राष्ट्रीय तंत्रज्ञान संस्थानांकरताच्या अशाच समितीचे नेतृत्वही त्यांनी केलेले आहे. राज्यातील उच्च शिक्षणाकरता महाराष्ट्र शासनाने नियुक्त केलेल्या समितीचे नेतृत्वही त्यांनी केलेले आहे. या समितीने महत्त्वाच्या शिफारशी केलेल्या आहेत, ज्यांमुळे राज्यातील उच्च शिक्षणाच्या दर्जात आमूलाग्र सुधारणा होतील.

त्यांच्या अध्यक्षपदाखालील आणखी एका समितीने भारतीय रेल्वे सुरक्षा सुधारांकरता सर्वसमावेशक शिफारशी केलेल्या आहेत. त्यांच्या नेतृत्वाखालील ’तंत्रज्ञान माहिती अनुमान आणि मूल्यांकन परिषदेच्या (टेक्नॉलॉजी इन्फॉर्मेशन फोरकास्ट अँड असेसमेंट कौन्सिलच्या)’ सर्वोच्च गटाने ’तंत्रदृष्टी-२०३५’ हे दस्त तयार केले आहे. माननीय पंतप्रधानांनी ३ जानेवारी २०१६ रोजी ते ’सायन्स काँग्रेस’मध्ये प्रकाशित केलेले आहे.

’अवकाशशास्त्र आणि अवकाशभौतिकीसाठीच्या आंतरविद्यापीठ केंद्राचेही (आयुका-आय.यू.सी.ए.ए.-इंटर युनिव्हर्सिटी सेंटर फॉर ऍस्ट्रोनॉमी अँड ऍस्ट्रोफिजिक्सचे)’ ते २००६ ते २०१२ दरम्यान अध्यक्ष राहिलेले आहेत. नवी दिल्ली येथील आंतरविद्यापीठ त्वरक केंद्राच्या प्रशासकीय मंडळाचेही ते अध्यक्ष राहिलेले आहेत. मुंबई येथील भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थानांच्या प्रशासकीय मंडळाचेही ते २००६ ते २०१५ दरम्यान अध्यक्ष राहिलेले आहेत.

डॉ. काकोडकर सध्या आपला वेळ प्रामुख्याने ऊर्जा, शिक्षण आणि सामाजिक विकासाच्या क्षेत्रांकरता व्यतित करत असतात. शहरी आणि ग्रामीण (सीटी अँड व्हिलेज - सिलेज) जीवनास जोडणार्‍या तंत्रसमर्थ शाश्वत विकासाकरता ज्ञानाधारित पर्यावरण निर्मितीच्या संकल्पनेचा ते हल्ली प्रचार करत असतात.

सौर ऊर्जा महामंडळाच्या सुरूवातीच्या काळात काकोडकर त्याचे अध्यक्ष राहिले आहेत. त्यांच्या कल्पनेनुसार खरा शाश्वत ऊर्जास्रोत सौरऊर्जाच असतो. आजच्या अतिसंपर्कित, परस्परावलंबी जगात, जागतिक सांख्यिकीच्या आधारे असे दिसते की, दरसाल, दरडोई सुमारे ५,००० एकके (किलोवॉट-अवर) वीज उपलब्ध झाल्यास, आपल्या देशात सन्माननीय मानवी विकास निर्देशांक गाठता येऊ शकेल. आपण हा आकडा साध्य करायला हवा. आपला वर्तमान दरसाल, दरडोई वीजवापर याहून सुमारे सातपट कमी आहे. शिवाय आपली लोकसंख्याही वाढत आहे. ती १.६ ते १.८ अब्ज लोकसंख्येवर स्थिरावेल असे दिसते. त्यामुळे या लोकसंख्येस पुरेसे ऊर्जास्रोत आणि तंत्र आपण हस्तगत केले पाहिजे. याकरता वर्तमान वीज वापर दहापट व्हावा लागेल.

