Сниженной гравитационные окружающей среды и комплектующие Демонстрации проточной цитометрии и Companion микрожидкостных Технология смешивания Прототип миниатюрных

Summary

Космический полет диагностика крови нужны инновации. Мало демонстрации были опубликованы, иллюстрирующая в полете, снижение тяжести технологии диагностики здоровья. Здесь мы представляем метод для строительства и эксплуатации параболической летных испытаний установки для прототипа точка-в-санитарной потока цитометрии дизайна, с компонентами и подготовки стратегий, пригодных для других установок.

Abstract

До недавнего времени, астронавт образцы крови были собраны в полете, транспортируется на землю на Space Shuttle, и проанализированы в земных лабораториях. Если люди путешествовать за пределы низкой околоземной орбиты, переход к пространственно-готов, пункт-ухода (СПЭ) тестирование не требуется. Такое тестирование должно быть комплексным, легко выполнить в сниженной гравитации среды, и не зависит от стрессов запуска и полетов в космос. Бесчисленные устройства ВОУ были разработаны, чтобы имитировать в лабораторных масштабах коллег, но большинство имеют узкие приложений и лишь немногие из них очевидный использованию на в полете, уменьшенной гравитации среды. На самом деле, демонстрации биомедицинской диагностики в пониженной гравитации ограничены вообще, делая выбор компонент и определенные материально-технические проблемы, трудно подойти, когда стремится испытать новую технологию. Чтобы помочь заполнить пустоту, мы представляем модульный метод строительства и эксплуатации диагностического устройства прототип крови и связанного с рarabolic испытательный полет установка, что соответствует стандартам для летных испытаний на борту параболический полет, пониженной гравитации самолетов. Метод первый посвящен сборке буровой установки в полете, уменьшенной гравитации тестирования проточной цитометрии и компаньона микрожидкостных чипа смешивания. Компоненты могут быть адаптированы к другим конструкций и некоторых пользовательских компонентов, таких как образец микрообъема погрузчика и micromixer может представлять особый интерес. Затем способ сдвиги сосредоточиться на подготовке к полету, предлагая рекомендации и предложения для подготовки к успешной летных испытаний в отношении подготовки пользователей, разработке стандартной операционной процедурой (СОП), и другие вопросы. Наконец, в-полете экспериментальные процедуры, характерные для наших демонстраций описаны.

Introduction

Неадекватность текущей диагностики здоровья космических готов представляет ограничивающим фактором для более глубокого пилотируемой космонавтики. Диагностика должны быть всеобъемлющими, простой в использовании в пониженной гравитации, и относительно устойчивым к воздействию стрессов запуска и космического полета (например, высокие перегрузки, вибрации, излучения, изменения температуры, и давления в салоне изменения). События в пункт оказания медицинской помощи тестирования (POCT) может перевести на эффективных решений космического полета за счет использования небольших образцов пациентов (например, палец укол), более простые и меньшие струйная (....

Protocol

Образцы крови человека, используемые в настоящем протоколе были собраны с IRB утверждения с использованием малоинвазивных протоколов (см Благодарности).

1. Рог Ассамблея

1. Соберите компоненты прототипа (струйная, оптические, электронные управления / сбора данных) для простого цитометрическим системы, которые будут использоваться в условиях ограниченной тяжести
   1. Подготовьте систему давления при минимальном весе и мощности должен водить гидросистемы
      1. Подключите миниатюрный воздушный насос к датчику перепада давления.
      2. Для поддержания постоянного давления вождения, регулировки производительности насоса с пом....

Results

Типичные результаты для демонстрации micromixer появляются на рисунке 7, если смотреть с помощью ПЗС-камеры, установленной на стереомикроскопа. Смешивание может быть визуально оценивали в любой точке вдоль спирали, а также в выходном канале для экспериментов с участием двух наборов жидкостей: кровь / солевом растворе и синий / желтый краситель. Количественный анализ двумерных изображений может включать в себя определение тени единообразия по всей ширине канала в различных регионах, как показано в других.......

