Name: Verlaagde zwaartekracht Milieu Hardware Demonstraties van een Prototype Geminiaturiseerde doorstroomcytometer en Companion Microfluïdische Mixing Technology (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 59 s
Description: Leer een miniaturiseerde flowcytometer te bedienen in verminderde zwaartekracht voor ruimtevaartdiagnostiek. Deze methode toont de haalbaarheid van gezondheidsdiagnostiek aan boord van parabolische vluchten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Hardware-ontwikkeling werd ondersteund door de NASA SBIR-contracten NNX09CA44C en NNX10CA97C. Data-analyse voor de demonstraties van de optische blok en de monsterlader werd ondersteund door NASA Phase III Contract NNC11CA04C. De verzameling van menselijk bloed werd uitgevoerd volgens NASA IRB Protocol # SA-10-008. Controle-/acquisitiesoftware werd verstrekt via het National Instruments Medical Device Grant Program. Matrijzen voor de microchips werden gemaakt in de microfabricagefaciliteit van Johns Hopkins en het Harvard Center for Nanoscale Systems. Otto J. Briner en Luke Jaffe (DNA Medicine Institute) hielpen bij het samenstellen van het rack tijdens de zomer van 2010. NASA flight video personeel verzorgde videobeelden tijdens de vluchtwek. Carlos Barrientos (DNA Medicine Institute) zorgde voor foto- en figuurondersteuning. Speciale dank aan het Facilitated Access to the Space Environment for Technology 2010 Program, het NASA Reduced Gravity Office, de Human Adaptation and Countermeasures Division, NASA Glenn Research Center, ZIN Technologies en het Human Research Program.

