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

الهدف العام من هذا الإجراء هو تشغيل مقياس التدفق الخلوي المصغر على متن رحلة مكافئة منخفضة الجاذبية باستخدام إعداد المكونات والإجراءات أثناء الطيران التي يحتمل أن تكون قابلة للتكيف مع الإعدادات الأخرى. يتم تحقيق ذلك عن طريق الاختيار بعناية من الرف والمكونات المصنعة حسب الطلب لسهولة الاستخدام والسلامة في تقليل الجاذبية. تتمثل الخطوة الثانية في تجميع المكونات داخل جهاز اختبار طيران مكافئ يحتوي على عناصر إضافية للاحتواء وأتمتة العرض وتسهيل العروض التوضيحية المتعددة.

بعد ذلك ، يستعد الفريق لتجربة ناجحة على متن الطائرة من خلال التخطيط الدقيق وتطوير البروتوكول والتدريب. الخطوة الأخيرة هي العروض التوضيحية متعددة المكونات أثناء الطيران. في النهاية ، يتم استخدام اختبار الطيران المكافئ لعرض التطبيقات الفضائية المحتملة للتكنولوجيا وتحديد آثار تغيرات انعدام الوزن والجاذبية والاهتزاز على الأداء.

على الرغم من أنه يمكن تطبيق هذه الطريقة على قياس التدفق الخلوي والتكنولوجيا ذات الصلة ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا في أجزاء على أنواع أخرى من الاختبارات التشخيصية الفردية في الجاذبية المنخفضة ، لا سيما أي شيء به مظاهرات متعددة أو إجراءات الزناد. لذلك قررنا عمل هذا الفيديو ل JO حول اختبار الطيران المكافئ لأننا عندما كنا نستعد لرحلاتنا المكافئة مع وكالة ناسا ، لم يكن هناك الكثير من مقاطع الفيديو أو حتى الأدبيات التي تصف كيفية الاستعداد بشكل أفضل للتجارب. كان علينا في الواقع أن نحاول جاهدين جدا التحدث إلى الأشخاص المناسبين في مواقع مختلفة داخل وكالة ناسا للتنقيب عن هذه المعلومات هنا.

في هذه الحالة ، نريد أن نكون قادرين على مشاركة هذه المعلومات لقراء جو حتى يتمكنوا أيضا من الاستعداد لهذه الرحلات بشكل مناسب. يتطلب إنشاء نظام قياس التدفق الخلوي البسيط للاستخدام في ظروف الجاذبية المنخفضة العديد من مكونات السوائل والمكونات الأولية البصرية والإلكترونية. ابدأ بإعداد نظام ضغط بأقل قدر من الوزن والطاقة اللازمة لتشغيل النظام.

تقوم الموائع بتوصيل مضخة هواء مصغرة بمستشعر ضغط تفاضلي. بعد ذلك ، قم بتجميع حاوية مصدر السوائل التي يمكن تحميلها دون حبس الهواء المناسب. قارورة بلاستيكية صلبة مع غشاء مطاطي مرن وغطاء قابل للتأمين بإحكام وأنابيب هواء مدخلة في قاعدة القارورة.

أغلق وصلة أنابيب الهواء الداخلي باستخدام مادة لاصقة بصرية. ضع مشبك منزلق مؤقت فوق أنبوب خروج الغطاء لمنع طرد السوائل أثناء إدخال الغطاء وبعده. لتحميل القارورة ، قم بتوسيع الحجاب الحاجز باستخدام حقنة متصلة بمدخل الهواء.

صب السائل إلى الأعلى وأدخل الغطاء بزاوية بحيث لا يتم احتجاز الهواء تحته. قم بإزالة المشبك المنزلق لفترة وجيزة لتجهيز أنبوب المخرج وتحرير ضغط الانهيار الذي يمارسه الحجاب الحاجز. تأكد من أن المضخة تضغط على القارورة دون تسرب الهواء أو السوائل.

ضغط الحجاب الحاجز لدفع تدفق السوائل خارج أنبوب خروج الغطاء. المكون الثالث المطلوب هو حاوية نفايات السوائل لجمع النفايات دون بناء ضغط خلفي من شأنه أن يضر بالتدفق. استخدم قارورة ملتصقة داخل قارورة مصممة للاحتواء المزدوج.

