Reduceret tyngdekraft Miljø Hardware Demonstrationer af en prototype miniaturiseret flowcytometer og Companion Mikrofluid Blanding Technology

Summary

Rumflyvning blod diagnostik brug innovation. Få demonstrationer er blevet offentliggjort illustrerer under flyvning, reduceret tyngdekraft sundhed diagnostisk teknologi. Her præsenterer vi en metode til opførelse og drift af en parabolflyvning test rig til en prototype point-of-care flow-cytometri design, med komponenter og forberedelse strategier tilpasses andre opsætninger.

Abstract

Indtil for nylig blev blodprøver astronaut opsamlet i flyvningen transporteres til jorden på rumfærgen, og analyseret i terrestriske laboratorier. Hvis mennesker er at rejse over lav kredsløb om Jorden, en overgang til rum-klar, point-of-care (POC) test. Sådan afprøvning skal være omfattende, let at udføre i en reduceret-tyngdekraft miljø, og upåvirket af de belastninger af lanceringen og rumflyvning. Utallige POC enheder er blevet udviklet til at efterligne laboratorieskala kolleger, men de fleste har smalle programmer og få har påviselig brug i et in-flight, reduceret tyngdekraft miljø. Faktisk er demonstrationer af biomedicinske diagnostik reduceret tyngdekraft begrænset helt, hvilket gør komponent valg og visse logistiske udfordringer vanskeligt at nærme, når de forsøger at afprøve ny teknologi. At hjælpe med at udfylde det tomrum, præsenterer vi en modulær metode til opførelse og drift af en prototype blod diagnostisk enhed og dens tilhørende parabolic prøveflyvningsprogram rig, der opfylder de standarder for fly-testing ombord en parabolsk flyvning, reduceret tyngdekraft fly. Metoden først fokuserer på rig samling for in-flight, reduceret tyngdekraft afprøvning af et flowcytometer og en kammerat mikrofluid blanding chip. Komponenter er tilpasses andre designs og nogle brugerdefinerede komponenter, såsom en microvolume prøve loader og Micromixer kan være af særlig interesse. Metoden så skift fokus til forberedelse fly, ved at tilbyde retningslinjer og forslag til at forberede sig til en vellykket flyvning test med hensyn til bruger uddannelse, udvikling af en standard (SOP), og andre spørgsmål. Endelig in-flight eksperimentelle særlige procedurer for vores demonstrationer beskrevet.

Introduction

Utilstrækkeligheden af ​​de nuværende rum-ready sundhedsmæssige diagnostik præsenterer en begrænsende faktor til dybere bemandede udforskning af rummet. Diagnostics skal være omfattende, let at bruge i reduceret tyngdekraft, og relativt upåvirket af de belastninger af lancering og rumflyvning (fx høje G-kræfter, vibrationer, stråling, temperaturændringer og kabine trykændringer). Udviklingen i point-of-care test (POCT), kan oversætte til effektive rumflyvning løsninger gennem brug af mindre patientprøver (fx en finger pik), enklere og mindre fluidics (dvs. mikrostrømning), og reduceret elektriske krav, blandt andet fordele. Flowcytometri er en attraktiv fremgangsmåde i-space POC grund af den brede anvendelighed af teknologi, herunder mod celletælling og biomarkør kvantificering, samt betydeligt potentiale miniaturisering. Tidligere rum-relevant flowcytometre omfatter »pakning effic nukleareiency «(NPE) instrument, der udnyttede samtidig arc-lampe induceret fluorescens og elektronisk volumen (Coulter volumen) måling ^1-4, en relativt lille benchtop flowcytometer repræsenterer» første generation af real-time flowcytometri data under nul tyngdekraft ^»5, en sheathless Microflow cytometer 'kan 4- og 5-del af hvide blodlegemer (WBC) differentialtælling ved hjælp forbehandlet 5 pi fuldblodsprøver ^6-9, og en fiberoptisk-baserede "flowcytometer nylig testet ombord i International Space Station ^10.

Evaluering diagnostisk teknologi for potentielle rumapplikationer udføres typisk ombord reduceret tyngdekraft fly, der bruger en omtrent parabolsk flyveveje at simulere en valgte niveau for vægtløshed (f.eks nul-tyngdekraft, Martian-tyngdekraft) ^11. Evaluering er en udfordring, fordi flyvningerne er begrænsede, repetitive korte vinduer af vægtløshed kan gøre det vanskeligt at vurdere metoder eller processer, der normalt kræver uafbrudt perioder længere end 20-40 sekunder, og demonstrationer kan kræve ekstra udstyr ikke nemt udnyttes under flyvningen ^12-15. Endvidere tidligere demonstrationer af in vitro-diagnostik (IVD) teknologier, der anvendes i eller er beregnet til, reduceret tyngdekraft er begrænsede og stadig meget arbejde utrykt. Ud over de ovennævnte flowcytometre, andre rum- relevant IVD-teknologi er beskrevet i litteraturen omfatter en fuldblod farvning indretning til immunfænotype applikationer ^16, en automatiseret kamera baseret cytometer ^12, en håndholdt klinisk analysator til integreret potentiometri, amperometri og conductometry ^12,17, en microfluidic 'T-sensor »Udstyr til analyt kvantificering, der bygger på diffusion-baserede blanding og adskillelse ^18, og en roterende» lab på en CD' diagnostik platform ¹9,20. Nyankomne til reduceret tyngdekraft testning kan også se til parabolske flyvedemonstrationer ikke er relateret til in vitro-diagnostik, når de forsøger at gøre enheden evaluering muligt (eller finde ud af, hvad der er muligt). Demonstrationer fra andre tidligere medicinsk eller biologisk eksperimenter med veldokumenteret præparat flyvningen, in-flight-strategier, og flugt testudstyr er inkluderet i tabel 1 ^{15, 21-35.} Disse kan være informativt skyldes medtagelse af manualen in-flight opgaver, anvendelse af specialiseret udstyr og eksperimentel inddæmning.

Kategori	Eksempler
Akut lægehjælp	Trakealintubation (laryngoskop-styret, på Maniki) 21, hjerte- liv Support (bedøvede grise) 22
Kirurgisk pleje	Laparoskopisk kirurgi (video simuleret 23 på bedøvede grise 24,25)
Medicinsk billedbehandling eller fysiologi vurdering	Ultralyd med underkroppen negativt trykkammer 26, Doppler flowmeter (hoved monteret) 27, centralt venetryk monitor 28
Specialized biologisk udstyr	Mikropladeaflæser (og in-flight handskerummet) 29, system til cellecyklus eksperimenter 30, mikroskop temperaturkontrol (brightfield, fasekontrast, og multi-kanal fluorescens stand) 15, kapillærelektroforese koblet til video mikroskop 31
Andre	Plant høst med pincet 32, indeholdt rotter 33,34 og fisk 35 til observation

Tabel 1. Parabolic flyvedemonstration Eksempler med velbeskrevne metoder / Eksperimenter

