انخفاض الجاذبية المظاهرات الأجهزة البيئة في نموذج المنمنمة تدفق عداد الكريات ورفيق ميكروفلويديك تقنية خلط

التشخيص الدم رحلات الفضاء تحتاج الابتكار. وقد نشرت عدة مظاهرات توضح على متن الطائرة، وانخفاض الجاذبية تكنولوجيا صحة التشخيص. نحن هنا نقدم وسيلة لبناء وتشغيل مكافئ تلاعب رحلة تجريبية لنموذج أولي نقطة من الرعاية تصميم التدفق الخلوي، مع مكونات واستراتيجيات الإعداد للتكيف مع الاجهزة الأخرى.

حتى وقت قريب، تم جمع عينات الدم رائد فضاء على متن الطائرة ونقلها إلى الأرض على مكوك الفضاء، وتحليلها في المختبرات الأرضية. إذا كان البشر هم للسفر خارج المدار الأرضي المنخفض، والانتقال نحو الفضاء جاهزة، نقطة من الرعاية مطلوب (POC) الاختبار. هذا الاختبار يجب أن تكون شاملة، وسهلة لأداء في بيئة منخفضة الجاذبية، وتتأثر ضغوط إطلاق ورحلات الفضاء. وقد تم تطوير أجهزة POC لا تعد ولا تحصى لتقليد نظرائهم نطاق المختبر، ولكن معظمها تطبيقات الضيقة وقلة استخدام واضح لديهم في بيئة منخفضة الجاذبية على متن الطائرة. في الواقع، والمظاهرات من تشخيص الطب الحيوي في تقليل خطورة محدودة تماما، مما يجعل اختيار عنصر وتحديات لوجستية معينة يصعب الاقتراب عندما تسعى لاختبار التكنولوجيا الجديدة. للمساعدة في ملء الفراغ، نقدم طريقة وحدات لبناء وتشغيل جهاز للتشخيص أولي الدم و p المرتبط بهarabolic تلاعب في اختبارات الطيران التي تلبي معايير لرحلة الاختبار على متن رحلة مكافئ والطائرات انخفاض الجاذبية. طريقة تركز أولا على تجميع للتلاعب في الطيران، اختبار انخفاض الجاذبية من تدفق عداد الكريات ورفيق ميكروفلويديك رقاقة الاختلاط. المكونات هي قابلة للتكيف مع تصاميم أخرى وبعض مكونات مخصصة، مثل محمل عينة microvolume وربما يكون micromixer ذات أهمية خاصة. طريقة ثم تركز على التحولات إعداد الرحلة، من خلال تقديم الإرشادات والاقتراحات للتحضير لرحلة تجريبية ناجحة فيما يتعلق تدريب المستخدمين، وتطوير إجراءات التشغيل القياسية (SOP)، وغيرها من القضايا. أخيرا، وصفت في رحلة تجريبية إجراءات محددة لمظاهرات دينا.

عدم كفاية التشخيص الحالية الصحية الفضاء جاهزا تقدم عاملا مقيدا لأعمق استكشاف الفضاء المأهول. التشخيص يجب أن تكون شاملة، وسهلة الاستخدام في انخفاض الجاذبية، وبعيدة نسبيا عن ضغوط وإطلاق رحلات الفضاء (على سبيل المثال، وارتفاع ز القوات، والاهتزاز، والإشعاع، والتغيرات في درجة الحرارة، والضغط المقصورة التغييرات). التطورات في نقطة الرعاية السريرية (POCT) قد تترجم إلى حلول فعالة رحلات الفضاء من خلال استخدام عينات المرضى الأصغر حجما (مثل وخزة إصبع)، FLUIDICS أبسط وأصغر (أي، على microfluidics)، وتخفيض متطلبات الطاقة الكهربائية، من بين أمور أخرى المزايا. التدفق الخلوي هو نهج واحد جذابا للمركز عمليات في الفضاء نظرا للفائدة واسعة من التقنيات، بما في ذلك نحو عد الخلايا والعلامات البيولوجية الكمي، فضلا عن إمكانية التصغير كبيرة. وتشمل أجهزة قياس التدفق الخلوي السابقة الفضاء ذات الصلة و"effic التعبئة النوويiency "(NPE) الأداة التي تستخدم مضان في وقت واحد قوس مصباح الناجم عن وحدة التخزين الإلكتروني (كولتر الحجم) قياس ^1-4، تدفق الفوق صغير نسبيا عداد الكريات يمثلون" الجيل الأول من تدفق في الوقت الحقيقي الخلوي خلال بيانات الجاذبية الصفر ^"5، و"microflow sheathless عداد الكريات" قادرة على 4- 5-وجزء خلايا الدم البيضاء (WBC) العد التفريقي سابقة التجهيز باستخدام 5 ميكرولتر عينات الدم كله ^6-9، و"الألياف الضوئية القائمة على 'تدفق عداد الكريات اختبرت مؤخرا على متن الطائرة في الدولية محطة الفضاء ^10.

عادة ما يتم إجراء تقييم التكنولوجيا التشخيصية لتطبيقات الفضاء محتملة على متن الطائرات انخفاض الجاذبية التي تستخدم مسار الرحلة هو مكافئ تقريبا لمحاكاة مستوى اختيار انعدام الوزن (مثل انعدام الجاذبية، المريخ الجاذبية) ^11. التقييم هو التحدي لأن الفرص رحلة محدودة، repetيمكن النوافذ قصيرة مكنته من الجاذبية الصغرى جعل من الصعب تقييم منهجيات أو العمليات التي تتطلب عادة فترات انقطاع أطول من 20-40 ثانية، ومظاهرات قد تتطلب معدات إضافية لم تستخدم بسهولة في رحلة ^12-15. وعلاوة على ذلك، المظاهرات السابقة في المختبر التشخيصية (IVD) التقنيات المستخدمة في، أو مصممة ل، وانخفاض الجاذبية محدودة ويبقى الكثير من العمل غير المنشور. بالإضافة إلى أجهزة قياس التدفق الخلوي أعلاه، IVD التكنولوجيات الفضائية الأخرى ذات الصلة وصفها في المؤلفات وتشمل جهاز كله تلطيخ الدم لتطبيقات المناعي ^16، على أساس الكاميرا الآلي عداد الكريات ^12، محلل السريري يده لفرق الجهد المتكامل، amperometry، وكوندكتوميتري ^12،17، و'T-استشعار "جهاز ميكروفلويديك لتحليلها الكميات التي تعتمد على خلط القائم على نشر والفصل ^18، وتناوب' المختبر على قرص مضغوط 'منصة التشخيص ¹9،20. القادمون الجدد إلى انخفاض اختبار الجاذبية قد تبدو أيضا رحلة مكافئ المظاهرات لا علاقة لها التشخيص في المختبر عند محاولة جعل تقييم جهاز ممكن (أو معرفة ما هو ممكن). وشملت المظاهرات عن غيرها من التجارب الطبية أو البيولوجية السابق مع موثقة جيدا استعدادا الطيران والاستراتيجيات في الطيران، ومعدات اختبار الطيران في الجدول 1 ^{15، 21-35.} قد تكون هذه بالمعلومات بسبب إدراج دليل في رحلة المهام، واستخدام المعدات المتخصصة، والاحتواء التجريبية.

