Name: プロトタイプ小型化フローサイトメーターおよびコンパニオンマイクロ流体混合技術の縮小重力環境ハードウェアデモンストレーション (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 59 s
Description: 学ぶ小型化フローサイトメーターの微重力環境での操作方法。パラボリックフライトを用いた宇宙健康診断技術の実証と、機器の組み立て・飛行中の実験手順について解説する。

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ハードウェア開発は、NASA SBIR契約のNNX09CA44CとNNX1​​0CA97Cによってサポートされていました。光学ブロックとサンプルローダーデモンストレーションのためのデータ分析は、米航空宇宙局（NASA）の第III相契約NNC11CA04Cによってサポートされていました。ヒトの血液採取は、NASA IRBプロトコール＃SA-10から008を用いて行った。ナショナルインスツルメンツの医療機器助成プログラムを通じて提供される制御/集録ソフトウェア。マイクロチップのための金型はジョンズ·ホプキンス大学の微細加工施設、ナノスケールシステムのためのハーバードセンターで行われた。夏は2010年、NASAの飛行映像スタッフの間にラックアセンブリに助けオットーJ. Brinerとルークジャッフェ（DNA医学研究所）は、飛行週の間にビデオ映像を提供した。カルロス·バリエントス（DNA医学研究所）が写真とフィギュアの援助を提供しました。テクノロジー2010プログラムの宇宙環境へのファシリテアクセスに感謝し、米航空宇宙局（NASA）の削減重力オフィス、人間の適応とその対策課、NASAグレンリサーチセンター、ZIN·テクノロジーズと人間の研究プログラム。