Discussion

Метод, описанный здесь включен эффективной демонстрации основных технологических компонентов (образец погрузки, Микрожидкостных смешивания и оптического детектирования) в течение 2010 БЫСТРЫХ параболических полетов, с сопоставимыми результатами в первом тестировании. Обучение и СОП методы, описанные здесь были особенно эффективными, и помог осветить инструменты и другое существо "костыли" полагались на для практики демонстраций, которые не будут доступны на борту параболической полета.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Микро воздушный насос	Smart Products, Inc.	AP-2P02A	Максимальное давление = 6,76 фунта на квадратный дюйм; 1,301 дюйма x 0,394 дюйма x 0,650 дюйма, 0,28 унции (8 г); доступно непосредственно у
датчика дифференциального давления	Honeywell International, Inc.	ASDX015D44R	Диапазон  0-15 фунтов на квадратный дюйм; 0,974 дюйма x 0,550 дюйма x 0,440 дюйма, 0,09 унции (2,565 г); поставщики включают Digi-Key и Mouser Electronics
Жесткий пластиковый флакон (небольшой размер)	Loritz & Ассошиэйтс, Инк.	55-05	Полистирол; внутренний диаметр 0,81 дюйма (20,6 мм), IH 2,06 дюйма (52,4 мм); доступно напрямую в LA Container Inc.; аналогичный продукт доступен от Dynalab Corp.
латексные смотровые перчатки	dynarex corporation	2337	Средний палец используется для латексной диафрагмы во флаконе с источником жидкости. Другие бренды (например, Aurelia ®   Яркая &торговля;) Хорошо.
Оптический клей	Norland Products	NOA 88	Клей с низким уровнем дегазации; доступен непосредственно от Norland; Также доступно у Edmund Optics Inc.
3-ходовые электромагнитные клапаны	компании LEE	LHDA0531115H	газовые клапаны, но могут работать с жидкостью; 1,29" L, 0,28" D. Снят с прoизв.  Подобные товары доступны у компании The LEE.
Объемный расходомер воды	OMEGA Engineering inc.	FLR-1602A	настоятельно предпочтителен. Мы рекомендуем OEM-датчик расхода жидкости SENSIRION LG16 для скорости потока от нл/мин до 5 мл/мин.
Фотонный детектор PCD-мини	Sensl	PCDMini-00100	для обнаружения флуоресценции; доступен непосредственно в Sensl
Accelerometer	Crossbow Technology, Inc.	CXL02LF3	3-месячное силовое обнаружение.  Предоставлено DMI NASA.  Похожий продукт доступен от Vernier Software & Технология, ООО.
Стереомикроскоп	AmScope	SE305R-AZ-E
ПЗС-камера	Thorlabs	DCU223C	разрешением 1,024 x 768, цветной, USB 2.0; доступен непосредственно через Thorlabs
USB и триггерный кабель (вход/выход) для ПЗС-камеры	Thorlabs	CAB-DCU-T1	Доступен непосредственно через микротрубку Thorlabs
	Корпорация Saint-Gobain AAD04103		Tygon®; ID 0.02", OD 0.06", 500 футов, стена 0.02". Поставщики: VWR, Thermo Fisher Scientific Inc.
Полые стальные штифты	New England Small Tube	(Custom)	0.025" OD, 0.017" ID, 0.500" L, трубка из нержавеющей стали, тип 304, резаная, без заусенцев, пассивированная; возможность соединения трубок с микроотверстиями, соединения трубок для стружки
Slide clamp	World Precision Instruments, Inc.	14042	Доступно непосредственно у World Precision Instruments
Leur адаптеры	World Precision Instruments, Inc.	14011	Доступно непосредственно у World Precision Instruments
Silicon Wafer	Addison Engineering, Inc.		Диаметр 6 дюймов; для изготовления пресс-форм SU-8
Полидиметилсилоксан (PDMS) эластомерный отвердитель	Dow Corning	3097358-1004	Поставщик: Global Industrial SLP, LLC
Игла (23 калибр), скошенный наконечник	Terumo Medical Corporation	NN-2338R	Ультратонкие стенки; 23 г x 1,5 дюйма; 22 Г также пригодны для использования; поставщики: Careforde, Inc.,  Медицинская
игла для дозирования Port City (23 калибр), тупой наконечник	CML Supply	901-23-100	23 G x 1";   доступен в CML