الجدول 1. مكافئ الطيران الأمثلة الإيضاحية مع موصوفة وصفا جيدا طرق / التجارب

إلى التوسع في الأمثلة السابقة وتوفير مزيد من التبصر في مظاهرات ناجحة في الطيران، نحن تقديم الإجراء وحدات وقابلة للتكيف لبناء وتشغيل نموذج تدفق عداد الكريات مع التكنولوجيا ذات الصلة خلط ميكروفلويديك كجزء من رحلة اختبار مكافئ تلاعب. تلاعب تمكن من المظاهرات عينة التحميل، خلط ميكروفلويديك، وكشف الجسيمات الفلورية، وجرى اختبار على متن 2010 ناسا الحصول الميسر على البيئة الفضائية (FAST) flig مكافئHTS جوية من 29 سبتمبر - 1 أكتوبر، 2010. هذه المظاهرات سحب من بداية ووسط ونهاية، على التوالي من سير عمل جهاز المحتملة التي يتم تحميلها عينات الدم في الأصبع الحجم، المخفف أو يخلط مع الكواشف، وتحليلها من خلال البصرية الكشف. توسيع نطاق تدفق عداد الكريات في وحدة مدمجة يتطلب الابتكار واختيار جزء دقيق. وتستخدم العرف وقبالة الجاهزة للاستخدام مكونات هنا، كما اختير أفضل تقريبية مبكرة من الخيارات عنصر النهائية، ويمكن أن تكون قابلة للتكيف مع التصاميم من المبدعين الآخرين. يلي الخطوط العريضة للخيارات عنصر النموذج، يتم وصف الإعداد على هيكل الدعم بمثابة هيكل عظمي لتجميع تلاعب. يتم تعيين مكونات النموذج المواقع، تأمين، ويرافقه المكونات الإضافية اللازمة لإجراء التجارب ناجحة. ثم تحول الاهتمام إلى إجراءات أكثر تجريدا التي تنطوي على إجراءات التشغيل القياسية (SOP) التطوير والتدريب، والخدمات اللوجستية الأخرى. أخيرا، إجراءات مظاهرة محددة هيوصفها. الاستراتيجيات الموضحة هنا والخيارات لدعم مكونات تلاعب (مثل المجهر، مربع الاكريليك، الخ)، وعلى الرغم من أن تنفذ هنا لنموذج معين، والتحدث إلى القضايا والتحديات العامة ذات الصلة لاختبار أي معدات التشخيص الدم في انخفاض الجاذبية البيئة .

في رحلات 2010، وهما القمر الجاذبية (نتوصل إلى حوالي 1/6 الجاذبية الأرضية) وكان من المقرر رحلتين الجاذبية الصغرى عبر 4 أيام، على الرغم من أن في نهاية المطاف تم إعادة جدولة هذه عبر 3 أيام. أجريت المظاهرات على متن المعدلة التي يديرها القطاع الخاص، ضيق هيئة طائرة ركاب ^36. قدمت كل رحلة 30-40 القطوع المكافئة، كل 20 ثانية مما أسفر عن ارتفاع الجاذبية (ما يقرب من 1.8 غرام) تليها 20-25 ثانية من الظروف منخفضة الجاذبية. بعد نصف القطوع المكافئة أعدم، توقفت الطائرة لمدة حوالي 5-10 دقائق في مستوى الطيران لتمكين الطائرة إلى الالتفاف والتوجه نحو العودة الى موقع الهبوط بينما PErforming ما تبقى من القطوع المكافئة.

تم جمع عينات دم الإنسان المستخدمة في هذا البروتوكول بموافقة IRB باستخدام بروتوكولات الغازية الحد الأدنى (انظر شكر وتقدير).