The human blood samples used in this protocol were collected with IRB approval using minimally invasive protocols (see Acknowledgements).
1. Rig Assembly
<ol>
	<li>Assemble prototype components (fluidics, optical, control/data acquisition electronics) for a simple flow cytometry system to be used in reduced gravity conditions
	<ol>
		<li>Prepare a pressure system with minimal weight and power needs to drive system fluidics
		<ol>
			<li>Connect a miniaturized air pump to a differential pressure sensor.</li>
			<li>To maintain a constant driving pressure, control pump output using pulse-width-modulation and a duty cycle regulated using a proportional-integral-derivative controller in custom control software (step 1.1.7).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Assemble a fluid source container that can be loaded without trapping air (see step 3.4)
		<ol>
			<li>Fit a rigid plastic vial (Figure 1A) with a latex diaphragm, firmly securable cap, and inlet air tubing at the vial base (sealed connection using optical adhesive).</li>
			<li>Ensure that the pump pressurizes the vial without air or fluid leaks, compressing the diaphragm to drive fluid flow out of the cap exit tubing.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Design a fluid waste container to collect waste without building a backpressure that will compromise flow
		<ol>
			<li>Use a vial-glued-within-a-vial design (Figure 1B) for double containment.</li>
			<li>Cap the vials with a secured foam sponge window that traps floating waste but allows air pressure equalization with the cabin environment.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Make a sample loader for use in reduced gravity
		<ol>
			<li>Machine and assemble a spring-loaded clamp design with guiderails (Figure 1C) such that it reliably clamps a sheath-fitted capillary between two O-rings in the fluid line. Ensure it preserves sample volume when loading, accommodates system priming when a sample is not inserted, and avoids errant bubble introduction.</li>
			<li>Ensure that in the absence of a capillary, the springs press the O-rings together to complete the fluid line and enable priming without leaking (Figure 1D, left).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Design a micromixer that does not rely on powered mechanical subcomponents to function
		<ol>
			<li>Conceive a two-inlet spiral-vortex micromixer (Figure 1E) that achieves chaotic advection necessary to overcome laminar flow within the microfluidic channels. This design delivers all entering fluid downstream so that one sample run does not affect the next.</li>
			<li>For convenience, fabricate chosen design using the rapid-prototype polydimethylsiloxane (PDMS) method (Figure 1F). Utilize a two-dimensional computer-aided designed photomask printed at 20,000 dpi to fabricate the necessary SU-8 mold in a cleanroom facility 37. 
			NOTE: Use a modified 23 gauge fit to a vertical drilling mill to drill holes at the inlets, vortex, detection inlet, and detection outlet spots, and a hand magnifier to help aim the needle. Cut out the chips from the PDMS using a razorblade and fit the holes with 0.5” hollow steel pins sticking out of the non-molded back side of the chip. Connect the central spiral exit pin to the detection channel entrance pin using microbore tubing.</li>
			<li>Thoroughly clean chip with ethanol and dry molded surface with matte scotch tape. Use an empty syringe to blow ethanol out of the pins. Treat PDMS chip and a pristine cover glass inside plasma cleaner and bond them within 10 sec by applying light pressure, checking immediately by light microscopy that the chip is fully pressed without compromising channel patency.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Mount a palm-sized miniature optical block to detect individual flowing particles
		<ol>
			<li>The design in Figure 2AB is suitable for two-color epifluorescence laser illumination and detection, and utilizes a PDMS straight-channel (120 by 200 µm) flow cell for convenience.</li>
			<li>Mount block (Figure 2C) using commercially available optomechanical components and align fiber-coupled single photon counting modules.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Design electronics and software for device control and data acquisition
		<ol>
			<li>For convenience in early prototyping, utilize hand-soldered pieces connected to data acquisition (DAQ) cards (Figure 2D).</li>
			<li>Code and program a custom software (example in Figure 2E) to operate rig devices and synchronize all data.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Additional components (not formally part of prototype)
	<ol>
		<li>Incorporate a 3-dimensional accelerometer (Figure 2D, left) and a flow rate meter (not pictured). An accelerometer is present onboard the aircraft but (likely) cannot be directly synced to other recorded data.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Electrical power scheme
	<ol>
		<li>A mechanism for quick and complete electronics shutdown (required for safety reasons on reduced-gravity flights)
		<ol>
			<li>Connect a single power strip (with single I/O button) to the aircraft power distribution panel (120 VAC 60 Hz).</li>
			<li>Remove laptop battery and set laptop to operate through power cable alone.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Power for all devices
		<ol>
			<li>Directly power the laptop (battery removed), a light microscope, and two photon detectors using power strip.</li>
			<li>Power remaining devices via USB DAQ cards connected to the laptop or using batteries.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Flight-ready rig layout
	<ol>
		<li>Considerations for successful in-flight performance
		<ol>
			<li>Total space available is limited to a smaller area than provided for a similar demonstration on the ground (Figure 3A). Consider total space available and how that space will be divided between experimental rig space (including for components beyond those formally part of the prototype) and user space surrounding the rig. Experimental rigs vary in terms of forward or aft positioning, but this largely does not affect available operational space (or in-flight physics).</li>
			<li>Determine which components are more appropriately accessed at a standing, kneeling, or floor height, as well as considering which components will benefit most from the protection attained within a support structure.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Rig support structure
		<ol>
			<li>Obtain or construct a vertical equipment rack that meets considered layout needs, contains all components, enables different vertical levels for organization, withstands flight accelerations, and securely attaches to the intended aircraft cabin floor.</li>
			<li>Assign components to levels within the equipment rack (Figure 3B): a top level to place the laptop, a mid-rack level to contain prototype subcomponents and a floor level to contain extra wipes, gloves, and a miscellaneous waste container.</li>
			<li>Conceive additional structures within the rack to accommodate different desired levels. Implement support beams at ‘mid’-height to hold a 2 ft. by 2 ft. microscope breadboard plate for screwing down rig components, and support beams approximately 2 feet higher to support a flight-approved laptop trough.</li>
			<li>Within vertical levels, determine optimal component arrangement, taking into account accessibility limitations incurred due to the presence of other components as well as due to the potential position/orientation of the rig itself onboard a flight (e.g., 4th side of a square rig may be close to aircraft wall, leaving only 3 sides accessible). 
			NOTE: The leg straps to secure test operators are at a fixed distance from the rig and may not be available on all sides.</li>
			<li>Based on these determinations, divide the breadboard plate into 4 quadrants (Figure 3C), placing dedicated locations for electronics and optical block toward the aircraft wall, and the sample loader and microfluidic chip toward the cabin space.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Prototype securing, containment, and visualization setup
	<ol>
		<li>System electronics
		<ol>
			<li>

<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: 
 <a target="_blank" href="
 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>

Eugene Y. Chan, Candice Bae en Julia Z. Sharpe zijn uitvinders op gerelateerde technologiepatenten die zijn ingediend via het DNA Medicine Institute, een commerciële entiteit.

