Summary
Gökbilim kan teşhis yenilik gerekiyor. Birkaç gösteriler, uçakta azaltılmış-yerçekimi sağlık tanı teknolojisi gösteren yayınlanmıştır. Burada bileşenleri ve diğer kurulumları uyarlanabilir hazırlık stratejileri ile bir prototip nokta-bakım akış sitometri tasarımı için bir parabolik uçuş test takımının inşası ve işletilmesi için bir yöntem mevcut.
Abstract
Yakın zamana kadar, astronot kan örnekleri, uçakta toplandı Uzay Mekiği earth üzerinde taşınan ve karasal laboratuvarlarda analiz. Insanlar alçak Dünya yörüngesine ötesinde seyahat iseniz, uzay-hazır, nokta-bakım doğru bir geçiş (PT) testi gereklidir. Bu tür testler lansmanı ve uzay uçuşu gerilmelerin, kapsamlı bir azaltılmış yerçekimi ortamında gerçekleştirmek kolay ve etkilenmemiş olması gerekir. Sayısız POC cihazlar laboratuvar ölçekli muadillerini taklit geliştirilmiştir, ama çoğu dar uygulamalar var ve birkaç bir uçakta, azaltılmış yerçekimi ortamında gösterilebilir kullanımı var. Aslında, azaltılmış ağırlık biyomedikal teşhisin gösteriler yeni teknolojiyi test etmek isteyen zaman zor bileşen seçimi ve bazı lojistik zorluklar yaklaşmak için yapım, tamamen sınırlıdır. Boşluğu doldurmak yardımcı olmak için, inşaat ve işletme bir prototip kan teşhis cihazı ve ilişkili p modüler bir yöntem sunuyoruzBir parabolik uçuş, azaltılmış ağırlık uçakta uçuş testleri için standartları karşılamak arabolic uçuş testi kulesi. Yöntem ilk uçuş, azaltılmış-yerçekimi sitometresindeki akış testi ve bir arkadaşı mikroakışkan karıştırma çip için teçhizat montaj odaklanır. Bileşenleri bir microvolume örneği yükleyicisinin gibi diğer tasarımlar ve bazı özel bileşenler, uyarlanabilir ve Micromixer özellikle ilgi çekici olabilir. Daha sonra, yöntem kaymalar kullanıcı eğitimi, bir standart işletim prosedürü (SOP) geliştirilmesi ve diğer konularla ilgili başarılı bir uçuş testi hazırlanmak için kurallar ve öneriler sunarak, uçuş hazırlığı için odak. Son olarak, bizim gösterilere özgü, uçuş deneysel prosedürleri açıklanmıştır.
Introduction
Mevcut uzay hazır sağlık teşhis yetersizliği derin insanlı uzay keşif için sınırlayıcı bir faktör sunuyor. Teşhis, kapsamlı azaltılmış ağırlık kullanımı kolay, ve başlatmak ve uzay uçuşu (örneğin, yüksek g-kuvvetleri, titreşim, radyasyon, sıcaklık değişiklikleri ve kabin basınç değişiklikleri) stresleri nispeten etkilenmemiş olması gerekir. Nokta-bakım test (Hammami) Gelişmeler küçük hasta örneklerinin (örneğin, parmak prick), basit ve küçük fluidik (yani, Mikroakiskan) kullanımı yoluyla etkili uçuşunda çözümlere çevirmek, ve diğer arasında, elektrik güç gereksinimleri azaltılabilir olabilir avantajları. Bir çekici bir yaklaşım hücre sayımı ve biyolojik ölçümü yanı sıra, önemli minyatür potansiyeli doğru olmak üzere, çünkü teknolojinin geniş bir kullanım içinde uzayda POC'ye için Flow sitometri olduğunu. Önceki uzay-ilgili akış sitometrelerinde 'nükleer ambalaj effic dahiliency 'eşzamanlı ark lambası kaynaklı floresan ve elektronik hacmi (Coulter hacmi) ölçümü 1-4 kullanılmaktadır (NPE) alet, temsil sitometresindeki nispeten küçük bir tezgah üstü akış' sıfır yerçekimi '5 sırasında veri sitometri gerçek zamanlı akış birinci nesil, Bir 'sitometrede sheathless Mikrosirkülasyon' 4- ve 5-parça beyaz kan hücresi (WBC) diferansiyel sayımı yapabilen 5 ul tam kan numuneleri 6-9 ön muamele ve kullanarak bir 'fiber-optik tabanlı' son Enternasyonal'de onboard test akış sitometresini Uzay İstasyonu 10.