قم بتغطية القوارير بنافذة إسفنجية إسفنجية مؤمنة تحبس السوائل العائمة ، ولكنها تسمح بمعادلة ضغط الهواء مع بيئة المقصورة لصنع محمل عينة للاستخدام وآلة الجاذبية المنخفضة وتجميع تصميم مشبك محمل بنابض مع قضبان توجيه بحيث يتم تثبيتها بشكل موثوق كشعرية مثبتة في غمد بين حلقتين O في خط السوائل. تأكد من أنه في حالة عدم وجود شعيرات دموية ، تضغط الينابيع على الحلقات O معا لإكمال خط السوائل وتمكين التحضير دون تسرب. صمم خلاطا صغيرا لا يعتمد على المكونات الفرعية الميكانيكية التي تعمل بالطاقة لتعمل.

باستخدام النموذج الأولي السريع لطريقة بولي ميثيل سوان ، يتم اختيار خلاط صغير دوامة حلزونية ومدخلين وتصنيعه للكشف عن الجسيمات المتدفقة الفردية. قم بتركيب كتلة بصرية مصغرة بحجم كف اليد ملفقة حسب الطلب على لوحة اللوح المجهر باستخدام مكونات ميكانيكية بصرية متوفرة تجاريا. تتمثل الخطوة الأخيرة في تجميع النموذج الأولي في تصميم الإلكترونيات والبرامج للتحكم في الجهاز والحصول على البيانات.

للراحة والنماذج الأولية المبكرة ، استخدم القطع الملحومة يدويا المتصلة ببطاقات الحصول على البيانات المتاحة تجاريا والتعليمات البرمجية والبرنامج ، وهو برنامج مخصص لتشغيل أجهزة الحفارة ومزامنة جميع البيانات. قم بإزالة بطارية الكمبيوتر المحمول واضبط الكمبيوتر المحمول على العمل من خلال كابل الطاقة وحده. لأسباب تتعلق بالسلامة في الرحلات الجوية ذات الجاذبية المنخفضة ، يجب أن يتضمن مخطط الطاقة الكهربائية لتشغيل جميع الأجهزة آلية للإغلاق الإلكتروني السريع والكامل.

أثناء الطيران. يتم توصيل شريط طاقة واحد بزر تشغيل واحد بلوحة توزيع طاقة الطائرة للحصول على أداء ناجح أثناء الطيران ، ويجب مراعاة المساحة الإجمالية المتاحة وكيفية تقسيمها بين مساحة الحفارة التجريبية ومساحة المستخدم المحيطة بالحفارة. تقتصر المساحة الإجمالية المتاحة على مساحة أصغر مما هو موفرة لعرض مماثل على الأرض.

حدد المكونات التي يمكن الوصول إليها بشكل أكثر ملاءمة على الأرض على ارتفاع الركوع أو الوقوف. من المهم أيضا النظر في المكونات التي ستستفيد أكثر من الحماية التي يتم الحصول عليها داخل هيكل الدعم. هيكل دعم الحفارة هنا عبارة عن رف معدات عمودي يمكنه تحمل تسارع الطيران وتثبيته بشكل آمن بالطائرة المقصودة.

مكونات لأرضية المقصورة إلى المستويات داخل الحامل ، ومستوى علوي لوضع الكمبيوتر المحمول ، ومستوى رف متوسط لاحتواء مكونات فرعية نموذجية ومستوى أرضي لاحتواء مناديل إضافية وقفازات وحاوية نفايات متنوعة. لتأمين النموذج الأولي واحتوائه وعرض العينات، يجب تصنيع أو تكييف مكونات مختلفة غير أولية. وتشمل هذه صندوق أكريليك مخصص لاحتواء الإلكترونيات وصندوق قفازات أكريليك مخصص مع فتحات وصول للذراع لتوفير مساحة مكعبة لإجراء عرض محمل دون المخاطرة بتلوث مقصورة الطيران.

لتسجيل مسمار توضيحي للخلاط الصغير ، مجهر ستيريو على لوحة اللوح مزودة بحامل رقاقة أكريليك مخصص وكاميرا CCD. للسماح بعرض آمن للكتلة البصرية ، استخدم صندوق أكريليك غير شفاف مخصص لحجب الضوء المحيط والتحكم في مخاطر الليزر. يمكن لبعض استراتيجيات التصميم البسيطة أن تلغي الحاجة إلى الأنابيب اليدوية أو التعديلات في الطيران أو الإجراءات الأخرى التي تتطلب مهارة كبيرة.