De hier beschreven methode maakte een effectieve demonstratie mogelijk van de belangrijkste technologiecomponenten (monsterladen, microfluïdische menging en optische detectie) tijdens de FAST-parabolische vluchten in 2010, met vergelijkbare resultaten als bij grondtesten. De hier beschreven trainings- en SOP-methoden waren bijzonder effectief en hielpen om hulpmiddelen en andere ‘krukjes’ te verlichten waarop werd vertrouwd voor oefendemonstraties die aan boord van de parabolische vlucht niet beschikbaar zouden zijn....

De ontoereikendheid van huidige ruimtewaardige gezondheidsdiagnostiek vormt een beperkende factor voor diepere bemande ruimtevaart. Diagnostiek moet uitgebreid zijn, gemakkelijk te gebruiken in verminderde zwaartekracht en relatief onaangetast zijn door de stress van lancering en ruimtevaart (bijv. hoge g-krachten, vibratie, straling, temperatuurveranderingen en cabinedrukveranderingen). Ontwikkelingen in point-of-care testing (POCT) kunnen zich vertalen naar effectieve ruimtevaartoplossingen door het gebruik van kleinere patiëntspecimens (bijv. een vingerprik), eenvoudigere en kleinere fluidica (d.w.z. microfluidica) en verminderde elektrische stroombehoeften, naast andere voordelen. Flowcytometrie is een aantrekkelijke aanpak voor in-space POC vanwege de brede bruikbaarheid van de technologie, inclusief voor celtelling en biomarker kwantificering, evenals significant miniaturisatiepotentieel. Eerdere ruimterelevante flowcytometers omvatten het ‘nucleaire verpakkingsefficiëntie’ (NPE) instrument dat gelijktijdige booginducieerde fluorescentie en elektronische volume (Coulter volume) meting gebruikte 1-4, een relatief kleine tafelflowcytometer die de ‘eerste generatie real-time flowcytometrie gegevens tijdens nulzwaartekracht’ vertegenwoordigt 5, een ‘sheathless microflow cytometer’ in staat tot 4- en 5-delige witte bloedcel (WBC) differentiële telling met behulp van voorbehandelde 5 µl volledige bloedmonsters 6-9, en een ‘vezel-optisch-gebaseerde’ flowcytometer recent getest aan boord in het International Space Station 10.
De evaluatie van diagnostische technologie voor potentiële ruimtetoepassingen wordt typisch uitgevoerd aan boord van vliegtuigen met verminderde zwaartekracht die een ongeveer parabolische vliegtraject gebruiken om een gekozen niveau van gewichtloosheid te simuleren (bijv. nulzwaartekracht, martianse zwaartekracht) 11. Evaluatie is uitdagend omdat vliegkansen beperkt zijn, herhaalde korte vensters van microzwaartekracht kunnen het moeilijk maken om methodologieën of processen te beoordelen die normaal gesproken ononderbroken perioden langer dan 20-40 sec vereisen, en demonstraties kunnen extra apparatuur vereisen die niet gemakkelijk tijdens de vlucht kan worden gebruikt 12-15. Bovendien zijn eerdere demonstraties van in vitro diagnostische (IVD) technologieën die in of ontworpen zijn voor verminderde zwaartekracht beperkt en veel werk blijft ongepubliceerd. Naast de bovenstaande flowcytometers omvatten andere ruimterelevante IVD-technologieën beschreven in de literatuur een geheel bloedkleuringsapparaat voor immunofenotypering toepassingen 16, een geautomatiseerde camera-gebaseerde cytometer 12, een handbediende klinische analyzer voor geïntegreerde potentiometrie, amperometrie en conductometrie 12,17, een microfluïdische ‘T-sensor’ apparaat voor analyt kwantificering dat vertrouwt op diffusie-gebaseerde menging en scheiding 18, en een roterende ‘lab op een CD’ diagnostiekplatform 19,20. Nieuwkomers bij het testen van verminderde zwaartekracht kunnen ook kijken naar parabolische vliegdemonstraties ongerelateerd aan in vitro diagnostiek wanneer ze proberen apparaatevaluatie mogelijk te maken (of uit te zoeken wat is mogelijk). Demonstraties van andere eerdere medische of biologische experimenten met goed gedocumenteerde vliegvoorbereiding, in-flight strategieën en vliegtestapparatuur zijn opgenomen in Tabel 115, 21-35. Deze kunnen informatief zijn vanwege de inbedding van handmatige in-flight taken, gebruik van gespecialiseerde apparatuur en experimentele insluiting.
<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:133px;">Categorie</td>
			<td style="width:497px;">Voorbeelden</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:133px;">Noodmedische zorg</td>
			<td style="width:497px;">Tracheal intubatie (geleid door laryngoscoop, op mannequin) 21, hartlevensondersteuning (anesthesievarkens) 22</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:133px;">Chirurgische zorg</td>
			<td style="width:497px;">Laparoscopische chirurgie (gesimuleerd op video 23, op geanesthetiseerde varkens 24,25)</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:133px;">Medische beeldvorming of fysiologische beoordeling</td>
			<td style="width:497px;">Ultrasound met lager lichaam negatief druk kamer 26, Doppler flowmeter (op hoofd gemonteerd) 27, centrale veneuze druk monitor 28</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:133px;">Gespecialiseerde biologische apparatuur</td>
			<td style="width:497px;">Microplaatlezer (en in-flight handschoenenbox) 29, temperatuurregelsysteem voor celcyclusexperimenten 30, microscoop (helder veld, fase contrast en multi-kanaals fluorescentie mogelijk) 15, capillaire elektroforese unit gekoppeld aan video microscoop 31</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:133px;">Anders</td>
			<td style="width:497px;">Plant oogsten met pincet 32, bevatte ratten 33,34 en vissen 35 voor observatie</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabel 1. Parabolische Vliegdemonstratie Voorbeelden met Goed Beschreven Methoden/Experimenten
<p class="jove

