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

Общая цель этой процедуры заключается в использовании миниатюрного проточного цитометра на борту параболического полета с пониженной гравитацией с использованием компонентов и процедур в полете, которые могут быть адаптированы к другим установкам. Это достигается путем тщательного отбора готовых и изготовленных по индивидуальному заказу компонентов, обеспечивающих простоту использования и безопасность в условиях пониженной гравитации. Второй шаг заключается в сборке компонентов в параболическом стенде для летных испытаний, содержащем дополнительные элементы для локализации, автоматизации просмотра и облегчения многочисленных демонстраций.

Затем команда готовится к успешным экспериментам в полете с помощью тщательного планирования, разработки протокола и обучения. Заключительный этап – многокомпонентные демонстрации в полете. В конечном счете, параболические летные испытания используются для демонстрации потенциальных применений технологий в космосе и выявления влияния невесомости, изменений гравитации и вибрации на производительность.

Хотя этот метод может быть применен к проточной цитометрии и связанным с ней технологиям, он также может быть частично применен к другим типам индивидуальных диагностических тестов в условиях пониженной гравитации, в частности, с многократными демонстрациями или триггерными процедурами. Поэтому мы решили сделать это видео для JO о параболических летных испытаниях, потому что, когда мы готовились к нашим параболическим полетам с НАСА, по сути, было не так много видео или даже литературы, описывающей, как на самом деле лучше всего подготовиться к экспериментам. На самом деле нам пришлось очень, очень постараться, чтобы поговорить с нужными людьми в различных местах внутри НАСА, чтобы откопать эту информацию здесь.

В этом случае мы хотим иметь возможность поделиться этой информацией с читателями Joe, чтобы они также могли должным образом подготовиться к этим полетам. Создание простой системы проточной цитометрии для использования в условиях пониженной гравитации требует создания нескольких жидкостных, оптических и электронных компонентов прототипа. Начните с подготовки напорной системы с минимальным весом и мощностью, необходимыми для привода системы.

Fluidics подключает миниатюрный воздушный насос к датчику дифференциального давления. Затем соберите контейнер для источника жидкости, который можно загружать без захвата воздушного посадочного состава. Жесткий пластиковый флакон с эластичной резиновой диафрагмой, надежно закрывающейся крышкой и входной трубкой воздуха у основания флакона.

Загерметизируйте соединение входной трубки с помощью оптического клея. Поместите временный скользящий зажим на выходную трубку крышки, чтобы предотвратить выталкивание жидкости во время и после установки крышки. Чтобы загрузить флакон, разверните диафрагму с помощью шприца, подключенного к воздухозаборнику.

Налейте жидкость доверху и вставьте крышку под углом, чтобы под ней не задерживался воздух. Кратковременно снимите скользящий зажим, чтобы загрунтовать выпускную трубку и сбросить разрушающее давление, оказываемое мембраной. Убедитесь, что насос создает давление в флаконе без утечек воздуха или жидкости.

Сжатие мембраны для отвода потока жидкости из выходной трубки крышки. Третий необходимый компонент — контейнер для жидких отходов для сбора отходов без создания противодавления, которое может нарушить поток. Используйте флакон, вклеенный во флакон, предназначенный для двойного удержания.

Закройте флаконы надежным окном из поролоновой губки, которое улавливает плавающие жидкости, но позволяет выравнивать давление воздуха с окружающей средой кабины, чтобы сделать загрузчик проб для использования и машины с уменьшенной гравитацией, и соберите подпружиненную конструкцию зажима с направляющими рельсами, чтобы он надежно зажимал в качестве оболочки установленный капилляр между двумя уплотнительными кольцами в трубопроводе жидкости. Убедитесь, что при отсутствии капилляра пружины прижимают уплотнительные кольца друг к другу, чтобы завершить линию жидкости и обеспечить заливку без утечек. Спроектируйте микросмеситель, работа которого не зависит от механических компонентов.

Используя метод быстрого прототипа полиметилсоана, был выбран и изготовлен спиральный вихревой микросмеситель с двумя входами для обнаружения отдельных протекающих частиц. Установите изготовленный на заказ миниатюрный оптический блок размером с ладонь на макетную плату микроскопа с помощью имеющихся в продаже оптомеханических компонентов. Заключительным этапом сборки прототипа является проектирование электроники и программного обеспечения для управления устройствами и сбора данных.