At udvide den tidligere eksempler og give større indsigt i succesfulde in-flight demonstrationer, præsenterer vi et modulopbygget og smidig procedure for opførelse og drift af en prototype flowcytometer med tilhørende mikrofluid blanding teknologi som en del af en parabolflyvning prøvestand. Riggen giver demonstrationer af prøve lastning, microfluidic blanding, og fluorescenspåvisning partikel, og blev testet ombord 2010 NASA lettere adgang til Space Environment (FAST) parabolsk fligHTS fløjet fra den 29. september til den 1. oktober 2010. Disse demonstrationer trække fra begyndelsen, midten og slutningen, henholdsvis en potentiel anordning workflow, hvor fingerprik mellemstore blodprøver er indlæst, fortyndes eller blandes med reagenser og analyseret via optisk detektion. Skalering et flowcytometer til en kompakt enhed kræver innovation og omhyggelig del udvælgelse. Brugerdefineret og off-the-shelf komponenter bruges her, valgt som bedste tidlige tilnærmelser af sidste komponent valg og kan være tilpasses de design af andre innovatorer. Efter en skitse af prototype komponent valg, opsætningen er beskrevet på en støttestruktur, der tjener som et skelet for rig samling. Prototype komponenter tildeles steder, sikret, og ledsaget af yderligere komponenter, der er nødvendige for en vellykket forsøg. Opmærksomheden blev derefter skifter til mere abstrakte procedurer, der involverer standard (SOP) udvikling, uddannelse og anden logistik. Endelig demonstration-specifikke procedurer erbeskrevet. De her beskrevne strategier og valg af støtte rig komponenter (fx mikroskop, akryl boks, etc.), selvom der gennemføres her for specifik prototype, tale til de generelle problemstillinger og udfordringer der er relevante for at teste noget blod diagnostisk udstyr i en reduceret tyngdekraft miljø .

I 2010 flyvninger, to månens tyngdekraft (nå cirka 1/6 jord tyngdekraft) og to mikro-tyngdekraft flyvninger blev planlagt på 4 dage, men i sidste ende disse blev omlagt over 3 dage. Demonstrationer blev udført om bord på et modificeret privat drevet, smalkroppet jet passagerfly ^36. Hver flyvning billede 30-40 parabler, hver gav ca. 20 sek høj gravitation (ca. 1,8 g) efterfulgt af 20-25 sek med reduceret tyngdekraft betingelser. Efter halvdelen af ​​parabler blev henrettet, flyet standsede i en periode på omkring 5-10 min i vandret flyvning at gøre det muligt for flyet at vende rundt og hovedet tilbage mod landingsstedet mens performing resten af ​​parabler.

Protocol

De humane blodprøver anvendt i denne protokol blev indsamlet med IRB godkendelse ved hjælp af minimalt invasive protokoller (se Tak).