दरसाल, दरडोई सुमारे ५,००० एकके वीज वापर (म्हणजेच संपूर्ण भारताकरता दरसाल ८,००० अब्ज एकके) गृहित धरल्यास; नवीनीकरण शक्य नसलेले ज्ञात ऊर्जास्रोत किती वर्षे पुरतील याचे आकडे पुढीलप्रमाणे आहेत. कोळसा-११.५ वर्षे, युरेनियमचा एकदाच वापर-०.३६ वर्षे, युरेनियमचा पुनर्चक्रित वापर-१८.५ वर्षे आणि थोरियम वापरल्यास-१७० हून अधिक वर्षे.

संपूर्ण भारताकरता दरसाल ८,००० अब्ज एकके वीज वापर गृहित धरल्यास; पुनर्नवीनीकरण शक्य असलेले ज्ञात ऊर्जास्रोत या आकड्याच्या कितीपट ऊर्जा पुरवू शकतील याचे आकडे पुढीलप्रमाणे आहेत. जलविद्युत-०.०७५, सौर-१.००० हून अधिक (मात्र याकरता भारतातील एकूण पडिक जमिनीच्या एक चतुर्थांश तरी जमीन आवश्यक असेल, जी अदमासे ४५,००० वर्ग किलोमीटर इतकी असेल), अन्य पुनर्नवीनीक्षम स्रोत-०.०२२५.

यावरून हे स्पष्टच आहे की, आपण अणुऊर्जा आणि सौरऊर्जा यांवरच उच्च प्राधान्याने लक्ष केंद्रित केले पाहिजे. निर्विवाद जमीनवापराची संधी उपलब्ध असेल तर, मोठ्या परिमाणावरील पडिक (शेतीयोग्य नसलेली) जमिनी सौरऊर्जेकरता वापरण्याची तंत्रे विकसित केली पाहिजेत. डॉ. काकोडकर हे आज देशातील सौरऊर्जाविकासात देशाचे नेतृत्व करत आहेत. त्यांच्या या प्रयासांना अपूर्व यश लाभो हीच सदिच्छा!

संदर्भः

१. डॉ. अनिल काकोडकर https://www.anilkakodkar.in/index.php/profile
२. बी.ए.आर.सी.चे नेते https://www.barc.gov.in/leaders/ 

(हा लेख म्हणजे संदर्भित संकेतस्थळांवरील इंग्रजी माहितीचा मी केलेला मराठी अनुवाद आहे. त्यात अनवधानाने काही चूक राहिली असेल तर अवश्य नजरेस आणावी. ती यथावकाश दुरुस्त केली जाईल.)

२०२४-११-०८

कुतुहल

कुतुहल
नरेंद्र गोळे, लोकसत्ता सदर, ७ ते ११ ऑगस्ट २०१७

२०१७ सालच्या ऑगस्ट महिन्यातील ७,८,९,१० आणि ११ या तारखांना ’मराठी विज्ञान परिषदे’कडून लोकसत्तेत प्रकाशित करण्यात आलेले कुतुहल सदर, मी लिहिलेले होते. त्यात पुढील पाच विषय याच अनुक्रमाने मांडले होते. १. आण्विक वस्तुमान मापन, २. प्रकाशाच्या रंगाचे मापन, ३. अर्धायूचे मापन, ४. विश्व किरणांच्या भेदकतेचे मापन आणि ५. मेरी क्युरी.

१.   आण्विक वस्तुमान मापन

सर्व पदार्थ मूलद्रव्यांपासून बनलेले असतात. मूलद्रव्यांची काही उदाहरणे म्हणजे उद्जन वायू (हायड्रोजन), प्राण वायू (ऑक्सिजन), कर्ब (कार्बन) व सोने (गोल्ड) ही आहेत. अणू हा मूलद्रव्याचा सर्वात छोटा कण असतो. प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणुमधे त्या मूलद्रव्याचे सर्व विशिष्ट गुण सामावलेले असतात. त्याचे आकारमान एक अब्जांश मीटरहूनही लहान असते. जशी एखादी भिंत, दगड किंवा विटांपासून बनवलेली असते, त्याचप्रमाणे प्रत्येक पदार्थ हा अब्जावधी अणुंपासून बनलेला असतो. सर्व सजीव आणि निर्जीव वस्तू कोणत्या ना कोणत्या मूलद्रव्यांपासून बनलेल्या असतात. अणूची त्रिज्या सुमारे १०-१० मीटर असते आणि त्यात १०-१४ मीटर अथवा त्याहूनही लहान आकाराचा एकच अणुगर्भ असतो.