1. تزوير الجمعية

1. تجميع مكونات النموذج (FLUIDICS، البصرية والالكترونيات السيطرة / الحصول على البيانات) لتدفق بسيط الخلوي نظام لاستخدامها في خفض شروط الجاذبية
   1. إعداد نظام الضغط مع الحد الأدنى من الوزن والقوة تحتاج لدفع FLUIDICS النظام
      1. توصيل مضخة الهواء مصغرة لجهاز استشعار الضغط التفاضلي.
      2. للحفاظ على ضغط ثابت القيادة، والسيطرة على الانتاج باستخدام مضخة نبض العرض التحوير وتنظيم دورة العمل باستخدام وحدة تحكم يتناسب-يتجزأ المشتقة في برنامج تحكم مخصص (الخطوة 1.1.7).
   2. تجميع الحاويات مصدر السوائل التي يمكن تحميلها دون احتباس الهواء (راجع الخطوة 3.4)
      1. تناسب القارورة البلاستيكية الصلبة (الشكل 1A) مع diaphra اللاتكسجنرال موتورز، بحزم سقف القابل للتأمين، ومدخل أنابيب الهواء في قاعدة قنينة (مختومة الاتصال باستخدام لاصق البصري).
      2. تأكد من أن مضخة اي ضغوط القارورة دون تسرب الهواء أو السوائل، وضغط على الحجاب الحاجز لدفع تدفق السوائل من أنابيب غطاء الخروج.
   3. تصميم حاوية النفايات السائلة لجمع النفايات دون بناء احداهما التي من شأنها أن تضر تدفق
      1. استخدام لاصق داخل قارورة واحد في قنينة تصميم (الشكل 1B) لاحتواء مزدوج.
      2. تتويج قارورة مع رغوة الإسفنج المضمون النافذة التي الفخاخ النفايات العائمة ولكن يسمح ضغط الهواء تكافؤ مع البيئة المقصورة.
   4. جعل محمل عينة للاستخدام في انخفاض الجاذبية
      1. آلة تجميع والمشبك تصميم بنابض مع guiderails (الشكل 1C) بحيث المشابك موثوق الشعرية المجهزة غمد بين اثنين من الحلقات في خط السائل. تأكد من أنه يحافظ على حجم العينة عند تحميل، نظام يستوعب صriming عندما لم يتم إدخال عينة، والابتعاد المخطئين مقدمة فقاعة.
      2. ضمان أنه في حالة عدم وجود الشعيرات الدموية، والينابيع اضغط على O-خواتم معا لإكمال خط السائل وتمكين فتيلة دون تسرب (الشكل 1D، يسار).
   5. تصميم micromixer التي لا تعتمد على المكونات الفرعية التي تعمل بالطاقة الميكانيكية للعمل
      1. تصور، مدخل اثنين micromixer دوامة دوامة (الشكل 1E) الذي يحقق التأفق الفوضى الضروري للتغلب على تدفق الصفحي داخل قنوات ميكروفلويديك. هذا التصميم يوفر جميع السوائل التي تدخل مجرى النهر بحيث المدى عينة واحدة لا يؤثر على أخرى.
      2. للراحة، وافتعال التصميم المختار باستخدام طريقة السريع النموذج ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان (PDMS) (الشكل 1F). الاستفادة من ثنائي الأبعاد الضوئية بمساعدة الحاسوب تصميم المطبوعة على 20،000 نقطة في البوصة لصنع ما يلزم من SU-8 العفن في منشأة غرف الأبحاث ^37.
         ملاحظة: استخدم موديfied 23 مقياس يصلح لطاحونة الحفر الرأسي لحفر ثقوب في مداخل، الدوامة، والكشف عن مدخل ومخرج كشف البقع، والمكبر يد المساعدة تهدف الإبرة. قطع رقائق من PDMS باستخدام razorblade ويصلح ثقوب مع 0.5 دبابيس الصلب جوفاء "تخرج من الجانب غير مصبوب الخلفي من رقاقة. ربط وسط دبوس دوامة الخروج إلى مدخل قناة دبوس الكشف باستخدام microbore الأنابيب.
      3. رقاقة نظيفة تماما مع الإيثانول وسطح مصبوب الجاف مع شريط لامع سكوتش. استخدام حقنة فارغة لتفجير الإيثانول من الدبابيس. علاج PDMS رقاقة والزجاج غطاء البكر داخل نظافة البلازما والسندات في غضون 10 ثانية عن طريق الضغط الخفيف، والتحقق على الفور بواسطة المجهر الضوئي أن رقاقة يتم الضغط بشكل كامل دون المساس قناة المباح.
   6. جبل كتلة بصري مصغرة في حجم كف اليد للكشف عن الجسيمات المتدفقة الفردية
      1. التصميم في الشكل 2AB هو مناسبة لهما لونا البريدpifluorescence إضاءة الليزر والكشف، وتستخدم لPDMS مباشرة قناة (120 200 ميكرون) التدفق الخلوي للراحة.
      2. جبل كتلة (الشكل 2C) باستخدام المكونات الميكانيكية المتاحة تجاريا ومواءمة فوتون واحد حدات العد إلى جانب الألياف.
   7. تصميم الالكترونيات والبرمجيات لجهاز التحكم والحصول على البيانات
      1. للراحة في النماذج في وقت مبكر، واستخدام قطع-ملحوم جهة متصلة الحصول على البيانات (دق) بطاقات (الشكل 2D).
      2. رمز وبرنامج برنامج مخصص (على سبيل المثال في الشكل 2E) لتشغيل أجهزة الحفر ومزامنة جميع البيانات.
2. مكونات إضافية (غير رسميا جزءا من النموذج)
   1. إدراج التسارع 3-الأبعاد (الشكل 2D، يسار) ومعدل تدفق متر (وليس في الصورة). التسارع موجودا على متن الطائرة ولكن (على الأرجح) لا يمكن مزامنتها مباشرة إلى سذر تسجيل البيانات.
3. نظام الطاقة الكهربائية
   1. آلية سريعة وكاملة لاغلاق الالكترونيات (مطلوب لأسباب تتعلق بالسلامة على متن رحلات منخفضة الجاذبية)
      1. ربط قطاع الطاقة واحد (واحد مع زر I / O) لوحة توزيع الطاقة الطائرات (120 فولت 60 هرتز).
      2. إزالة بطارية الكمبيوتر المحمول والكمبيوتر المحمول إلى مجموعة تعمل من خلال كابل الطاقة وحدها.
   2. الطاقة لجميع الأجهزة
      1. السلطة مباشرة على الكمبيوتر المحمول (إزالة البطارية)، والمجهر الضوئي، واثنين من أجهزة كشف الفوتون باستخدام قطاع الطاقة.
      2. الطاقة المتبقية الأجهزة عن طريق بطاقات دق USB متصلا بطاريات الكمبيوتر المحمول أو استخدام.
4. الطيران جاهزة تخطيط تلاعب
   1. اعتبارات للأداء الناجح في رحلة
      1. المساحة الإجمالية المتاحة يقتصر على منطقة صغيرة من المنصوص عليه في مظاهرة مماثلة على الأرض (الشكل 3A). تنظر المساحة الإجمالية المتاحة وكيف أن قسيتم تقسيم تيرة بين الفضاء تلاعب التجريبية (بما في ذلك مكونات ما وراء تلك رسميا جزءا من النموذج) والمساحة المحيطة بها المستخدم تلاعب. منصات التجريبية تختلف من حيث تحديد المواقع إلى الأمام أو الخلف، ولكن هذا لا يؤثر بشكل كبير الفضاء التشغيلية المتاحة (أو على متن الطائرة الفيزياء).
      2. تحديد المكونات التي يتم الوصول إليها من الأنسب في الوقوف والركوع، أو ارتفاع الطابق، وكذلك النظر في المكونات التي سوف تستفيد أكثر من حماية تحقيقها ضمن هيكل الدعم.
   2. تلاعب هيكل الدعم
      1. الحصول أو بناء رف المعدات الرأسي الذي يلبي احتياجات يعتبر تخطيط، ويحتوي على جميع المكونات، وتمكن المستويات الرأسية المختلفة للمنظمة، يقاوم تسارع الطائرة، وآمن يعلقها على المقصود الطابق مقصورة الطائرة.
      2. تعيين مكونات لمعدات المستويات داخل الرف (الشكل 3B): أ المستوى الأعلى لوضع الكمبيوتر المحمول، وهو مستوى منتصف الرف لجفرعية النموذج ontain وعلى مستوى الكلمة لتحتوي على مناديل اضافية، والقفازات، وحاوية النفايات المتنوعة.
      3. تصور هياكل إضافية داخل رفوف لاستيعاب مختلف المستويات المنشودة. تنفيذ حزم الدعم عند "mid' الارتفاع لعقد 2 قدم من قبل 2 قدم لوحة المجهر اللوح لالشد أسفل مكونات تلاعب، والحزم دعم حوالي 2 قدم أعلى لدعم الحوض الصغير المحمول المعتمدة الطيران.
      4. ضمن المستويات الرأسية، تحديد ترتيب عنصر الأمثل، مع الأخذ في الاعتبار القيود الوصول تكبدها بسبب وجود المكونات الأخرى، وكذلك بسبب موقف محتمل / التوجه للتلاعب نفسها على متن رحلة (على سبيل المثال، قد جانب ^ال 4 من تلاعب مربع تكون قريبة من جدار الطائرات، وترك فقط 3 الجانبين للوصول).
         ملاحظة: الأشرطة ساق لتأمين مشغلي الاختبار هي على مسافة ثابتة من تلاعب و قد لا تكون متوفرة في جميع الجوانب.
      5. وبناء على هذه القرارات، ديبنصيحة لوحة اللوح إلى 4 الأرباع (الشكل 3C)، ووضع أماكن مخصصة للإلكترونيات وكتلة بصري نحو الجدار الطائرات، ومحمل عينة وشريحة ميكروفلويديك نحو مساحة المقصورة.
5. تأمين النموذج، والاحتواء، وإعداد التصور
   1. نظام الإلكترونيات
      1. تصميم، الليزر قطع، وتجميع الاكريليك مربع مخصصة (الشكل 2D) لاحتواء بطاقات دق (مربوطة أسفل) ومجالس اليد ملحوم (مشدود إلى مربع الجدار).
      2. الاستفادة من الباب يتأرجح ليسهل الوصول إليها (المضمون في رحلة مع النسيج هوك وقفل حلقة) وفتحات خروج للكابلات وأسلاك USB.
   2. محمل عينة
      1. افتعال الأكريليك العرف "قفاز" مربع (الشكل 4A) مع فتحات الوصول الذراع لتوفير مساحة المكعب التي لأداء مظاهرة محمل (الشكل 4C) دون المخاطرة تلوث المقصورة الطيران.
      2. أنابيب تغذية من ومحمل من خلال فتحات دائرية صغيرة في جانب مربع.
   3. Micromixer
      1. التكيف مع المعدات المستخدمة على الأرض. ينشق على stereomicroscope (الشكل 4B) لوحة اللوح وتناسب ذلك مع حامل الاكريليك رقاقة مخصصة، انسحب أيضا على لوحة.
      2. تناسب كاميرا CCD USB ​​إلى العدسة المجهر وتوصيله إلى جهاز الكمبيوتر المحمول (الشكل 4D) لحفظ الفيديو متزامنة مع البيانات الأخرى (الجاذبية والضغط القيادة، ومعدل التدفق).
   4. كتلة البصري
      1. افتعال مربع الاكريليك مبهمة حسب الطلب (الشكل 4A، يمين) لتغطية كتلة، ويحمي من الضوء المحيط ومكافحة المخاطر الليزر.
      2. استخدام عامل تصفية "نافذة" الضوئية للتحقق بأمان وظيفة الليزر.
   5. كمبيوتر محمول
      1. ينشق علبة الكمبيوتر المحمول المعتمدة رحلة إلى عوارض الدعم داخل هيكل الدعم.
      2. استخدام هوو(ك) وحلقة قفل لتأمين كابلات USB طول العمارة الرف.
6. في الطيران تنفيذ مظاهرة
   1. تدخلات بسيطة والمضي قدما من خلال المظاهرات
      1. دمج المكونات الإضافية التي تقضي التعديلات المطلوبة أنابيب اليدوية على متن الطائرة أو غيرها من الأعمال التي تتطلب مهارة كبيرة أو يمكن أن يخاطر تسرب السوائل في البيئة المقصورة.
         1. العرف آلة ودمج مشعب الضغط (الشكل 5A) تتكون من اسطوانة الألومنيوم حفر والاستفادة منها لتناسب المسمار على إبرة محول بالتركيبة بمثابة مدخل الضغط. حفر ثقوب صغيرة حول محيط لتناسب O-خواتم وmicrobore أنابيب كمنافذ. تستخدم للضغط على قارورة مصدر متعددة في نفس الوقت.
         2. تجميع فريق من ثلاثي صمامات الملف اللولبي (الشكل 5B) التي تسيطر عليها مفاتيح جنبا إلى جنب MOSFET (الشكل 5C) السلكية إلى بطاقة دق. التكيف microbore الأنابيب لتناسبالموانئ صمام. تستخدم للسيطرة على تدفق السوائل من قارورة مختلفة.
      2. برنامج البرنامج على المضي قدما من خلال المظاهرات (الشكل 6) باستخدام التدخلات على زر واحد (على سبيل المثال، بنقرة واحدة على الكمبيوتر المحمول).
   2. احتياطية التحكم اليدوي
      1. إضافة المشابك الشرائح للتلاعب لتمكين بعض التحكم اليدوي على FLUIDICS، ربما بشكل غير متوقع إذا أنابيب يحتاج إلى قطع وإعادة توصيل خلال الرحلة.
      2. تشمل مناديل تنظيف كافية في القسم رف الأرض في حالة حدوث تسرب في الرحلة.
7. رحلة الاستعداد اضطراب: نظام جاهز للقوات الممكنة المفاجئة يرج، والاهتزاز، أو اصطدام الركاب في الرحلة.
   1. استقرار محاذاة
      1. تطبيق التجفيف السريع الايبوكسي لمكونات الانحياز التي misadjusted بسهولة، وخاصة المكونات البصرية.
      2. تطبيق الايبوكسي الصف الصناعية خلال الإيبوكسي السريعة الجافة وكذلك لتأمين componen آخرينتضمنته عند الضرورة، بما في ذلك مرفق كاميرا CCD إلى العدسة المجهر.
   2. اختبار اضطراب البدني
      1. يهز تلاعب هيكل الدعم مع جميع المكونات في مكانها.
      2. تحقق من وظائف العنصر الفردية بعد إخضاع تلاعب في اضطراب، المكونات البصرية محاذاة بشكل خاص.
   3. إدارة المخاطر الركاب
      1. تطبيق رغوة الحشو إلى مناطق (الزوايا والحواف) من المعدات هيكل الحامل الرأسي يمكن أن تضر أحد الركاب الرحلة التي تقرع بطريق الخطأ في تلاعب (الشكل 4C).
      2. الحشو آمن مع سوداء شريط لاصق.