1. Rig Assembly

1. Saml prototype komponenter (fluidik, optiske kontrol / datafangst electronics) for en simpel flowcytometri, der skal anvendes i reducerede tyngdekraft betingelser
   1. Forbered et trykbærende system med minimal vægt og magt nødt til drivsystem fluidics
      1. Tilslut en miniature luftpumpe til et differenstryk sensor.
      2. For at opretholde en konstant drivtryk, kontrollere pumpens udgang med puls-bredde-modulation og en arbejdscyklus reguleres ved hjælp af en proportional-integral-derivat controller i custom styresoftware (trin 1.1.7).
   2. Saml en fluidkildebeholder der kan indlæses uden luftlommer (se trin 3.4)
      1. Monter en stiv plast hætteglas (figur 1A) med en latex diaphraGM, fast fastgøres cap, og indløb luftslangen på hætteglasset base (forseglet tilslutning ved hjælp af optisk lim).
      2. Sørg for, at pumpen tryksætter hætteglasset uden luft eller væske lækager, komprimere membranen til at køre flydende flow ud af hætten exit rør.
   3. Design en flydende affald beholder til opsamling af affald uden at bygge et modtryk, der vil kompromittere flow
      1. Brug et hætteglas-limet inden-a-hætteglas design (figur 1B) til dobbelt indeslutning.
      2. Cap hætteglassene med en sikret skum svamp vindue, der fælder flydende affald, men tillader luft trykudligning med håndbagage miljø.
   4. Lav en prøve loader til brug i reduceret tyngdekraft
      1. Maskine og samle en fjederbelastet klemme design med guiderails (Figur 1C), således at det pålideligt klemmer en kappe monteret kapillær mellem to O-ringe i den flydende linje. Sikre, at det bevarer prøvevolumen ved lastning, plads til systemet priming når en prøve ikke er indsat, og undgår vildfaren boble introduktion.
      2. Sørg for, at i mangel af en kapillær, fjedrene Tryk på O-ringe sammen for at færdiggøre den flydende line og muliggøre priming uden at lække (figur 1D, venstre).
   5. Design et Micromixer der ikke er afhængige af drevne mekaniske delkomponenter til at fungere
      1. Undfange et to-indløb spiral-vortex Micromixer (Figur 1E), der opnår kaotisk advektion nødvendig for at overvinde laminar strømning indenfor de mikrofluidkanaler. Dette design leverer alt ind væske nedstrøms, således at én prøve run påvirker ikke den næste.
      2. For nemheds skyld fabrikere Chosen design ved hjælp af den hurtige prototype polydimethylsiloxan (PDMS) metode (figur 1F). Anvende en to-dimensional computerstøttet designet fotomaske trykt ved 20.000 dpi at fremstille den nødvendige SU-8 skimmel i et renrum ^37.
         BEMÆRK: Brug et modiceret 23 gauge fit til en lodret boring mølle til at bore huller ved de fjorde, vortex, afsløring indløb og udløb afsløring pletter, og en hånd lup til at hjælpe sigte nålen. Klip chips fra PDMS hjælp af en barberblad og passer hullerne med 0,5 "hule stål pins stikker ud af den ikke-støbt bagsiden af ​​chippen. Tilslut den centrale spiral exit pin til påvisning kanal indgangen pin hjælp microbore slange.
      3. Grundigt rene chip med ethanol og tør støbt overflade med mat tape. Brug en tom sprøjte til at blæse ethanol ud af benene. Forkæl PDMS chip og en uberørt dækglas inde plasma renere og bond dem inden 10 sek ved at påføre et let tryk, straks kontrollere ved lysmikroskopi, at chippen er trykket helt uden at kompromittere kanal åbenhed.
   6. Montere en håndflade-størrelse miniature optisk blok til at detektere individuelle strømmende partikler
      1. Udformningen i fig 2AB er egnet til tofarvet epifluorescence laserbelysning og detektering, og udnytter en PDMS straight-kanal (120 af 200 um) flow celle for bekvemmelighed.
      2. Mount blok (figur 2C) under anvendelse af kommercielt tilgængelige optomekaniske komponenter og tilpasse fiber-koblet enkelt foton tælle moduler.
   7. Design elektronik og software til enheden kontrol og dataopsamling
      1. For nemheds skyld i tidlig prototyping, anvender håndloddet stykker tilsluttet dataopsamling (DAQ) kort (Figur 2D).
      2. Kode og programmere en brugerdefineret software (eksempel i figur 2E) for at fungere rig enheder og synkronisere alle data.
2. Yderligere komponenter (ikke formelt er en del af prototype)
   1. Indarbejde en 3-dimensionel accelerometer (figur 2D, venstre) og en strømningshastighed meter (ikke afbilledet). Et accelerometer er til stede om bord på flyet, men (sandsynligvis) ikke kan direkte synkroniseres til other indspillede data.
3. Elektrisk strøm ordning
   1. En mekanisme for hurtig og komplet elektronik nedlukning (påkrævet af sikkerhedsmæssige årsager på reduceret tyngdekraft flyvninger)
      1. Tilslut en enkelt strømskinne (med en enkelt I / O-knappen) til flyet magt distribution panel (120 VAC 60 Hz).
      2. Fjern laptop batteri og indstille laptop at operere gennem strømkabel alene.
   2. Strøm til alle enheder
      1. Direkte strøm til laptop (batteri fjernet), et lysmikroskop, og to fotondetektorer anvender strømskinne.
      2. Power resterende enheder via USB DAQ-kort, der er forbundet til den bærbare eller ved hjælp af batterier.
4. Fly-ready rig layout
   1. Overvejelser for vellykket in-flight ydeevne
      1. Samlet plads til rådighed, er begrænset til et mindre område end fastsat for en lignende demonstration på jorden (figur 3A). Overveje samlede plads til rådighed, og hvordan at sTempoet vil blive delt mellem eksperimentel rig plads (herunder komponenter ud over dem, formelt er en del af prototypen) og bruger rummet omkring riggen. Eksperimentelle rigge variere med hensyn til fremad eller bagud positionering, men dette i høj grad påvirker ikke tilgængelig operationel rum (eller in-flight fysik).
      2. Bestem hvilke komponenter der er mere passende adgang til dem på et stående, knælende, eller gulvhøjde, samt overveje, hvilke komponenter vil drage størst fordel af den beskyttelse, nås inden for en støtte struktur.
   2. Rig støttestruktur
      1. Anskaf eller konstruere en lodret redskabsholder, der overholder betragtes layout behov, indeholder alle de komponenter, gør forskellige vertikale niveauer for organisation, tåler flyrejse accelerationer, og fastgør den tilsigtede flyets kabine gulv.
      2. Tildele komponenter til niveauer i redskabsholder (figur 3B): et øverste niveau for at placere den bærbare computer, en mid-rack niveau til contain prototype underkomponenter og et gulv plan for at indeholde ekstra klude, handsker og en diverse affaldsbeholder.
      3. Forestille sig yderligere strukturer i rack at imødekomme forskellige ønskede niveauer. Gennemføre støtte bjælker på 'mid' højde til at holde en 2 ft. Ved 2 ft. Mikroskop breadboard plade til at skrue ned rig komponenter og støtte bjælker ca 2 fod højere til at understøtte en flygodkendte laptop truget.
      4. Inden vertikale niveauer, fastlægge optimale komponent arrangement, idet der tages begrænsninger konto tilgængelighed afholdt på grund af tilstedeværelsen af andre komponenter, såvel som på grund af den potentielle position / orientering af riggen selv ombord på et fly (f.eks ^4. side af et kvadrat rig kan være tæt på fly væg, så kun 3 sider tilgængelige).
         BEMÆRK: benstropper til at sikre Testoperatorerne i en fast afstand fra riggen og er muligvis ikke tilgængelig på alle sider.
      5. Baseret på disse bestemmelser, diVide breadboard plade i 4 kvadranter (figur 3C), anbringelse dedikerede steder for elektronik og optisk blok mod flyet væggen, og prøven loader og mikrofluid chip mod kabinen.
5. Prototype sikring, inddæmning, og visualisering setup
   1. Systemelektronik
      1. Design, laser-cut, og samle en brugerdefineret akryl boks (Figur 2D) til at indeholde DAQ kort (fastspændt) og håndloddet boards (skruet til kassen væg).
      2. Udnyt en svingdør for nem adgang (fastgjort i flyvning med stof hook-and-loop) og udgang huller til USB-kabler og ledninger.
   2. Prøve loader
      1. Fabrikere en brugerdefineret akryl 'handske' boksen (figur 4A) med arm adgang huller til at give en kubisk plads til at udføre læsseren demonstration (figur 4C) uden at risikere kontaminering af flykabinen.
      2. Feed slanger til og fra læsseren gennem små cirkulære huller i siden af ​​kassen.
   3. Micromixer
      1. Tilpasse udstyr, der anvendes på jorden. Bolt et stereomikroskop (figur 4B) til breadboard plade og udstyre det med en brugerdefineret akryl chip holder også boltet til pladen.
      2. Monter en USB CCD-kamera til okularet og tilslut det til den bærbare computer (figur 4D) for at gemme video synkroniseret med andre data (tyngdekraft, kørsel pres, og flow rate).
   4. Optisk blok
      1. Fabrikere en brugerdefineret uigennemsigtig akryl boks (figur 4A, højre) til at dække blokken, afskærmning det fra omgivende lys og kontrollere laser risici.
      2. Udnyt et optisk filter "vindue" for sikkert at kontrollere laser funktion.
   5. Laptop
      1. Bolt en flygodkendte laptop skuffen til den støtte bjælker i støttestrukturen.
      2. Brug hook-og-løkkefastgørelsesorgan at sikre USB-kabler langs rack arkitektur.
6. In-flight demonstration implementering
   1. Enkle tiltag for at fortsætte gennem demonstrationer
      1. Indarbejd yderligere komponenter, der eliminerer nødvendige manuelle justeringer slanger under flyvning eller andre aktioner, der kræver væsentlig fingerfærdighed eller risikerer at lække væske ind i kabinen miljøet.
         1. Custom-maskine og integrere et tryk manifold (figur 5A), der består af en aluminium cylinder bores og udnyttes til at passe til en skrue på p luer adapter tjener som et tryk indløb. Bor mindre huller rundt langs omkredsen til at passe O-ringe og mikrobore slanger som forretninger. Bruges til at presse flere kilder hætteglas samtidigt.
         2. Samle et panel af tre-vejs magnetventiler (figur 5B), som kontrolleres af tandem MOSFET afbrydere (figur 5C) Kablet til en DAQ kort. Tilpasse mikrobore rør passerventilporte. Bruge til at styre væskestrømmen fra de forskellige hætteglas.
      2. Program software til at fortsætte gennem demonstrationer (figur 6) ved hjælp af single-knap interventioner (fx enkelt klik på den bærbare computer).
   2. Backup manuel kontrol
      1. Tilføj dias klemmer til riggen for at aktivere nogle manuel kontrol over fluidikken, måske hvis slanger uventet skal afbrydes og tilsluttes igen under flyvningen.
      2. Omfatte tilstrækkelige oprydning klude i gulvet rack sektion i tilfælde af utætheder i flyvning.
7. Flight forstyrrelse parathed: Klar system for eventuelle pludselige voldsomme stød kræfter, ingen vibrationer eller passager kollision under flyvningen.
   1. Justering stabilisering
      1. Påfør hurtigtørrende epoxy til linie komponenter, der let forkert indstillet, især optiske komponenter.
      2. Påfør industriel kvalitet epoxy over quick-tør epoxy samt at sikre andre components som nødvendige, herunder CCD-kameraet tilknytning til okularet.
   2. Fysisk forstyrrelse test
      1. Ryst rig støttestruktur med alle komponenter på plads.
      2. Tjek individuel komponent funktionalitet efter underkaste rig til forstyrrelsen, specielt tilpasset optiske komponenter.
   3. Passenger risikostyring
      1. Påfør skum polstring til områder (hjørner, kanter) af den vertikale redskabsholder struktur, der vil kunne skade en flyvning passager, der ved et uheld slår ind riggen (figur 4C).
      2. Sikker polstring med sort gaffatape.