<ol><li>Thomas, R. A., Krishan, A., Robinson, D. M., Sams, C., Costa, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NASA%2FAmerican+Cancer+Society+High-Resolution+Flow+Cytometry+Project-I%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project-I.</a> Cytometry. 43, 2-11 (2001).</li>
<li>Wen, J., Krishan, A., Thomas, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NASA%2FAmerican+Cancer+Society+High-Resolution+Flow+Cytometry+Project+-+II.+Effect+of+pH+and+DAPI+concentration+on+dual+parametric+analysis+of+DNA%2FDAPI+fluorescence+and+electronic+nuclear+volume%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project - II. Effect of pH and DAPI concentration on dual parametric analysis of DNA/DAPI fluorescence and electronic nuclear volume.</a> Cytometry. 43, 12-15 (2001).</li>
<li>Krishan, A., Wen, J., Thomas, R. A., Sridhar, K. S., Smith, W. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NASA%2FAmerican+Cancer+Society+High-Resolution+Flow+Cytometry+Project+-+III.+Multiparametric+analysis+of+DNA+content+and+electronic+nuclear+volume+in+human+solid+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project - III. Multiparametric analysis of DNA content and electronic nuclear volume in human solid tumors.</a> Cytometry. 43, 16-22 (2001).</li>
<li>Cram, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin-offs+from+the+NASA+space+program+for+tumor+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">Spin-offs from the NASA space program for tumor diagnosis.</a> Cytometry. 43, 1(2001).</li>
<li>Crucian, B., Sams, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+gravity+evaluation+of+potential+spaceflight-compatible+flow+cytometer+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry+B+Clin.+Cytom%22%5BJournal%5D)">Reduced gravity evaluation of potential spaceflight-compatible flow cytometer technology.</a> Cytometry B Clin. Cytom. 66 (1), 1-9 (2005).</li>
<li>Shi, W., Kasdan, H. L., Fridge, A., Tai, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Four-part+differential+leukocyte+count+using+%CE%BCflow+cytometer%5BTitle%5D)+AND+%222010+IEEE+23rd+International+Conference+on+Micro+Electro+Mechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Four-part differential leukocyte count using μflow cytometer.</a> 2010 IEEE 23rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 13 (7), 1019-1022 (2010).</li>
<li>Tai, Y. -C., Ho, C. -M., Kasdan, H. L. In-Flight Blood Analysis Technology for Astronaut Health Monitoring NASA Human Research Program Investigators’ Workshop. , Found at: 
 <a target="_blank" href="http://www.dsls.usra.edu/meetings/hrp2010/pdf/ExMC/1018Tai.pdf">http://www.dsls.usra.edu/meetings/hrp2010/pdf/ExMC/1018Tai.pdf</a> (2010).</li>
<li>Shi, W., Guo, L. W., Kasdan, H., Fridge, A., Tai, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leukocyte+5-part+differential+count+using+a+microfluidic+cytometer%5BTitle%5D)+AND+%222011+16th+International+Solid-State+Sensors%2C+Actuators+and+Microsystems+Conference%22%5BJournal%5D)">Leukocyte 5-part differential count using a microfluidic cytometer.</a> 2011 16th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference. , 2956-2959 (2011).</li>
<li>Shi, W., Guo, L., Kasdan, H., Tai, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Four-part+leukocyte+differential+count+based+on+sheathless+microflow+cytometer+and+fluorescent+dye+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Four-part leukocyte differential count based on sheathless microflow cytometer and fluorescent dye assay.</a> Lab Chip. 13 (7), 1257-1265 (2013).</li>
<li>Dubeau-Laramée, G., Rivière, C., Jean, I., Mermut, O., Cohen, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microflow1%2C+a+sheathless+fiber-optic+flow+cytometry+biomedical+platform%3A+Demonstration+onboard+the+international+space+station%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry+A%22%5BJournal%5D)">Microflow1, a sheathless fiber-optic flow cytometry biomedical platform: Demonstration onboard the international space station.</a> Cytometry A. , (2013).</li>
<li>NASA/JSC Aircraft Operations: C-9B Flight Trajectory. , Found at: 
 <a target="_blank" href="http://jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov/Reduced_Gravity/trajectory.html">http://jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov/Reduced_Gravity/trajectory.html</a> Forthcoming.</li>
<li>Crucian, B., Quiriarte, H., Guess, T., Ploutz-Snyder, R., McMonigal, K., Sams, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Miniaturized+Analyzer+Capable+of+White-Blood-Cell+and+Differential+Analyses+During+Spaceflight%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Medicine%22%5BJournal%5D)">A Miniaturized Analyzer Capable of White-Blood-Cell and Differential Analyses During Spaceflight.</a> Lab Medicine. 44 (4), 304-331 (2013).</li>
<li>Rehnberg, L., Russomano, T., Falcão, F., Campos, F., Everts, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+novel+basic+life+support+method+in+simulated+microgravity%5BTitle%5D)+AND+%22Aviat.+Space.+Environ.+Med%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a novel basic life support method in simulated microgravity.</a> Aviat. Space. Environ. Med. 82 (2), 104-110 (2011).</li>
<li>Pump, B., Videbaek, R., Gabrielsen, A., Norsk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+pressure+in+humans+during+weightlessness+induced+by+parabolic+flights%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Arterial pressure in humans during weightlessness induced by parabolic flights.</a> J. Appl. Physiol. 87 (3), 928-932 (1999).</li>
<li>Strauch, S. M., Richter, P., Schuster, M., Häder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+beating+pattern+of+the+flagellum+of+Euglena+gracilis+under+altered+gravity+during+parabolic+flights%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">The beating pattern of the flagellum of Euglena gracilis under altered gravity during parabolic flights.</a> J. Plant Physiol. 167 (1), 41-46 (2010).</li>
<li>Sams, C. F., Crucian, B. E., Clift, V. L., Meinelt, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+whole+blood+staining+device+for+use+during+space+shuttle+flights%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">Development of a whole blood staining device for use during space shuttle flights.</a> Cytometry. 37 (1), 74-80 (1999).</li>
<li>Smith, S. M., Davis-Street, J. E., Fontenot, T. B., Lane, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+a+portable+clinical+blood+analyzer+during+space+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Assessment of a portable clinical blood analyzer during space flight.</a> Clin. Chem. 43, 1056-1065 (1997).</li>
<li>Weigl, B. H., Kriebel, J., Mayes, K. J., Bui, T., Yager, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+Blood+Diagnostics+in+Standard+Gravity+and+Microgravity+by+Use+of+Microfluidic+Structures+%28T-Sensors%29%5BTitle%5D)+AND+%22Microchimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Whole Blood Diagnostics in Standard Gravity and Microgravity by Use of Microfluidic Structures (T-Sensors).</a> Microchimica Acta. 131 (1-2), 75-83 (1999).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revolutionizing+Medical+Technology+for+Earth+and+Space%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Space+Agency%22%5BJournal%5D)">Revolutionizing Medical Technology for Earth and Space.</a> Canadian Space Agency. , Found at: 
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 http://www.asc-csa.gc.ca/eng/media/backgrounders/2012/0229.asp">
 http://www.asc-csa.gc.ca/eng/media/backgrounders/2012/0229.asp</a> (2012).</li>
<li>Peytavi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+device+for+rapid+%28%3C15+min%29+automated+microarray+hybridization%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidic device for rapid (<15 min) automated microarray hybridization.</a> Clin. Chem. 51, 1836-1844 (2005).</li>