<table><tbody><tr><td>Micro air pump</td><td>Smart Products, Inc.</td><td>AP-2P02A</td><td>Max pressure = 6.76 psi; 1.301&rdquo; x 0.394&rdquo; x 0.650&rdquo;, 0.28 oz (8 g); verkrijgbaar direct bij Smart Products</td></tr><tr><td>Differential pressure sensor</td><td>Honeywell International, Inc.</td><td>ASDX015D44R</td><td>Bereik&nbsp; van&nbsp; 0-15 psi; 0.974" x 0.550" x 0.440", 0.09 oz (2.565 g); leveranciers zijn Digi-Key en Mouser Electronics</td></tr><tr><td>Rigid plastic vial (small size)</td><td>Loritz &amp; Associates, Inc.</td><td>55-05</td><td>Polystyrene; ID 0.81" (20.6 mm), IH 2.06" (52.4 mm); verkrijgbaar direct bij LA Container Inc.; soortgelijk product verkrijgbaar bij Dynalab Corp.</td></tr><tr><td>latex examination gloves</td><td>dynarex corporation</td><td>2337</td><td>Middenvinger gebruikt voor latex diafragma in vloeistofbronflesje.&nbsp; Andere merken (bijv., Aurelia &reg;&nbsp; Vibrant &trade;) acceptabel.</td></tr><tr><td>Optical glue</td><td>Norland Products</td><td>NOA 88</td><td>Laag uitgassend kleefmiddel; verkrijgbaar direct bij Norland; Ook verkrijgbaar bij Edmund Optics Inc.</td></tr><tr><td>3-way solenoid valves</td><td>The LEE Company</td><td>LHDA0531115H</td><td>Gaskleppen, maar kan functioneren met vloeistof; 1.29" L, 0.28" D.&nbsp; Gediscontinueerd product.&nbsp; Soortgelijke producten verkrijgbaar bij The LEE Company.</td></tr><tr><td>Volumetric water flowmeter</td><td>OMEGA Engineering inc.&nbsp;</td><td>FLR-1602A</td><td>Niet-contacthoudende stroommeter sterk voorkeur.&nbsp; Wij bevelen SENSIRION LG16 OEM Liquid Flow Sensor aan voor stroomwaarden van nl/min tot 5 ml/min.</td></tr><tr><td>PCD-mini photon detector&nbsp;</td><td>Sensl</td><td>PCDMini-00100</td><td>Voor fluorescentiedetectie; verkrijgbaar direct bij Sensl</td></tr><tr><td>Accelerometer</td><td>Crossbow Technology, Inc.</td><td>CXL02LF3</td><td>3-dimensionele krachtdetectie.&nbsp; Geleverd aan DMI door NASA.&nbsp; Soortgelijk product verkrijgbaar bij Vernier Software &amp; Technology, LLC.&nbsp;</td></tr><tr><td>Stereomicroscope</td><td>AmScope</td><td>SE305R-AZ-E</td><td></td></tr><tr><td>CCD Camera</td><td>Thorlabs</td><td>DCU223C</td><td>1,024 x 768 Resolutie, Kleur, USB 2.0; verkrijgbaar direct bij Thorlabs</td></tr><tr><td>USB and Trigger Cable (In/Out) for CCD Camera</td><td>Thorlabs</td><td>CAB-DCU-T1</td><td>Verkrijgbaar direct bij Thorlabs</td></tr><tr><td>Microbore tubing</td><td>Saint-Gobain Corporation</td><td>AAD04103</td><td>Tygon&reg;; ID 0.02", OD 0.06", 500 ft, 0.02" wand. Leveranciers: VWR, Thermo Fisher Scientific Inc.</td></tr><tr><td>Hollow steel pins</td><td>New England Small Tube</td><td>(Custom)</td><td>0.025" OD, 0.017" ID, 0.500&rdquo; L, roestvrij stalen buis, type 304, gesneden, ontbraamd, gepassiveerd; maakt microbore buisverbindingen mogelijk, chipbuisverbindingen</td></tr><tr><td>Slide clamp</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>14042</td><td>Verkrijgbaar direct bij World Precision Instruments</td></tr><tr><td>Leur adaptor pieces</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>14011</td><td>Verkrijgbaar direct bij World Precision Instruments</td></tr><tr><td>Silicon wafer</td><td>Addison Engineering, Inc.