अणुची स्वत:ची अंतर्गत रचना असते. मध्यवर्ती अणुकेंद्रकात (अणुगर्भात) दोन प्रकारचे कण असतात. पदार्थास धन विद्युत भारित करणारे कण, धनक (प्रोटॉन, P) व पदार्थास विद्युत-भार-विहीन म्हणजेच, विरक्त करणारे कण, विरक्तक (न्यूट्रॉन, N). कोणत्याही मूलद्रव्यातील धनकांची संख्या P आणि विरक्तकांची संख्या N असल्यास त्यांची बेरीज केल्यास अणुचे वस्तूमान अथवा त्याचा अणुभार Z समजतो. अणुभार Z=P+N, कोणत्याही मूलद्रव्याचा अणुक्रमांक X हा त्यातील धनकांच्या संख्येइतकाच असतो, म्हणून अणुक्रमांक X=P. अणुकेंद्रकाचा आकार =१०-१४ मीटर, णूचा आकार =१०-१० मीटर. ह्या अणुकेंद्रकाभोवती पदार्थास ऋण विद्युत-भारित करणारे विजेचे अनेक कण, विजक (ऋणक, इलेक्ट्रॉन, E)  विशिष्ट कोनातून, विशिष्ट कक्षेत,  फिरत असतात. प्रत्येक अणुमध्ये धनक व विजकांची संख्या समान असते, त्यामुळे प्रत्येक अणू हा विद्युतभार-रहित असतो. उदासिन, विरक्त असतो. पदार्थाच्या अणुंचे वस्तुमान आण्विक-वस्तुमान-एककांत म्हणजेच आवएमध्ये (ऍटोमिक मास युनिट-amu) मोजले जाते. १ आवए =१.६६ x १०-२७ कि.ग्रॅ. वस्तुमान असते.  धनकाचे वस्तुमान =१.००७२७७ आवए, विरक्तकाचे वस्तुमान =१.००८६६५ आवए, विजकाचे वस्तुमान = ०.०००५४९ आवए असते. धनक आणि विरक्तक सुमारे सारख्याच वस्तुमानाचे असतात. तर, विजक मात्र धनकापेक्षा वस्तुमानाने, ,८३६ पट लहान असतो.

२.   प्रकाशाच्या रंगांचे मापन

प्रारण  म्हणजे  किरण. मग ती जम्बुपार (अल्ट्रा-व्हायोलेट) किरण असोत,  दृश्य प्रकाशाची असोत,  अथवा अवरक्त (इन्फ्रारेड, उष्णतेची) असोत. ह्या सगळ्या किरणांशी तर आपण परिचित आहोतच. ह्या किरणांत असते वस्तूच्या रंगरूपाबाबतची माहिती आणि सोबतच असते प्रखर ऊर्जा. ह्या सगळ्यांचे स्वरूप असते विद्युत-चुंबकीय लहरींचे. स्त्रोत, बहुधा असतो सूर्य. अर्थातच चंद्र, तारे व अन्य अवकाशीय वस्तूही आपल्याला प्रारण पाठवतच असतात. हल्ली आपण वैद्यकीय उपयोगांमुळे क्ष-किरणांनाही चांगलेच ओळखतो. ती तर आणखीनच प्रखर असतात. मनुष्याच्या शरीरामध्ये ती केवळ हाडांनीच अडतात.