<li>Groemer, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+feasibility+of+laryngoscope-guided+tracheal+intubation+in+microgravity+during+parabolic+flight%3A+a+comparison+of+two+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesia+and+analgesia%22%5BJournal%5D)">The feasibility of laryngoscope-guided tracheal intubation in microgravity during parabolic flight: a comparison of two techniques.</a> Anesthesia and analgesia. 101 (5), 1533-1535 (2005).</li>
<li>Johnston, S. L., Campbell, M. R., Billica, R. D., Gilmore, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiopulmonary+resuscitation+in+microgravity%3A+efficacy+in+the+swine+during+parabolic+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Aviat.+Space+Environ.+Med%22%5BJournal%5D)">Cardiopulmonary resuscitation in microgravity: efficacy in the swine during parabolic flight.</a> Aviat. Space Environ. Med. 75 (6), 546-550 (2004).</li>
<li>Panait, L., Broderick, T., Rafiq, A., Speich, J., Doarn, C. R., Merrell, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+laparoscopic+skills+in+microgravity+anticipates+the+space+surgeon%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Surg%22%5BJournal%5D)">Measurement of laparoscopic skills in microgravity anticipates the space surgeon.</a> Am. J. Surg. 188 (5), 549-552 (2004).</li>
<li>Kirkpatrick, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraperitoneal+gas+insufflation+will+be+required+for+laparoscopic+visualization+in+space%3A+a+comparison+of+laparoscopic+techniques+in+weightlessness%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Coll.+Surg%22%5BJournal%5D)">Intraperitoneal gas insufflation will be required for laparoscopic visualization in space: a comparison of laparoscopic techniques in weightlessness.</a> J. Am. Coll. Surg. 209 (2), 233-241 (2009).</li>
<li>Campbell, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endoscopic+surgery+in+weightlessness%3A+the+investigation+of+basic+principles+for+surgery+in+space%5BTitle%5D)+AND+%22Surg.+Endosc%22%5BJournal%5D)">Endoscopic surgery in weightlessness: the investigation of basic principles for surgery in space.</a> Surg. Endosc. 15 (12), 1413-1418 (2001).</li>
<li>Caiani, E. G., Sugeng, L., Weinert, L., Capderou, A., Lang, R. M., Vaïda, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Objective+evaluation+of+changes+in+left+ventricular+and+atrial+volumes+during+parabolic+flight+using+real-time+three-dimensional+echocardiography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Objective evaluation of changes in left ventricular and atrial volumes during parabolic flight using real-time three-dimensional echocardiography.</a> J. Appl. Physiol. 101 (2), 460-468 (2006).</li>
<li>Ansari, R., Manuel, F. K., Geiser, M., Moret, F., Messer, R. K., King, J. F., Suh, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+choroidal+blood+flow+in+zero+gravity%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+technologies+XII+%3A+19-20+January+2002%2C+San+Jose%2C+USA%22%5BJournal%5D)">Measurement of choroidal blood flow in zero gravity.</a> Ophthalmic technologies XII : 19-20 January 2002, San Jose, USA. Manns, F., S derberg, P. G., Ho, A. , SPIE. Bellingham, Wash. 177-184 (2002).</li>
<li>Foldager, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+venous+pressure+in+humans+during+microgravity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Central venous pressure in humans during microgravity.</a> J. Appl. Physiol. 81 (1), 408-412 (1996).</li>
<li>Hausmann, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytosolic+calcium%2C+hydrogen+peroxide+and+related+gene+expression+and+protein+modulation+in+Arabidopsis+thaliana+cell+cultures+respond+immediately+to+altered+gravitation%3A+parabolic+flight+data%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biol.+%28Stuttg%29%22%5BJournal%5D)">Cytosolic calcium, hydrogen peroxide and related gene expression and protein modulation in Arabidopsis thaliana cell cultures respond immediately to altered gravitation: parabolic flight data.</a> Plant Biol. (Stuttg). 16 (1), 120-128 (2014).</li>
<li>Thiel, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+alterations+of+cell+cycle+control+proteins+in+human+T+lymphocytes+in+microgravity%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Commun.+Signal%22%5BJournal%5D)">Rapid alterations of cell cycle control proteins in human T lymphocytes in microgravity).</a> Cell Commun. Signal. 10 (1), 1(2012).</li>
<li>Tsuda, T., Kitagawa, S., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+electrophoretic+mobilities+of+red+blood+cells+in+1-G+and+microgravity+using+a+miniature+capillary+electrophoresis+unit%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Estimation of electrophoretic mobilities of red blood cells in 1-G and microgravity using a miniature capillary electrophoresis unit.</a> Electrophoresis. 23, 2035-2039 (2002).</li>
<li>Paul, A. -L., Manak, M. S., Mayfield, J. D., Reyes, M. F., Gurley, W. B., Ferl, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parabolic+flight+induces+changes+in+gene+expression+patterns+in+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">Parabolic flight induces changes in gene expression patterns in Arabidopsis thaliana.</a> Astrobiology. 11 (8), 743-758 (2011).</li>
<li>Zeredo, J. L., Toda, K., Matsuura, M., Kumei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+responses+to+partial-gravity+conditions+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Behavioral responses to partial-gravity conditions in rats.</a> Neurosci. Lett. 529 (2), 108-111 (2012).</li>
<li>Taube, J. S., Stackman, R. W., Calton, J. L., Oman, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+head+direction+cell+responses+in+zero-gravity+parabolic+flight%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Rat head direction cell responses in zero-gravity parabolic flight.</a> J. Neurophysiol. 92 (5), 2887-2897 (2004).</li>
<li>Hilbig, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+altered+gravity+on+the+swimming+behaviour+of+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Space+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of altered gravity on the swimming behaviour of fish.</a> Adv. Space Res. 30 (4), 835-841 (2002).</li>
<li>FAST Flight Week. Nasa.gov: Office of the Chief Technologist. , Found at: http://www.nasa.gov/offices/oct/crosscutting_capability/flight_opportunities/fast/09_27_10_flight_week_feature.html Forthcoming.</li>
<li>Deng, J. Harvard Center for Nanoscale Systems Standard Operating Procedure: SOP031 (SU-8 Photolithography Process). , Vers. 2.6, Found at: <a target="_blank" href="http://www.cns.fas.harvard.edu/facilities/docs/SOP031_r2_6_SU-8%20photolithography%20process.pdf">http://www.cns.fas.harvard.edu/facilities/docs/SOP031_r2_6_SU-8%20photolithography%20process.pdf</a> (2010).</li>
<li>Yang, J., Qi, L., Chen, Y., Ma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Fabrication+of+a+Three+Dimensional+Spiral+Micromixer%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J.+Chem%22%5BJournal%5D)">Design and Fabrication of a Three Dimensional Spiral Micromixer.</a> Chinese J. Chem. 31, 209-214 (2013).</li>
<li>Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realization+of+planar+mixing+by+chaotic+velocity+in+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Eng%22%5BJournal%5D)">Realization of planar mixing by chaotic velocity in microfluidics.</a> Microelectron. Eng. 88, 959-963 (2011).</li>
<li>Liu, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Passive+mixing+in+a+three-dimensional+serpentine+microchannel%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microelectromechanical+Syst%22%5BJournal%5D)">Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel.</a> J. Microelectromechanical Syst. 9, 190-197 (2000).</li>
<li>Improved Whole-Blood-Staining Device. NASA Tech Briefs. , Found at: <a target="_blank" href="http://www.techbriefs.com/component/content/article/10-ntb/tech-briefs/bio-medical/13574">http://www.techbriefs.com/component/content/article/10-ntb/tech-briefs/bio-medical/13574</a> Forthcoming.</li>
</ol>