2. Demonstration Forberedelse og Logistik

1. In-flyvning og på jorden holdet rolletildelingerne
   1. Tildel rig operatør (er) til at udføre både rig opsætning og alle hands-on operationer i flyvningen. Hands-on operatørerne kan bedst visualisere når riggen installationen er færdig.
   2. Tildel ground support til at udføre prøve forberedelse og et andet præparat opgaver, som ikke direkte involverer riggen, hvilket minimerer tid byrder rig operatører.
2. Indledende standardprocedure (SOP) udvikling
   1. Skriv alle skridt til at indarbejde før flyvning (dagen før og morgenen før), in-flight, og post-flight procedurer, som anvender kun udstyr og materialer, der vil være tilgængelig på fly placering. En 5 til 10 min blok af niveau fly flyvning kan være til rådighed for sidste minut opsætning procedurer, før parabler begynde eller halvvejs da flyet vender.
   2. Tildel flyvningen eksperimentelle procedurer til dedikerede antal parabler, der konstaterer, at parabler sandsynligvis vil blive adskilt halvvejs gennem at lade flyet til at vende rundt og hovedet tilbage til landingsite, og at en anden gruppe kan anmode flyet at udjævne mid-eksperiment eller færre parabler kan flyves end forventet.
   3. Undfange demonstration procedurer for at minimere biologisk risiko risiko ud over effektiv inddæmning, undgå faktiske biologiske prøver, når det er muligt. Udnytte blå mad farvestof tilsat fluorescerende tælle perler (figur 1D) som et alternativ til blod under prøven loader demonstration.
3. Demonstration uddannelse
   1. Indstil en træningsplan tilstrækkelig til fuldt ud at revidere og forfine SOP, samt generere grundige jordkontrolsegmenterne data at sammenligne med flyvedata.
   2. Efter udførelse før flyvning SOP, 'låse' riggen ind i et rum for at simulere in-flight oplevelse, opskæring adgang til værktøjer eller formalede materialer. For endnu strengere træning, markere ud en del af gulvet opfylder de tildelte dimensioner, der vil være tilgængelige in-flight ^32.
   3. Under træningen følge SOP exactly, og bruge et stopur til at annoncere 20 til 30 sec parabler, hvilket indikerer indgang og udgang af reduceret tyngdekraft, såvel som en mid-flight parabel pause.
   4. Indarbejd afsluttede SOP'er til egentlige flyvning dagsskemaer, dividere 'før flyvning aktiviteter mellem dag-of-flight og dag-før-flyvning.
   5. Uddanne sig til uventede in-flight hændelser, herunder pludselige kræfter rammer riggen eller flyet pludselig udjævning i midten af ​​et eksperiment.
   6. Test stabiliteter af prøver og reagenser, når de underkastes en udvidet pause (hr eller mere) mellem før flyvning procedurer og in-flight-aktivitet. Bemærk også, at temperaturerne kan være betydeligt højere ved søgning placering.
   7. Træn flere enkeltpersoner som primære erhvervsdrivende mesterligt at betjene enheden under flyvning. Det er uforudsigelig som vil blive syge i løbet af parabler, og en given bruger kan være upåvirket af en flyvning og bliver syge på en anden.
4. Ground udstyr og støttematerialer
   1. Saml en værktøjskasse til at omfatte backup komponenter og udstyr, der er nødvendige for reparation, herunder håndværktøj, lodning udstyr og lim / epoxy blandt mange andre emner.
   2. Saml prøve og reagensmængder ud over, hvad der er beregnet til brug i løbet af de planlagte flyvninger i tilfælde uventet fly udsættelse sker efter en prøve eller reagens er allerede klargjort til flyvning.
5. Shipping
   1. Setup forsendelse nødvendigt at transportere riggen, jordbaseret udstyr (værktøj, centrifuge, pipetter, vortex mixer, andre) og letfordærvelige (blodlegemer, reagenser). Sørg for tilstrækkelig tid til at modtage, inspicere, samle, og test hardware for flyvningen kampagne.
   2. Encase rig på alle sider undtagen bund ved hjælp af bobleplast. Ship rig hjælp af en brugerdefineret trækasse boksen monteres indvendigt med skumpuder og chok materiale.
   3. Ship understøtter jordbaseret udstyr / værktøjer i en stiv beholder eller brystet.
   4. Ship letfordærvelige i 1 i. Tyk isoleretskum kasse indeholdende tøris til elementer, der kræver -20 ° C opbevaring og fryser fryseelementet for elementer, der kræver 4 ° C opbevaring.
6. Pre-prøveflyvninger
   Udfør før flyvning test på flyvningen sted at kontrollere funktionaliteten af ​​alle komponenter flere dage før flyvningerne.
   Fly rigge vejes og kran ombord på flyet, og sandsynligvis forblive på flyet for varigheden af ​​flyvningen ugen.

3. In-flight Demonstrationer

Demonstrationer / eksperimenter er delt mellem to dage betegnelser ("Day A" og "Day B" nedenfor). Day A er udpeget til mikrosammenblanding demonstration and Day B udpeges til påvisning og prøve partikel lastning demonstrationer.