स्त्रोतापासून ते लक्ष्यापर्यंत प्रकाशकिरण ऊर्जेच्या स्वरूपात प्रवास करतात. ही ऊर्जा आकृतीत दिल्यानुसार विद्युतचुंबकीय स्पंदनांत नाचत नाचत येत असते. किरणांच्या दिशेने प्रवास करत, ही ऊर्जा जेव्हा लक्ष्यास भिडते तेव्हा, लक्ष्याची ऊर्जा वाढते आणि किरण लक्ष्यातच विसर्जित होऊन जातात. वाढत्या ऊर्जेमुळे लक्ष्यच मग स्पंदू लागते. त्यातून त्या वस्तूच्या स्वभावाला अनुसरून, नवी किरणे बाहेर पडतात. ती जर आपल्या डोळ्यांत शिरली, तर त्यांनी आणलेल्या ऊर्जेवरून, आपल्याला लक्ष्याच्या रंगाचा बोध होतो. अशा रीतीने रंग कळतो खरा. मात्र तो मोजता कसा येईल?

किरणांतील ऊर्जा विद्युत चुंबकीय स्पंदनांच्या स्वरूपात अभिव्यक्त होत असते. प्रकाशाच्या वाटेवर उभे राहून आपण तो संवेदू लागलो, तर ह्या स्पंदनांचा आवर्तकाल मोजून आपल्याला त्या प्रकाशात असलेल्या ऊर्जेचा म्हणजेच त्याच्या रंगाचा बोध होत असतो. प्रकाशाच्या वाटेवर आपण एकाच जागी, त्याकडे पाहत उभे राहिलो तर तिथे असे जाणवते की, त्या किरणापायी त्या ठिकाणी विद्युत चुंबकीय स्पंद अनुभवास येतात. त्यांचा आवर्तकाल मोजायचा. त्या आवर्तकालाचा व्यस्तांक म्हणजे, त्या किरणाची कंप्रता किंवा वारंवारता. ही स्पंद/सेकंद ह्या एककांत मोजली जाते. ५२६ ते ६०६ हजार-अब्ज-स्पंद/सेकंद ह्या दरम्यानच्या कंप्रता असलेल्या प्रकाशाचा रंग, कंप्रतासंख्येनुरूप विविध रंगछटांचा, हिरवा असतो.

३.   अर्धायूचे मापन

कल्पना करा की तुमच्याकडे एक किलोग्रॅम पदार्थ आहे. वर्षभराने पाहिला तर तो अर्धा किलोच भरला. दोन वर्षांनंतर मोजला तर तो पाव किलोच भरला. असे संभवते का? तर, हो. पृथ्वीवर काही मूलद्रव्ये अशी असतात, ज्यांचा निरंतर र्‍हास होत असतो. त्या र्‍हासातही एक निश्चित गती असते. सोबतच्या आलेखानुसार तो पदार्थ घटत जातो. मात्र अवनीतलावरून संपूर्णपणे नाहीसा मात्र कधीच होत नाही. अशा पदार्थांना किरणोत्सारी पदार्थ म्हणतात. अण्वंतर्गत कणांच्या स्वरूपात, तसेच ऊर्जेच्या स्वरूपात असे पदार्थ उत्सर्जने बाहेर टाकत असतात. त्यामुळे ते पदार्थच ऊर्जेचे स्त्रोत भासतात. कर्करोगावर उपचार करतांना अशा ऊर्जेचा वापर केला जातो. कोबाल्ट-६० नावाचे अणुभट्ट्यांत निर्मिले जाणारे एक मूलद्रव्य, अशाच रीतीने किरणोत्सार करत असते. त्याचे अर्धायू सुमारे ५.३ वर्षांइतके असते. त्या किरणोत्सारातील ऊर्जा, गॅमा किरणांच्या स्वरूपात असते. ती किरणे शक्तीशाली असतात. कर्कग्रंथींवर त्यांचा मारा केल्यास निरोगी पेशींच्या मानाने, कर्कपेशी झपाट्याने नाश पावतात. अशा रीतीने कर्कोपचार तर होतो. पण सोबतच काही निरोगी पेशींचाही र्‍हास होत असतो. तो र्‍हास पुढे अन्य औषधांचेद्वारे भरून काढला जातो. मात्र ह्या उपचारांमुळे आज कर्करोग संपूर्णतः बरा करणे शक्य झाले आहे.

