Minskad gravitations Miljö Hårdvara Demonstrationer av en prototyp Miniaturized flödescytometer och Companion mikroflödes Mixing Technology

Summary

Spaceflight diagnostik blod behöver innovation. Få demonstrationer har publicerats som visar under flygning, med reducerad gravitation hälsa diagnostisk teknik. Här presenterar vi en metod för byggande och drift av ett parabelflygning testrigg för en prototyp point-of-care flödescytometri design med komponenter och beredningsstrategier kan anpassas till andra inställningar.

Abstract

Fram till nyligen var astronaut blodprover under flygning, transporteras till jorden med rymdfärjan, och analyseras i markbundna laboratorier. Om människor ska kunna resa utanför låg omloppsbana runt jorden, en övergång till rymd redo, point-of-care (POC) tester krävs. Sådan testning måste vara heltäckande, lätt att utföra i en reducerad gravitation miljö, och påverkas inte av den stressiga lansering och rymdfärder. Otaliga POC anordningar har utvecklats för att efterlikna laboratorieskala motsvarigheter, men de flesta har smala program och få har påvisbara användning i en in-flight, reducerad gravitation miljö. Faktum är att demonstrationer av biomedicinska diagnostiken i reducerad gravitation begränsad helt och hållet, vilket gör komponent val och vissa logistiska utmaningar svårt att närma sig när de söker att testa ny teknik. För att hjälpa till att fylla tomrummet, presenterar vi en modulär metod för uppförande och drift av en prototyp blod diagnostisk enhet och dess tillhörande parabolic flygtestrigg som uppfyller normerna för provflygningar ombord en parabolisk flygning, reducerad gravitation flygplan. Metoden först fokuserar på riggen enhet för under flygning, med reducerad gravitation testning av en flödescytometer och en kamrat mikroflödesblandnings chip. Komponenterna är anpassningsbar till andra konstruktioner och vissa anpassade komponenter, såsom en microvolume prov lastare och micromixer kan vara av särskilt intresse. Metoden sedan skift fokus på flykten förberedelser, genom att erbjuda riktlinjer och förslag för att förbereda för en lyckad flygtest med avseende på användarutbildning, utveckling av en standardrutin (SOP), och andra frågor. Slutligen under flygning experimentella procedurer som är specifika för våra demonstrationer beskrivs.

Introduction

Bristerna i de nuvarande rymd redo diagnostik hälsa utgör en begränsande faktor för djupare bemannade rymdutforskning. Diagnostik måste vara heltäckande, lätt att använda i reducerad gravitation, och relativt opåverkad av den stressiga lansering och rymdfärder (t.ex. höga G-krafter, vibrationer, strålning, temperaturförändringar och kabintryckförändringar). Utvecklingen i point-of-care testning (POCT) kan översättas till effektiva rymdfärder lösningar med hjälp av mindre patientprover (t.ex. en fingerprick), enklare och mindre flödeskunskap (dvs mikrofluidik), och minskade elektriska effektbehov, bland annat fördelar. Flödescytometri är en attraktiv metod för in-space POC grund av den breda användbarheten av tekniken, bland annat mot cellräkning och biomarkör kvantifiering, samt betydande miniatyrisering potential. Tidigare rymd relevant flödescytometrar inkluderar "kärnvapenpacknings efficiency "(NPE) instrument som utnyttjade samtidig båge-lampa inducerad fluorescens och elektronisk volym (Coulter volym) mätning ^1-4, en relativt liten bänk flödescytometer representera den" första generationen av realtids flödescytometri data under tyngdlöshet ^"5, en "sheathless mikroflödes cytometer" kapabel av 4- och 5-del vita blodkroppar (WBC) differentialräkning med hjälp av förbehandlat 5 pl helblodsprover ^6-9, och en "fiberoptisk baserad" flödescytometer nyligen testade ombord på den internationella Space Station ^10.

Utvärdera diagnostisk teknik för potentiella rymdtillämpningar utförs typiskt ombord reducerad gravitation flygplan som använder en ungefär parabelflygning bana för att simulera en önskvärd nivå på tyngdlöshet (t.ex. nollgravitation, martian gravitation) ^11. Utvärdering är en utmaning eftersom flygmöjligheterna är begränsade, repettiva korta fönster av tyngdlöshet kan göra det svårt att bedöma metoder eller processer som normalt kräver oavbruten perioder längre än 20-40 sekunder, och demonstrationer kan kräva ytterligare utrustning som inte lätt utnyttjas under flygning ^12-15. Dessutom, tidigare demonstrationer av in vitro-diagnostik (IVD) teknik som används i, eller konstruerade för, reducerad gravitation är begränsad och mycket arbete återstår opublicerad. Utöver de ovan nämnda flödescytometrar, andra rymd relevant IVD-teknik som beskrivs i litteraturen inkluderar helblod färgningsanordning för immunfenotypning tillämpningar ^16, en automatiserad kamerabaserat cytometer ^12, en handhållen klinisk analysator för integrerad potentiometri amperometri och conductometry ^12,17, en mikroflödes "T-sensor" anordning för analyt kvantifiering som är beroende av diffusion baserad blandning och separation ^18, och en roterande lab på en CD "diagnostik plattform ¹9,20. Nykomlingar till reducerad gravitation testning kan också se till paraboliska flyg demonstrationer utan samband med in vitro-diagnostik vid försök att göra enhets utvärdering möjligt (eller räkna ut vad som är möjligt). Demonstrationer från andra tidigare medicinska eller biologiska experiment med väldokumenterad förberedelserna, under flygning strategier och flyg testutrustning ingår i tabell 1 ^{15, 21-35.} Dessa kan vara informativ på grund av införandet av manuell under flygning uppgifter, användning av specialutrustning och experimentell inneslutning.