</td><td></td><td>6" diameter; voor SU-8 malfabricage</td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer curing agent</td><td>Dow Corning</td><td>3097358-1004</td><td>Leverancier: Global Industrial SLP, LLC</td></tr><tr><td>Needle (23 gauge), bevel tip</td><td>Terumo Medical Corporation</td><td>NN-2338R</td><td>Ultradunne wand; 23 G x 1.5"; 22 G ook bruikbaar; leveranciers: Careforde, Inc.,&nbsp; Port City Medical</td></tr><tr><td>Dispensing needle (23 gauge), blunt tip</td><td>CML Supply</td><td>901-23-100</td><td>23 G x 1";&nbsp; verkrijgbaar bij CML Supply</td></tr><tr><td>Cover glass</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>12-518-105E</td><td>Gold Seal&trade; niet-corroderend borosilicaat glas; voor PDMS chip cover; 24 x 60 mm; verkrijgbaar bij Thermo Fisher Scientific, Inc.</td></tr><tr><td>Vacuum pump</td><td>Mountain</td><td>MTN8407</td><td>Voor het ontgassen van PDMS; leverancier:&nbsp; Ryder System, Inc.&nbsp;</td></tr><tr><td>Vacuum chamber</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>5311-0250</td><td>Nalgene&trade; Transparant Polycarbonaat; verkrijgbaar bij Thermo Fisher Scientific, Inc.</td></tr><tr><td>Plasma cleaner</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-32G</td><td></td></tr><tr><td>Hand magnifier</td><td>Mitutoyo</td><td>183-131</td><td>Gebruik in omgekeerde richting om te kunnen bekijken op ~15".</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>CAROLINA</td><td>861283</td><td>Voor chipreiniging. Verdun tot 70% met millipore water.</td></tr><tr><td>Water purification system</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>D11901</td><td>Verkrijgbaar direct bij Thermo Fisher Scientific, Inc.</td></tr><tr><td>Optomechanical translation mounts</td><td>Thorlabs</td><td>K6X</td><td>6-Axis Kinematische Optic Mount; gediscontinueerd product; nieuw product (K6XS) verkrijgbaar direct bij Thorlabs</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Hewlett-Packard</td><td>VP209AV</td><td>HP Pavilion Laptop met Windows 7</td></tr><tr><td>Laptop tray (spring loaded)</td><td>National Products, INC.</td><td>RAM-234-3&nbsp;</td><td>RAM Tough-Tray&trade;. Kan 10 tot 16 inch brede laptops bergen.</td></tr><tr><td>USB splitter</td><td>Connectland Technology Limited</td><td>3401167</td><td></td></tr><tr><td>USB Data Acquisition Cards (8 analog input, 12 digital I/O)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6008</td><td>12-Bit, 10 kS/s Low-Cost Multifunction DAQ</td></tr><tr><td>USB Data Acquisition Cards (16 analog input, 32 digital I/O)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6216</td><td>16-Bit, 400 kS/s Isolated M Series MIO DAQ, Bus-Powered</td></tr><tr><td>Control/acquisition Software</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2009</td><td>Op maat gemaakte National Instruments (NI) LabVIEW&nbsp;</td></tr><tr><td>3D Solid Modeling Software</td><td>Dassault Syst&egrave;mes SolidWorks Corp.</td><td>SolidWorks 2011</td><td></td></tr><tr><td>2D Modeling Software</td><td>AUTODESK</td><td>AutoCAD LT 2008</td><td></td></tr><tr><td>Vertical equipment rack</td><td>(NASA provided)</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Solid aluminum optical breadboard</td><td>Thorlabs</td><td>MB2424</td>