Для удобства и раннего прототипирования используйте вручную припаянные детали, подключенные к коммерчески доступным картам сбора данных, коду и программе, специальному программному обеспечению для управления устройствами буровой установки и синхронизации всех данных. Извлеките аккумулятор ноутбука и настройте его на работу только от кабеля питания. По соображениям безопасности при полетах в условиях пониженной гравитации схема электропитания для питания всех устройств должна предусматривать механизм быстрого и полного электронного отключения.

В полете. Один удлинитель с одной кнопкой выключения подключен к панели распределения питания самолета для успешной работы в полете, необходимо учитывать общее доступное пространство и то, как оно будет разделено между пространством экспериментального стенда и пространством пользователя, окружающим стенд. Общее доступное пространство ограничено меньшей площадью, чем предусмотрено для аналогичной демонстрации на земле.

Определите, к каким компонентам наиболее целесообразно получить доступ на полу: стоя на коленях или стоя. Также важно учитывать, какие компоненты получат наибольшую выгоду от защиты, достигнутой в рамках опорной конструкции. Опорная конструкция такелажа здесь представляет собой вертикальную стойку для оборудования, которая выдерживает ускорения полета и надежно крепится к предполагаемому летательному аппарату.

Пол кабины назначает компоненты уровням внутри стойки, верхний уровень для размещения ноутбука, средний уровень стойки для размещения прототипов подкомпонентов и уровень пола для хранения дополнительных салфеток, перчаток и контейнера для различных отходов. Для обеспечения сохранности и хранения прототипа, а также для просмотра образцов необходимо изготовить или адаптировать различные компоненты, не являющиеся прототипами. К ним относятся изготовленный на заказ акриловый ящик для хранения электроники и изготовленный на заказ акриловый перчаточный ящик с отверстиями для доступа к рукавам, чтобы обеспечить кубическое пространство для выполнения демонстрации погрузчика без риска загрязнения салона полета.

Для записи микромикшера демонстрационный болт, стереомикроскоп на макетной плате, оснащенной специальным держателем акрилового чипа и ПЗС-камерой. Чтобы обеспечить безопасную демонстрацию оптического блока, используйте специальную непрозрачную акриловую коробку для блокировки окружающего света и контроля лазерных опасностей. Некоторые простые стратегии проектирования могут устранить необходимость в ручной прокладке трубок, регулировке полета или других действиях, требующих значительной ловкости.

Например, для одновременного создания давления в нескольких исходных файлах используется специальная машина для измерения давления в коллекторе, состоящем из выдолбленного цилиндра, адаптированного к входной игле и нескольких выходных трубок для управления направлением потока жидкости. С помощью компьютера соберите панель из трехходовых электромагнитных клапанов. Управляется тандемными переключателями MOSFET, подключенными к плате сбора данных.

Трехходовые электромагнитные клапаны имеют общий порт, который всегда подключен либо к стандартному порту off, либо к порту on. Переключение во включенное состояние срабатывает с помощью пятивольтового сигнала. Запрограммировал программное обеспечение на выполнение демонстраций с помощью одной кнопки, такой как один щелчок на ноутбуке для переключения состояний клапанов или изменения давления привода насоса.

Это позволяет избежать необходимости ручной регулировки трубок, что может привести к утечкам в окружающую среду и потере времени эксперимента в хаотичной среде. Демонстрация загрузчика образцов включает в себя загрузку образца и подачу образца к оптическому блоку или ПТС для обнаружения. В установке используются два клапана, один перед погрузчиком, а другой после него.

Во время загрузки оба клапана отключены, что предотвращает движение жидкости при использовании загрузчика, а включение клапанов открывает путь жидкости X, идущий от пробирки с физиологическим раствором к пробирке для отходов, что позволяет насосу подавать пробу для анализа. Демонстрация оптического блока включает в себя последовательное обнаружение трех различных типов образцов Без необходимости ручной замены соединений трубок физиологический раствор способен промывать систему между образцами. Демонстрация микромиксера включает в себя смешивание физиологического раствора крови и сегменты смешивания сине-желтого красителя.

В установке используются два клапана для подачи давления либо на флаконы с кровью и физиологическим раствором, либо на флаконы с красителем, так что одновременно активна только одна демонстрация смешивания. Дополнительный клапан позволяет впрыскивать пузырьки воздуха в чип для смешивания физиологического раствора в крови. Система должна быть готова к резким толчкам, вибрации или столкновению пассажиров в полете.