Kategori	Exempel
Akut sjukvård	Trakealintubation (laryngoskop styrd, på Maniki) 21, hjärtlivsuppehållande (sövda grisar) 22
Kirurgisk vård	Laparoskopisk kirurgi (video simulerade 23, på sövda grisar 24,25)
Medicinsk bildbehandling eller fysiologi bedömning	Ultraljud med underkroppen undertryckskammare 26, Doppler flödesmätare (huvud monterat) 27, centralt ventryck monitor 28
Specialiserade biologiska utrustning	Mikroplattläsare (och under flygning handskfacket) 29, temperaturregleringssystem för cellcykelexperiment 30, mikroskop (ljusfält, faskontrast och flerkanals fluorescens kapabel) 15, kapillärelektroforesenhet kopplad till videomikroskop 31
Annat	Växt skörd med pincett 32 innehöll råttor 33,34 och fisk 35 för observation

Tabell 1. parabelflygning Demonstrations Exempel med väl beskrivna metoder / Experiment

Att expandera på tidigare exempel och ge större insikt i framgångsrika under flygning demonstrationer, presenterar vi en modulär och anpassningsbar förfarande för uppförande och drift av en prototyp flödescytometer med tillhörande mikroflödesblandningsteknik som en del av ett parabelflygning testrigg. Riggen möjliggör demonstrationer av provbelastning, mikroflödes blandning, och fluorescerande upptäckt partikel, och testades ombord på 2010 NASA förenklad tillgång till Space Environment (FAST) parabolisk fligHTS, flögs från 29 september - 1 oktober 2010. Dessa demonstrationer drar från början, mitten och slutet, respektive av en potentiell anordning arbetsflöde där fingersticksstora blodprov är laddade, spädas eller blandas med reagenser, och analyserades via optisk detektion. Skalning en flödescytometer i en kompakt enhet kräver innovation och noggrann del val. Anpassad och off-the-shelf komponenter används här, vald till bästa tidiga approximationer av slutgiltiga val komponent, och kan vara anpassningsbar till de mönster av andra innovatörer. Efter en översikt av valmöjligheter prototyp komponent, är installationen beskrivs på en stödstruktur som fungerar som ett skelett för riggmontering. Prototyp komponenter tilldelas platser, säkrade, och åtföljs av ytterligare komponenter som behövs för en lyckad experiment. Uppmärksamhet skiftar sedan till mer abstrakta procedurer som involverar standardrutin (SOP) utveckling, utbildning och annan logistik. Slutligen demonstrationsspecifika förfarandenbeskrivas. De strategier som beskrivs här och de val att stödja riggkomponenter (t.ex. mikroskop, akryl box, etc.), men genomförda här för specifik prototyp, tala med de allmänna frågor och utmaningar som är relevanta för att testa något blod diagnostisk utrustning i en reducerad gravitation miljö .

På flygningar 2010, två lunar gravitation (uppnå ca 1/6 jord gravitation) och två mikrogravitations flyg var planerad över 4 dagar, men i slutändan dessa bokas om över 3 dagar. Demonstrationer genomfördes ombord en modifierad privat drivna, narrow body jet flygplan ^36. Varje flygning förutsatt 30-40 parabler, var och gav ca 20 sek av hög gravitation (ca 1,8 g) följt av 20-25 sek med reducerad gravitation förhållanden. Efter hälften av parabler avrättades, pausade planet under en period av ca 5-10 min i planflykt så att planet att vända och gå tillbaka mot landningsplatsen medan performing resten av de parabler.

Protocol

De humana blodprov som används i detta protokoll har samlats in med IRB godkännande med hjälp av minimalt invasiva protokoll (se Erkännanden).