verlaagde zwaartekracht milieu hardware demonstraties van een prototype geminiaturiseerde doorstroomcytometer en companion microfluïdische mixing technology

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

Tot voor kort werden bloedmonsters van astronauten tijdens de vlucht verzameld, naar de aarde getransporteerd via de Space Shuttle en geanalyseerd in laboratoria op aarde. Als mensen verder dan de lage baan om de aarde willen reizen, is een overgang naar ruimte-klare, point-of-care (POC) testen vereist. Dergelijke testen moeten uitgebreid zijn, gemakkelijk uit te voeren zijn in een omgeving met verminderde zwaartekracht en niet worden beïnvloed door de stress van lancering en ruimtevlucht. Talloze POC-apparaten zijn ontwikkeld om laboratoriumapparaten op schaal na te bootsen, maar de meeste hebben beperkte toepassingen en weinigen hebben een aantoonbaar gebruik in een omgeving met verminderde zwaartekracht tijdens de vlucht. In feite zijn demonstraties van biomedische diagnostiek in verminderde zwaartekracht beperkt, waardoor keuze van componenten en bepaalde logistieke uitdagingen moeilijk benaderen zijn bij het testen van nieuwe technologie. Om het gat te helpen vullen, presenteren we een modulaire methode voor de constructie en werking van een prototype bloeddiagnoseapparaat en het bijbehorende parabolische vliegtestapparaat dat voldoet aan de normen voor vliegtesten aan boord van een parabolisch vliegtuig met verminderde zwaartekracht. De methode richt zich eerst op de assemblage van het apparaat voor in-flight, verminderde zwaartekracht testen van een flowcytometer en een bijbehorende microfluïdische mengchip. Componenten zijn aanpasbaar aan andere ontwerpen en sommige aangepaste componenten, zoals een microvolumemonsterlader en de micromixer, kunnen van bijzonder belang zijn. De methode verlegd vervolgens de focus naar de voorbereiding op de vlucht, door richtlijnen en suggesties te bieden voor de voorbereiding op een succesvolle vliegtest met betrekking tot gebruikerstraining, ontwikkeling van een standaard werkprocedure (SOP) en andere kwesties. Ten slotte worden de specifieke experimentele procedures tijdens de vlucht beschreven die specifiek zijn voor onze demonstraties.