1. Forberedelse Ground prøve til Micromixer demonstrationer (Day A only)
   1. Fortyndes 3 ml blå fødevarer farvestof i 12 ml 1x phosphatpufret saltvand (PBS).
   2. Fortyndes 3 ml gule farvestof i fødevarernto 12 ml 1x PBS.
   3. Stamme 15 ml kommercielt oprensede røde blodlegemer.
      ADVARSEL: Fordi ingen testmetoder kan garantere med 100% sikkerhed fraværet af et smitstof, bør humant afledte produkter altid håndteres som biologiske farer.
   4. Load prøvehætteglas (se trin 3.3) for hver prøve, plus en ekstra hætteglas indeholdende kun saltvand.
2. Forberedelse Ground prøve til optisk blok demonstration
   1. Kombiner 60 pi fluorescerende tælle perler med 14 ml 1x PBS (4.3 perler / pi) med 1% Tween. Indlæse i hætteglas.
      ADVARSEL: Håndter alle kemikalier med forsigtighed og brug personlige værnemidler (PPE).
   2. Fortynd en 50 pi finger stick fuldblodsprøve 100 gange med 1x PBS og tilføje SYTO 83 farvestof for [Final] = 5 uM. Let vortex at blande. Inkuber i> 5 minutter ved stuetemperatur.
      ADVARSEL: SYTO 83 farvestof opløses i dimethylsulfoxide (DMSO), der let absorberes gennem huden. Kan irritere øjnene, åndedrætsorganerne og huden. Håndtag hjælp PPE.
   3. Centrifuge celleprøve (ved 2.300 xg i 4 min), pipetteres off supernatant.
   4. Vask farvede celleprøve ved tilsætning af 1 ml 1x PBS, centrifugering ved 2.300 xg i 4 min pipettering off supernatant. Gentag to gange mere.
   5. Retur volumen til 15 ml med 1x PBS for at nå en endelig 1: 500-ganges fortynding af den oprindelige kommerciel bestand. Strain celler og belastning i hætteglas.
3. Ground prøveforberedelse for prøve loader demonstration (Day B only)
   1. Forbered kapillære forbrugsstoffer til prøve loader demonstration ved at skære mikro-hæmatokrit kapillarrør i 15 mm segmenter med et barberblad.
   2. Forbered prøven til loader demonstration: Bland 250 pi lager fluorescerende perler med 250 pi ufortyndet blå mad farvestof (500 perler / pi). Tegn 250 pi prøve i to 1 ml sprøjter, der hver er udstyret med en stump spids neEdle der er tapede lukket med tape.
4. Indlæse væskekilden hætteglas
   1. Anvend frisk, pulver-fri latex membran til hætteglas (skære finger fra handske acceptabel). Kontroller, at membranen er lang nok til at strække sig fra hætteglasset gulvet og fold over toppen ydre rand. Skub hætteglasset ring over den foldede del.
   2. Placer en midlertidig glideklemme på kasket stikkontakt slanger, der vil forhindre væske udvisning under kasket indsættelse.
   3. Inden påfyldning af hætteglasset, negativt tryk hætteglasset med en sprøjte for at udvide membranen. Hæld væske på toppen af ​​hætteglasset og sæt hætten på en vinkel, sådan at ingen luft er fanget under hætten under hætten placering (nogle væsken løber ud). Kortvarigt fjerne glideklemme at prime stikkontakt slanger og frigivelse kollapse pres fra mellemgulvet.
5. Forbered rig demonstrationer
   1. Tilslut og kontroller alle slangeforbindelser
   2. Hook source hætteglas i systemet. Fit hætteglas i en brugerdefineret acrylic hætteglas holder og sikre dem med og hook-and-loop.
   3. Tøm indeholdt affald i hætteglas eller siloer.
   4. Tjek harddiskplads og opstart skik demonstration software.
   5. Udfør systemets fluidics primingprocedure specifikke for hver demonstration.
   6. Swap i nye batterier til ethvert batteridrevet enhed (f.eks accelerometer).
   7. Manuelt ryste fluorescerende partikel prøver.
   8. Kør kort før flyvning test eksperiment.
6. Undgå in-flight køresyge
   1. Tag forudsat medicin (skopolamin og dextroamfetamin, både sikre og effektive til at forebygge køresyge under flyvningen)
   2. Heed anbefalede krop positionering strategier under flyvningen (f.eks ligge fladt på ryggen under øget tyngdekraft, med kroppen lige og hoved sned frem, og tillade kroppen til at flyde op på sin egen under overgangen til reduceret tyngdekraft). Hvis det er muligt, bruger flere tidlige parabler at tilpasse sig de tyngdekraft ændringer. Behold en plastik opkast taske let tilgængelig i en lomme foran. Opkastning kan opstå pludseligt og uden forudgående kvalme.
7. Position rig operatører gang i flyvningen, nærmer dedikeret parabel luftrum. Give tilstrækkelig plads til at tillade rig operatører til at ligge ned i løbet af high-gravitation mellemrum og give adgang til benstropper. Når parabler begynder, gælder ikke stærke kræfter på kroppen under reduceret tyngdekraft, da det kan sende kroppen op for hurtigt og lidt farlig.
8. Udfør microfluidic mixer demonstration (Day A only)
   1. Manuelt rystes blod hætteglasset før prøvekørslen.
   2. Bland blod og saltopløsning i et 1: 1-forhold på 1,5, 2, 3, 4, 5 og 6 psi for mindst 2 parabler hver, optagelse videodata synkroniseret med andre behandlinger.
   3. Sprøjt luft ind saltvand indløb at teste, om kanal arkitektur vil fælde en boble, der kan forhindre en optimal blanding.
   4. Bland blå og gule farvestoffer til levnedsmidler ved 1,5, 2, 3, 4, 5 og 6 psi i mindst 2parabler hver igen optagelse synkroniserede data.
   5. Påfør slide klemmer til systemets fluidics når du er færdig for at forhindre produktionen yderligere affald.
   6. Check dataintegriteten, før du lukker elektronik i tilfælde demo repeat er påkrævet.
9. Udfør optisk blok og prøve loader demonstrationer (Day B only)
   1. Manuelt ryste prøver, før du kører.
   2. Kør fluorescerende tælle perler gennem den optiske blok 3 parabler. Flush-system med saltvand i mindst 1 parabel mellem prøvetyper.
   3. Gentag 3.9.2 for de fluorescerende hydrogelpartikler og WBCs.
   4. Kontroller data for forsvundne enheder, der skal gentages, før man går videre til prøve loader demonstration.
   5. Begynd optagelse prøve loader demonstration ved hjælp af HD-videooptager.
   6. Når flyet kommer ind reduceret tyngdekraft, skal du bruge en prøve sprøjte til at placere en dråbe af optællingen perle farvestofblanding på en fingerspids at simulere en finger pik prøve. Brug enurealistisk stor dråbe (figur 1D) for at teste grænserne for at holde et stik i fingeren prøven på en finger under reduceret tyngdekraft.
   7. Brug kapillær forbrugsmaterialer at afhente prøve (ca. 10 pi) off finger og belastning i kapillær loader.
   8. Tør resterende prøve off finger ved hjælp af klude inkluderet i kassen.
   9. Kør prøven i optisk system til detektering.
   10. Gentag test flere gange ved hjælp af forskellige aktører.
   11. Kontroller data for forsvundne enheder, der skal gentages, før du lukker elektronik.
10. Post-fly lukning
    1. Tøm og bortskaffe affaldet korrekt ved hjælp biohazard mærket indeslutning beholdere efter behov. Farligt affald kan kræve overførsel ud af flyet facilitet.
    2. Grundigt flush system under anvendelse af en 5 ml sprøjte fyldt med vand for at give kraftig rengøring. Skyl ventiler frem og tilbage gennem alle 3 havne.
    3. Tør nogen rod hjælp spritservietter ned.
    4. Spæd for næste demonstration.