1. Rig Assembly

1. Montera prototypkomponenter (fluidik, optiskt, kontroll / datainsamlings elektronik) för en enkel flödescytometri-system som skall användas i reducerade gravitationsförhållanden
   1. Förbered ett trycksystem med minimal vikt och kraft måste driva systemet fluidik
      1. Anslut en miniatyriserad luftpump till en differentialtryckgivare.
      2. För att upprätthålla en konstant drivtryck, kontrollera pumpens kapacitet med hjälp av pulsbreddsmodulering och en arbetscykel regleras med en proportionell-integrerande-derivat controller i mjukvara anpassad kontroll (steg 1.1.7).
   2. Montera en vätskekälla behållare som kan laddas utan att låta någon luft (se steg 3.4)
      1. Passa en styv plastampullen (figur 1 A) med en latex diaphragm, fast securable mössa, och inloppsluftslangen på flaskan basen (tät förbindelse med hjälp av optisk lim).
      2. Kontrollera att pumpen trycksätter flaskan utan luft eller vätskeläckage, komprimera membranet för att driva vätskeflödet ut ur locket exit slangen.
   3. Designa en vätskeavfallsbehållare för att samla avfall utan att bygga ett mottryck som äventyrar flöde
      1. Använd en flaska limmade-i-ett-flaska konstruktion (Figur 1B) för dubbel inneslutning.
      2. Cap flaskorna med en säkrad skum svamp fönster som fångar flytande avfall men tillåter luft tryckutjämning med kabinmiljön.
   4. Gör en prov lastare för användning i reducerad gravitation
      1. Maskin och montera en fjäderbelastad klämma design med skenorna (Figur 1C) så att den på ett tillförlitligt sätt klämmor en mantel monterade kapillär mellan två O-ringar i vätskeledningen. Se till att den bevarar provvolym vid lastning, rymmer systemet priming när ett prov inte är införd, och undviker vandrande bubbla introduktion.
      2. Se till att i avsaknad av en kapillär, fjädrarna trycka på O-ringarna tillsammans för att slutföra vätskeledningen och möjliggör priming utan läckage (figur 1D, vänster).
   5. Designa en micromixer som inte förlitar sig på motordrivna mekaniska delkomponenter för att fungera
      1. Föreställa sig ett två-inloppsspiralvirvel micromixer (figur 1E) som uppnår kaotiska advektion nödvändigt att övervinna laminärt flöde inom mikroflödessystem kanaler. Denna konstruktion ger alla kommer in vätska nedströms så att ett prov körning påverkar inte nästa.
      2. För enkelhetens skull tillverka valda konstruktionen med hjälp av snabba prototyp polydimetylsiloxan (PDMS) metoden (Figur 1F). Utnyttjar en två-dimensionell datorstödd designfotomask tryckt vid 20.000 dpi att tillverka den nödvändiga SU-8 mögel i en renrumsanläggning ^37.
         OBS: Använd en modirade 23 gauge passning till en vertikal borrning kvarn att borra hål i inloppen, virvel, inlopps upptäckt och utlopp upptäckt fläckar, och en hand förstoringsglas för att sikta nålen. Klipp ut flis från PDMS med en rakblad och passar i hålen med 0,5 "ihåliga stålstift sticker ut ur den icke-gjuten baksidan av chipet. Anslut den centrala spiral utgång stift till detekteringskanal ingången stift med hjälp av microslangen.
      3. Rengör noggrant chip med etanol och torka gjuten yta med matt tejp. Använder en tom spruta för att blåsa etanol ur stiften. Behandla PDMS-chip och en ren täckglas på insidan plasma renare och binda dem inom 10 sekunder genom att trycka lätt, kontrollera direkt med ljusmikroskop att chippet är helt nedtryckt utan att kompromissa kanal öppenhet.
   6. Montera en handflata miniatyr optiska blocket för att detektera individuella flytande partiklar
      1. Designen i figur 2AB är lämplig för två färger epifluorescence laserbelysning och upptäckt, och utnyttjar en PDMS rak kanal (120 av 200 nm) flödescell för bekvämlighet.
      2. Montera blocket (figur 2C) användning av kommersiellt tillgängliga optomechanical komponenter och anpassa fiberkopplade enda fotonräkningsmoduler.
   7. Design elektronik och mjukvara för enhetskontroll och datainsamling
      1. För enkelhetens skull i början av prototyper, använder hand lödda stycken anslutna till datainsamling (DAQ) kort (figur 2D).
      2. Kod och programmera en anpassad mjukvara (exempel i figur 2E) att driva rigganordningar och synkronisera all data.
2. Ytterligare komponenter (inte formellt en del av prototyp)
   1. Införliva en 3-dimensionell accelerometer (Figur 2D, vänster) och en flödesmätare (ej på bild). En accelerometer finns ombord på flygplanet men (sannolikt) inte direkt synkroniseras ofins inspelade data.
3. Elkraft schema
   1. En mekanism för snabb och fullständig elektronik avstängning (krävs av säkerhetsskäl på reducerad gravitation flyg)
      1. Anslut en enda grenuttag (med enkel I / O-knappen) till panelen flygplanskraftfördelning (120 VAC 60 Hz).
      2. Ta ut batteri för bärbar dator och ställ laptop för att verka genom elkabel ensam.
   2. Strömmen till alla enheter
      1. Direkt driva den bärbara datorn (batteri bort), ett ljusmikroskop, och två fotondetektorer som använder grenuttag.
      2. Återstående Ström enheter via USB DAQ-kort som är anslutna till den bärbara eller använda batterier.
4. Flight-ready rigg layout
   1. Överväganden för framgångsrik i-flygprestanda
      1. Total utrymmet är begränsat till ett mindre område än vad som föreskrivs för en liknande demonstration på marken (Figur 3A). Tänk totala tillgängliga utrymmet och hur det ärtakten kommer att delas mellan experimentell rigg utrymme (inklusive för komponenter utöver de formellt är en del av prototypen) och användarutrymme runt riggen. Experimentella riggar varierar i termer av framåt eller bakåt positionering, men detta till stor del påverkar inte tillgängligt operativa utrymme (eller in-flight fysik).