2. مظاهرة إعداد واللوجستية

1. في الطيران وتعيينات الأدوار فريق الأرض
   1. تعيين مشغل تلاعب (ق) لأداء كل من الإعداد تلاعب وجميع عمليات التدريب العملي على على متن الطائرة. التدريب العملي على مشغلي يمكن تصور أفضل عندما تلاعب اكتمال الإعداد.
   تعيين قارئ SOP لقراءة SOP بصوت عال أثناء التدريب وأثناء الرحلة. عملية القراءة SOP خلال التدريب قد تحدد انطلاق حرج أو سوء توقيتها.
   2. تعيين الدعم الأرضي لأداء تحضير العينة وأي مهام إعداد أخرى لا تنطوي على تلاعب مباشرة، والتقليل من الأعباء الوقت على مشغلي تلاعب.
2. الأولي إجراءات التشغيل القياسية (SOP) تنمية
   1. إرسال جميع الخطوات لدمج قبل الرحلة (قبل يوم وصباح قبل)، في الطيران، والإجراءات اللاحقة للطيران باستخدام المعدات والمواد الوحيدة التي ستكون متاحة على موقع طيران. كتلة 5 إلى 10 دقيقة الرحلة طائرة المستوى قد تكون متاحة لإجراءات الإعداد اللحظة الأخيرة قبل بدء القطوع المكافئة أو عند نقطة في منتصف الطريق كما الطائرة يستدير.
   2. تعيين الإجراءات التجريبية في رحلة إلى أرقام مخصصة من القطوع المكافئة، مشيرا إلى أن القطوع المكافئة من المرجح أن يتم فصل اقعة في المنتصف من خلال السماح لطائرة ليستدير ويتوجه الى الهبوطالموقع، وأن مجموعة أخرى قد طلب الطائرة إلى مستوى يمكن من نقل التجربة منتصف أو أقل القطوع المكافئة من المتوقع.
   3. تصور مظاهرة إجراءات للحد من مخاطر الكوارث البيولوجي وراء الاحتواء الفعال، وتجنب العينات البيولوجية الفعلية عندما يكون ذلك ممكنا. الاستفادة ارتفعت الأزرق صبغة الطعام مع حبات العد الفلورسنت (الشكل 1D) كبديل للدم خلال مظاهرة محمل العينة.
3. التدريب مظاهرة
   1. وضع جدول التدريب الكافي لمراجعة كاملة وصقل SOP، فضلا عن توليد بيانات المراقبة الأرضية شاملة للمقارنة مع بيانات الرحلة.
   2. بعد أداء SOP قبل الرحلة، "قفل" تلاعب في غرفة لمحاكاة التجربة في الطيران، وقطع الوصول إلى أدوات أو مواد الأرض. لتدريب أكثر صرامة، بمناسبة قبالة قسم من الطابق تلبية الأبعاد المخصصة التي ستكون متاحة على متن الطائرة ^32.
   3. خلال التدريب، ومتابعة SOP البريدxactly، واستخدام ساعة توقيت لاعلان 20 الى 30 القطوع المكافئة ثانية، مشيرا إلى دخول وخروج انخفاض الجاذبية، فضلا عن انقطاع القطع المكافئ منتصف الرحلة.
   4. تتضمن إجراءات التشغيل الموحدة في صيغتها النهائية في جداول الرحلات الفعلية اليوم، وتقسيم الأنشطة "ما قبل الطيران" بين اليوم من الطيران وقبل يوم من الرحلة.
   5. تدريب لحوادث غير متوقعة على متن الطائرة بما في ذلك القوات المفاجئة ضرب تلاعب أو الطائرة التسوية فجأة في منتصف تجربة.
   6. بثبات اختبار العينات والكواشف عندما تعرض لكسر الموسعة (ساعة أو أكثر) بين إجراءات ما قبل الرحلة وأثناء الرحلة النشاط. نلاحظ أيضا أن درجات الحرارة قد يكون أعلى بكثير في موقع الرحلة.
   7. تدريب الأفراد متعددة كما مشغلي الأولية لتعمل بخبرة الجهاز على متن الطائرة. فمن لا يمكن التنبؤ الذي سيحصل على المرضى خلال القطوع المكافئة، وربما يكون مستخدم معين يتأثر على رحلة واحدة ويصبح المرضى على آخر.
4. المعدات الأرضية ودعمالمواد
   1. تجميع الأدوات لتشمل المكونات والمعدات الاحتياطية اللازمة للإصلاحات، بما في ذلك الأدوات اليدوية، المعدات لحام، والغراء / الايبوكسي بين العديد من البنود الأخرى.
   2. جمع العينات وكميات كاشف يتجاوز ما هو مخصص للاستخدام أثناء رحلات مجدولة في حالة حدوث غير المتوقع تأجيل الرحلة بعد أن تم بالفعل اعدت عينة أو كاشف للطيران.
5. الشحن
   1. إعداد الشحنة اللازمة لنقل جهاز الحفر، المعدات الأرضية (أدوات، وأجهزة الطرد المركزي، pipets، دوامة خلاط، غيرها) والمواد سريعة التلف (خلايا الدم، الكواشف). ضمان الوقت الكافي لتلقي وفحص وتجميع واختبار الأجهزة للحملة رحلة.
   2. تلاعب يغلف من جميع الاطراف باستثناء أسفل باستخدام التفاف فقاعة. تلاعب سفينة باستخدام مربع قفص خشبي مخصص تركيبها داخليا مع فوم والمواد الصدمة.
   3. سفينة دعم المعدات الأرضية / الأدوات في حاوية جامدة أو الصدر.
   4. سفينة سريعة التلف في 1 في. العزل سميكةمربع رغوة، وتحتوي على ثلج جاف لبنود تتطلب -20 درجة مئوية التخزين والتجميد حزمة باردة للعناصر التي تتطلب تخزين 4 درجات مئوية.
6. اختبار قبل الرحلة
   أداء اختبار قبل الرحلة على موقع طيران لفحص وظائف جميع مكونات قبل عدة أيام الرحلات الجوية.
   يتم وزن منصات رافعة الطيران وتحميلها على الطائرة، وستبقى على الأرجح على الطائرة لمدة أسبوع الطيران.