Representative Results

Repræsentative resultater for Micromixer demonstration vises i figur 7, som det ses af CCD-kamera monteret på stereomikroskop. Blanding kan vurderes visuelt på ethvert punkt langs spiral, samt i forbindelse med forsøg med to sæt af fluider Exit kanal: blod / saltvand og blå / gul farvestof. Kvantitativ analyse af to-dimensionelle billeder kan omfatte bestemmelse af skygge ensartethed på tværs af kanalen bredde i forskellige regioner, som vist i andre publikationer ^38-40. Se Supplerende Figur 1 for yderligere oplysninger. Se Supplerende Figur 2 for demonstration af boble håndtering af mikrofluid chip.

Resultater for detektion partikel i de optiske blok og prøve loader demonstrationer vises i figur 7C og D hhv. Optisk blok påvisning af fluorescensmærkede hvide blodlegemer (Figur 7C) synes forholdsvis upåvirket af en overgang fra ca. 1,5 g til næsten nul-g og fortsætter under overgangen tilbage til 1,5 g. Prøven loader data viser, at en prøve med succes blev indlæst (her under månens tyngdekraft forhold) og nåede den optiske blok til påvisning (figur 7D). Kvantitativ analyse af data læsning anvender en brugerdefineret peak optælling algoritme til at sammenligne tæller og signal-til-støj-forhold i reduceret versus normal og høj tyngdekraft betingelser. Se Supplerende Figur 3 for udvidede spor og eksempel analyse.

Figur 1:. Fluidics Delkomponenter (A) Hætteglasset kandidat kilde bruger et custom-bearbejdet aluminium hætte monteret med to O-ringe langs sin Inserted del. Hætteskruerne ned til hætteglasset 'ring', der holder hætten fast mod øverste hætteglas rand. (B) kandidat hætteglas resthætten tillader luft, men ikke væske til at passere gennem snittet åbning i toppen. (C) kandidat prøve loader omfatter individuelt bearbejdet hoved, center, og mund stykker, pasform til to guiderails. Føreskinner afstand letter kapillar positionering. (D) En samlet prøve dråbe fra en fingerspids er indlæst i fluidledningen. (E) Kandidaten spiral-vortex Micromixer blander to løsninger gennem en 3-rotation ('1', '2', '3') spiral (indre radier 1,9-0,9 mm) og vortex afløb (»V«, diameter 320 um). Fluid passerer derefter via microbore slange til en exit-kanal ("E"). Kanaler er 200 um bred med 120 um høj. Højden af vortex afløb (V) er 1-2 mm før mødet stift. (F) Chip fodaftryk erforholdsvis mindre end en skilling.

Figur 2: optiske og elektroniske Delkomponenter. (A) Behandles optisk blok komponent design omfatter to lasere ('Grøn' og 'Red') plus flere stråledelere (»BS«), linser, og fotondetektorer (PD '). (B) Et fast modellerede design (indsat) bliver bearbejdet, anodiseret, og samles. Stage (S), flow celle placering hjemmeside (blå pil), rød laser (rød pil) er mærket. (C) For i-prøveflyvninger, er blokken fastgøres ved hjælp af klemmer og justering inventar, som også holder fiberoptik fodring foton tælle moduler. (D) Store DAQ bestyrelser og hånd-loddet elektronik er praktiske løsninger, før kontrol / kan erhvervelse elektronik reduceres til mikroelektronik equivale NTS. Den optiske blok (dækket i en brugerdefineret sort akryl boks, umærket til venstre) er synlig på fotografiet med et accelerometer (Acc.) Fast på toppen. (E) Eksempel custom software til Micromixer demonstration muliggør samtidig anordning kontrol udlæsninger og datalagring.

Figur 3:. Test Rig Layout (A) Flight miljø kan være overfyldt, afhængigt af hvor mange grupper samtidigt kører eksperimenter under flyvningen (B) Rig komponenter er samlet på en lodret udstyr rack delt mellem 3 niveauer.. Benstropperne (rød og gul) er synlige i en bue omkring racket. (C) Mikroskopet breadboard plade er opdelt i 4 kvadranter for demonstrationer og placering af boksen elektronik.

ve_content "FO: keep-together.within-page =" altid ">
Figur 4: Indeslutning og visualisering. (A) En custom-fabrikeret akryl 'handske' boksen giver prøven loader demonstration under flyvningen. Indvendige beholdere holde prøver, kapillærer og affald. (B) et stereomikroskop forsynet med et custom-fabrikeret mikrofluid chipholderen giver under flyvningen visualisering af Micromixer demonstration. Mikroskopet er modificeret med en udvidet hals for at gøre plads til chippen holder, som holder to chips samtidigt, der hurtigt kan vendes mellem at bruge en chip bakke monteret med magneter til at holde det i en af to positioner. (C) et rig varetager prøven loader demonstration mens knælende under flyvningen. En anden operatør driver et videokamera til venstre. (D) Den Micromixer er synlig på den bærbare computer.

Figur 5: Yderligere komponenter til Aktiver Demonstrationer at betjene via Simple interventioner. (A) Lufttrykket splitter består af en delvis udhulet og tappet cylinder, som en nål er indrettet. Tryk forretninger selektivt kan fastspændes til at nedsætte antallet af udgangsåbninger. (B) Panelet af 12 tre-vejs magnetventiler styres gennem tandem MOSFET kredsløbet i (C).

Figur 6:. In-flight Demonstrationer De tre-vejs magnetventiler har en fælles port (hvid pil spids), der altid er forbundet til enten standard OFF port (rød) eller ON port (grøn). Kontakten til ON tilstand udløses med en 5-volt I / O-signal. (A) Prøven loader demonstration omfatter indlæsning af en prøve og kørsel af prøven til den optiske blok (OB) til detektion. Opsætningen anvender to ventiler, en før og en efter læsseren. Under læsning, er begge ventiler sat til OFF, forhindrer væske bevægelse som læsseren er udnyttet. Aktivering ventilerne ON åbner fluidik pathway strækker sig fra saltvand (S) hætteglas til affald (W) hætteglas, lade pumpen køre prøven til analyse. (B) Overgangen fra "manual" til "1-knap" interventioner i den optiske blok demonstration tillader sekventiel testning af tre forskellige prøvetyper - fluorescerende optælling perler (CB), en proprietær fluorescerende hydrogel mikropartikelprogrammer (NS), og fluorescens-mærkede WBCs - uden et behov for at omkonfigurere slangeforbindelser. Saltvand er i stand til at skylle systemet mellem prøver. SPL. = Airpres splitter.

Figur 7: Repræsentative resultater. (A) Blå-gult farvestof blanding under mikro tyngdekraft forhold. (B) Blod-saltvand blanding under månens tyngdekraft forhold. (C) WBC detektering under vægtløshed flyvning. Kritiske performancemetrikker for flowcytometri data omfatter variationskoefficienten af topintensiteterne, signal-til-støj-forhold, peak optælling satser, og afsløring effektivitet. (D) Fluorescerende optælling perler tilsat i en indlæst prøve påvist efter demonstration af loader i månens tyngdekraft.