      2. Bestäm vilka komponenter är lämpligare nås när en stående, knästående eller golvhöjd, samt med tanke på vilka komponenter som kommer att gynnas mest av det skydd uppnås inom en stödstruktur.
   2. Rig stödstruktur
      1. Skaffa eller bygga en vertikal utrustning rack som uppfyller anses layoutbehov, innehåller alla komponenter, möjliggör olika vertikala nivåer för organisation, tål flyg accelerationer, och säkert fäster vid avsedd kabinen golv.
      2. Tilldela komponenter till nivåer inom utrustning rack (Figur 3B): en toppnivå för att placera den bärbara datorn, en mid-rack nivån till contain prototyp delkomponenter och en golvnivå för att begränsa extra våtservetter, handskar och en diverse avfallsbehållare.
      3. Conceive ytterligare strukturer inom kuggstången för att rymma olika önskade nivåer. Genomföra stödbalkar på "mid'-höjd för att hålla en 2 ft. Med 2 fot. Mikroskop bakbord platta för att skruva ned riggkomponenter, och stödbalkar ca 2 meter högre för att stödja en flygning godkänd laptop tråg.
      4. Inom vertikala nivåer, bestämma optimal komponenternas, med hänsyn till tillgänglighetsbegränsningar som uppstår på grund av närvaron av andra komponenter samt på grund av risken position / orientering riggen sig ombord på en flygning (t.ex. ^{4: e} sidan av en kvadrat rigg kan vara nära flygplansväggen, vilket innebär att endast 3 sidor tillgängliga).
         OBS: benremmar för att säkra prov operatörerna är på ett fast avstånd från rigg och kanske inte är tillgängliga på alla sidor.
      5. Baserat på dessa bestämningar, divide bakbord plattan i 4 kvadranter (Figur 3C), placera särskilda platser för elektronik och optisk blocket mot flygplansväggen, och prov lastare och mikroflödes chip mot kupéutrymmet.
5. Prototypsäkring, inneslutning och visualisering installation
   1. Systemelektronik
      1. Design, laserskurna, och sätta ihop en egen akryl box (Figur 2D) för att innehålla DAQ kort (fastspänd ner) och hand lödda brädor (skruvas till ruta vägg).
      2. Använda en svängande dörr för enkel åtkomst (säkrad under flygning med tyg krok öglefästdon) och utgångshålen för USB-kablar och ledningar.
   2. Prov loader
      1. Tillverka en egen akryl "handske" box (Figur 4A) med armen tillgång hål för att ge en kubisk utrymme att utföra lastaren demonstration (Figur 4C) utan att riskera förorening av flygningen kabinen.
      2. Feed slangarna till och från lastaren genom små cirkulära hål i sidan av lådan.
   3. Micromixer
      1. Anpassa utrustning som används på marken. Bolt ett stereomikroskop (Figur 4B) till bakbord plattan och montera den med en anpassad akryl chip hållare, även skruvas fast i plåten.
      2. Montera en USB-CCD-kamera för mikroskop okularet och anslut den till den bärbara datorn (Figur 4D) för att spara video synkroniseras med andra data (gravitation, drivande tryck och flöde).
   4. Optiskt block
      1. Tillverka en egen ogenomskinlig akryl box (figur 4A, höger) för att täcka blocket, skyddar den från omgivande ljus och kontrollera laser faror.
      2. Utnyttja ett optiskt filter "fönster" för att riskfritt kontrollera laserfunktionen.
   5. Laptop
      1. Bolt en flyg godkänd laptop magasinet till stöd balkar inom stödstrukturen.
      2. Använd hook-and-loop fäste för att säkra USB-kablar längs rack arkitektur.
6. In-flight genomförande demonstration
   1. Enkla interventioner för att gå vidare genom demonstrationer
      1. Införliva ytterligare komponenter som eliminerar krävs manuell slangjusteringar under flygning eller andra åtgärder som kräver betydande skicklighet eller kan riskera läckande vätskor i kabinen miljön.
         1. Custom-maskin och integrera en tryckgrenrör (figur 5A) som består av en aluminiumcylinder borras och gängas för att passa en skruv nål luer-adaptern som tjänar som en inloppstrycket. Borra små hål runt omkretsen för att passa O-ringar och microslangen eftersom uttag. Används för att pressa flera käll flaskor samtidigt.
         2. Montera en panel av tre-vägs magnetventiler (figur 5B) som styrs av tandem MOSFET omkopplare (figur 5C) trådbundna till ett DAQ-kort. Adapt microbore slangen för att passaventilportar. Används för att styra vätskeflödet från de olika flaskorna.
      2. Program programvara för att gå igenom demonstrationer (Figur 6) med hjälp av en enda knapp interventioner (t.ex. enkelklick på den bärbara datorn).
   2. Backup manuell kontroll
      1. Lägg glidklämmor att rigga så att någon manuell kontroll över fluidik, kanske om slang oväntat måste kopplas bort och återanslutas under flygning.
      2. Inkludera tillräckligt sanering våtservetter i golvet rack sektionen vid läckor i flygningen.
7. Flygstörningsberedskap: Redo systemet för eventuella plötsliga stötar krafter, vibrationer eller passagerar kollision under flygning.
   1. Alignment stabilisering
      1. Applicera snabbtorkande epoxy till anpassade komponenter som lätt kan misadjusted, särskilt optiska komponenter.
      2. Applicera industriell kvalitet epoxi över snabbtork epoxi samt för att säkra andra COMPONENts vid behov, inklusive CCD-kameran fastsättning mikroskopet okularet.
   2. Fysiska störningar testning
      1. Skaka rigg stödstruktur med alla komponenter på plats.
      2. Kontrollera enskild komponent funktionalitet efter utsätta riggen till störningen, särskilt inriktade optiska komponenter.
   3. Passagerar riskhantering
      1. Applicera skum stoppning för att områden (hörn, kanter) av den vertikala utrustningsrack struktur som kan skada en flyg passagerare som av misstag slår in riggen (Figur 4C).
      2. Säker utfyllnad med svart tejp.