ユージンY.チャン、キャンディスペ、とジュリアZのシャープは、DNA医学研究所、商業実体を通じて提出し、関連技術の特許について発明者である。

ここで説明する方法は、地上試験に匹敵する結果が得られ、2010 FAST放物線飛行中に主要な技術要素（サンプルローディング、マイクロ流体混合、および光学的検出）の有効デモンストレーションを可能にした。ここで説明するトレーニングとSOPの方法が特に有効であった、とツールを照らすために貢献し、他の「松葉杖」はパラボリックフライトオンボード利用できないでしょう練習のデモンストレーションのために依拠している。 改善のための領域が封じ込めとレイアウトが含まれています。カスタムアクリルコンポーネントは、封じ込めの目的のために十分に強固でないかもしれない。 「グローブ」ボックスが重力遷移時に飛行中の乗客に打たれ、その後ラフ飛行機着陸時にばらばらになったし。マイクロ流体チップに接続されたチューブは簡単にキャビン環境に食用色素をリークし、青 - 黄染料混合デモ中に外されるようになった。これは、中に固定される必要マイクロボアチューブを再接続すると、器用さと、ユーザの安定性を必要とするため、特に困難だった高G区間、。レイアウトの点では、起立高さでノートパソコンの配置が難しく、高gの間隔中に動作させる。高...