Supplerende Figur 1: Blanding analyse (blod-saltopløsning). (A) at blande billeder konverteres til gråtoner og analyseret i de udpegede områder (indløb, spiraler 1-3, og afslut) perligningen σ = <(I - <I>) ^{2> 1/2,} hvor σ afspejler graden af blanding, I = gråtoner intensitet mellem 0 og 1, og <> er gennemsnittet for prøven. Denne metode afspejler tilsvarende bestemmelser i publiceret litteratur ^38-40. For en fuldstændig blandet prøve, σ er lig med nul. For en ublandet prøve, σ er lig 0,4 og 0,5. I praksis fuldstændig blanding når sigma værdi er mindre end 0,1. Denne metode, selv tilstrækkelig til demonstrationsformål, er begrænset, fordi blanding er en 3-dimensionel proces og kræver derfor 3-dimensional vurdering (gennem konfokal mikroskopi eller andet) for at beskrive fuldt graden af blanding. (B) Blod-saltvand blandings- resultater opnået i flyvning vises under forskellige tyngdekraft betingelser. Den "høje" tyngdekraft graf blev opnået i løbet af en mikro tyngdekraft flyvning. Pumpe drivtryk serg øges fra venstre mod højre i hver graf.

Supplerende Figur 2: Demonstration af boble håndtering. To bobler, en injiceret i høj tyngdekraft og en injiceret i mikro-tyngdekraft, spores over tid via video observation. Hver boble effektivt sender mikrofluid chip. Præstationen kontrast med andre ground testet blanding geometrier med en større tendens til at fange bobler (data ikke vist). Hvide pile angiver luft føres gennem den chip, som er vanskelige at skelne fra saltvand i de statiske billeder.

Supplerende Figur 3:. Extended flowcytometri spor Fluorescent optælling vulst (A) og hvide blodlegemer (B) detektion spor optaget over 3 parabler er vist. Satser detektion (toppe / sekund) vises (hvid tekst) under høje og lave tyngdekraft perioder som bestemt via brugerdefineret software. Andre kritiske målinger (f.eks coeffikan måles faktor variation af topintensitet, signal-til-støj-forhold) for indsigt i virkningerne af tyngdekraften på fluidikken og optisk detektion arkitektur.

Discussion

Den her beskrevne metode aktiveret effektiv demonstration af de vigtigste teknologiske komponenter (prøve lastning, microfluidic blanding, og optisk detektion) i løbet af 2010 FAST parabolflyvninger, med sammenlignelige resultater til jord test. Uddannelse og SOP her beskrevne metoder var særlig effektiv, og hjalp med at belyse redskaber og andre 'krykker' væsen lagt til grund for praksis demonstrationer, der ikke ville være til rådighed om bord Parabolic flyvning.

Indsatsområder omfatter inddæmning og layout. Brugerdefineret akryl komponenter kan ikke være tilstrækkelig robust til inddæmning formål. Den "handske 'boksen blev ramt af en passager under flyvningen under en tyngdekraft overgang og derefter faldt fra hinanden i løbet af et groft flyet lander. Slange forbundet til mikrofluid chip blev traktoren under en blå-gul farvestof blanding demonstration kortvarigt lækker mad farvestof i kabinen miljøet. Dette skulle fastsættes underen høj-g interval, som var særligt vanskeligt, fordi gentilslutning mikrobore slanger kræver fingerfærdighed og brugerens stabilitet. Med hensyn til layout, placering af den bærbare computer i ståhøjde gjorde det vanskeligt at operere i løbet af høj-g intervaller. Brugere kan blive ør, når du forsøger at stå i løbet af de high-g faser. En mid-niveau computer kunne være et bedre alternativ, men her ville have krævet forskydning af prototyper underkomponenter. Andre forskere har inkluderet siddepladser i deres parabolflyvning opsætninger for stabilisering af Testoperatorerne ^26, selv om dette kræver ekstra plads, der er knappe på parabolflyvninger.

Ud over at give et mere detaljeret niveau om forberedelse og opsætning i forhold til tidligere demonstrationer af parabolflyvning flowcytometri beskriver dette arbejde inddragelse af potentielt betydelige teknologi "følgesvend" (dvs. mikrofluid chip til reagens blanding og prøve dilution) sideløbende cytometret. Prøve forbehandling (f.eks fluorescensfarvede, blanding, inkubation), som udføres på jorden, kan det være svært eller farligt i rummet, til gengæld gør følgesvend teknologier, såsom en blanding af chip, som er nødvendige for at opnå de samme funktioner i reduceret tyngdekraft . I modsætning til det nuværende arbejde, har de tidligere demonstrationer af potentielt rum-værdig flowcytometre fokuseret næsten udelukkende på cytometri ydeevne (ved hjælp af prøver forud forarbejdet på jorden), og uden angivne strategier for at dække hullerne i prøve pre-behandling. De beskrevne 'fiberoptiske-baserede «flowcytometer, for eksempel, brugte jord-loaded prøve patroner til immunfænotypebestemmelse og mikroperle-baserede cytokinassays og det er ikke indlysende, hvordan systemet kan tilpasses til de faktiske in-flight diagnostik. Nogle indsats har delvist behandlet spørgsmålet, herunder udvikling af fuldblod farvning anordning, som har set de seneste forbedringer ^41. The NASAtestet flowcytometer anvendes en præ-farvning metode potentielt anvendelige med fuldblod farvning indretning ^5. Alligevel synes bestræbelser på at udvikle nødvendige plads klar følgesvend teknologi halter tilstrækkeligt bag dem at udvikle flowcytometre til at holde flowcytometri upraktisk til diagnostiske formål i rummet og andre ressource-begrænsede miljøer i den nærmeste fremtid. Mere generelt udviklere af eventuelle IVDs til det ydre rum nødt til at overveje fuld tilpasning arbejdsgang for deres teknologi, og bør altid overveje testning af potentielt nødvendig følgesvend teknologi til at drage fuld fordel af begrænsede reduceret tyngdekraft flyvning muligheder.