Potansiyel uzay uygulamaları için değerlendirilmesi tanı teknolojisi tipik ağırlıksız (örneğin, sıfır yerçekimi, Mars-gravite) 11 seçilmiş bir seviyede simüle etmek için yaklaşık parabolik uçuş yörüngesini kullanmak azaltılmış ağırlık uçakta yapılır. Uçuş imkânlarının sınırlı olduğu için değerlendirme zorlu, RePetmikrogravite bir itive kısa pencereleri zor yöntemlerini veya normalde 20-40 saniyeden uzun kesintisiz süreleri gerektiren işlemleri değerlendirmek yapabilirsiniz, ve gösteriler kolaylıkla uçakta 12-15 kullanılmayan ek donanım gerektirebilir. Ayrıca, in vitro diagnostik (IVD) teknolojilerinde kullanılan, ya da, azaltılmış ağırlık için tasarlanmış önceki gösteriler sınırlıdır ve çok iş yayınlanmamış kalır. Yukarıdaki akış sitometre ilave olarak, literatürde tarif edilen başka mekan ilgili IVD-teknolojileri otomatik 12 sitometresi kamera esaslı immunofenotipleme uygulamalar 16, bütün bir kan boyama aygıtı, entegre potansiyometri, amperometri ve kondüktometrik için taşınabilir bir klinik analizatörü içerir 12,17, teşhis platformu 1 'bir CD'nin üzerinde laboratuvarda' difüzyon tabanlı karıştırma ve ayırma 18, ve bir döner dayanır analit miktar tayini için bir mikroakışkan 'T-sensor' cihazı9,20. Cihaz değerlendirme mümkün kılmak için çalışırken (ya da neyin mümkün olduğunu bulmaktan) azalır yerçekimi testlerine gelenler de in vitro diagnostik ilgisiz parabolik uçuş gösterilerine görünebilir. Iyi belgelenmiş uçuş hazırlığı, uçak içi stratejileri ve uçuş test ekipmanları ile önceki diğer tıbbi veya biyolojik deneylerden gösteriler Tablo 1 15, 21-35 dahildir. Bunlar nedeniyle manuel uçakta görevleri, özel ekipman kullanımı ve deneysel çevreleme dahil bilgilendirici olabilir.
| Kategori | Örnekler |
| Acil tıbbi bakım | Trakeal entübasyon (laringoskop-güdümlü, on manik21) de, kardiyak yaşam desteği (anestezi domuz) 22 |
| Cerrahi bakım | Laparoskopik cerrahi (video 24,25 anestezi Domuzlar üzerinde, 23 simüle) |
| Tıbbi görüntüleme veya fizyolojisi değerlendirme | Alt vücut negatif basınç odasına 26, Doppler debimetre (baş üstü) 27, santral venöz basınç monitörü 28 Ultrason |
| İhtisas biyolojik ekipman | Mikroplaka okuyucu (ve uçuş torpido gözü) 29, hücre döngüsü deneylerde 30, mikroskop sıcaklık kontrol sistemi (Aydınlık, faz kontrast ve çok kanallı floresan yetenekli) 15, kılcalelektroforez birimi video mikroskobu 31 bağlanmış |
| Diğer | Gözlem için forseps 32 bitki hasat, içerdiği sıçanlar 33,34 ve balık 35 |
Peki Açıklanan Yöntemleri / Denemeleri ile Tablo 1. Parabolik Uçuş Gösteri Örnekleri
Önceki örnekler üzerinde genişletmek ve başarılı uçakta gösteriler içine daha fazla fikir sağlamak için, biz bir parabolik uçuş test takımının bir parçası olarak ilgili mikrofluidik karıştırma teknolojisi ile akış sitometresi bir prototip yapımı ve işletmesi için modüler ve uyarlanabilir prosedürü sunuyoruz. Teçhizat örnek yükleme, mikroakışkan karıştırma, ve floresan parçacık algılama gösteriler sağlar ve Uzay Çevre için 2010 NASA Kolaylaştırılmış Access (FAST) parabolik flig Teknede test edildi29 Eylül den 1 Ekim uçakla hts, 2010. Bu gösteriler parmaktan boyutlu kan örnekleri, yüklenen seyreltilmiş veya reaktif ile karıştırıldığı bir potansiyel