Для стабилизации юстировки нанесите быстросохнущую эпоксидную смолу на выровненные компоненты, которые легко неправильно отрегулировать, особенно на оптические компоненты. Нанесите промышленную эпоксидную смолу поверх быстросохнущей эпоксидной смолы, чтобы при необходимости закрепить другие компоненты, включая крепление ПЗС-камеры к микроскопу I для тестирования на физические помехи. Встряхните опорную конструкцию буровой установки, установив все компоненты на место.

Проверьте функциональность отдельных компонентов после того, как установка подверглась воздействию возмущений, особенно выровненных оптических компонентов, подготовленных к неожиданным событиям в полете, включая внезапное выравнивание самолета в середине эксперимента или внезапные удары сил по стенду. Защитите плавающих пассажиров, добавив набивку к стойке. Угловые обучают нескольких человек в качестве основных операторов, чтобы они умело управляли устройством в полете.

Невозможно предсказать, кто заболеет во время полета, и конкретный пользователь может не заболеть на одном рейсе и заболеть на другом. Проверьте буровую установку после транспортировки к месту полета, произведя все необходимые исправления и установив соединения трубок перед погрузкой на самолет. В каждый день полета подготавливайте и подключайте пробирки для образцов, соответствующие дневным демонстрациям.

Приготовьтесь к возможно большим интервалам между настройкой и экспериментами, а также к высоким температурам окружающей среды в зависимости от места полета. Избегайте недомогания во время полета, принимая лекарства, такие как скополамин с текстовым амфетамином, и используйте несколько ранних парабол, чтобы приспособиться к гравитационным переходам, медленно поднимаясь параллельно полу и лежа ровно во время высокой гравитации. Оказавшись в полетном положении, операторы буровой установки при приближении к выделенному воздушному пространству для параболы обеспечивают достаточно места, чтобы операторы буровой установки могли лежать во время высоких интервалов гравитации и обеспечить доступ к ремням для ног после начала параболы.

Не прикладывайте сильных усилий к телу во время пониженной гравитации. Так как это может отправить тело вверх слишком быстро и несколько опасно для выполнения демонстрации загрузчика образцов. Когда самолет войдет в состояние пониженной гравитации, с помощью шприца для образца капля смеси красителя для подсчета шариков на кончик пальца Чтобы смоделировать образец от укола пальца, используйте расходный материал для капилляров, чтобы снять образец с пальца и загрузить образец в капиллярный загрузчик.

Заведите образец в оптическую систему для обнаружения. Проведите демонстрацию микрофлюидного миксера, установленного под микроскопом. Смешайте кровь и физиологический раствор в соотношении один к одному при соотношении 1,52345 и шесть фунтов на квадратный дюйм в соотношении не менее двух парабол каждая.

Запись видеоданных синхронизируется с другими показаниями. Реальные кадры демонстрации микшера во время полета показаны здесь. Нагнетайте воздух во входное отверстие с солевым раствором, чтобы проверить, будет ли архитектура канала улавливать пузырь, который может помешать оптимальному смешиванию. Смешивать.

Сине-желтая пища умирает при 1,52345 и шести фунтах на квадратный дюйм по крайней мере по две параболы каждая. Опять же, запись синхронизированных данных, показанных здесь, является репрезентативными результатами для двух демонстраций микромикшера с помощью ПЗС-камеры, установленной на панели стереомикроскопа. А показывает смешивание синего и желтого красителя в условиях микрогравитации, а панель В показывает смешивание крови и солевого раствора в условиях лунной гравитации.

Перемешивание может быть визуально оценено в любой точке спирали, а также в выходном канале при демонстрации обнаружения оптических блоков флуоресцентно меченых лейкоцитов во время полета в условиях микрогравитации. Важнейшие показатели производительности для данных проточной цитометрии включают коэффициент вариации пиковых интенсивностей, отношение сигнал/шум, пиковые скорости подсчета и эффективность обнаружения, как показано здесь. Обнаружение оптических блоков относительно не нарушается при переходе от приблизительно 1,5 G к почти нулю G и продолжается во время перехода обратно к 1,5 G.

Обнаружение флуоресцентных счетных шариков, вколовшихся в загруженный образец после демонстрации загрузчика в условиях лунной гравитации, указывает на то, что образец был успешно загружен и достиг оптического блока для обнаружения. После просмотра этого видео вы должны лучше понять, как проводить испытания устройств и снижать гравитацию на борту параболического полета, и, в частности, какие процедуры возможны, тщательное планирование, выбор деталей и проведение испытаний - все это помогает обеспечить высокую отдачу от вашего опыта.