फ्लुइडिक फ्यूज़ – ‘प्रोग्राम्ड फेल्योर’ का उपयोग करके सिस्टम स्वास्थ्य सुनिश्चित करना

फ्लुइडिक फ़्यूज़ ऐसे उपकरण हैं जो दबाव तय सीमा से ऊपर जाने पर जानबूझकर एक स्थान पर खुल जाते हैं और पूरी प्रणाली को बचाते हैं। उनका काम घर के बिजली वाले फ़्यूज़ जैसा है, लेकिन वे विद्युत धारा के बजाय दबाव पर प्रतिक्रिया देते हैं। खुलने के बाद जोड़ को फिर से चिपकाकर उपकरण का दोबारा उपयोग किया जा सकता है। इसलिए वे अत्यधिक दबाव से होने वाला नुकसान घटाने का पुनः उपयोग योग्य विकल्प हो सकते हैं।

योजनाबद्ध टूटन

इंजीनियर लंबे समय से इस विचार पर काम कर रहे हैं कि किसी उपकरण का एक हिस्सा जानबूझकर पहले टूटे ताकि बड़ी क्षति टल जाए। बिजली का फ़्यूज़ इसका उदाहरण है। अत्यधिक धारा या शॉर्ट सर्किट होने पर वह कट जाता है और बाकी विद्युत व्यवस्था को बचाता है। इस तरह टूटन एक कमी के बजाय सुरक्षा का साधन बन जाती है।

इंजीनियर तनाव पड़ने वाले बिंदु तय कर सकते हैं और सीमा पार होने पर अपने आप शुरू होने वाली प्रक्रियाएँ बना सकते हैं। इसके लिए उपकरण के अंदरूनी हिस्सों और उनके टूटने के क्रम की सही समझ आवश्यक है।

फ्लुइडिक फ़्यूज़ पर अध्ययन

Cell Reports Physical Science में प्रकाशित «ऊष्मा से सील की जा सकने वाली शीट आधारित द्रव प्रणाली में नियंत्रित टूटन»¹ नामक अध्ययन फ्लुइडिक फ़्यूज़ की अवधारणा प्रस्तुत करता है। ये धारा के बजाय दबाव से काम करते हैं। पाइप में दबाव तय सीमा से ऊपर पहुँचने पर उनका जोड़ निर्धारित स्थान पर खुल सकता है, जिससे अलग-अलग सुरक्षा प्रक्रियाएँ शुरू की जा सकती हैं।

शीट से बने फ्लुइडिक फ़्यूज़

शोध का केंद्र पतली और लचीली शीटों से बना एक फ़्यूज़ है। शीटों को विशेष ढंग से जोड़कर भीतर तरल के बहने का रास्ता बनाया जाता है। दबाव पहले से तय स्तर से अधिक होने पर कुछ निर्धारित हिस्से अलग हो जाते हैं।

स्रोत: राइस विश्वविद्यालय

फ्लुइडिक फ़्यूज़ कैसे खुलते हैं?

शोधकर्ताओं ने अलग-अलग मजबूती वाले कई जोड़ बनाए। हर जोड़ अलग दबाव पर खुलता है। इससे दबाव की स्थिति के अनुसार कई चेतावनियाँ दी जा सकती हैं और आगे की क्षति रोकने के लिए क्रमवार कदम उठाए जा सकते हैं।

टूटन के तीन चरण

शोधकर्ताओं ने निर्माण के दौरान ऊष्मा से जोड़ने की प्रक्रिया से जुड़े तीन चरण पहचाने। पहले चरण में तापमान बढ़ने पर जोड़ मजबूत होता है। दूसरे में मजबूती एक स्तर पर ठहर जाती है और पदार्थ का अपना टूटना निर्णायक हो जाता है। तीसरे चरण में अत्यधिक गर्म करने से पदार्थ कमजोर होता है और कम दबाव पर ही टूट सकता है।

जोड़ जितना मजबूत होगा, उसे खोलने के लिए उतना अधिक दबाव चाहिए। फ़्यूज़ का आकार भी दबाव सहने की क्षमता बदलता है। अधिक जटिल आकार कम दबाव पर खुल सकते हैं, जिससे प्रतिक्रिया के स्तर को बारीकी से तय किया जा सकता है।

अध्ययन ने एक ही पदार्थ प्रणाली पर ध्यान दिया और जाँच की कि जोड़ बनाने का तापमान टूटन को कैसे प्रभावित करता है। कई पदार्थों की तुलना करने के बजाय शोधकर्ताओं ने नियंत्रित टूटन के लिए ऊष्मीय जोड़ की परिस्थितियाँ बेहतर बनाने पर काम किया। तापमान में बदलाव सहने की क्षमता भी आवश्यक है।

फ्लुइडिक फ़्यूज़ का परीक्षण

टीम ने कई फ़्यूज़ बनाकर उन्हें जाँचा। फटने के परीक्षण से वह दबाव मापा गया जिस पर जोड़ खुलता है। T आकार के छीलने वाले परीक्षण से जोड़ की मजबूती आँकी गई।