3. مظاهرات في الطيران

مظاهرات / تنقسم التجارب بين اثنين من التسميات اليوم ("يوم أ" و "ب يوم" أدناه). تم تعيين يوم وللمظاهرة micromixing ويعين يوم باء لكشف الجسيمات وتحميل عينة المظاهرات.

1. إعداد العينات الأرضية لمظاهرات micromixer (اليوم وفقط)
   1. تمييع 3 مل أزرق صبغة الطعام في 12 مل 1X الفوسفات مخزنة المالحة (PBS).
   2. تمييع 3 مل الطعام أصفر صبغة طn ل12 مل 1X PBS.
   3. السلالة 15 مل من خلايا الدم الحمراء النقية تجاريا.
      تنبيه: لأنه لا يوجد طرق الاختبار يمكن أن يضمن 100٪ مع غياب اليقين من وكيل المعدية، وينبغي دائما التعامل مع المنتجات المشتقة مثل الإنسان الأخطار البيولوجية.
   4. قارورة العينة الحمل (انظر الخطوة 3.3) لكل عينة، بالإضافة إلى قارورة إضافية تحتوي على محلول ملحي فقط.
2. إعداد العينات الأرضية لمظاهرة كتلة البصرية
   1. تجمع 60 ميكرولتر الخرز العد الفلورسنت مع 14 مل 1X PBS (4.3 الخرز / ميكرولتر) مع 1٪ توين. تحميل العينة إلى القارورة.
      تنبيه: التعامل مع جميع المواد الكيميائية بحذر واستخدام معدات الحماية الشخصية (PPE).
   2. تمييع 50 ميكرولتر عصا إصبع عينة دم كامل 100 أضعاف مع 1X PBS وإضافة SYTO 83 صبغة ل[النهائي] = 5 ميكرومتر. بخفة دوامة لخلط. احتضان ل> 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
      يذوب SYTO 83 صبغة في dimethylsulfoxi: تحذيردي ([دمس])، والذي يتم امتصاصه بسهولة من خلال الجلد. قد تكون مهيجة للعيون والجهاز التنفسي والجلد. التعامل مع استخدام معدات الوقاية الشخصية.
   3. عينة خلية الطرد المركزي (في 2300 x ج لمدة 4 دقائق)، الماصة قبالة طاف.
   4. غسل عينة الخلايا الملون بإضافة 1 مل 1X PBS، الطرد المركزي في 2300 x ج لمدة 4 دقائق pipetting لمن طاف. كرر مرتين أخريين.
   5. العودة إلى حجم 15 مل مع 1X PBS لللوصول إلى النهائي 1: 500 التخفيف أضعاف من المخزون التجاري الأصلي. خلايا الضغط والحمل في عينة قارورة.
3. إعداد العينات الأرضية لمظاهرة محمل العينة (B يوم فقط)
   1. إعداد المواد الاستهلاكية الشعرية لمظاهرة محمل عينة عن طريق قطع الأنابيب الشعرية الدقيقة الهيماتوكريت إلى 15 مم شرائح بشفرة حلاقة.
   2. تحضير العينة لمظاهرة محمل: مزيج 250 ميكرولتر الخرز الأسهم الفلورسنت مع 250 ميكرولتر مخفف أزرق صبغة الطعام (500 حبات / ميكرولتر). رسم 250 عينة ميكرولتر إلى قسمين 1 مل المحاقن وتركيبها مع كل طرف شمال شرق حادةedle التي سجلت مغلقة مع الشريط الكهربائي.
4. تحميل قارورة مصدر السوائل
   1. تطبيق جديد، خال من مسحوق اللاتكس الحجاب الحاجز إلى قارورة (قطع إصبع من القفازات مقبول). تأكد من أن الحجاب الحاجز هو طويل بما فيه الكفاية لتمتد من الطابق القارورة وأمثالها على أعلى الحافة الخارجية. حرك حلقة قنينة على جزء مطوية.
   2. وضع المشبك الشريحة مؤقت على منفذ الغطاء الأنابيب التي تمنع طرد السوائل خلال سقف الإدراج.
   3. قبل ملء القارورة، الضغط سلبا على قنينة مع حقنة لتوسيع الحجاب الحاجز. صب السائل إلى رأس القارورة والغطاء إدراج في زاوية بحيث لا الهواء محاصرين تحت غطاء خلال وضع سقف (سوف تمتد إلى بعض السوائل). باختصار إزالة المشبك الانزلاق الى رئيس الأنابيب منفذ والإفراج ضغط الانهيار قبل الحجاب الحاجز المبذولة.
5. إعداد المظاهرات تلاعب
   1. ربط وفحص كافة الاتصالات الأنابيب
   2. ربط قارورة المصدر إلى النظام. قارورة تناسب العرف ACRYحامل القارورة يسانس وتأمين لهم وهوك وقفل حلقة.
   3. أي تفريغ النفايات الواردة في قوارير أو صناديق.
   4. التحقق من مساحة القرص الصلب وبدء التشغيل البرمجيات مظاهرة العرف.
   5. أداء FLUIDICS نظام فتيلة إجراءات محددة لكل مظاهرة.
   6. مبادلة في البطاريات الجديدة إلى أي جهاز يعمل بالبطارية (على سبيل المثال، التسارع).
   7. هزة عينات الجسيمات الفلورية يدويا.
   8. تشغيل وجيزة قبل الرحلة اختبار التجربة.
6. تجنب في الطيران دوار الحركة
   1. تناول الأدوية المقدمة (سكوبولامين وديكستروأمفيتامين، سواء آمنة وفعالة لمنع دوار الحركة في الرحلة)
   2. أوصى حذرهم استراتيجيات تحديد المواقع الجسم في الطيران (مثل الاستلقاء على الظهر خلال زيادة الجاذبية، مع الجسم مباشرة والجاهزة الرأس إلى الأمام، والسماح لتعويم الجسم من تلقاء نفسها أثناء المرحلة الانتقالية إلى انخفاض الجاذبية). إن أمكن، استخدام عدة القطوع المكافئة الأولى للتكيف مع التغيرات الجاذبية.
   3. الإبقاء على حقيبة بلاستيكية القيء يمكن الوصول إليها بسهولة في الجيب الأمامي. يمكن أن يحدث فجأة وبدون قيء والغثيان السابقة.
7. مشغلو موقف تلاعب مرة واحدة على متن الطائرة، تقترب مخصص الجوي القطع المكافئ. توفير مساحة كافية للسماح لمشغلي الحفار على الاستلقاء على الأرض أثناء فترات ارتفاع الجاذبية وتمكين الوصول إلى الأشرطة الساق. مرة واحدة تبدأ القطوع المكافئة، لا تنطبق القوات قوية على الجسم أثناء انخفاض الجاذبية لأن هذا قد ترسل ما يصل الجسم بسرعة كبيرة جدا وخطير إلى حد ما.
8. أداء مظاهرة خلاط ميكروفلويديك (اليوم وفقط)
   1. يهز قنينة الدم قبل تشغيل الاختبار يدويا.
   2. مزيج الدم والمالحة في نسبة 1: 1 في 1.5، 2، 3، 4، 5، و 6 رطل، على الأقل 2 القطوع المكافئة لكل منهما، وتسجيل بيانات الفيديو متزامنة لقراءات أخرى.
   3. ضخ الهواء إلى المالحة مدخل لاختبار ما إذا كانت إرادة العمارة قناة فخ فقاعة يمكن أن منع الاختلاط الأمثل.
   4. خلط الأصباغ الغذائية الزرقاء والصفراء في 1.5، 2، 3، 4، 5، و 6 رطل على الأقل 2القطوع المكافئة لكل منهما، وتسجيل بيانات متزامنة مرة أخرى.
   5. تطبيق المشابك الانزلاق الى FLUIDICS النظام عند الانتهاء لمنع المزيد من إنتاج النفايات.
   6. التحقق من سلامة البيانات قبل اغلاق الالكترونيات في حالة تكرار التجريبي هو مطلوب.
9. أداء كتلة البصرية والمظاهرات محمل العينة (B يوم فقط)
   1. يهز يدويا عينات قبل التشغيل.
   2. دفع الخرز العد الفلورسنت من خلال كتلة بصري لمدة 3 القطوع المكافئة. نظام تدفق مع المالحة لا يقل عن 1 القطع المكافئ بين أنواع العينة.
   3. تكرار 3.9.2 للجسيمات هيدروجيل الفلورسنت وبكس.
   4. التحقق من البيانات لأية كيانات المفقودة التي تحتاج إلى تكرارها قبل الانتقال إلى مظاهرة محمل العينة.
   5. بدء تسجيل مظاهرة محمل العينة باستخدام HD مسجل فيديو.
   6. عندما تدخل طائرة تخفيض الجاذبية، استخدم حقنة عينة لوضع قطرة من العد حبة خليط الصبغة على الإصبع لمحاكاة عينة وخز الإصبع. استخدامغير واقعي انخفاض كبير (الشكل 1D) لاختبار حدود الحفاظ على عينة وخز الإصبع على الإصبع أثناء انخفاض الجاذبية.
   7. استخدام استهلاك الشعرية لالتقاط العينة (حوالي 10 ميكرولتر) من الإصبع وحمل في محمل الشعرية.
   8. يمسح ما تبقى من إصبع عينة باستخدام مناديل تضمين مربع في.
   9. دفع العينة إلى النظام البصري للكشف.
   10. كرر الاختبارات عدة مرات باستخدام مختلف العاملين.
   11. التحقق من البيانات لأية كيانات المفقودة التي تحتاج إلى تكرارها قبل اغلاق الالكترونيات.
10. بعد اغلاق الطيران
    1. النفايات فارغة والتصرف تستخدم بشكل صحيح واقية المسمى أوعية الاحتواء الضرورة. قد تتطلب النفايات الخطرة شحنة من مرفق الطائرات.
    2. تماما نظام دافق، باستخدام حقنة 5 مل محملة المياه لتوفير تنظيف قوية. الصمامات دافق الوراء وإلى الأمام من خلال جميع المنافذ 3.
    3. مسح أسفل أي فوضى استخدام مناديل الكحول.
    4. نظام Reprime للمظاهرة القادمة.