cihaz iş akışının sırasıyla, başlangıç, orta ve ucundan çekin ve optik yoluyla analiz algılama. Kompakt bir ünite içine bir akış sitometresinin ölçekleme yenilik ve dikkatli bir parçasıdır seçim gerektirir. Örf ve off-the-raf bileşenleri son bileşeni seçimler en iyi erken yaklaşımlar olarak seçilen, burada kullanılan ve diğer yenilikçilerin tasarımlar uyarlanabilir olabilir. Prototip bileşen seçimler bir taslağını ardından, kurulum teçhizat montaj için bir iskelet olarak hizmet veren bir destek yapısı açıklanmıştır. Prototip bileşenler, konumları atanır güvenli ve başarılı bir deney için gerekli ek bileşenler eşlik ediyor. Dikkat sonra standart işletim prosedürü (SOP) geliştirme, eğitim ve diğer lojistik gibi daha soyut işlemler geçer. Son olarak, gösteri özgü prosedürlertanımlamıştır. Belirli prototip için buraya uygulanan rağmen burada açıklanan stratejiler ve teçhizat bileşenleri (örneğin, mikroskop, akrilik kutu, vs.) destek seçenekleri, düşük bir yerçekimi ortamında herhangi bir kan teşhis test donanımları ile ilgili genel sorunları ve zorlukları konuşmak .
2010 uçuşlarda, iki ay-gravite (yaklaşık 1/6 Yerçekimi ulaşma) ve sonuçta bu 3 gün boyunca ertelenmişti rağmen iki mikro-gravite uçuşlar, 4 gün boyunca planlandı. Gösteriler değiştirilmiş özel işletilen, dar gövdeli jet yolcu uçağı 36 onboard yapıldı. Her uçuş, her yüksek yerçekimi indirgenmiş gravite şartlarının 20-25 sn izlemiştir (kabaca 1.8 g) yaklaşık 20 saniye, sonuçta 30-40 parabolas sağladı. Parabolas yarısı idam edildikten sonra, uçak etrafında çevirmek için düzlemini etkinleştirmeniz ve pe ederken iniş bölgesine doğru geri kafa düz uçuşta yaklaşık 5-10 dakikalık bir süre durakladıparabolas kalan rforming.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu protokolde kullanılan insan kanı örnekleri minimal invaziv protokolleri (Teşekkür bakınız) kullanılarak KİK onayı ile toplanmıştır.
1. Rig Meclisi
- Sistemi sitometri basit bir akış için prototip bileşenlerini (fluidik, optik, kontrol / veri toplama elektronik) birleştirin azaltılmış ağırlık koşullarında kullanılmak üzere
- Minimum ağırlık ve güç ile bir basınç sistemi hazırlayın sistemi Fluidics götürmek gerekiyor
- Diferansiyel basınç sensörüne minyatür bir hava pompası bağlayın.
- Sabit bir sürüş basıncı korumak darbe genişlik modülasyonu ve özel kontrol yazılımı bir oransal-integral-türev kontrolör (adım 1.1.7) kullanılarak düzenlenen bir görev döngüsü kullanılarak pompa çıkışını kontrol etmek için.
- Hava hapsi olmadan yüklenebilir bir sıvı kaynağı kabını birleştirin (adım 3.4)
- Bir lateks diaphra olan sert bir plastik şişe (Şekil 1A) montegm, şişe dibinde sıkıca güvenilir kapak ve giriş hava tüpü (optik yapıştırıcı kullanarak bağlantı mühürlü).
- Pompa kapak çıkış borudan dışarı sıvı akışını sürücü diyafram sıkıştırarak, hava veya sıvı sızıntısı olup olmadan şişeyi basınçlandıran emin olun.
- Akışını tehlikeye atar bir geri basınç yapı olmadan atıklarını toplayacak bir sıvı atık kabını Tasarım
- Çift muhafaza edilmesi için bir şişe-yapıştırılmış-içinde-bir-şişe tasarımı (Şekil 1B) kullanın.
- Yüzer atık yakalar ama kabin çevre ile hava basıncı eşitlemeye izin güvenli bir köpük sünger pencere şişeleri kap.