Representatieve resultaten voor de demonstratie van de micromixer zijn te zien in Figuur 7, zoals waargenomen door de CCD-camera die op het stereomicroscoop is bevestigd. Mengen kan visueel worden beoordeeld op elk punt langs de spiraal, evenals in het uitgangskanaal voor experimenten met twee sets vloeistoffen: bloed/zoutoplossing en blauwe/gele kleurstof. Kwantitatieve analyse van de tweedimensionale beelden kan onder meer de bepaling van de uniformiteit van de tint over de kanaalbreedte in verschillen...

Diagnostiek van bloed tijdens ruimtevluchten heeft innovatie nodig. Er zijn maar weinig demonstraties gepubliceerd die technologie voor gezondheidsdiagnostiek in vlucht, met verminderde zwaartekracht, illustreren. Hier presenteren we een methode voor de constructie en werking van een parabolische vliegtestopstelling voor een prototype point-of-care flow-cytometrie ontwerp, met componenten en voorbereidingsstrategieën die aanpasbaar zijn aan andere opstellingen.

Verlaagde zwaartekracht Milieu Hardware Demonstraties van een Prototype Geminiaturiseerde doorstroomcytometer en Companion Microfluïdische Mixing Technology

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

Het algemene doel van deze procedure is het bedienen van een geminiaturiseerde flowcytometer aan boord van een parabolische vlucht met gereduceerde zwaartekracht, gebruikmakend van componentenvoorbereidingen en in-vluchtprocedures die potentieel aanpasbaar zijn voor andere opstellingen. Dit wordt bereikt door eerst zorgvuldig standaardcomponenten en op maat vervaardigde onderdelen te selecteren voor gebruiksgemak en veiligheid bij gereduceerde zwaartekracht. De tweede stap is het assembleren van de componenten in een testopstelling voor parabolische vluchten die aanvullende elementen bevat voor insluiting, automatische observatie en het faciliteren van meerdere demonstraties.Vervolgens bereidt het team zich voor op succesvolle experimenten tijdens de vlucht door middel van zorgvuldige planning, protocolontwikkeling en training. De laatste stap bestaat uit demonstraties met meerdere componenten tijdens de vlucht. Uiteindelijk wordt testen in parabolische vluchten gebruikt om de potentiële ruimteapplicaties van technologie te tonen en om de effecten van gewichtloosheid, zwaartekrachtveranderingen en trillingen op de prestaties te identificeren.Hoewel deze methode kan worden toegepast

reduced-gravity-environment-hardware-demonstrations-prototype

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Tonen we protocollen voor de productie en het automatiseren van elastomeer polydimethylsiloxaan (PDMS) op basis van microklep arrays dat er geen extra energie nodig te sluiten en zijn voorzien van photolithographically gedefinieerd precieze volumes. Een parallel subnanoliter-volume mixer en een geïntegreerd microfluïdische perfusie-systeem worden gepresenteerd.

Microfluïdische Chips Gecontroleerde met elastomeer microklep Arrays

Microfluïdische apparaten kunnen worden gebruikt om complexe natuurlijke processen in real-time en op het juiste fysieke schalen te visualiseren. We hebben een eenvoudige microfluïdische apparaat dat de belangrijkste functies van de natuurlijke poreuze media nabootst voor het bestuderen van de groei en het transport van bacteriën in de ondergrond.