किरणोत्सारी र्‍हासात, उत्सर्जन झाल्यानंतर, मूळ अणू एका नवीन अणुमध्ये रूपांतरित होतो. अर्धायू (हाफ-लाइफ) म्हणजे अणुंच्या र्‍हासानंतर त्यांची संख्या अर्धी राहण्यापर्यंतचा कालावधी होय. अति-क्रियाशील  मूलद्रव्ये लवकर नाहीशी  होतात,  तर  कमी  क्रियाशील  मूलद्रव्ये  दीर्घकाळ  टिकून  राहतात. युरेनियम २३८ चे अर्धायू ४५० कोटी वर्षे आहे. युरेनियमचा विविध १४ पातळींवर र्‍हास होऊन त्याचे रूपांतर शिसे, ह्या स्थिर समस्थानिकात होते. ह्या प्रक्रियेला अनेक अब्ज वर्षे लागतात. म्हणूनच तो टिकून आहे. मात्र, ९२ हून अधिक अणुक्रमांक असलेली, प्लुटोनियमसारखी अनेक मूलद्रव्ये आहेत, ज्यांची अर्धायुष्ये अल्प असल्यानेच आज निसर्गतः ती उपलब्ध नाहीत.

४.   विश्वकिरणांच्या भेदकतेचे मापन

एकोणिसाव्या शतकाच्या अखेरीस, बाह्य अवकाशातून येणार्‍या भेदक (पेनेट्रेटिंग) प्रारणांचे अस्तित्व, चार्लस विल्सन यांनी केलेल्या विद्युत-दर्शक-यंत्रांसहितच्या साध्या प्रयोगांतून संवेदले गेले. रॉबर्ट मिलिकन या अमेरिकन, नोबेल विजेत्या भौतिकशास्त्रज्ञाने, अतिशय ऊर्जस्वल भारित कणांच्या ह्या प्रारणांना विश्वकिरणहे नाव दिले. त्यात निरनिराळ्या प्रकारचे अणुगर्भ असतात, मात्र मुख्यत्वे धन कण असतात. प्राथमिक विश्वकिरण वातावरणाशी परस्पर-कार्यरत होऊन, दुय्यम किरणे निर्माण करतात.

दुय्यम किरणे ज्यांवर आदळतात त्या उदासीन अणू किंवा रेणुमधील ऋण कण ते काढून घेतात. अशा प्रकारे ते अणु-रेणूंना विद्युत-भारित व क्रियाशील अवस्थेत आणून सोडतात. ह्या प्रक्रियेला मूलकीकरण (आयोनायझेशन) असे म्हणतात आणि हा प्रभाव घडवून आणणार्‍या उत्सर्जनाला मूलकीकारक उत्सर्जन (आयोनायझिंग रेडिएशन) असे म्हणतात. मूलकीकरण करत असता उत्सर्जनातील ऊर्जा घटत जाते. त्यातील ऊर्जा पूर्णतः नाहीशी झाली की ते उत्सर्जन पदार्थात लुप्त होऊन जाते. त्यापूर्वी ते उत्सर्जन पदार्थात जे अंतर चालून जाते त्यावरून त्याची भेदकता समजत असते. ह्या किरणोत्सारी उत्सर्जनाची भेदकता खालील कोष्टकाप्रमाणे असते. ह्या अंतरास आपण ’भेदनखोली’ म्हणू या. विश्वकिरणांची भेदनखोली ’मीटर’मध्ये मोजली जाते.