تظهر نتائج تمثيلية للمظاهرة micromixer في الشكل 7، كما يراها كاميرا CCD تركيبها على stereomicroscope. خلط يمكن تقييم بصريا في أي نقطة على طول دوامة، وكذلك في قناة الخروج عن التجارب التي تنطوي على مجموعتين من سوائل: الدم / المالحة والأزرق / صبغة صفراء. التحليل الكمي للصور ثنائية الأبعاد ويمكن أن تشمل تحديد التوحيد الظل عبر عرض القناة في مناطق مختلفة، كما هو مبين في مطبوعات أخرى ^38-40. انظر الشكل التكميلي 1 لمزيد من التفاصيل. انظر الشكل 2 التكميلي للتظاهر من معالجة فقاعة من رقاقة ميكروفلويديك.

تظهر النتائج للكشف عن الجسيمات في كتلة ومحمل عينة المظاهرات البصرية في الشكل 7C و D، على التوالي. اكتشاف كتلة الضوئية من خلايا الدم البيضاء fluorescently المسمى (فايجوري 7C) يبدو رابط الجأش نسبيا الانتقال من حوالي 1.5 غرام إلى ما يقرب من الصفر ز، ويستمر خلال الفترة الانتقالية إلى 1.5 غرام. وتدل البيانات على محمل عينة عينة تم تحميل بنجاح (هنا تحت ظروف الجاذبية على سطح القمر) وصلت كتلة البصرية للكشف عن (الشكل 7D). التحليل الكمي للبيانات القراءة يستخدم عادة خوارزمية الذروة العد لمقارنة التهم ونسبة الإشارة إلى الضوضاء في مقابل انخفاض الجاذبية الظروف العادية والعالية. انظر الشكل 3 التكميلي للآثار ممتدة وتحليل المثال.

الرقم 1: FLUIDICS مكونات (A) وقارورة مصدر مرشح يستخدم غطاء الألومنيوم تشكيله خصيصا مزودة اثنين من الحلقات على طول inse لهاجزء rted. مسامير الغطاء وصولا الى قنينة 'عصابة' عقد الغطاء بحزم ضد الحافة قنينة العليا. (ب) المرشح غطاء القارورة النفايات يسمح للهواء ولكن ليس لتمرير السوائل من خلال افتتاح قطع في الجزء العلوي. (C) وعينة مرشح محمل تتألف بشكل فردي رئيس تشكيله، مركز، وقطع القدم، يصلح لاثنين guiderails. تباعد Guiderail يسهل تحديد المواقع الشعرية. (D) تم تحميل جمعت قطرة عينة من طرف الإصبع في خط السائل. (E) المرشح دوامة دوامة micromixer يمزج حلين من خلال تناوب 3 ('1'، '2'، '3') دوامة (نصف القطر الداخلي 1،9-0،9 مم) واستنزاف دوامة ('V'، قطرها 320 ميكرون). ثم يمر السائل عبر الأنابيب إلى microbore قناة الخروج ('E'). القنوات هي 200 ميكرون واسعة من قبل 120 ميكرون عالية. ذروة هجرة دوامة (V) ​​هو 1-2 ملم قبل لقاء دبوس (F) رقاقة البصمة هيأصغر نسبيا من عشرة سنتات.