2. Demonstration Förberedelse och logistik

1. Under flygning och markgrupprolltilldelningar
   1. Tilldela rigg operatör (er) för att utföra både riggen setup och alla hands-on verksamheten under flygning. Hands-on operatörerna kan bäst visualisera när riggen inställningen är klar.
   2. Tilldela markstöd för att utföra provberedning och alla andra förberedelser uppgifter som inte direkt berör riggen, vilket minimerar tids bördor för riggoperatörer.
2. Inledande standardrutin (SOP) utveckling
   1. Skriv alla åtgärder för att införliva före flygning (dagen innan och morgonen innan), under flygning, och efter flygprocedurer som använder endast utrustning och material som kommer att finnas på flyg plats. En 5 till 10 min block av nivån flygresa kan vara tillgängliga för sista minuten inställningsprocedurer innan parabler börja eller vid halvvägs när planet vänder.
   2. Tilldela under flygning experimentella procedurer till dedikerade antal parabler, notera att parablerna sannolikt kommer att separeras halvvägs genom att låta planet att vända och gå tillbaka till landningplats, och att en annan grupp kan begära planet att utjämna mellan experiment eller färre parabler kan flygas än väntat.
   3. Gravid demonstrations förfaranden för att minimera biologisk fara risk bortom effektiv inneslutning, undvika verkliga biologiska prover när det är möjligt. Utnyttja blå karamellfärg spetsat med fluorescerande räknings pärlor (Figur 1D) som ett alternativ till blod under prov loader demonstrationen.
3. Demonstration träning
   1. Ställ en träningsschema tillräcklig för att helt revidera och förfina SOP, samt generera noggranna markkontrolldata att jämföra med flygdata.
   2. Efter att ha utfört före flygning SOP, "lås" riggen i ett rum för att simulera under flygning erfarenhet, skärande tillgång till verktyg eller jordmaterial. För ännu strängare utbildning, bocka av en sektion av golvet uppfyller de tilldelade dimensioner som kommer att finnas tillgängliga under flygning ^32.
   3. Under utbildningen följer SOP exactly, och använd ett stoppur för att meddela 20 till 30 sek parabler, vilket indikerar in- och utgång av reducerad gravitation, samt en mid-flight parabel paus.
   4. Införliva stängda standardrutiner till faktiska flyg dag scheman, dela "före flygning" verksamhet mellan dag-of-flight och dag-före-flygning.
   5. Träna för oväntade under flygning händelser inklusive plötsliga krafter slår riggen eller planet plötsligt plana ut i mitten av ett experiment.
   6. Teststabilitet av prov och reagens när de utsätts för en längre paus (h eller mer) mellan pre-förfaranden under flygning och flygning aktivitet. Notera också att temperaturen kan vara betydligt högre vid flygning plats.
   7. Träna flera individer som primära aktörer att flytta driva enheten under flygning. Det är oförutsägbar som kommer att bli sjuka under paraboler, och en viss användare kan vara opåverkad på en flygning och blir sjuka på en annan.
4. Markutrustning och stödjamaterial
   1. Montera en verktygslåda att ta med backup komponenter och utrustning som behövs för reparationer, inklusive handverktyg, lödutrustning och lim / epoxy bland många andra punkter.
   2. Samla prov och reagensmängder utöver vad som är avsett att användas under reguljärflyg i fall oväntade flyg uppskov sker efter ett prov eller reagens har redan klar för flygning.
5. Leverans
   1. Setup transport måste transporteras riggen, markutrustning (verktyg, centrifuger, pipetter, vortexblandare, andra) och färskvaror (blodceller, reagenser). Säkerställa tillräcklig tid för att ta emot, kontrollera, montera och testa hårdvara för flygningen kampanjen.
   2. Inlägga rigg på alla sidor utom botten med hjälp av bubbelplast. Ship rigg med en anpassad trälåda box, monterade internt med skumkuddar och shock material.
   3. Fartyg som stöder markutrustning / verktyg på en styv behållare eller bröstet.
   4. Fartygsfärskvaror i 1 i. Tjockt isoleradeskum box, som innehåller torris för poster som kräver -20 ° C lagring och frys frysklampen för poster som kräver 4 ° C lagring.
6. Pre-flight test
   Utför före flygning tester på flyg platsen för att kontrollera funktionen av alla komponenter flera dagar innan flygningarna.
   Flyg riggar vägs och kran lastas på flygplanet, och troligen kvar på luftfartyget under hela flygningen veckan.

3. In-flyg Demonstrationer

Demonstrationer / experiment är uppdelade mellan två dagars beteckningar ("Day A" och "Day B" nedan). Dag A utses för mikroblandning demonstration och Day B är avsedd för de partikel upptäckt och prov lastning demonstrationer.