अल्फा किरणे त्वचेने अथवा कागदानेही अडतात. बीटा किरणे हलक्या धातूच्या पातळ पत्र्यानेही अडतात. गॅमा किरणांना अडवायला शिशासारख्या अवजड धातूंच्या भिंती लागतात. तर अणुगर्भातील विरक्तक कण त्यांनीही अडत नाहीत. त्यांना पाणी, काँक्रीट वा मेणाचे अनेक मीटर जाड थरच अडवू शकतात.

मेरी क्युरी
(जन्मः ७ नोव्हें. १८६७, वॉर्सा, पोलंड; मृत्यूः ४ जुलै १९३४, सॅव्हॉय, फ्रान्स)

सन् १८९६ मधे हेन्री बेक्वेरल नावाच्या एका फ्रेंच भौतिक शास्त्रज्ञाला युरेनियम क्षारातील किरणोत्साराचा शोध लागला. ह्या किरणोत्साराचा प्रभाव त्याला एका वापरल़्या न गेलेल्या फोटोग्राफिक फिल्मवर आढळून आला. नंतर सन् १८९७ मघ्ये मेरी क्युरी आणि तिचे पती पियरे क्युरी यांनी पोलोनियम व रेडियम ह्या दोन किरणोत्सारी पदार्थांना वेगळे करण्यात यश मिळवले. ह्या किरणोत्सारी पदार्थांपासून उत्सर्जित किरणांची ओळख अल्फा(a), बीटा(b), गॅमा(g)  ह्या नावांनी पटवली गेली. अँटोनी हेन्री बेक्वेरल हे एक नोबेल पारितोषिक विजेते फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ होते. उत्स्फूर्त किरणोत्साराचा शोध लावल्याखातर त्यांना मेरी क्युरी आणि पिअरे क्युरी यांचेसोबत १९०३ मध्ये नोबेल पारितोषिक दिले गेले. पुढे असे लक्षात आले की ह्या अल्फा, बीटा आणि गॅमा किरणांचा उगम अणूच्या संरचनेत होत असतो.

१८९१ मध्ये सॉर्बोन्न येथे भौतिक आणि गणितीय विज्ञानातील विद्यावृत्ती (लायसेन्शियेटशिप मिळाल्याने क्युरी, पुढील शिक्षणाकरता फ्रान्समध्ये गेल्या. १८९४ मध्ये स्कूल ऑफ फिजिक्समधील प्रोफेसर पिअरे क्युरी यांचेशी त्यांची गाठ पडली. १८९५ मध्ये त्यांचे लग्न झाले. मिळालेल्या अनेक पारितोषिकांद्वारेच मादाम क्युरींच्या कामाचे महत्त्व ध्यानात येते. त्यांना अनेक विज्ञान, वैद्यक आणि कायदा या विषयांतील सन्माननीय पदव्या प्राप्त झालेल्या होत्या. जगभरातील अनेक ज्ञानवंत समाजांची सदस्यताही त्यांना मिळालेली होती. बेक्वेरल यांनी शोधून काढलेल्या उत्स्फूर्त किरणोत्साराच्या अभ्यासाकरता, त्यांना पतीसोबत १९०३ सालचे नोबेल पारितोषिक मिळालेले होते. ह्या पारितोषिकाचे अर्धे मानकरी बेक्वेरल हेही होते. १९११ मध्ये त्यांना किरणोत्सारातील त्यांच्या कामाकरता, केमिस्ट्रीमधील नोबेल पारितोषिक मिळालेले होते. अमेरिकेतील स्त्रियांचे वतीने, अमेरिकेचे राष्ट्राध्यक्ष हार्डिंग यांनी त्यांना १९२१ मध्ये त्यांच्या विज्ञानसेवेकरता १ ग्रॅम रेडियम भेट दिले होते. त्यांच्या कामाच्या गौरवार्थ किरणोत्साराच्या एककास त्यांचे नाव दिले गेले. १ ग्रॅम रेडियमपासून दर सेकंदास प्राप्त होणार्‍या किरणोत्सारास १ क्युरीअसे संबोधले जाऊ लागले. १ क्युरी किरणोत्सार म्हणजे ३७ अब्ज विघटने/सेकंद.