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

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 ....

Protocol

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

Results

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

Discussion

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. ا.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
مضخة الهواء الصغيرة	Smart Products، Inc.	AP-2P02A	أقصى ضغط = 6.76 رطل لكل بوصة مربعة ؛ 1.301 بوصة × 0.394 بوصة × 0.650 بوصة ، 0.28 أونصة (8 جم) ؛ متوفر مباشرة من
مستشعر الضغط التفاضلي	الذكية Honeywell International، Inc.	ASDX015D44R	Range  of  0-15 رطل لكل بوصة مربعة ؛ 0.974 بوصة × 0.550 بوصة × 0.440 بوصة ، 0.09 أونصة (2.565 جم) ؛ يشمل الموردون Digi-Key and Mouser Electronics
قارورة بلاستيكية صلبة (صغيرة الحجم)	Loritz & amp شركاه ، شركة	55-05	البوليسترين. معرف 0.81 بوصة (20.6 ملم) ، IH 2.06 بوصة (52.4 مم) ؛ متاح مباشرة من LA Container Inc. ؛ منتج مماثل متوفر من Dynalab Corp.
قفازات فحص اللاتكس	شركة Dynarex	Corporation 2337	الإصبع الأوسط المستخدم في الحجاب الحاجز اللاتكس في قارورة مصدر السوائل. العلامات التجارية الأخرى ( على سبيل المثال< / em> ، Aurelia & reg ؛   تجارة نابضة بالحياة ؛) مقبولة.
الغراء البصري	منتجات	نورلاند NOA 88	لاصق منخفض التفريغ ؛ متاح مباشرة من نورلاند ؛ متاح أيضا من شركة Edmund Optics Inc.
3-طريقة صمامات الملف اللولبي	شركة LEE	LHDA0531115H	صمامات الغاز ، ولكن يمكن أن تعمل مع السائل ؛ 1.29 "L ، 0.28" D. & nbsp ؛ المنتج المتوقف.  منتجات مماثلة متوفرة من شركة LEE.
مقياس التدفق الحجمي للمياه	OMEGA Engineering inc.	يفضل بشدة مقياس معدل التدفق غير الملامس FLR-1602A	.  نوصي باستخدام مستشعر تدفق السائل SENSIRION LG16 OEM لمعدلات التدفق من nl / min حتى 5 مل / دقيقة.
كاشف الفوتون PCD-mini	Sensl	PCDMini-00100	للكشف عن التألق ؛ متاح مباشرة من Sensl
Accelerometer	Crossbow Technology, Inc.	CXL02LF3	3 كشف القوة النهائية. تم توفيرها إلى DMI من قبل وكالة ناسا. منتج مماثل متاح من Vernier Software & التكنولوجيا، ذ.م.م.
مجهر مجهر	مجهر AmScope	SE305R-AZ-E
CCD كاميرا	Thorlabs	DCU223C	1,024 × 768 دقة ، لون ، USB 2.0 ؛ متوفر مباشرة من Thorlabs
USB وكابل الزناد (داخل / خارج) لكاميرا CCD	Thorlabs	CAB-DCU-T1	متوفر مباشرة من Thorlabs
Microbore tubing	Saint-Gobain Corporation	AAD04103	Tygon®; معرف 0.02 "، OD 0.06 "، 500 قدم ، 0.02" جدار. الموردين: VWR ، Thermo Fisher Scientific Inc.
دبابيس فولاذية مجوفة	نيو إنجلاند أنبوب صغير	(مخصص)	0.025 "OD ، 0.017" معرف ، 0.500 " L ، أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ ، النوع 304 ، مقطوع ، مزيل الأزيز ، تخميل ؛ تمكين وصلات الأنابيب الصغيرة ، ووصلات أنابيب الرقائق
المشبك المنزلق	World Precision Instruments، Inc.	14042	متوفر مباشرة من
قطع محول	World Precision Instruments, Inc.	14011	متاح مباشرة من World Precision Instruments
رقاقة السيليكون	Addison Engineering، Inc.		6 "القطر; ل SU-8 تصنيع القالب
البولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) عامل معالجة المطاط الصناعي	داو كورنينج	3097358-1004	المورد: Global Industrial SLP, LLC
إبرة (23 مقياس), شطبة طرف	Terumo Medical Corporation	NN-2338R	جدار رقيقة جدا; 23 G × 1.5 "; 22 G أيضا قابلة للاستخدام; الموردين: Careforde, Inc.,
إبرة الاستغناء الطبي في مدينة بورت سيتي (مقياس 23) ، طرف حاد	CML Supply	901-23-100	23 جم × 1 بوصة ؛   متاح من زجاج غطاء إمداد CML