- Düşük yerçekimi kullanılmak için örnek bir yükleyici yapın
- Makine ve güvenilir bir akışkan hattı içinde iki O-ring ile, bir kılıf takılmış olan kılcal kelepçeleri şekilde guiderails (Şekil 1C), yaylı bir kelepçe tasarımı bir araya getirin. Sistem p barındırır, yüklerken bu örnek hacmini korur olunBir örnek takılı ve serseri kabarcık tanıtım önler değilken riming.
- Bir kılcal yokluğunda emin olun, yaylar (sol, Şekil 1D) sızdırıyor olmadan primesini sıvı çizgisini tamamlamak ve etkinleştirmek için bir araya O-halkalarını basın.
- Çalışması için güç mekanik alt bileşenler dayanmaz bir Micromixer Tasarım
- Mikroakışkan kanal içinde katmanlı bir akış üstesinden gelmek için gerekli kaotik Adveksiyon gösterir, bir, iki giriş spiral girdaplı Micromixer (Şekil 1E) kavrayabilir. Bu tasarım, bir örnek çalışma sonraki etkilemez böylece tüm mansap sıvı girerek sunar.
- Kolaylık sağlamak için, hızlı-prototip polidimetilsiloksan (PDMS) yöntemini (Şekil 1F) kullanarak seçtikleri tasarım imal. Bir temiz oda imkan 37 gerekli SU-8 kalıp imal edilmesi için 20,000 dpi basılı bir iki boyutlu bilgisayar destekli dizayn fotomaske kullanmaktadır.
NOT: modi kullanındikey delme değirmene ğı 23 ölçü uygun girişlerinde delik, girdap, algılama girişi ve algılama çıkış noktaları delmek için, ve bir el büyüteci iğne hedefliyoruz yardımcı olur. Bir jilet kullanarak PDMS yongaları kesip ve 0.5 "içi boş çelik pim çip olmayan kalıplı arka tarafında dışarı fırlayan deliklere uygun. Mikrobor boru kullanarak algılama kanal giriş pin merkezi spiral çıkış pimini takın. - Mat seloteyple etanol ve kuru kalıp yüzeyi ile iyice temizleyin çip. Pim dışarı etanol darbe boş bir şırınga kullanın. PDMS çip ve plazma süpürgesinin içinde tertemiz bir cam kapak davranın ve hafif basınç uygulayarak çip tam kanal açıklığını ödün vermeden basıldığında ışık mikroskobu ile hemen kontrol ederek 10 saniye içinde onları bağ.
- Bireysel akışlı parçacıkları tespit etmek için bir avuç içi büyüklüğünde minyatür optik blok montaj
- Şekil 2AB yılında tasarım iki renkli e için uygundurpifluorescence lazer aydınlatma ve algılama, ve bir PDMS düz kanal (200 mikron ile 120) kolaylık akış hücresinin kullanır.
- Montaj bloğu (Şekil 2C), ticari olarak temin edilebilen optik-bileşenler kullanılarak ve fiber tek foton sayma modülleri hizalayın.
- Tasarım elektronik ve cihaz kontrolü ve veri toplama için yazılım
- Erken prototiplemede kolaylık sağlamak için, veri toplama (VTC), kart (Şekil 2B) bağlı El-lehim parçaları kullanır.
- Kod ve program özel bir yazılım (Şekil 2E örnek) teçhizat cihazları çalıştırmak ve tüm verileri senkronize etmek.
- Minimum ağırlık ve güç ile bir basınç sistemi hazırlayın sistemi Fluidics götürmek gerekiyor
- Ek bileşenleri (değil resmen prototip parçası)
- 3-boyutlu ivmeölçer (Şekil 2B, sol) ve bir akış hızı ölçer (resim mevcut değil) dahil. Bir ivme uçakta mevcut ama (muhtemelen) doğrudan o senkronize edilemezther verileri kaydedildi.
- Elektrik Güç düzeni
- (Azaltılmış-yerçekimi uçuşlarında güvenlik nedenleriyle gerekli) hızlı ve tam elektronik kapatma için bir mekanizma
- Uçak elektrik dağıtım panelinden (120 VAC 60 Hz) (tek I / O düğmesi ile) tek bir güç şeridi bağlayın.
- Yalnız elektrik kablosu aracılığıyla çalıştırmak için dizüstü pil ve set dizüstü kaldırmak.