現在のスペースに対応した健康診断の不足はより深い有人宇宙探査への制限要因を提示します。診断は、総合的な減少重力で使いやすく、そして打ち上げや宇宙飛行（ 例えば 、高g力、振動、放射線、温度変化、およびキャビン圧力変化）の応力の影響を比較的受けておく必要があります。ポイントオブケア試験（POCT）の開発は、より小さな患者検体（ 例えば 、指穿刺）を使用することにより効果的な宇宙飛行溶液に変換する単純で小さな流体工学（ すなわち 、マイクロフルイディクス）、および他の間で、電力要件を低減してもよい利点。 フローサイトメトリー細胞計数およびバイオマーカー定量化だけでなく、大幅な小型化の可能性に向かって含むため、技術の広範な有用性のインスペースPOCの1魅力的なアプローチです。前スペース関連のフローサイトメーターは「核の梱包efficを含むiency無重力「5時のデータフローサイトメトリーのリアルタイムフローの最初の世代の「同時アーク灯誘起蛍光と電子ボリューム（コールターボリューム）測定1-4、代表サイトメーター比較的小さなベンチトップ·フローを利用して（NPE）楽器&#39;、 「サイトメーターsheathlessマイクロ&#39;は4位および5部分の白血球（WBC）差分カウントすることができるが、5μlの全血サンプル6-9を前処理し、そして使用して「光ファイバベースの「最近の国際にオンボードテストフローサイトメーター宇宙ステーション10。 潜在的な宇宙用診断技術の評価は、一般的に無重力の選択されたレベル（ 例えば 、無重力、火星重力）11をシミュレートするために、ほぼ放物線飛行軌道を使用し、減重力機内実行されます。フライトの機会が制限されているため、評価が困難である、REPET微小重力のitive短い窓が難しく、通常は20〜40秒よりも長い中断の期間を必要な方法論やプロセスを評価するために作ることができ、およびデモンストレーションを簡単に飛行12-15利用されていない追加の機器を必要とするかもしれない。さらに、 インビトロ診断（IVD）技術の使用、または、減少重力のために設計され、以前のデモは限られており、多くの仕事は未発表のまま。上記のフローサイトメーターに加えて、文献に記載された他の宇宙関連IVD-技術は、自動化された12サイトメータカメラベースの免疫表現型アプリケーション16のための全血染色装置を使用して、統合された電位差、電流測定、及び導電率測定のためのハンドヘルド臨床分析を含む12,17、診断プラットフォーム1 &#39;CDに収録されているラボ「拡散ベースの混合および分離18、および回転に依存している分析物定量のためのマイクロ流体「Tセンサーデバイス&#39;9,20。デバイス評価を可能にしようとする（あるいは何ができるかを考え出す）とき減少し、重力テストの新規参入者はまた、 インビトロ診断薬とは無関係の放物線飛行のデモンストレーションに見えるかもしれません。よく文書飛行準備、飛行中の戦略、飛行試験機器と他の以前の医学的または生物学的実験からのデモンストレーションを、 表1〜15、21-35に含まれています。これらは、飛行中のタスクの、特殊な装置を使用すること、および実験封じ込めマニュアルの包含に有益であり得る。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr height="17"><td height="17" style="height:17px;width:133px;"> カテゴリ </td><td style="width:497px;"> 例 </td></tr><tr height="40"><td height="40" style="height:40px;width:133px;">救急医療</td><td style="width:497px;">気管挿管（喉頭鏡ガイド下、上マニク21）で、心臓の生命維持（麻酔をかけた豚）22 </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:133px;">外科治療</td><td style="width:497px;">腹腔鏡下手術（ビデオは24,25麻酔したブタに、23をシミュレート） </td></tr><tr height="41"><td height="41" style="height:41px;width:133px;">メディカルイメージングまたは生理学アセスメント</td><td style="width:497px;">下半身負圧室26、ドップラー流量計（ヘッドマウント）27、中心静脈圧モニタ28と、超音波</td></tr><tr height="65"><td height="65" style="height:65px;width:133px;">専門的な生物学的な機器</td><td style="width:497px;">マイクロプレートリーダー（および飛行中のグローブボックス）29、細胞周期実験30、顕微鏡用温度制御システム（明視野、位相差、及びマルチチャネル蛍光できる）15、キャピラリー電気泳動装置は、ビデオ顕微鏡31に接続された</td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:133px;">他の</td><td style="width:497px;">観察のための鉗子32を有する植物収穫、含まれているラット33,34と魚35 </td></tr></tbody></table> さて記載されている方法/実験表1.パラボリック飛行実証例 前の例を拡張し、成功した飛行中のデモへのより深い洞察を提​​供するために、我々は、放物線飛行試験リグの一部として、関連するマイクロ流体混合技術とフローサイトメータープロトタイプの建設と運​​営のためのモジュールおよび適応手順を提示している。リグは、サンプルローディング、マイクロ流体混合、蛍光粒子検出のデモンストレーションを可能にし、宇宙環境への2010 NASAのファシリテアクセス（FAST）放物線fligオンボードテストされました9月29日から10月1日に流すHTS、2010これらのデモは、それぞれ、指先サイズの血液サンプルを、光を介して、ロードされた希釈または試薬と混合され、そして分析される可能性のあるデバイスのワークフローの初め、中間、最後から引く検出。コンパクトなユニットにフローサイトメーターをスケーリング技術革新と慎重な部品選択が必要です。カスタムおよび既製のコンポーネントは、最終的な部品の選択の最良の初期の近似値として選択され、ここで使用され、他の革新の設計に適応することができる。プロトタイプの部品の選択の概要に続いて、セットアップがリグアセンブリのための骨格としての支持構造上に記載されている。プロトタイプのコンポーネントは、場所が割り当て固定され、成功した実験のために必要な追加の構成要素を伴う。注目はその後、標準的な操作手順（SOP）の開発、トレーニング、および他の物流を含むより抽象的な手続きに移行する。最後に、デモ固有の手順があります記載され。特定のプロトタイプのためにここで実装がここで説明する戦略とリグ成分（ 例えば 、顕微鏡、アクリルボックスなど ） をサポートする選択肢は、縮小重力環境内の任意の血液診断装置の試験に関連する一般的な問題や課題に話す。 2010便では、2月の重力（約1/6地球の重力を達成）、最終的に、これらは、3日を越え再スケジュールされたものの2つのマイクロ重力便、4日間全体で予定されていた。デモンストレーションは、修正された民営、ナローボディジェット旅客機36オンボードで行った。各フライトは、それぞれ、高重力減少重力条件の20~25秒続く（約1.8グラム）の約20秒を得30-40放物線を提供した。放物線の半分が実行された後、飛行機は振り向くとPEながら着陸地点に向かって引き返すように飛行機を可能にするために水平飛行で約5〜10分の時間のために一時停止放物線の残りをrforming。