	Thermo Fisher Scientific، Inc.	12-518-105E	ختم الذهب والتجارة ؛ زجاج البورسليكات غير القابل للتآكل ؛ لغطاء رقاقة PDMS ؛ 24 × 60 مم ؛ متاح من Thermo Fisher Scientific, Inc.
مضخة فراغ	MTN8407 الجبل		لتفريغ PDMS; المورد:  شركة رايدر سيستم، إنك.
غرفة فراغ	ثيرمو فيشر العلمية، إنك.	5311-0250	نالجين والتجارة; بولي كربونات شفاف متاح من Thermo Fisher Scientific، Inc.
منظف البلازما	Harrick Plasma	PDC-32G
المكبر اليدوي	Mitutoyo	183-131	استخدم في الاتجاه العكسي لتمكين العرض عند ~ 15 بوصة.
861283 الإيثانول	كارولينا		لتنظيف الرقائق. خفف إلى 70٪ باستخدام ماء مليبور.
نظام تنقية المياه	Thermo Fisher Scientific، Inc.	D11901	متاح مباشرة من Thermo Fisher Scientific، Inc.
يتصاعد الترجمة الضوئية	Thorlabs	K6X	6-Axis Kinematic Optic Mount ؛ المنتج الذي توقف ؛ منتج جديد (K6XS) متاح مباشرة من Thorlabs
Laptop	Hewlett-Packard	VP209AV	HP Pavilion Laptop الذي يعمل بنظام Windows 7
Laptop Tray (محمل بنابض)	Products, INC.	RAM-234-3	ذاكرة الوصول العشوائي Tough-Tray ™. يمكن أن تستوعب أجهزة الكمبيوتر المحمولة بعرض 10 إلى 16 بوصة.
مقسم USB	Connectland Technology Limited	3401167
بطاقات الحصول على بيانات USB (8 مدخلات تناظرية ، 12 إدخال / إخراج رقمي)	National Instruments	NI USB-6008	12 بت ، 10 كيلو سي / ثانية منخفضة التكلفة متعددة الوظائف DAQ
USB بطاقات الحصول على البيانات (16 مدخلا تناظريا ، 32 إدخال / إخراج رقمي)	National Instruments	NI USB-6216	16 بت ، 400 كيلو ثانية / ثانية معزولة من سلسلة M MIO DAQ ، تحكم يعمل بالحافلة
/ برنامج الاستحواذ	National Instruments	LabVIEW 2009	مشفر الأدوات الوطنية (NI) LabVIEW
3D الصلبة النمذجة البرمجيات	Dassault Systè شركة ميس سوليد ووركس	SolidWorks 2011
2D نمذجة البرمجيات	AUTODESK	AutoCAD LT 2008
رف المعدات العمودية	(ناسا المقدمة)	N / A
اللوح البصري الألومنيوم	الصلب Thorlabs	MB2424	24 "× 24" × 1/2 "، 1/4" -20 صنابير ؛ متوفر مباشرة من Thorlabs
الصناعية الصلب والمقسى	شركة J-B Weld		CompanyJ-B لحام الصلب عززت الايبوكسي الغراء
المايكرو هيماتوكريت الشعيرات الدموية	فيشر Scientific	22-362-574	القطر الداخلي 1.1 إلى 1.2 مم
1 مل محاقن	Henke-Sass، Wolf	4010.200V0	NORM-JECT®; المورد: Grainger، Inc.
خلايا الدم الحمراء	البشرية أبحاث مبتكرة	IPLA-WB3	تم اختبارها ووجدها سلبية من قبل المورد من أجل: HBsAg و HCV و HIV-1 و HIV-2 و HIV-1Ag أو HIV 1-NAT و ALT والزهري بالطرق المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء. نظرا لعدم وجود طرق اختبار يمكن أن تضمن على وجه اليقين 100٪ عدم وجود عامل معدي ، يجب التعامل مع المنتجات المشتقة من الإنسان على النحو المقترح في دليل وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية حول السلامة البيولوجية في المختبرات الميكروبيولوجية والطبية الحيوية ، للمصل البشري أو عينات الدم التي يحتمل أن تكون معدية
مركز المحلول الملحي المخزن بالفوسفات	P5493	SIGMA	10x ؛ مخفف إلى 1x
Tween	P9416	SIGMA	TWEEN & reg; 20
جهاز طرد مركزي	LW Scientific	STRAIGHT8-5K	Swing-Out 8-place الطرد المركزي.  متاح من خلال الوكلاء المعتمدين.  أجهزة الطرد المركزي الأخرى متاحة مباشرة من LW Scientific.
مسجل فيديو عالي الدقة	Sony	MHS-CM5
صبغة الحمض النووي الفلورسنت البرتقالي	Invitrogen	S-11364	SYTO® 83 صبغة الحمض النووي الفلورسنت البرتقالي. مخزنة في مذيب DMSO. ارتد دائما معدات الحماية الشخصية الموصى بها. لا حاجة إلى نصيحة خاصة .
حبات عد الفلورسنت	Invitrogen	MP 36950	CountBright & trade ؛ الخرز العد المطلق.  ارتد دائما معدات الحماية الشخصية الموصى بها. لا توجد نصيحة معالجة خاصة مطلوبة.