1. Markprovberedning för micromixer demonstrationer (endast Dag A)
   1. Späd 3 ml blå karamellfärg i 12 ml 1x fosfatbuffrad saltlösning (PBS).
   2. Späd 3 ml gul livsmedelsfärg into 12 ml 1 x PBS.
   3. Stam 15 ml kommersiellt renade röda blodkroppar.
      VARNING: Eftersom ingen testmetoder kan garantera med 100% säkerhet avsaknaden av ett smittämne, bör mänskliga framställda produkter alltid behandlas som biologiska risker.
   4. Lastprovflaskor (se steg 3.3) för varje prov, plus en extra flaska innehållande enbart saltlösning.
2. Markprovberedning för optiskt block demonstration
   1. Kombinera 60 ul fluorescerande räknings pärlorna med 14 ml 1 x PBS (4,3 pärlor / | il) med en% Tween. Ladda i provflaskan.
      VARNING: Hantera alla kemikalier med försiktighet och med hjälp av personlig skyddsutrustning (PPE).
   2. Späd en 50 ^ finger stick prov helblod 100 gånger med 1x PBS och tillsätt SYTO 83 färgämne för [Final] = 5 ^ M. Lätt virvel för att blanda. Inkubera under> 5 minuter vid rumstemperatur.
      VARNING: SYTO 83 färgämne löses i dimethylsulfoxide (DMSO), som lätt absorberas genom huden. Kan irritera ögonen, andningsorganen och huden. Handtag att använda personlig skyddsutrustning.
   3. Centrifugera cellprov (vid 2.300 xg under 4 min), pipettera bort supernatanten.
   4. Tvätta färgas cellprov genom att tillsätta 1 ml 1 x PBS, centrifugering vid 2.300 xg under 4 min pipettering av supernatant. Upprepa två gånger till.
   5. Återgå volymen till 15 ml med 1x PBS för att nå en slutlig 1: 500-faldig utspädning av ursprungliga kommersiella lager. Sila celler och belastning i provflaskan.
3. Markprovberedning för prov loader demonstration (endast Day B)
   1. Förbered kapillär förbrukningsvaror för prov loader demonstration genom att skära mikro hematokrit kapillärrör till 15 mm segment med ett rakblad.
   2. Förbered provet för lastare demonstration: Blanda 250 ul lager fluorescerande pärlor med 250 ul outspädd blå livsmedelsfärg (500 pärlor / pl). Draw 250 ul prov i två 1 ml injektionssprutor, vardera försedd med en trubbig spets neEdle som är tejpade stängs med eltejp.
4. Load fluidkälla vialer
   1. Applicera färska, puderfri latex membran till flaska (skadat finger från handske acceptabelt). Se till att membranet är tillräckligt lång för att sträcka sig från flaskan golvet och vika över toppen yttre kanten. Skjut flaskan ringen över den vikta delen.
   2. Placera en tillfällig skjutklämman på locket utlopp slang som förhindrar vätska utvisning under lock insättning.
   3. Innan du fyller flaskan, tryck negativt flaskan med en spruta för att expandera membranet. Häll vätskan till toppen av flaskan och sätt på locket i en vinkel så att ingen luft är instängd under locket under locket placering (lite vätska kommer att spilla ut). Kortfattat bort glidklämman till prime utloppsslangen och släpp kollaps trycket från membranet.
5. Förbered rigg demonstrationer
   1. Anslut och kolla alla slanganslutningar
   2. Hook källflaskor i systemet. Fit flaskor i en anpassad ACRYlic flaskhållaren och fäst dem med och hook-and-loop fäste.
   3. Töm alla innehöll avfall i kärl eller lådor.
   4. Kontrollera hårddiskutrymme och start anpassade demonstrationsprogram.
   5. Utföra systemflödeskunskap om evakuering specifika för varje demonstration.
   6. Swap i nya batterier till en batteridriven anordning (t.ex. accelerometer).
   7. Skaka manuellt fluorescerande partikelprover.
   8. Kör kort före flygning provexperiment.
6. Undvik under flygning åksjuka
   1. Ta tillhandahålls mediciner (skopolamin och dextroamphetamine, både säkra och effektiva för att förhindra åksjuka under flygning)
   2. Heed rekommenderade kroppspositioneringsstrategier under flygningen (t.ex. ligga platt på rygg under ökad gravitation, med kroppen rak och huvudet på sned framåt, och låta kroppen att flyta upp på egen hand under övergång till reducerad gravitation). Använd om möjligt flera tidiga paraboler för att anpassa sig till de gravitationsförändringar. Behåll en plast kräkas påse lättillgänglig i en ficka. Kräkningar kan inträffa plötsligt och utan föregående illamående.
7. Position rig operatörer gång under flygningen, närmar dedikerad parabel luftrum. Ge tillräckligt med utrymme för att kunna riggoperatörer att ligga ner under hög gravitation intervaller och möjliggöra tillgång till benremmar. När parabler börjar, gäller inte starka krafter på kroppen under reducerad gravitation eftersom det kan skicka kroppen upp för snabbt och lite farligt.
8. Utför mikroflödes mixer demonstration (endast Dag A)
   1. Skaka manuellt flaska blod inför provkörning.
   2. Blanda blod och saltlösning i en 1: 1-förhållande på 1,5, 2, 3, 4, 5, och 6 psi, i minst 2 paraboler vardera, inspelning av videodata synkroniserade till andra läsningar.
   3. Spruta in luft i saltlösning inlopp att testa om kanalarkitektur kommer fälla en bubbla som kan förhindra optimal blandning.
   4. Blanda blågula livsmedelsfärger på 1,5, 2, 3, 4, 5, och 6 psi i minst 2parabler vardera, återigen inspelning synkroniserade data.
   5. Applicera glidklämmor till system fluidik när du är klar för att förhindra ytterligare avfallsproduktion.
   6. Kontrollera dataintegritet innan du stänger av elektronik ifall demo upprepning krävs.
9. Utför optiska blocket och provlastar demonstrationer (endast Day B)
   1. Skaka manuellt prov innan du kör.
   2. Kör fluorescerande räkna kulor genom den optiska blocket för 3 parabler. Spola systemet med koksaltlösning under minst 1 parabel mellan provtyper.
   3. Upprepa 3.9.2 för de fluorescerande hydrogelpartiklar och VBK.
   4. Kontrollera uppgifterna för eventuella saknade enheter som måste upprepas innan vi går vidare till prov loader demonstration.
   5. Börja spela in prov loader demonstration med hjälp av HD-video.
   6. När planet kommer in reducerad gravitation, använd en provspruta för att placera en droppe av räknings pärla färgblandningen på en fingertopp för att simulera en fingerprick prov. Använd enorealistiskt stor droppe (Figur 1D) för att testa gränserna för att hålla en fingerprick prov på ett finger under reducerad gravitation.
   7. Använd kapillär förbruknings att plocka upp provet (ca 10 l) från fingret och belastning i kapillär lastare.
   8. Torka återstående prov från fingret med våtservetter som ingår i lådan.
   9. Kör provet i optiskt system för upptäckt.
   10. Upprepa testerna flera gånger med olika operatörer.
   11. Kontrollera uppgifterna för eventuella saknade enheter som måste upprepas innan du stänger av elektronik.
10. Post-flight avstängning
    1. Töm och kassera avfall på rätt sätt med biohazard märkt inneslutningskärl som behövs. Farligt avfall kan kräva transport ut ur flygplanet anläggning.
    2. Spola igenom systemet, med hjälp av en 5 ml spruta laddad med vatten för att ge kraftfull rengöring. Spolventiler bakåt och framåt genom alla 3 portar.
    3. Torka alla mess använder spritkompresser.
    4. Lufta systemet för nästa demonstration.

Representative Results

Representativa resultat för micromixer demonstrationen visas i figur 7, betraktad av CCD-kamera monterad på stereomikroskop. Blandning kan visuellt bedömas i någon punkt längs spiralen, liksom i Exit kanal för experiment med två uppsättningar av vätskor: blod / saltlösning och blå / gul färg. Kvantitativ analys av de två-dimensionella bilder kan innefatta bestämning av nyans likformighet tvärs över kanalens bredd i olika regioner, såsom visas i andra publikationer ^38-40. Se Kompletterande Figur 1 för mer information. Se Kompletterande Figur 2 för demonstration av bubbel hantering av mikroflödes chip.

Resultat för partikeldetektering i de optiska blocket och provlastar demonstrationer visas i figur 7C och D, respektive. Optiskt block detektion av fluorescensmärkta vita blodkroppar (Figur 7C) förefaller relativt oberört av en övergång från ca 1,5 g till nästan noll-g, och fortsätter under övergången tillbaka till 1,5 g. Prov loader data visar att ett prov lästs (här under månens gravitationsförhållanden) och nådde den optiska blocket för detektering (figur 7D). Kvantitativ analys av data läsningen använder en egen topp räknar algoritm för att jämföra räknas och signal-till-brus-förhållande i reducerad kontra normala och höga gravitationsförhållanden. Se Kompletterande Figur 3 under längre spår och exempel analys.