<table><tbody><tr><td>マイクロエアポンプ</td><td>Smart Products, Inc.</td><td>AP-2P02A</td><td>最大圧力 = 6.76 psi; 1.301" x 0.394" x 0.650", 0.28 oz (8 g); Smart Products</td></tr><tr><td>Differential pressure sensor</td><td>Honeywell International, Inc.</td> から直接入手可能<td>ASDX015D44R</td><td>範囲&nbsp; of&nbsp; 0-15 psi; 0.974" x 0.550" x 0.440", 0.09 oz (2.565 g); サプライヤには、Digi-KeyおよびMouser Electronics</td></tr><tr><td>の硬質プラスチックバイアル(小型)</td><td>Loritz &アソシエイツ株式会社</td><td>55-05</td><td>ポリスチレン;ID 0.81インチ(20.6 mm)、IH 2.06インチ(52.4 mm)。LA Container Inc.から直接入手できます。Dynalab Corp.から入手可能な同様の製品</td></tr><tr><td>ラテックス検査用手袋</td><td>ダイナレックスコーポレーション</td><td>2337</td><td>液源バイアルのラテックスダイアフラムに使用される中指。&nbsp;その他のブランド(例:、Aurelia&reg;&nbsp;活気に満ちた&trade;)普通。</td></tr><tr><td>光学接着剤</td><td>Norland Products</td><td>NOA 88</td><td>Low outgassing adhesive; Norlandから直接入手可能。Edmund Optics Inc.からも販売</td></tr><tr><td>3方向ソレノイドバルブ</td><td>LEE Company</td><td>LHDA0531115H</td><td>ガスバルブですが、液体でも機能します。1.29" L, 0.28" D.&nbsp;生産終了製品です。&nbsp;同様の製品は、The LEE Companyから入手可能です。</td></tr><tr><td>容積式水流量計</td><td>オメガエンジニアリング株式会社&nbsp;</td><td>FLR-1602A</td><td>非接触式流量計を強く推奨します。SENSIRION LG16 OEM液体フローセンサーは、nl/minから5ml/minまでの流量にお勧めします。</td></tr><tr><td>PCD-mini光子検出器&nbsp;</td><td>Sensl</td><td>PCDMini-00100</td><td>蛍光検出用、Sensl</td></tr><tr><td>Accelerometer</td><td>Crossbow Technology, Inc.</td> から直接入手可能<td>CXL02LF3</td><td>3次元の力検出。&nbsp;NASAからDMIに供給されました。&nbsp;同様の製品は、Vernier Software&から入手可能です。Technology, LLC.&nbsp;</td></tr><tr><td>実体顕微鏡</td><td>AmScope</td><td>SE305R-AZ-E</td><td></td></tr><tr><td>CCD カメラ</td><td>Thorlabs</td><td>DCU223C</td><td>1,024 x 768 解像度、カラー、USB 2.0; Thorlabs</td></tr><tr><td>USBから直接入手可能 CCDカメラ用トリガーケーブル(入力/出力)</td><td>Thorlabs CAB-DCU-T1</td><td></td><td>Thorlabs</td></tr><tr><td>Microboreチューブ</td>から直接入手可能 <td>サンゴバンコーポレーション</td><td>AAD04103</td><td>タイゴン&reg;;ID 0.02インチ、OD 0.06インチ、500フィート、0.02インチの壁。サプライヤー:VWR、Thermo Fisher Scientific Inc.</td></tr><tr><td>中空鋼ピン</td><td>ニューイングランドスモールチューブ</td><td>(カスタム)</td><td>0.025 "OD、0.017" ID、0.500 "L、ステンレス鋼管、タイプ304、切断、バリ取り、不動態化;マイクロボアチューブ接続、チップチューブ接続を可能にする</td></tr><tr><td>スライドクランプ</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>14042</td><td>World Precision Instruments</td></tr><tr><td>Leur アダプターピース</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td> から直接入手可能<td>14011</td><td>World Precision Instruments</td></tr><tr><td>Silicon wafer</td><td>Addison Engineering, Inc.</td>から直接入手可能<td></td><td>直径6インチ、SU-8金型製作用</td></tr><tr><td>ポリジメチルシロキサン(PDMS)エラストマー硬化剤</td><td>ダウ・コーニング</td><td>3097358-1004</td><td>サプライヤー:グローバル・インダストリアルSLP、LLC</td></tr><tr><td>ニードル(23ゲージ)、ベベルチップ</td><td>テルモ・メディカル・コーポレーション</td><td>NN-2338R</td><td>超薄肉、23 G x 1.5インチ、22 Gも使用可能、サプライヤー:Careforde, Inc.、&nbsp;Port City Medical</td></tr><tr><td>Dispensing針(23ゲージ)、鈍い先端</td><td>CML供給</td><td>901-23-100</td><td>23 G x 1 ";&nbsp;CMLサプライ</td></tr><tr><td>カバーガラス</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td>から入手可能<td>12-518-105E</td><td>Gold Seal&trade; 非腐食性ホウケイ酸ガラス; PDMSチップカバー用; 24 x 60 mm; Thermo Fisher Scientific, Inc.から入手可能</td></tr><tr><td>真空ポンプ</td><td>Mountain</td><td>MTN8407</td><td>PDMSの脱気用; サプライヤー:&nbsp;ライダーシステム株式会社&nbsp;</td></tr><tr><td>真空チャンバー</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)</td><td>5311-0250</td><td>Nalgene&trade;透明ポリカーボネート;Thermo Fisher Scientific, Inc.から入手可能</td></tr><tr><td>プラズマクリーナー</td><td>ハリックプラズマ</td><td>PDC-32G</td><td></td></tr><tr><td>手拡大鏡</td><td>ミツトヨ</td><td>183-131</td><td>逆方向に使用して、~15インチでの表示を可能にします。</td></tr><tr><td>エタノール</td><td>カロライナ861283</td><td></td><td>チップ洗浄用。ミリポア水を使用して70%に希釈します。</td></tr><tr><td>浄水システム</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック社</td><td>D11901</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc. から直接入手可能</td></tr><tr><td>Optomechanical translation mounts</td><td>Thorlabs</td><td>K6X</td><td>6-Axis Kinematic Optic Mounts; discontinued product; 新製品 (K6XS) は、Thorlabs</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Hewlett-Packard</td><td>VP209AV</td><td>HP Pavilion Laptop running Windows 7</td></tr><tr><td>Laptop tray (spring loaded)</td><td>から直接</td>入手可能です。<td>RAM-234-3&nbsp;</td><td>RAMタフトレイ&trade;。10インチから16インチ幅のノートパソコンを収納できます。</td></tr><tr><td>USBスプリッタ</td><td>Connectland Technology Limited</td><td>3401167</td><td></td></tr><tr><td>USBデータ集録カード(アナログ入力8枚、デジタルI/O12枚)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6008</td><td>12ビット、10 kS/秒低コストマルチファンクションDAQ</td></tr><tr><td>USBデータ集録カード(アナログ入力16枚、デジタルI/O32枚)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6216</td><td>16ビット、400 kS/秒絶縁MシリーズMIO DAQ、バスパワー</td></tr><tr><td>制御/集録ソフトウェア</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2009</td><td>カスタムコード National Instruments (NI) LabVIEW&nbsp;</td></tr><tr><td>3Dソリッドモデリングソフトウェア</td><td>Dassault Syst&egrave;mes SolidWorks株式会社</td><td>SolidWorks 2011</td><td></td></tr><tr><td>2Dモデリングソフトウェア</td><td>AUTODESK</td><td>AutoCAD LT 2008</td><td></td></tr><tr><td>垂直機器ラック</td><td>(NASA提供)</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>固体アルミニウム光学ブレッドボード</td><td>Thorlabs</td><td>MB2424</td><td>"x 24" x 1/2"、1/4" - 20タップ;Thorlabs</td></tr>工業<tr><td>グレードの鋼と硬化剤</td><td>から直接利用可能JB溶接会社</td><td></td><td>JB溶接鋼強化エポキシ接着剤</td></tr><tr><td>マイクロヘマトクリット毛細管&nbsp;</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>22-362-574</td><td>内径1.1〜1.2 mm</td></tr><tr><td>1 mlシリンジ</td><td>Henke-Sass, Wolf</td><td>4010.200V0</td><td>NORM-JECT&reg;; サプライヤー: Grainger, Inc.</td></tr><tr><td>ヒト赤血球</td><td>革新的な研究</td><td>IPLA-WB3</td><td>HBsAg、HCV、HIV-1、HIV-2、HIV-1AgまたはHIV 1-NAT、ALT、およびFDA承認の方法による梅毒について、サプライヤーによって検査され、陰性であることが判明しました。&nbsp;感染性病原体の不在を100%確実に保証できる試験方法はないため、ヒト由来の製品は、感染性の可能性のあるヒト血清または血液検体について、微生物学および生物医学研究所のバイオセーフティに関する米国保健社会福祉省マニュアルで提案されているように取り扱う必要がありますリン</td></tr><tr><td>酸塩緩衝生理食塩水濃縮物</td><td>P5493</td><td>SIGMA</td><td>10x;1x</td></tr><tr><td>Tween</td><td>P9416</td><td>SIGMA</td><td>に希釈トゥイーン&reg;20</td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>LW Scientific</td><td>STRAIGHT8-5K</td><td>スイングアウト 8 プレース遠心分離機&nbsp;正規販売店を通じて販売しています。&nbsp;その他の遠心分離機は、LW Scientificから直接入手できます。</td></tr><tr><td>HDビデオレコーダー</td><td>ソニー</td><td>MHS-CM5</td><td></td></tr><tr><td>オレンジ色蛍光核酸染色剤</td><td>Invitrogen</td><td>S-11364</td><td>SYTO&reg; 83 オレンジ色蛍光核酸染色剤.&nbsp;DMSO溶媒で保存します。常に推奨される個人用保護具を着用してください。特別な取り扱い アドバイスは必要ありません。</td></tr><tr><td>蛍光計数ビーズ</td><td>Invitrogen</td><td>MP 36950</td><td>CountBright&trade;アブソリュートカウンティングビーズ。&nbsp;常に推奨される個人用保護具を着用してください。特別な取り扱いアドバイスは必要ありません。</td></tr></tbody></table>