परीक्षण के परिणाम

परिणामों ने दिखाया कि फ्लुइडिक फ़्यूज़ विभिन्न प्रणालियों में अत्यधिक दबाव से होने वाली क्षति सीमित कर सकते हैं। एक ही दबाव संकेत से कई काम क्रमवार शुरू करने की संभावना भी सामने आई।

उदाहरण के लिए, अधिक दबाव मिलते ही सुरक्षा प्रणाली नियंत्रण स्विच बदल सकती है, कर्मचारियों को सूचना भेज सकती है और निकासी वाल्व अपने आप खोल सकती है। यह ऐसे क्रमवार संचालन का एक उदाहरण है।

संभावित लाभ

यह तकनीक कई उद्योगों में उपयोगी हो सकती है। नरम पदार्थों से बने रोबोटों में यह दबाव से होने वाली क्षति कम करके सुरक्षा बढ़ा सकती है।

आगे के विकास की रूपरेखा

अध्ययन नए फ्लुइडिक फ़्यूज़ विकसित करने का आधार भी देता है। ये उपकरण हल्के और किफ़ायती हैं तथा खुले जोड़ को कम खर्च में दोबारा चिपकाकर फिर इस्तेमाल किया जा सकता है। इससे दबाव वाली प्रणालियों की सुरक्षा बेहतर हो सकती है।

एक संकेत से कई कार्य

फ़्यूज़ एक ही दबाव संकेत से चलने वाले स्विच की तरह भी काम कर सकता है। इंजीनियरों ने ऐसे स्थान सुझाए हैं जहाँ उसे रखकर एक उपकरण या कई उपकरणों में कई काम क्रम से शुरू किए जा सकें।

फ्लुइडिक फ़्यूज़ का भविष्य

भविष्य में इन्हें इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) और उससे जुड़े कृत्रिम बुद्धिमत्ता वाले सिस्टम से जोड़ा जा सकता है। तब निर्माता और माल ढुलाई कंपनियाँ दबाव का डेटा तत्काल पा सकेंगी। यह व्यवस्था लागत बहुत बढ़ाए बिना दबाव की निगरानी और सुरक्षा सुधार सकती है।

शोधकर्ता

राइस विश्वविद्यालय की सोफ़िया उर्बिना, एडम ब्रोशकेविच और डैनियल जे. प्रेस्टन ने यह शोध किया। टीम अब फ़्यूज़ के अन्य उपयोग और सुधार तलाशेगी।

अध्ययन से लाभ पाने वाली कंपनियाँ

निर्माता और रोबोट बनाने वाली कंपनियाँ इस शोध से नरम रोबोटों को अधिक सुरक्षित और सक्षम बना सकती हैं। ऐसी कंपनियाँ उत्पाद की क्षमता बढ़ाने वाली तकनीक खोजती रहती हैं। Teradyne इस क्षेत्र की एक कंपनी है।

Teradyne

Teradyne (TER ) की स्थापना 1960 में अलेक्ज़ेंडर डी’आर्बेलॉफ़ और निकोलस डीवुल्फ़ ने की थी। इसका मुख्यालय अमेरिका के मैसाचुसेट्स में है। स्वचालित परीक्षण प्रणालियों से शुरू हुई कंपनी अब परीक्षण उपकरण, रोबोट, सॉफ़्टवेयर और वायरलेस उत्पाद उपलब्ध कराती है।

कंपनी नरम रोबोटों के क्षेत्र में भी काम करती है और रोबोटिक भुजाएँ बनाती है। यदि फ्लुइडिक फ़्यूज़ व्यावसायिक उपयोग के लिए उपयुक्त साबित होते हैं, तो वे ऐसे उत्पादों की सुरक्षा और प्रदर्शन बेहतर कर सकते हैं।

इस अध्ययन में Teradyne की भागीदारी या उसके उत्पादों में इस फ्यूज़ के उपयोग की पुष्टि नहीं की गई है। किसी कंपनी के शेयर का मूल्यांकन उसके अपने वित्तीय और परिचालन परिणामों से करना चाहिए; यह प्रयोग निवेश की सिफ़ारिश नहीं है।

सुरक्षा सुधारने की संभावना

बिजली के फ़्यूज़ न हों तो शॉर्ट सर्किट और अन्य खराबियों से उपकरणों को बार-बार क्षति पहुँचेगी। दबाव वाली प्रणालियों को भी ऐसी सुरक्षा चाहिए। इस अध्ययन में दिखाई गई नियंत्रित टूटन की विधि अधिक सुरक्षित डिज़ाइन का रास्ता खोल सकती है।

विज्ञान में हुए अन्य नए विकास भी पढ़ें।

अध्ययन का संदर्भ:

^{1. Broshkevitch, A., Urbina, S., Jumet, B., Garavito-Leon, J. A., Rajappan, A. & Preston, D. J. (2025). Programmable failure in heat-sealable sheet-based fluidic devices. Cell Reports Physical Science 6(2), 102437. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102437.}