- Tüm cihazlar için güç
- Doğrudan dizüstü bilgisayar (pil kaldırıldı), ışık mikroskobu ve güç şeridi kullanarak iki foton dedektörleri güç.
- Laptop kullanarak veya pillere bağlı USB DAQ kartları üzerinden Güç kalan cihazlar.
- (Azaltılmış-yerçekimi uçuşlarında güvenlik nedenleriyle gerekli) hızlı ve tam elektronik kapatma için bir mekanizma
- Uçuş hazır teçhizat düzeni
- Başarılı Uçuş performans için Hususlar
- Mevcut toplam alanı, zemine (Şekil 3A) benzer bir gösteri için verilen daha küçük bir alanda sınırlandırılmıştır. Toplam boş alanı düşünün ve bu s nasılhızı deneysel teçhizat mekân arasındaki bölünmüş olacak ve teçhizat çevreleyen kullanıcı alanı (bu resmen prototip parçası ötesinde bileşenleri dahil). Deney düzenekleri öne veya arkaya konumlandırma açısından değişir, ancak bu büyük ölçüde (veya uçuş fizik) mevcuttur operasyonel alanı etkilemez.
- Daha uygun hem de bir destek yapısı içinde elde korumadan en fazla fayda sağlayacak hangi bileşenlerin dikkate gibi, ayakta, diz çökmüş, ya da kat yüksekliği erişilebilir Hangi bileşenlerin belirleyin.
- Rig destek yapısı
- Elde veya düzen ihtiyaçlarını dikkate karşılayan bir dikey ekipman rafı inşa, amaçlanan uçak kabin kata bağlayan güvenli, tüm bileşenleri içerir organizasyon için farklı dikey seviyeleri sağlar, uçuş ivmeleri dayanıklıdır, ve.
- Laptop, c bir orta raf seviyesini yerleştirmek için bir üst seviyeye: donatımı raf (Şekil 3B) bünyesinde seviyelere bileşenleri atamaontain prototip alt bileşenleri ve bir taban seviyesi ekstra mendil, eldiven ve bir çeşitli atık konteyneri içeren.
- Farklı istenilen seviyelerde karşılamak için rafta ek yapılar gebe. Teçhizat bileşenleri vidalama. 2 ft. 2 ft tutmak için 'mid'-yükseklikte mikroskop breadboard plaka destek kirişlerini uygulamak, ve daha yüksek destek kirişler yaklaşık 2 metre bir uçuş onaylı dizüstü çukur desteklemek.
- Dikey, içinde seviyeleri nedeniyle (örneğin, bir kare teçhizat 4. tarafı olabilir bir Uçakta teçhizat kendisinin potansiyel konumu / yönelimi diğer bileşenlerin varlığı yanı sıra nedeniyle tahakkuk hesap erişilebilirlik sınırlamaları dikkate alarak, optimum bileşen düzenleme belirlemek , uçak duvara yakın olmak) erişilebilir sadece 3 tarafı bırakarak.
NOT: bacak kayışları testi operatörler teçhizat gelen sabit bir mesafe vardır ve her tarafta mevcut olmayabilir güvenceye alın. - Bu belirlemelere göre, dikabin alanı doğru elektroniği ve uçak duvara doğru optik blok ve numune yükleyici ve mikroakışkan çip için özel yerleri yerleştirerek, 4 kadranda (Şekil 3C) içine breadboard plaka vide.
- Başarılı Uçuş performans için Hususlar
- Prototip emniyet, muhafaza, ve görselleştirme kurulum
- Sistem elektroniği
- Tasarım, lazer kesim ve VTC kartları (aşağı sarılı) ve el-lehimli panoları içeren özel bir akrilik kutusu (Şekil 2D) monte (kutu duvara vidalı).
- USB kabloları ve telleri için kolay (kumaş kanca ve halka raptiye ile uçuş güvenli) erişim ve çıkış delikleri için bir sallanan kapı yararlanın.
- Örnek yükleyici
- Uçuş kabin bulaşma riski olmadan yükleyici gösteri (Şekil 4C) gerçekleştirmek için bir küp alanı sağlamak için kol erişim delikleri ile özel bir akrilik 'eldiven' kutusunu (Şekil 4A) Üretiyor.
- Ve kutunun tarafında küçük dairesel deliklerden yükleyici Hortumu besleyin.