プロトタイプ小型化フローサイトメーターおよびコンパニオンマイクロ流体混合技術の縮小重力環境ハードウェアデモンストレーション

Reduced-gravity Environment Hardware Demonstrations of a Prototype Miniaturized Flow Cytometer and Companion Microfluidic Mixing Technology

最近まで、宇宙飛行士の血液サンプルは、飛行中収集したスペースシャトルに地球に運ばれ、地上の実験室で分析した。人間は、低地球軌道を越えて移動する場合は、スペースで準備ができて、ポイント·オブ·ケア（POC）テストへの移行が必要である。このようなテストは、総合的な縮小重力環境で実行することが容易で、打ち上げや宇宙飛行のストレスによって影響を受けないことが必要である。無数のPOCデバイスは、実験室規模の対応を模倣するために開発されてきたが、ほとんどは狭い用途を有し、いくつかは、飛行中の、低減された重力環境で実証用途を有する。実際には、減少重力における生物医学診断のデモンストレーションは、コンポーネントの選択や新技術をテストしようとしているときにアプローチするのが難しい特定の物流の課題を作り、完全に制限されています。空虚さを埋める手助けするために、我々はプロトタイプの血液診断装置とそれに関連するPの構成及び動作のためのモジュラー方法を提示している放物線飛行、減重力航空機に搭載飛行テストのための基準を満たしていarabolic飛行試験リグ。方法は、最初に、飛行中の、低減された重力フローサイトメーターのテストとコンパニオンマイクロ流体混合チップ用リグアセンブリに焦点を当てています。コンポーネントは、他のデザインに適応され、そのような微量サンプルローダーとマイクロミキサーのようないくつかのカスタムコンポーネントは、特に重要であり得る。次いで、この方法は、ユーザートレーニング、標準業務手順書（SOP）の開発、およびその他の問題に関連して成功した飛行試験の準備のためのガイドラインや提案を提供することにより、飛行準備にフォーカスをシフトします。最後に、私たちのデモに特有のインフライト実験手順が記載されている。

実体顕微鏡に取り付けられたCCDカメラで見たマイクロミキサのデモンストレーションのための代表的な結果を図7に表示される。血液/食塩水および青/黄色染料：混合目視ならびに流体の二組を含む実験用の出口チャネルにおいて、螺旋に沿った任意の点で評価することができる。他の刊行物38-40に示すように、2次元画像の定量分析は、異なる領域に、チャネル幅にわたってシェードの均一性を決定することを含むことができる。詳細については、 補足図1を参照してください。マイクロ流体チップによるバブル処理のデモンストレーションのための補足図2を参照してください。 光学ブロックとサンプルローダデモにおける粒子検出のための結果を、それぞれ、 図7CおよびDに表示されます。蛍光標識された白血球の光学ブロック検出（Fiのグレ7C） ほぼ無重力約1.5グラムからの...

宇宙飛行血液診断は、技術革新を必要としています。いくつかのデモは、機内縮小重力の健康診断技術を説明する公開されている。ここでは、コンポーネントと他のセットアップに適応準備戦略とプロトタイプのポイント·オブ·ケアフローサイトメトリー設計のための放物線飛行試験リグの建設と運​​営のための方法を提示する。

Until recently, astronaut blood samples were collected in-flight, transported to earth on the Space Shuttle, and analyzed in terrestrial laboratories. If ...