الشكل 2: الضوئية ومكونات إلكترونية. (A) ويشمل تصميم المرشح مكون كتلة اثنين الليزر الضوئية ('الأخضر "و" الأحمر ")، بالإضافة إلى عدة beamsplitters (' BS ')، العدسات، وكشف الفوتون (' PD). (ب) تصميم المنمذجة الصلبة (الشكل) وتشكيله، بأكسيد، وتجميعها. وصفت (S) مرحلة، وتدفق الموقع التنسيب الخلية (السهم الأزرق)، ليزر حمراء (السهم الأحمر). (C) لاختبار في الطيران، ويحدد كتلة باستخدام المشابك والتركيبات المحاذاة، الذي عقد أيضا الألياف البصرية لتغذية الفوتون عد الوحدات. (D) مجالس دق كبيرة والالكترونيات ملحوم اليد هي الحلول العملية قبل سيطرة / إلكترونيات الاستحواذ يمكن خفضها الى equivale الإلكترونيات الدقيقة اليلة. كتلة البصرية (المشمولة في مربع الاكريليك الأسود العرف، الخالي من الملصقات إلى اليسار) هو ظاهر في الصورة مع التسارع ("لجنة التنسيق الإدارية. ') ثابتة على القمة. (E) مثال برامج مخصصة للمظاهرة micromixer يتيح جهاز التحكم في وقت واحد، قراءات، وتخزين البيانات.

الرقم 3: اختبار تزوير تخطيط (A) بيئة الطيران قد تكون مزدحمة اعتمادا على عدد المجموعات في وقت واحد تشغيل التجارب على متن الطائرة يتم تجميع مكونات (ب) تزوير على رف المعدات الرأسي مقسمة بين 3 مستويات. الأشرطة الساق (الأحمر والأصفر) واضحة في شكل قوس حول رف. وينقسم (C) لوحة اللوح المجهر إلى 4 الأرباع للمظاهرات ووضع مربع الالكترونيات.

معشوقة = "jove_content" FO: المحافظة على together.within صفحة = "دائما">
الرقم 5: مكونات إضافية لتمكين مظاهرات لتشغيل عن طريق تدخلات بسيطة. (A) ويتكون الخائن ضغط الهواء من تجويف جزئيا واستغلالها اسطوانة التي يتم تكييف إبرة. يمكن أن تكون وسائل ضغط انتقائي فرضت للحد من عدد من المنافذ منفذ. (ب) يتم التحكم في لوحة من 12 ثلاثي صمامات الملف اللولبي عبر الدائرة جنبا إلى جنب في MOSFET (C).

الرقم 6: خلال الطيران المظاهرات وثلاثي الملف اللولبي الصمامات لديها ميناء المشتركة (السهم الأبيض الحافة) التي ترتبط دائما إما الافتراضي OFF البرتغالر (الأحمر) أو على المنفذ (الخضراء). وأثار التحول إلى دولة ON مع 5 فولت I / O الإشارة. (A) وتشمل التظاهرة محمل عينة تحميل عينة والقيادة العينة إلى كتلة بصرية (OB) للكشف. الإعداد يستخدم اثنين من الصمامات، واحدة قبل وبعد واحد محمل. أثناء التحميل، يتم تعيين كل من الصمامات لOFF، ومنع حركة السوائل كما يستخدم المحمل. تحويل صمامات يفتح على ممر FLUIDICS تمتد من المياه المالحة (S) قارورة للنفايات (W) القارورة، والسماح للمضخة لدفع عينة للتحليل. (ب) التحول من "دليل" إلى "1-زر 'التدخلات في مظاهرة كتلة البصرية يسمح الاختبار التتابعي من ثلاثة أنواع مختلفة العينة - عد حبات الفلورسنت (CB)، والملكية الفلورسنت هيدروجيل microparticle (NS)، والكريات البيضاء fluorescently المسمى - دون الحاجة إلى إعادة تكوين وصلات الأنابيب. المالحة هي قادرة على مسح النظام بين العينات. SPL. = الهواءضغط الخائن.

الرقم 7: ممثل النتائج. (A) صبغة أزرق أصفر خلط في ظل ظروف الجاذبية الصغرى. (ب) اختلاط الدم المالحة تحت ظروف الجاذبية على سطح القمر. (C) WBC كشف خلال رحلة الجاذبية الصغرى. وتشمل مقاييس الأداء الحاسمة لتدفق البيانات الخلوي معامل الاختلاف من شدة الذروة، إشارة إلى الضوضاء نسب ومعدلات العد الذروة، وكفاءة الكشف. (D) ارتفعت الخرز العد الفلورسنت في عينة المحملة يتم الكشف عنها بعد مظاهرة لل محمل في الجاذبية على سطح القمر.

الشكل 1 التكميلي: خلط التحليل (الدم المالحة). يتم تحويل (A) وصور لخلط الرمادي وتحليلها في المناطق المعينة (مدخل، اللوالب 1-3، وخروج) للالمعادلة σ = <(I - ) ^{2> 1/2،} حيث σ يعكس درجة من الاختلاط، I = شدة الرمادي بين 0 و 1، و <> هو المتوسط ​​عبر العينة. وتعكس هذه الطريقة قرارات مماثلة في الكتابات المنشورة ^38-40. لعينة مختلطة تماما، σ يساوي الصفر. لعينة غير مخلوطة، σ يساوي 0،4-0،5. في الممارسة العملية، عندما خلط كامل قيمة سيغما هو أقل من 0.1. هذه الطريقة، على الرغم من كافية لأغراض العرض التوضيحي، محدودة وذلك لأن الاختلاط هو عملية 3-الأبعاد، وبالتالي يتطلب تقييم 3-الأبعاد (من خلال الفحص المجهري متحد البؤر أو وسائل أخرى) لوصف الكامل لدرجة الخلط. (ب) النتائج اختلاط الدم المالحة حصلت في رحلة يتم عرضها تحت ظروف الجاذبية مختلفة. تم الحصول على "عالية" الرسم البياني الجاذبية خلال رحلة الجاذبية الصغرى. مضخة الضغط القيادة ذاتهازيادات tting من اليسار إلى اليمين في كل رسم بياني.

الشكل التكميلي 2: مظاهرة لمعالجة الفقاعة. وتتبع اثنين من فقاعات، واحد حقنه في خطورة عالية واحد حقنه في الجاذبية الصغرى، مع مرور الوقت من خلال المراقبة بالفيديو. كل فقاعة مسح فعال رقاقة ميكروفلويديك. أداء يتناقض مع أن من أخرى هندستها اختبار الأرض الاختلاط مع ميل أكبر لمصيدة الفقاعات (لا تظهر البيانات). السهام البيضاء تدل الحركة الجوية من خلال الشريحة التي يصعب تمييزها عن المالحة في الصور الساكنة.

وتظهر آثار تدفق موسع الخلوي العد الفلورسنت حبة (A) وخلايا الدم البيضاء (ب) آثار الكشف سجلت أكثر من 3 القطوع المكافئة: الشكل التكميلي 3. يتم عرض معدلات الكشف (قمم / ثانية) (نص أبيض) خلال فترات الجاذبية العالية والمنخفضة كما هو محدد عن طريق برنامج مخصص. المقاييس الحيوية الأخرى (على سبيل المثال، coefficient من اختلاف كثافة الذروة، نسبة الإشارة إلى الضوضاء) يمكن قياسها عن التبصر في آثار الجاذبية على FLUIDICS والعمارة الكشف البصرية.