Den beskrevne prototype flowcytometer er et udgangspunkt for en mere sofistikeret design, udnytte mere avancerede fluidik, optik og elektronik. Hydrodynamiske flow fokusering og ekstra afsløring kanaler (f.eks lysspredning, absorption) ville forbedre diskrimination partikel til applikationer såsomhvide blodlegemer forskellen. Nogle komponenter skal udskiftes, blot fordi de er bekvemme i RIG-baserede design, men ville være upraktisk i faktiske håndholdte enheder (f.eks hætteglas affald, kontrol / køb electronics). Mere avancerede elektronik vil omfatte mikroelektronik betjenes ved hjælp af en miniature screen interface og indlejrede mikroprocessorer til at fjerne den bærbare computer og tilhørende DAQ kort.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Micro air pump	Smart Products, Inc.	AP-2P02A	Max pressure = 6.76 psi; 1.301” x 0.394” x 0.650”, 0.28 oz (8 g); available direct from Smart Products
Differential pressure sensor	Honeywell International, Inc.	ASDX015D44R	Range  of  0-15 psi; 0.974" x 0.550" x 0.440", 0.09 oz (2.565 g); suppliers include Digi-Key and Mouser Electronics
Rigid plastic vial (small size)	Loritz & Associates, Inc.	55-05	Polystyrene; ID 0.81" (20.6 mm), IH 2.06" (52.4 mm); available direct from LA Container Inc.; similar product available from Dynalab Corp.
latex examination gloves	dynarex corporation	2337	Middle finger used for latex diaphragm in fluid source vial.  Other brands (e.g., Aurelia ®  Vibrant ™) acceptable.
Optical glue	Norland Products	NOA 88	Low outgassing adhesive; available direct from Norland; Also available from Edmund Optics Inc.
3-way solenoid valves	The LEE Company	LHDA0531115H	Gas valves, but can function with liquid; 1.29" L, 0.28" D.  Discontinued product.  Similar products available from The LEE Company.
Volumetric water flowmeter	OMEGA Engineering inc.	FLR-1602A	Non-contacting flow rate meter strongly preferred.  We recommend SENSIRION LG16 OEM Liquid Flow Sensor for flow rates from nl/min up to 5 ml/min.
PCD-mini photon detector	Sensl	PCDMini-00100	For fluorescence detection; available direct from Sensl
Accelerometer	Crossbow Technology, Inc.	CXL02LF3	3-demensional force detection.  Supplied to DMI by NASA.  Similar product available from Vernier Software & Technology, LLC.
Stereomicroscope	AmScope	SE305R-AZ-E
CCD Camera	Thorlabs	DCU223C	1,024 x 768 Resolution, Color, USB 2.0; available direct from Thorlabs
USB and Trigger Cable (In/Out) for CCD Camera	Thorlabs	CAB-DCU-T1	Available direct from Thorlabs
Microbore tubing	Saint-Gobain Corporation	AAD04103	Tygon®; ID 0.02", OD 0.06", 500 ft, 0.02" wall. Suppliers: VWR, Thermo Fisher Scientific Inc.
Hollow steel pins	New England Small Tube	(Custom)	0.025" OD, 0.017" ID, 0.500” L, stainless steel tube, type 304, cut, deburred, passivated; enable microbore tubing connections, chip tubing connections
Slide clamp	World Precision Instruments, Inc.	14042	Available direct from World Precision Instruments
Leur adaptor pieces	World Precision Instruments, Inc.	14011	Available direct from World Precision Instruments
Silicon wafer	Addison Engineering, Inc.		6" diameter; for SU-8 mold fabrication
Polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer curing agent	Dow Corning	3097358-1004	Supplier: Global Industrial SLP, LLC
Needle (23 gauge), bevel tip	Terumo Medical Corporation	NN-2338R	Ultra thin wall; 23 G x 1.5"; 22 G also usable; suppliers: Careforde, Inc.,  Port City Medical
Dispensing needle (23 gauge), blunt tip	CML Supply	901-23-100	23 G x 1";  available from CML Supply
Cover glass	Thermo Fisher Scientific, Inc.	12-518-105E	Gold Seal™ noncorrosive borosilicate glass; for PDMS chip cover; 24 x 60 mm; available from Thermo Fisher Scientific, Inc.
Vacuum pump	Mountain	MTN8407	For degassing PDMS; supplier:  Ryder System, Inc.
Vacuum chamber	Thermo Fisher Scientific, Inc.	5311-0250	Nalgene™ Transparent Polycarbonate; available from Thermo Fisher Scientific, Inc.
Plasma cleaner	Harrick Plasma	PDC-32G
Hand magnifier	Mitutoyo	183-131	Use in reverse direction to enable viewing at ~15".
Ethanol	CAROLINA	861283	For chip cleaning. Dilute to 70% using millipore water.
Water purification system	Thermo Fisher Scientific, Inc.	D11901	Available direct from Thermo Fisher Scientific, Inc.
Optomechanical translation mounts	Thorlabs	K6X	6-Axis Kinematic Optic Mount; discontinued product; new product (K6XS) available direct from Thorlabs
Laptop	Hewlett-Packard	VP209AV	HP Pavilion Laptop running Windows 7
Laptop tray (spring loaded)	National Products, INC.	RAM-234-3	RAM Tough-Tray™. Can accommodate 10 to 16 inch wide laptops.
USB splitter	Connectland Technology Limited	3401167
USB Data Acquisition Cards (8 analog input, 12 digital I/O)	National Instruments	NI USB-6008	12-Bit, 10 kS/s Low-Cost Multifunction DAQ
USB Data Acquisition Cards (16 analog input, 32 digital I/O)	National Instruments	NI USB-6216	16-Bit, 400 kS/s Isolated M Series MIO DAQ, Bus-Powered
Control/acquisition Software	National Instruments	LabVIEW 2009	Custom coded National Instruments (NI) LabVIEW
3D Solid Modeling Software	Dassault Systèmes SolidWorks Corp.	SolidWorks 2011
2D Modeling Software	AUTODESK	AutoCAD LT 2008
Vertical equipment rack	(NASA provided)	N/A
Solid aluminum optical breadboard	Thorlabs	MB2424	24" x 24" x 1/2", 1/4"-20 Taps; available direct from Thorlabs
Industrial grade steel and hardener	The J-B Weld Company		J-B Weld Steel Reinforced Epoxy Glue
Micro-hematocrit capillary	Fisher Scientific	22-362-574	inner diamter 1.1 to 1.2 mm
1 ml syringes	Henke-Sass, Wolf	4010.200V0	NORM-JECT®; supplier: Grainger, Inc.
Human red blood cells	Innovative Research	IPLA-WB3	Tested and found negative by supplier for: HBsAg, HCV, HIV-1, HIV-2, HIV-1Ag or HIV 1-NAT, ALT, and syphilis by FDA-Approved Methods.  Because no test methods can guarantee with 100% certainty the absence of an infectious agent, human derived products should be handled as suggested in the U.S. Department of Health and Human Services Manual on BIOSAFETY IN MICROBIOLOGICAL AND BIOMEDICAL LABORATORIES, FOR POTENTIALLY INFECTIOUS HUMAN SERUM OR BLOOD SPECIMENS
Phosphate buffered saline concentrate	P5493	SIGMA	10x; diluted to 1x
Tween	P9416	SIGMA	TWEEN® 20
Centrifuge	LW Scientific	STRAIGHT8-5K	Swing-Out 8-place Centrifuge.  Available through authorized dealers.  Other centrifuges available direct from LW Scientific.
HD video recorder	Sony	MHS-CM5
Orange fluorescent nucleic acid stain	Invitrogen	S-11364	SYTO® 83 Orange Fluorescent Nucleic Acid Stain.  Stored in DMSO solvent. Always wear reccommended Personal Protective Equipment. No special handling advice required.
Fluorescent counting beads	Invitrogen	MP 36950	CountBright™ Absolute Counting Beads.  Always wear reccommended Personal Protective Equipment. No special handling advice required.