Figur 1:. Fluidics Delkomponenter (A) flaska Kandidatkällan med ett anpassat bearbetade aluminiumkapsyl försedd med två O-ringar längs dess Inserted partiet. De skruvar ner till flaskan "ringen," håller locket ordentligt mot den övre flaskan kanten. (B) De kandidat flaskan avfallslock tillåter luft men inte vätska att passera genom snittet öppning i toppen. (C) prov Kandidaten lastare omfattar individuellt bearbetade huvud, center, och fot bitar, passar till två skenorna. Gejdskena mellanrummet underlättar kapillärverkan positionering. (D) Ett uppsamlat prov droppe från en fingertopp laddas in i vätskeledningen. (E) Den kandidat spiralvirvel micromixer blandar två lösningar genom en tre-rotation ('1', '2', "3") spiral (inre radier 1,9-0,9 mm) och virvel avlopp ("V", diameter 320 mikrometer). Fluid passerar sedan via mikrobor slang till en utgångskanal ("E"). Kanaler är 200 um bred och 120 um hög. Höjden på virvel avlopp (V) är 1-2 mm innan mötet stift. (F) Chip fotavtryck ärjämförelsevis mindre än en krona.

Figur 2: optiska och elektroniska Delkomponenter. (A) Kandidat optiskt block komponentdesign har två lasrar ("gröna" och "röda") plus flera stråldelare ("BS"), linser, och fotondetektorer ("PD"). (B) En fast modellerad konstruktion (infälld) bearbetas, eloxerad, och monteras. Stage (S), flödescell placering plats (blå pil), röd laser (röd pil) är märkta. (C) För under flygning prövning blocket fast med hjälp av klämmor och inriktnings fixturer, vilket också hålla fiberoptik utfodring fotonen räkna moduler. (D) Stora DAQ styrelser och hand lödda elektronik är praktiska lösningar innan kontroll / kan förvärvs elektronik reduceras till mikroelektroniska equivale nts. Den optiska blocket (täckt i en anpassad svart akryl box, omärkt till vänster) syns på bilden med en accelerometer (Acc. ") Fast på toppen. (E) Exempel anpassade program för micromixer demonstrationen möjliggör samtidig manöverorgan, avläsningar, och datalagring.

Figur 3:. Test Rig Layout (A) Flyg miljön kan vara trångt beroende på hur många grupper samtidigt kör experiment under flygning (B) Rig komponenter monterade på en vertikal utrustning rack fördelat på 3 våningar.. Benremmar (röd och gul) är synliga i en båge runt racket. (C) Mikroskopet bakbord plattan är indelad i 4 kvadranter för demonstrationer och placering av elektronikboxen.

ve_content "fo: keep-together.within-page =" always ">
Figur 4: Inneslutning och visualisering. (A) En specialtillverkade akryl "handske" ruta aktiverar prov loader demonstrationen under flygning. Inre lådor håller prover, kapillärer, och avfall. (B) En stereomikroskop utrustad med en specialtillverkade mikroflödeschipshållare gör under flygning visualisering av micromixer demonstrationen. Mikroskopet är modifierad med en förlängd hals för att ge plats för chipshållaren, som rymmer två marker samtidigt som snabbt kan vändas mellan att använda ett chip bricka försedd med magneter för att hålla det i en av två positioner. (C) en rigg operatör utför prov loader demonstrationen medan knä under flygning. En andra operatör driver en videokamera till vänster. (D) Den micromixer syns på den bärbara datorn.

Figur 5: Ytterligare komponenter för att möjliggöra Demonstrationer trafiktillstånd Via enkla interventioner. (A) Lufttrycket splitter består av en delvis ihålig och knackade cylinder till vilken en nål är anpassad. Tryckuttag kan vara selektivt fastspänd för att minska antalet utloppsportar. (B) Panelen av 12 tre-vägs magnetventiler styrs genom tandem MOSFET krets i (C).

Figur 6:. In-Flight Demonstrationer De tre-vägs magnetventiler har en gemensam port (vit pil spets) som alltid är ansluten till antingen standard OFF port (röd) eller ON port (grön). Övergången till tillståndet ON utlöses med en 5-volt I / O-signal. (A) Prov loader demonstrationen inkluderar laddar ett prov och köra provet till den optiska blocket (OB) för detektion. Inställnings utnyttjar två ventiler, en före och en efter lastaren. Under lastning, är båda ventilerna i läge OFF, förhindrar vätskerörelse som lastaren används. Slå ventilerna PÅ öppnar Fluidics vägen sträcker sig från saltlösning (S) flaskan till avfallet (W) injektionsflaska, vilket gör att pumpen att köra provet för analys. (B) Övergången från "manual" till "1-knapp" interventioner i den optiska blocket Demonstrationen hjälper stegvis testning av tre olika provtyper - fluorescerande räkna kulor (CB), en patentskyddad fluorescerande hydrogel mikropartikel (NS), och fluorescerande WBC - utan att behöva konfigurera om slanganslutningar. Saltlösning är i stånd att spola systemet mellan proverna. Spl. = Airtryck splitter.

Figur 7: representativa resultat. (A) Blå-gult färgämne blandning under mikrogravitationsförhållanden. (B) Blod-saltlösning blandning i månens gravitationsförhållanden. (C) WBC upptäckt under tyngdlöshet flygning. Kritiska prestationsmått för flödescytometri uppgifter omfattar variationskoefficienten av toppintensitet, signal-brus-förhållanden, toppräkningshastigheter och effektiv upptäckt. (D) Fluorescerande räkna pärlor spetsade i en laddad prov detekteras efter demonstration av lastare i månens gravitation.