الطريقة الموصوفة هنا مكن مظاهرة فعالة من مكونات التكنولوجيا الكبرى (عينة التحميل، خلط ميكروفلويديك، والكشف البصري) أثناء الطيران الدوراني FAST 2010، وكانت النتائج مماثلة لاختبار الأرض. كانت أساليب التدريب وSOP الموصوفة هنا فعالة بشكل خاص، وساعدت على إلقاء الضوء الأدوات وغيرها من الوجود "عكازين" تعتمد على الممارسة للمظاهرات التي لن تكون متوفرة على متن رحلة مكافئ.

وتشمل مجالات التحسين الاحتواء والتخطيط. العرف مكونات الاكريليك قد لا تكون قوية بما فيه الكفاية لأغراض الاحتواء. ضرب مربع "قفاز" من قبل أحد الركاب على متن الطائرة خلال فترة انتقالية الجاذبية وسقط بعد ذلك بصرف النظر أثناء هبوط الطائرة الخام. الأنبوب متصلا رقاقة ميكروفلويديك أصبح انتزع خلال مظاهرة خلط الصبغة الزرقاء والأصفر، تسرب الصبغة لفترة وجيزة الغذاء في البيئة المقصورة. هذا يحتاج إلى أن تكون ثابتة خلالفاصل عالية ز، والتي كان من الصعب بشكل خاص لإعادة توصيل الأنابيب microbore يتطلب مهارة والمستخدم الاستقرار. من حيث التخطيط، وجعلت وضع الكمبيوتر المحمول في ارتفاع مكانة صعوبة في العمل خلال فترات ارتفاع ز. قد تصبح المستخدمين برئاسة الخفيف عند محاولة الوقوف أثناء ارتفاع ز مراحل. قد يكون جهاز كمبيوتر من المستوى المتوسط ​​بديلا أفضل، ولكن هنا كان مطلوبا تشريد فرعية النموذج. وشملت الباحثين الآخرين في الجلوس على الاجهزة رحلة مكافئ للاستقرار مشغلي اختبار ^26، على الرغم من أن ذلك يتطلب مساحة إضافية، والتي هي نادرة في الطيران الدوراني.

بالإضافة إلى توفير مستوى أكبر من التفاصيل بشأن التحضير والإعداد مقارنة مع المظاهرات السابقة الرحلة مكافئ التدفق الخلوي، ويصف هذا العمل إدراج التكنولوجيا يحتمل أن تكون كبيرة "رفيق" (أي رقاقة ميكروفلويديك كاشف للخلط وعينة دilution) جنبا إلى جنب مع عداد الكريات. معالجة ما قبل العينة (على سبيل المثال، وتلطيخ الفلورسنت، والاختلاط، الحضانة)، والتي تجرى على الأرض، قد يكون من الصعب أو خطرة في الفضاء، في تقنيات صنع رفيق بدوره، مثل شريحة الاختلاط، اللازمة لتحقيق نفس المهام في انخفاض الجاذبية . وعلى النقيض من هذا العمل، وركزت المظاهرات السابقة من أجهزة قياس التدفق الخلوي يحتمل الفضاء يستحق بالكامل تقريبا على أداء الخلوي (باستخدام عينات المجهزة مسبقا على الأرض) وبدون استراتيجيات اشارت الى سد الثغرات الموجودة في عينة ما قبل المعالجة. ووصف "الألياف الضوئية القائمة على 'تدفق عداد الكريات، على سبيل المثال، تستخدم خراطيش عينة محملة الأرض لالمناعي والمقايسات خلوى microbead يستند وليس من الواضح كيف يمكن تكييف نظام التشخيص الفعلي على متن الطائرة. وقد تناولت بعض الجهود جزئيا القضية، بما في ذلك تطوير الجهاز كله تلطيخ الدم التي شهدت تحسينات الأخيرة ^41. وNASA-اختبار تدفق عداد الكريات تستخدم طريقة ما قبل تلطيخ يحتمل أن تكون صالحة للاستعمال مع جهاز تلطيخ الدم الكامل ^5. لا يزال، والجهود المبذولة لتطوير التكنولوجيا اللازمة رفيق الفضاء استعداد يبدو أن يتخلف وراء تلك كاف لتطوير أجهزة قياس التدفق الخلوي للحفاظ على التدفق الخلوي غير عملي لأغراض التشخيص في الفضاء وبيئات محدودة الموارد الأخرى في المستقبل القريب. أكثر عموما، مطوري أي IVDs عن الفضاء الخارجي تحتاج للنظر في التكيف مع العمل الكامل للتكنولوجيا وينبغي أن تنظر دائما اختبار تكنولوجيا رفيق يحتمل اللازمة لتحقيق الاستفادة الكاملة من محدودية انخفاض الجاذبية فرص الرحلة.

تدفق النموذج صفها هو عداد الكريات نقطة انطلاق لتصميم أكثر تعقيدا، وذلك باستخدام FLUIDICS أكثر تقدما، والبصريات، والإلكترونيات. تدفق الهيدروديناميكية التركيز والكشف عن قنوات إضافية (على سبيل المثال، مبعثر ضوء، وامتصاص) من شأنه أن يحسن التمييز الجسيمات لتطبيقات مثلالتفاضلية خلايا الدم البيضاء. سوف تحتاج إلى بعض المكونات لتحل ببساطة لأنها مريحة في تصاميم القائم على تلاعب لكن لن يكون غير عملي في الأجهزة المحمولة الفعلية (مثل الالكترونيات، قارورة النفايات والتحكم / شراء). المزيد الإلكترونيات المتقدمة تشمل الالكترونيات الدقيقة تعمل باستخدام واجهة شاشة مصغرة والمعالجات المدمجة للقضاء على كمبيوتر محمول وبطاقات دق المرتبطة بها.

يوجين Y. تشان، كانديس باي، وجوليا Z. شارب هي المخترعين على براءة اختراع التكنولوجيا ذات الصلة المقدمة من خلال معهد الطب الحمض النووي، وكيان تجاري.

وأيد تطوير الأجهزة من قبل وكالة ناسا SBIR العقود NNX09CA44C وNNX10CA97C. وأيد تحليل البيانات للكتلة ومحمل عينة المظاهرات البصرية وكالة ناسا المرحلة الثالثة NNC11CA04C العقود. تم إجراء جمع الدم البشري باستخدام بروتوكول ناسا IRB # SA-10-008. برامج التحكم / الاستحواذ المقدمة من خلال الأجهزة الطبية الصكوك الوطنية برنامج المنح. وقدمت قوالب لالرقائق في جونز هوبكنز منشأة الدقيق microfabrication ومركز هارفارد لأنظمة النانو. أوتو J. براينر ولوقا جافي (معهد الطب DNA) ساعد في التجمع رف خلال صيف عام 2010. قدمت ناسا الموظفين الفيديو لقطات فيديو خلال رحلة الأسبوع رحلة. قدم كارلوس بارينتوس (معهد الطب DNA) المساعدة وصورة شخصية. شكر خاص إلى الوصول الميسر للبيئة لتكنولوجيا الفضاء 2010 برنامج، ومكتب وكالة ناسا انخفاض الجاذبية، وشعبة المضادة التكيف الإنسان، ومركز أبحاث ناسا جلين،ZIN تكنولوجيز، وبرنامج بحوث الإنسان.