Venster op een Microworld: Eenvoudig Microfluïdische Systemen voor het bestuderen van microbiële transport in poreuze media

In dit werk leggen we de fabricage en het gebruik van een microfluïdische mixer voor het mengen van twee oplossingen in ~ 8 ps. We tonen ook aan het gebruik van deze mixers met spectroscopische detectie met behulp van UV-fluorescentie en fluorescentie resonantie energie overdracht (FRET).

Microfluïdische Mixers voor het bestuderen van eiwitten vouwen

Dit protocol beschrijft een systeemarchitectuur voor het uitvoeren van geautomatiseerde scheidingen van kleine volumes (0,15–1,5 ml) deeltjes met behulp van een microfluïdisch apparaat, en bespreekt methoden om de prestaties en werking van acoustofluïdische apparaten te optimaliseren.

Een microfluïdische platform voor Precision Small-volume monster verwerking en het gebruik ervan te Grootte Aparte Biologische Deeltjes met een akoestische microdevice

We tonen een microfluïdische platform met een geïntegreerde oppervlakte-elektrode netwerk resistieve pulse sensing (RPS) met code division multiple access (CDMA) combineert, om detectie en afmeting van deeltjes in meerdere microkanalen multiplexen.

Microfluïdische Platform met multiplexverzending elektronische detectie voor ruimtelijke Tracking van Deeltjes

Gedetailleerde hierin zijn de werking en vergadering protocollen van een modulaire microfluidic screening platform voor de systematische karakterisering van colloïdale semiconductor nanocrystal syntheses. Door middel van volledig aanpasbare systeem regeling kan hoogefficiënte spectra verzamelen over 4 ordes van grootte reactietijd schalen binnen een ruimte die massa overdracht-gecontroleerde steekproeven worden uitgevoerd.

Een modulaire Microfluidic technologie voor systematische Studies van colloïdale Semiconductor nanokristallen

We presenteren een microfluïdisch systeem voor studies met hoge doorvoer op complexe levensmachines, dat bestaat uit 1500 kweekeenheden, een reeks verbeterde peristaltische pompen en een on-site mengmodulus. De microfluïdische chip maakt de analyse van de zeer complexe en dynamische micromilieuomstandigheden in vivo mogelijk.

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

Dit protocol beschrijft een herconfigureerbaar, op membraan gebaseerd celkweekplatform dat het open-well-formaat integreert met vloeistofstroommogelijkheden. Dit platform is compatibel met standaardprotocollen en maakt omkeerbare overgangen mogelijk tussen open-well en microfluïdische kweekmodi, om tegemoet te komen aan de behoeften van zowel technische als biowetenschappelijke laboratoria.

Statische barrièreweefselmodellen transformeren in dynamische microfysiologische systemen

Dit protocol beschrijft het ontwerp en de fabricage van een microfluïdisch apparaat dat geschikt is voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren. De synthese van microfabricage, geautomatiseerde stroomregeling en computationele modelleringstechnieken maakt een flexibel systeem mogelijk dat bij uitstek geschikt is om het cellulaire cytoskelet in vitro te onderzoeken.

Ontwikkeling van een op microfluïdica gebaseerde benadering voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren

Beschrijven we een protocol voor de fabricage van microfluïdische apparaten die cel te vangen en cultuur kunnen inschakelen. In deze benadering patroon microstructuren, zoals groeven in microfluïdische kanalen worden gebruikt om lage shear stress regio's waarbinnen de cel kan dock te creëren.

Een microfluïdische apparaat met Groove patronen voor het bestuderen van Cellular Gedrag

Leer een miniaturiseerde flowcytometer te bedienen in verminderde zwaartekracht voor ruimtevaartdiagnostiek. Deze methode toont de haalbaarheid van gezondheidsdiagnostiek aan boord van parabolische vluchten.

Verlaagde zwaartekracht Milieu Hardware Demonstraties van een Prototype Geminiaturiseerde doorstroomcytometer en Companion Microfluïdische Mixing Technology (Video) | JoVE Journal

Verlaagde zwaartekracht Milieu Hardware Demonstraties van een Prototype Geminiaturiseerde doorstroomcytometer en Companion Microfluïdische Mixing Technology

Meer video's verkennen