- Micromixer
- Zeminde kullanılan ekipman uyum. Breadboard plakasına kadar bir skala (Şekil 4B) cıvata ve ayrıca plaka cıvatalı özel akrilik çip tutucu, ile uyum.
- Mikroskop merceğine bir USB CCD kamera takın ve diğer verileri ile senkronize video kaydetmek için laptop (Şekil 4D) bağlayın (yerçekimi, sürüş basınç ve debi).
- Optik blok
- , Blok kapağı ortam ışıktan koruyucu ve lazer tehlikeleri kontrol (sağ, Şekil 4A) Bir özel opak akrilik kutu Üretiyor.
- Güvenle lazer fonksiyonunu kontrol etmek için bir optik filtre 'penceresi' yararlanın.
- Laptop
- Destek yapısı içinde destek kirişleri bir uçuş onaylı dizüstü tepsisini cıvata.
- Kullanım hooraf mimarisi boyunca USB kabloları sabitlemek için raptiye-ve-döngü k.
- Sistem elektroniği
- Uçuş gösteri uygulama
- Gösteriler ile devam etmek basit müdahaleler
- Uçuş veya önemli maharet gerektiren veya kabin ortama sıvıları sızıntı riski olabilir diğer eylemler manuel boru gerekli düzeltmeler ortadan kaldırmak ek bileşenler içerirler.
- Özel-makine ve alüminyum silindir delinmiş ve bir basınç girişi olarak hizmet veren bir iğne vidalı diş adaptörü uygun aday oluşan bir basınç manifoldu (Şekil 5A) entegre. O-halkaları ve çıkışları gibi mikrobor boru sığdırmak için çevresi daha küçük delik delin. Aynı anda birden fazla kaynak şişeleri baskı için kullanın.
- DAQ kartına bağlı tandem MOSFET anahtarları (Şekil 5C) kontrollü üç yollu selenoid vana (Şekil 5B) bir panelini birleştirin. Uygun mikrobor boru uyumvana bağlantı noktaları. Farklı flakonlarda sıvı akışını kontrol etmek için kullanılır.
- Program yazılım gösterileri ile devam etmek tek düğmeli müdahaleleri (laptop, örneğin, tek bir tıklama) kullanarak (Şekil 6).
- Uçuş veya önemli maharet gerektiren veya kabin ortama sıvıları sızıntı riski olabilir diğer eylemler manuel boru gerekli düzeltmeler ortadan kaldırmak ek bileşenler içerirler.
- Yedekleme manuel kontrol
- Beklenmedik tüp bağlantısı ve uçuş sırasında bağlanması gerekiyorsa belki eğer, akıskanlar tekni˘gi üzerinde bazı el denetimini etkinleştirmek için teçhizat slayt kelepçeler ekleyin.
- Uçuş sızıntı durumunda zemin raf bölümünde yeterli temizleme mendil içerir.
- Gösteriler ile devam etmek basit müdahaleler
- Uçuş rahatsızlık hazır: ani mümkün sarsıyor kuvvetleri, titreşim, ya da uçuş yolcu çarpışma için hazır sistem.
- Hizalama stabilizasyon
- Kolayca hatalı-ayarlanmaya eğimli biçimde hizalanmış bileşenleri, özellikle optik bileşenlerin hızlı kuruyan epoksi uygulayın.
- Çabuk kuruyan epoksi üzerinde endüstriyel sınıf epoksi uygulayın yanı sıra diğer componen güvenlimikroskop merceğine için CCD kamera eki de dahil olmak üzere, gerekli ts.
- Fiziksel rahatsızlık test
- Yerde tüm bileşenleri ile teçhizat destek yapısını çalkalayın.
- Rahatsızlık, özellikle ayarlanmış optik bileşenleri teçhizat tabi sonra tek tek bileşeni işlevleri kontrol edin.
- Yolcu risk yönetimi
- Yanlışlıkla teçhizat (Şekil 4C) içine bayıltır bir uçuş yolcu zarar verebilecek dikey ekipman raf yapı alanları (köşeler, kenarlar) için köpük dolgu uygulayın.
- Siyah bantlar ile Güvenli dolgu.
- Hizalama stabilizasyon
2. Gösteri Hazırlama ve Lojistik
- Uçuş ve yer ekibi, rol atamaları
- Teçhizat kurulum ve tüm eller operasyonları Uçuş de yerine getirmeye teçhizat operatörü (ler) atayın. Teçhizat kurulumu tamamlandığında Hands-operatörlerden iyi oluşturulabiliyor.