この手順の全体的な目的は、他のセットアップにも応用可能なコンポーネントの準備および飛行中手順を用いて、低重力パラボリック飛行機搭載の小型フローサイトメーターを運用することです。これはまず、低重力環境での使いやすさと安全性を考慮し、市販品およびカスタム製作のコンポーネントを慎重に選択することで達成されます。第2のステップでは、封じ込め、観察の自動化、および複数の実証実験の円滑化のための追加要素を備えたパラボリック飛行試験装置内に、これらのコンポーネントを組み立てます。次に、チームは綿密な計画、プロトコルの作成、およびトレーニングを通じて、飛行中の実験を成功させるための準備を行います。最終ステップは、飛行中におけるマルチコンポーネントの実証試験です。最終的に、パラボリックフライト試験を用いて、技術の宇宙応用への可能性を実証し、無重量状態での重力変化および振動が性能に及ぼす影響を特定します。この手法はフローサイトメトリーおよび関連技術に適用可能ですが、低重力下における他の個別の診断テスト、特に複数の実演やトリガー手順を伴うものの一部にも適用できます。そこで、私たちはJO向けに放物線飛行試験に関するこのビデオを作成することにしました。というのも、NASAでの放物線飛行の準備をしていた際、実験に向けた最適な準備方法について具体的に説明したビデオや文献がほとんどなかったからです。私たちは、ここにある情報を掘り起こすために、NASA内のさまざまな部署にいる適切な担当者と連絡を取るべく、非常に多大な努力を払わなければなりませんでした。本事例では、JoVEの読者がこれらの飛行に適切に備えることができるよう、この情報を共有したいと考えます。微小重力条件下で使用するための簡易的なフローサイトメトリーシステムを構築するには、複数の流路、光学、および電子回路のプロトタイプ構成部品が必要です。まず、システムを駆動させるため、重量と消費電力を最小限に抑えた圧力システムの準備から始めてください。流体回路を用いて、小型空気ポンプを差圧センサに接続します。次に、空気を混入させることなく充填可能な流体ソース容器を組み立てます。この容器は、弾性ゴム製のダイアフラム、しっかりと固定できるキャップ、およびバイアル底部に空気入口チューブを備えた硬質プラスチックバイアルで構成されます。光学接着剤を使用して、空気入口チューブの接続部を密封します。キャップ挿入中および挿入後の液体の流出を防ぐため、キャップ出口チューブに一時的なスライドクランプを装着します。バイアルに試料を充填するには、空気入口に接続したシリンジを用いてダイアフラムを拡張させます。液を上まで注ぎ、下に空気が溜まらないようにキャップを斜めに差し込みます。アウトレットチューブ内のプライミングを行い、ダイアフラムによってかかる潰し圧力を解放するため、スライドクランプを短時間外します。空気漏れや液漏れがなく、ポンプでバイアルが加圧されていることを確認してください。ダイアフラムを圧縮し、キャップ出口チューブから流体を押し出します。3つ目に必要なコンポーネントは、流れを妨げる背圧が発生しないように廃棄物を回収するための流体廃棄容器です。二重封じ込めに設計された、バイアル内部に接着されたバイアルを使用してください。バイアルの蓋に、浮遊液体を捕捉しつつ客室環境との気圧平衡を可能にする固定済みフォームスポンジウィンドウを取り付け、低重力装置で使用するサンプルローダーを作成します。また、流路内の2つのOリングの間にシース装着キャピラリーを確実にクランプできるよう、ガイドレールを備えたスプリングロードクランプ設計を組み立てます。キャピラリーがない状態では、スプリングによってOリング同士が押し付けられ、流路が密閉され、漏れなくプライミングが行えることを確認してください。さらに、動作に電力を必要とする機械的サブコンポーネントに依存しないマイクロミキサーを設計します。迅速なプロトタイプ作製のためのポリメチルメタクリレート法を用い、流動する個々の粒子を検出するために、2つの入口を持つスパイラルボルテックスマイクロミキサーを選択し作製します。市販の光学機械部品を使用して、特注で作製した手のひらサイズの小型光学ブロックを顕微鏡用ブレッドボードプレートに取り付けます。プロトタイプ組み立ての最終ステップは、デバイス制御およびデータ収集のための電子回路とソフトウェアを設計することです。利便性と早期のプロトタイピングのため、市販のデータ収集カードに接続された手はんだ付けの部品を活用し、リグ装置を操作しすべてのデータを同期させるためのカスタムソフトウェアをコーディングおよびプログラムします。ノートパソコンのバッテリーを取り外し、電源ケーブルのみで動作するように設定してください。低重力飛行における安全上の理由から、すべての装置に電力を供給する電気電源計画には、迅速かつ完全な電子シャットダウンを行うためのメカニズムを組み込む必要があります。飛行中。飛行中の性能を確実に確保するため、単一のオン・オフボタンを備えた1本の電源タップを航空機の電源分配パネルに接続します。利用可能な総スペースと、それを実験装置スペースと装置周囲のユーザースペースにどのように分割するかを検討する必要があります。利用可能な総スペースは、地上での同様のデモンストレーションで提供されるエリアよりも狭い範囲に制限されています。どのコンポーネントを床に膝をついた高さで操作するのが適切か、あるいは立位の高さで操作するのが適切かを判断します。また、どのコンポーネントが支持構造による保護から最大の利益を得られるかを検討することも重要です。ここでの装置支持構造は、飛行時の加速度に耐え、目的の航空機にしっかりと固定できる垂直方向の機器ラックです。キャビンフロアでは、ラック内の各レベルにコンポーネントを割り当てました。最上段はノートパソコンの設置用、中段はプロトタイプのサブコンポーネント用、そして最下段は予備のワイプ、手袋、および雑廃物容器の保管用としています。プロトタイプを固定・格納し、サンプルを観察するためには、プロトタイプ以外のさまざまなコンポーネントを作製または適合させる必要があります。これには、電子機器を収める特製のアクリルボックスや、フライトキャビンの汚染リスクなくローダーの実演を行うための立方体空間を確保する、アームアクセス穴付きの特製アクリルグローブボックスなどが含まれます。マイクロミキサーのデモンストレーション動画を記録するために、カスタムアクリルチップホルダーとCCDカメラを装着したブレッドボードプレートにステレオ顕微鏡を設置します。光学ブロックを安全に実演させるため、カスタムの不透明アクリルボックスを使用して周囲の光を遮断し、レーザーハザードを制御します。単純な設計戦略をいくつか導入することで、手動でのチューブ接続や、動作中の調整、あるいは高度な器用さを必要とするその他の操作を不要にすることができます。例えば、複数のソースファイルを同時に加圧するには、中空シリンダー、入口ニードル、および流体方向を制御するための複数の出口チューブで構成されるカスタムのマシンプレッシャーマニホールドを使用します。コンピューターを使用して、3方電磁弁のパネルを組み立てます。これは、DAQカードに配線されたタンデムMOSFETスイッチによって制御されます。3方電磁弁には、常にデフォルトのオフポートまたはオンポートのいずれかに接続されている共通ポートがあります。オン状態への切り替えは、5 Vの信号によってトリガーされます。ラップトップ上でのシングルクリックなどの単一ボタン操作で、弁の状態を切り替えたり、ポンプの駆動圧を変更したりしてデモンストレーションを進めるようにソフトウェアをプログラムしました。これにより、環境への漏出や混乱した環境での実験時間の損失を招く可能性がある、手動でのチューブ調整の必要性がなくなります。サンプルローダーのデモンストレーションには、サンプルのロードと、検出のための光学ブロック（OB）へのサンプル輸送が含まれます。このセットアップでは、ローダーの前後に1つずつ、計2つのバルブを使用します。ロード中、両方のバルブをオフに設定することで、ローダーの使用中の流体の移動を防ぎます。バルブをオンにすると、生理食塩水バイアルから廃棄バイアルまで伸びる流体Xの経路が開き、ポンプによってサンプルを分析に送り出すことが可能になります。光学ブロックのデモンストレーションでは、チューブ接続を手動で変更することなく、3種類の異なるサンプルタイプを順次検出します。サンプル間では、生理食塩水を用いてシステムをフラッシュさせることができます。マイクロミキサーのデモンストレーションには、血液と生理食塩水の混合および青色と黄色の染料の混合セグメントが含まれています。このセットアップでは、2つのバルブを用いて圧力を血液および生理食塩水バイアル、または染料バイアルのいずれかに誘導し、一度に1つの混合デモンストレーションのみが作動するようにしています。さらに別のバルブにより、血液・生理食塩水混合チップへの気泡注入が可能です。システムは、飛行中の突然の衝撃力、振動、または乗客との衝突に耐えられるように準備する必要があります。アライメントを安定させるため、調整がずれやすいコンポーネント、特に光学系コンポーネントに速乾性エポキシ樹脂を塗布します。さらに、必要に応じて他のコンポーネントを固定するために、速乾性エポキシ樹脂の上に工業用エポキシ樹脂を塗布してください。これには、物理的な振動試験に備えた、顕微鏡IパーツへのCCDカメラの取り付け固定も含まれます。すべてのコンポーネントを配置した状態で、装置の支持構造を揺らして確認します。装置に擾乱を与えた後、個々のコンポーネントの機能を確認してください。特に、実験中の急激な機体の水平化や装置への突然の外力など、飛行中の不測の事態に備えて調整された光学コンポーネントに注意してください。ラックにパディングを追加して、浮遊している乗員を保護してください。飛行中に装置を熟練して操作できるよう、複数の人員をプライマリオペレーターとしてトレーニングします。パラボリックフライト中に誰が体調を崩すかは予測できず、あるユーザーは一つの飛行では影響を受けず、別の飛行で体調を崩す可能性があります。飛行場所への輸送後、装置を確認し、必要な修正を行い、航空機に搭載する前にチューブの接続を完了させてください。各飛行日に、その日のデモンストレーションに対応するサンプルバイアルを準備し、接続してください。飛行場所によっては、セットアップから実験までの間隔が長くなる可能性や、周囲温度が高くなる可能性があるため、十分な準備を行ってください。飛行中の乗り物酔いを防ぐため、スコポラミンとテキサンプhetamineなどの提供された薬剤を服用してください。また、重力遷移に慣れるため、最初の数回のパラボラ飛行では、高重力時に床と平行にゆっくりと体を起こし、その後平らに横たわるようにしてください。飛行位置に就いた後、専用のパラボラ空域に近づいた際、リグオペレーターは高重力区間で横になれる十分なスペースを確保し、パラボラ飛行開始後にレッグストラップにアクセスできるようにしてください。低重力環境下では、体に強い力を加えないでください。サンプルローダーのデモンストレーションを行う際に、体が急速に上昇し、危険を伴う可能性があるためです。航空機が低重力状態に入ったら、サンプル用シリンジを使用して、計数用ビーズ染料混合液を指先に1滴滴下します。指先からの採血サンプルを模して、キャピラリー消耗品を用いて指からサンプルを採取し、キャピラリーローダーにロードしてください。検出のため、サンプルを光学系に導入します。顕微鏡下でマイクロ流体ミキサーのデモンストレーションセットアップを実施してください。血液と生理食塩水を1:1の比率で混合し、1.52345および6 PSIで、それぞれ少なくとも2つの放物線分を混合させます。他の測定値と同期させたビデオデータの記録。ここでは、ミキサーの実演における実際の飛行中の映像を示しています。生理食塩水入口に空気を注入し、チャネル構造によって気泡が捕捉され、最適な混合が妨げられないかを確認します。混合します。青色と黄色の食用色素を、それぞれ少なくとも2回の放物線飛行において1.52345および6 PSIで使用しました。ここに示す同期記録データは、ステレオ顕微鏡パネルに取り付けられたCCDカメラで観察した2つのマイクロミキサーの実演における代表的な結果です。パネルAは微小重力条件下での青色と黄色色素の混合を示し、パネルBは月重力条件下での血液と生理食塩水の混合を示しています。微小重力飛行中における蛍光標識白血球の光学ブロック検出のデモンストレーションにおいて、混合状態はスパイラルの任意の箇所および出口チャネルで視覚的に評価することが可能です。フローサイトメトリーデータの重要な性能指標には、ここに示すように、ピーク強度の変動係数、信号対雑音比、ピーク計数率、および検出効率が含まれます。光学ブロック検出は、約1.5 Gからほぼ0 Gへの移行による影響を比較的受けないと考えられ、再び1.5 gに戻る移行期間中も継続して機能します。月重力下でのローダーの実演後、添加した蛍光カウントビーズをロード済みサンプルから検出することで、サンプルが正常にロードされ、検出用の光学ブロックに到達したことが示されます。このビデオを視聴することで、パラボリックフライト（放物線飛行）機内でのデバイス試験と低重力状態の作り方、特にどのような手順が可能であるかについて、より深く理解できるはずです。綿密な計画、部品の選定、および試験の実施はすべて、実験から高い成果を得るために不可欠です。

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Research

JoVE Journal

Biology

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