على سبيل المثال ، للضغط على ملفات مصدر متعددة في وقت واحد ، استخدم آلة مخصصة للضغط على مشعب يتكون من أسطوانة مجوفة ، تتكيف مع إبرة مدخل وأنابيب مخرج متعددة للتحكم في اتجاه تدفق السوائل. باستخدام الكمبيوتر ، قم بتجميع لوحة من صمامات الملف اللولبي ثلاثية الاتجاهات. يتم التحكم فيها بواسطة مفاتيح MOSFET الترادفية السلكية ببطاقة DAQ.

صمامات الملف اللولبي ثلاثية الاتجاهات على منفذ مشترك متصل دائما إما بالمنفذ الافتراضي أو على المنفذ. يتم تشغيل التبديل إلى حالة التشغيل بإشارة خمسة فولت. تمت برمجة البرنامج للمضي قدما في العروض التوضيحية باستخدام تدخلات زر واحد مثل نقرة واحدة على الكمبيوتر المحمول لتبديل حالات الصمام أو تغيير ضغط قيادة المضخة.

هذا يتجنب الحاجة إلى تعديلات الأنابيب اليدوية التي قد تؤدي إلى تسرب في البيئة وفقدان وقت التجربة في بيئة فوضوية. يتضمن العرض التوضيحي لمحمل العينة تحميل عينة ودفع العينة إلى الكتلة الضوئية أو OB للاكتشاف. يستخدم الإعداد صمامين ، أحدهما قبل اللودر والآخر بعده.

أثناء التحميل ، يتم ضبط كلا الصمامين على إيقاف تشغيل منع حركة السوائل أثناء استخدام اللودر ، مما يؤدي تشغيل الصمامات إلى فتح مسار السائل X الممتد من قارورة المحلول الملحي إلى قارورة النفايات ، مما يسمح للمضخة بدفع العينة للتحليل. يتضمن عرض الكتلة البصرية اكتشافا متسلسلا لثلاثة أنواع مختلفة من العينات دون الحاجة إلى تغيير توصيلات الأنابيب يدويا ، فإن المحلول الملحي قادر على شطف النظام بين العينات. يتضمن عرض الخلاط الصغير خلط محلول الدم الملحي وشرائح خلط الصبغة الصفراء الزرقاء.

يستخدم الإعداد صمامين لتوجيه الضغط إما إلى قوارير الدم والمحلول الملحي أو قوارير الصبغة بحيث يكون عرض خلط واحد فقط نشطا في كل مرة. يتيح الصمام الإضافي حقن فقاعة الهواء في شريحة خلط محلول ملحي الدم. يجب أن يكون النظام مستعدا لقوى الاهتزاز المفاجئة أو الاهتزاز أو اصطدام الركاب أثناء الطيران.

لتثبيت المحاذاة ، قم بتطبيق الايبوكسي سريع الجفاف على المكونات المحاذاة التي يمكن ضبطها بسهولة ، وخاصة المكونات البصرية. قم بتطبيق الايبوكسي الصناعي على الإيبوكسي سريع الجفاف أيضا لتأمين المكونات الأخرى حسب الضرورة ، بما في ذلك مرفق كاميرا CCD بالمجهر I لاختبار الاضطراب الجسدي. هز هيكل دعم الحفارة مع وضع جميع المكونات في مكانها.

تحقق من وظائف المكون الفردي بعد تعريض الحفارة للاضطراب ، لا سيما المكونات البصرية المحاذاة المدربة على الأحداث غير المتوقعة أثناء الطيران ، بما في ذلك تسوية الطائرة فجأة في منتصف التجربة أو القوى المفاجئة التي تصطدم بالحفارة. قم بحماية الركاب العائمين عن طريق إضافة حشوة إلى الرف. تقوم الزوايا بتدريب العديد من الأفراد كمشغلين أساسيين لتشغيل الجهاز بخبرة أثناء الطيران.

من غير المتوقع من سيمرض أثناء المرض وقد لا يتأثر مستخدم معين في رحلة واحدة ويمرض في رحلة أخرى. افحص الحفارة بعد النقل إلى موقع الرحلة ، وقم بإجراء أي إصلاحات ضرورية وقم بتعيين وصلات الأنابيب قبل التحميل على متن الطائرة. في كل يوم رحلة ، قم بإعداد وربط قوارير العينة المقابلة لعروض اليوم.