Kompletterande Figur 1: Blandnings analys (blod-saltlösning). (A) blandning av bilder omvandlas till gråskala och analyseras i de angivna områdena (inlopp, spiraler 1-3, och avsluta) perekvationen σ = <(I - <I>) ^{2> 1/2,} där σ återspeglar graden av blandning, I = gråskala intensitet mellan 0 och 1, och <> är medelvärdet över provet. Denna metod avspeglar liknande bestämningar publicerad litteratur ^38-40. För en helt blandat prov, lika σ noll. För en oblandad prov, lika σ 0,4-0,5. I praktiken, när den sigmavärde är fullständig blandning är mindre än 0,1. Denna metod, även om det är tillräckligt för demonstrationsändamål, är begränsad eftersom blandning är en 3-dimensionell process och därför kräver 3-dimensionell bedömning (genom konfokalmikroskopi eller på annat sätt) för att beskriva fullt graden av blandning. (B) Blod saltlösning blandningsresultat erhållits under flygning visas under olika gravitationsförhållanden. Den "höga" gravitation graf erhölls under en mikrogravitations flygning. Pumpdrivtryck semma ökar från vänster till höger i varje graf.

Kompletterande Figur 2: Demonstration av bubbelhantering. Två bubblor, en injiceras i hög gravitation och en injiceras i mikrogravitation, spåras över tid via videoövervakning. Varje bubbla rensar effektivt mikroflödeschip. Föreställningen i kontrast med andra mark testade blandnings geometrier med en större tendens att fånga bubblor (data visas ej). Vita pilar anger luft som rör sig genom chip, som är svåra att skilja från saltlösning under de statiska bilder.

Kompletterande Figur 3:. Förlängd flödescytometri spår Fluorescerande räkning vulst (A) och vita blodkroppar (B) detekterings spår inspelade över tre parabler är visade. Upptäcktstakt (toppar / sekund) visas (vit text) vid höga och låga gravitations perioder som bestäms via anpassad mjukvara. Andra kritiska mått (t.ex. coeffitivt variationstoppintensiteten, signal-brus-förhållande) kan mätas för insikt i effekterna av gravitation på fluidik och optisk detektion arkitektur.

Discussion

Den metod som beskrivs här möjlig effektiv demonstration av de stora teknikkomponenter (prov lastning, mikroflödesblandnings och optisk detekterings) under 2010 FAST parabelflygningar, resultaten var jämförbara med försöksområde. Utbildning och SOP metoder som beskrivs här var särskilt effektiva, och hjälpte till att belysa verktyg och andra "kryckor" åberopas för praxis demonstrationer som inte skulle vara tillgängligt ombord på parabelflygning.

Förbättringsområden innefattar inneslutning och layout. Anpassad akryl komponenter är kanske inte tillräckligt robust för inneslutningsändamål. Den "handske" box drabbades av en passagerare under flygning under en gravitations övergång och därefter föll sönder under en grov plan landar. Slangar som är ansluten till mikroflödes chip blev häktas under en blå-gult färgämne blandning demonstration, kort läcker mat färgämnet i kabinmiljö. Detta behövs för att fastställas underen hög g-intervall, som var särskilt svårt eftersom återansluta microslangen kräver fingerfärdighet och användarstabilitet. När det gäller layout, placering av den bärbara datorn i ståhöjd gjort det svårt att arbeta under hög-G mellanrum. Användare kan bli yr när man försöker stå under hög-G faser. En mid-level dator kan vara ett bättre alternativ, men här skulle ha krävt förskjutning av prototyp delkomponenter. Andra forskare har inkluderat sittplatser i sina paraboliska flyg inställningar för stabilisering av testoperatörer ^26, även om detta kräver extra utrymme, vilket är knappa på paraboliska flygningar.

Förutom att ge en högre grad av detalj om förberedelser och inställning jämfört med tidigare demonstrationer av parabelflygning flödescytometri, beskriver detta arbete införande av potentiellt betydande "följeslagare" teknik (dvs, mikroflödes chip för reagens blandning och prov dilution) tillsammans cytometern. Prov förbehandling (t.ex. fluorescerande färgning, blandning, inkubation), som utförs på marken, kan vara svårt eller farligt i rymden, i sin tur gör följeslagare teknik, såsom en blandnings chip, som är nödvändiga för att uppnå samma funktioner i reducerad gravitation . I motsats till detta arbete, har tidigare demonstrationer av potentiellt rymd värdig flödescytometrar fokuserade nästan helt på cytometry prestanda (med prover förbearbetade på jorden) och utan angivna strategier för att överbrygga klyftorna i prov förbehandling. De beskrivna "fiberoptiska baserade" flödescytometer exempelvis begagnade mark laddad provpatroner för immunfenotypning och mikrokorn baserade cytokinanalyser och det är inte självklart hur systemet skulle kunna anpassas för faktiska in-flight diagnostik. Vissa insatser har delvis tagit upp frågan, bland annat utveckling av hela blodfärgningsanordning som har sett de senaste förbättringarna ^41. Den NASA-testade flödescytometer utnyttjade en pre-färgningsmetod potentiellt användbart med helblod färgningsanordning ^5. Ändå ansträngningar för att utveckla nödvändig space-ready följeslagare tekniken tycks släpa tillräckligt bakom dem för att utveckla flödescytometrar att hålla flödescytometri opraktiskt för diagnostiska ändamål i rymden och andra resursbegränsade miljöer inom en snar framtid. Mer allmänt, utvecklare av eventuella IVDs för yttre rymden måste överväga fullt arbetsflöde anpassning för sin teknik och bör alltid överväga att testa av potentiellt nödvändig följeslagare teknik för att dra full nytta av begränsade reducerad gravitation flygmöjligheter.

Den beskrivna prototyp flödescytometern är en utgångspunkt för en mer sofistikerad design, utnyttja mer avancerade flödeskunskap, optik och elektronik. Hydrodynamiskt flöde fokusering och ytterligare detekteringskanaler (t.ex. ljusspridning, absorption) skulle förbättra partikel diskriminering för tillämpningar somvita blodkroppar avvikelsen. Vissa komponenter måste bytas ut bara för att de är bekväma i riggen baserade konstruktioner men skulle vara opraktiskt i själva handdatorer (t.ex. injektionsflaska avfall, kontroll / förvärvs elektronik). Mer avancerade elektronik skulle omfatta mikroelektronik manövreras med en miniatyrskärm gränssnitt och inbyggda mikroprocessorer för att eliminera den bärbara datorn och tillhörande 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.