Supply Cover glass Thermo	Fisher Scientific, Inc.	12-518-105E	Gold Seal™ некоррозионное боросиликатное стекло; для крышки чипа PDMS; 24 x 60 мм; доступно в Thermo Fisher Scientific, Inc.
Вакуумный насос	Mountain	MTN8407	Для дегазации PDMS; поставщик:  Райдер Систем, Инк.
Вакуумная камера	Thermo Fisher Scientific, Inc.	5311-0250	Nalgene™ Прозрачный поликарбонат; можно приобрести в компании Thermo Fisher Scientific, Inc.
Плазменный очиститель	Harrick Plasma	PDC-32G
Ручная лупа	Mitutoyo	183-131	Используйте в обратном направлении для обеспечения просмотра на ~15".
Этанол	CAROLINA	861283	Для очистки от стружки. Разбавьте до 70% с помощью многопоровой воды.
Система очистки воды	Thermo Fisher Scientific, Inc.	D11901	Доступно непосредственно в компании Thermo Fisher Scientific, Inc.
Оптомеханические крепления для перевода	Thorlabs	K6X	6-Axis Kinematic Optic Mount; снят с производства; новый продукт (K6XS) доступен непосредственно в Thorlabs
Laptop	Hewlett-Packard	VP209AV	HP Pavilion Laptop под управлением Windows 7
Лоток для ноутбуков (подпружиненный)	National Products, INC.	РАМ-234-3&nбсп;	Оперативная память Tough-Tray™. Может вместить ноутбуки шириной от 10 до 16 дюймов.
USB-разветвитель	Connectland Technology Limited	3401167
USB-карты сбора данных (8 аналоговых входов, 12 цифровых входов/выходов)	National Instruments	NI USB-6008	12-бит, 10 кГц Недорогие многофункциональные платы сбора
данных DAQ USB (16 аналоговых входов, 32 цифровых ввода-вывода)	National Instruments	NI USB-6216	16-бит, 400 кГц / с изолированный MIO DAQ серии M, управление с питанием от шины
/ Программное обеспечение	для приобретения National	Instruments LabVIEW 2009	Кастомное кодирование National Instruments (NI) LabVIEW
Программное обеспечение для 3D-моделирования твердых тел	Dassault Systè mes SolidWorks Corp.	SolidWorks 2011
Программное обеспечение для 2D-моделирования	AUTODESK	AutoCAD LT 2008
Вертикальная стойка для оборудования	(предоставлено NASA)	Н/Д
Сплошная алюминиевая оптическая макетная плата	Thorlabs	MB2424	24" x 1/2", 1/4"-20 Метчики; доступны непосредственно у Thorlabs
Промышленная сталь и отвердитель	The J-B Weld Company		J-B Сварной сталь Армированный эпоксидный клей
микрогематокрит капилляр	Fisher Scientific	22-362-574	внутренний диаметр от 1,1 до 1,2 мм
1 мл шприцы	Henke-Sass, Wolf	4010.200V0	NORM-JECT®; поставщик: Grainger, Inc.
Эритроциты человека	Инновационное исследование	IPLA-WB3	Протестировано и признано отрицательным поставщиком на: HBsAg, HCV, HIV-1, HIV-2, HIV-1Ag или HIV 1-NAT, ALT и сифилис методами, одобренными FDA. Поскольку ни один метод испытаний не может гарантировать со 100% уверенностью отсутствие инфекционного агента, с продуктами, полученными от человека, следует обращаться так, как рекомендовано в Руководстве Министерства здравоохранения и социальных служб США по биобезопасности в микробиологических и биомедицинских лабораториях, для потенциально инфекционных образцов сыворотки или крови
человека Фосфатный буферный солевой концентрат	P5493	SIGMA	10x; разбавленный до 1x
Tween	P9416	SIGMA	TWEEN® 20
Центрифуга	LW Scientific	STRAIGHT8-5K	Откидная 8-местная центрифуга. Доступно у официальных дилеров. Другие центрифуги доступны непосредственно у LW Scientific.
HD видеорегистратор	Sony	MHS-CM5
Оранжевый флуоресцентный краситель для нуклеиновых кислот	Invitrogen	S-11364	SYTO® 83 Оранжевый флуоресцентный краситель для нуклеиновых кислот. Хранится в растворителе ДМСО. Всегда носите рекомендованные средства индивидуальной защиты. Не требуется специальных консультаций по обращению .
Флуоресцентные счетные бусины	Invitrogen	MP 36950	CountBright™ Абсолютные счетные бусины.  Всегда носите рекомендованные средства индивидуальной защиты. Никаких специальных советов по обращению не требуется.