استعد لفترات طويلة محتملة بين الإعداد والتجريب بالإضافة إلى درجات الحرارة المحيطة المرتفعة حسب موقع الرحلة. تجنب المرض أثناء الرحلة عن طريق تناول الأدوية المقدمة مثل سكوبولامين مع الأمفيتامين النصي ، واستخدم العديد من القطع المكافئ المبكر للتكيف مع تحولات الجاذبية عن طريق الارتفاع ببطء بالتوازي مع الأرض والاستلقاء بشكل مسطح أثناء الجاذبية العالية. بمجرد الوصول إلى موقع الطيران ، يوفر مشغلو الحفارات عند الاقتراب من المجال الجوي المخصص للقطع المكافئ مساحة كافية للسماح لمشغلي الحفارات بالاستلقاء خلال فترات الجاذبية العالية وتمكين الوصول إلى أحزمة الساق بمجرد بدء القطع المكافئ.

لا تمارس قوى قوية على الجسم أثناء انخفاض الجاذبية. لأن هذا قد يرسل الجسم بسرعة كبيرة وخطيرة إلى حد ما لأداء عرض محمل العينة. عندما تدخل الطائرة في جاذبية منخفضة ، استخدم حقنة العينة لوضع قطرة من خليط صبغة حبة العد على طرف الإصبع لمحاكاة عينة وخز الإصبع ، استخدم مستهلكا شعريا لالتقاط العينة من الإصبع وتحميل العينة في اللودر الشعري.

قم بتوجيه العينة إلى النظام البصري للكشف. قم بإجراء عرض توضيحي للخلاط الموائع الدقيقة الذي تم إعداده تحت المجهر. امزج الدم والمحلول الملحي بنسبة واحد إلى واحد عند 1.52345 ، وستة رطل لكل بوصة مربعة لقطع مكافئ على الأقل لكل منهما.

تسجيل بيانات الفيديو المتزامنة مع قراءات أخرى. يتم عرض لقطات فعلية على متن الطائرة لعرض خلاط هنا. قم بحقن الهواء في مدخل المحلول الملحي لاختبار ما إذا كانت بنية القناة ستحبس فقاعة يمكن أن تمنع الاختلاط الأمثل. خلط.

يموت الطعام الأزرق والأصفر عند 1.52345 وستة رطل لكل بوصة مربعة لكل منهما على الأقل. مرة أخرى ، يعد تسجيل البيانات المتزامنة الموضحة هنا نتائج تمثيلية لعرضين توضيحيين للخلاط الصغير كما تراه كاميرا CCD المثبتة على لوحة المجهر الاستريو. يظهر A اختلاط الصبغة الزرقاء والصفراء في ظل ظروف الجاذبية الصغرى ، وتظهر اللوحة B اختلاط الدم والمحلول الملحي في ظل ظروف الجاذبية القمرية.

يمكن تقييم الخلط بصريا في أي نقطة على طول اللولب وكذلك في قناة الخروج في عرض توضيحي للكشف عن الكتلة البصرية لخلايا الدم البيضاء المصنفة بالفلورسنت أثناء رحلة الجاذبية الصغرى. تتضمن مقاييس الأداء الهامة لبيانات قياس التدفق الخلوي معامل تباين إشارة شدة الذروة إلى نسب الضوضاء ، ومعدلات العد الذروة ، وكفاءة الكشف كما هو موضح هنا. يبدو اكتشاف الفدرة البصرية غير مضطرب نسبيا بسبب الانتقال من حوالي 1.5 G إلى ما يقرب من صفر G ويستمر أثناء الانتقال إلى 1.5 g.

يشير اكتشاف حبات عد الفلورسنت التي تم رفعها في عينة محملة بعد عرض اللودر في الجاذبية القمرية إلى أن العينة قد تم تحميلها بنجاح ووصلت إلى الكتلة البصرية للكشف. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم أفضل لكيفية إجراء اختبار الجهاز وتقليل الجاذبية على متن رحلة مكافئة ، وخاصة أنواع الإجراءات الممكنة ، والتخطيط الدقيق ، واختيار الجزء وتنفيذ الاختبار ، كلها تساعد على ضمان عائد مرتفع من تجربتك.