- Örnek hazırlama ve doğrudan teçhizat operatörleri zaman yüklerini en aza indirmek, teçhizat içeren herhangi bir diğer hazırlama görevleri gerçekleştirmek için zemin destek atayın.
- İlk standart işletim prosedürü (SOP) geliştirme
- Uçuş, uçuş öncesi (önce önce bir gün ve sabah) dahil tüm adımları yazın ve uçuş yerde mevcut olacak, sadece ekipman ve malzemeler kullanılarak uçuş sonrası işlemleri. Düzeyi düzlem Uçuş A 5-10 dk blok parabol başlamadan önce son dakika kurulum prosedürleri için kullanılabilir ya da düzlem olarak yarım noktada dönüyor olabilir.
- Parabol olasılıkla uçağın etrafında çevirin ve iniş geri başkanı izin yoluyla partway ayrılmış olacağını belirterek, parabolas adanmış numaralarına Uçuş deneysel prosedürleri atamaBaşka bir grup beklenenden daha orta deney veya daha az parabol uçakla olabilir dışarı seviyeye uçağı isteyebilir sitesi ve bu.
- Mümkün olduğunda gerçek biyolojik örneklerin kaçınarak, etkili çevreleme ötesinde biyolojik tehlike riskini en aza indirmek için gösteri prosedürleri gebe. Mavi gıda boyası numune yükleyici gösteri sırasında kan için bir alternatif olarak floresan sayma boncuk (Şekil 1D) ile tutturuldu kullanmaktadır.
- Gösteri eğitim
- Tamamen revize ve SOP rafine yanı sıra, uçuş verileri ile karşılaştırmak için kapsamlı zemin kontrol verilerini oluşturmak için yeterli bir eğitim programı ayarlayın.
- Uçuş öncesi SOP yaptıktan sonra, araç veya zemin materyallere erişimi kesme, Uçuş deneyimi simüle etmek için bir odaya teçhizat 'kilit'. Hatta sıkı eğitim için, uçakta 32 mevcut olacak ayrılan boyutlarını toplantı katında bir bölümünü işaretlemek.
- Eğitim sırasında, SOP e izleyinxactly ve giriş ve düşük yerçekimi çıkış, yanı sıra orta uçuş parabol mola gösteren, 20-30 sn parabolas duyurmak için bir kronometre kullanın.
- Gün-of-flight ve günlük-öncesi-uçuş arasında 'ön uçuş' etkinlikleri bölünmesi, fiili uçuş günlük programları içine Kapatılmış SOP dahil.
- Teçhizat veya aniden bir deneyin ortasında dışarı tesviye uçağı vurma ani kuvvetler dahil olmak üzere beklenmedik uçakta geçtiği için eğitin.
- Örnekler ve reaktifler test kararlılıkları aktivitesinin uçuş öncesi prosedürleri arasında ve uçuş uzun bir süre ara (saat veya daha fazla) maruz kaldığında. Sıcaklıklar uçuş yerde önemli ölçüde daha yüksek olabileceğini de unutmayın.
- Birincil operatörler ustalıkla uçakta Cihazı çalıştırmak için çoklu bireyler yetiştirmektir. Bu parabollerin sırasında hasta alacak ve belirli bir kullanıcı bir uçuşta etkilenmemiş olabilir ve başka hasta olmak kim tahmin edilemez.
- Zemin ekipman ve destekmalzemeler
- Birçok diğer öğeler arasında el aletleri, lehim ekipmanları, ve tutkal / epoksi dahil onarım için gerekli yedek parça ve donanım dahil bir araç kutusu birleştirin.
- Bir örnek veya reaktif zaten uçuş için hazırlandılar sonra beklenmedik uçuş erteleme oluşması durumunda tarifeli uçuşları sırasında kullanılmak üzere tasarlanmıştır ötesinde örnek ve reaktif miktarları toplayın.
- Nakliye
- Teçhizat taşımak için gerekli kurulum sevkiyat, yer donatımı (aletler, santrifüj, pipetlerini vorteks karıştırıcı, diğerleri) ve bozulabilir (kan hücreleri, reaktif). Uçuş kampanya için, aldığınız kontrol, monte ve test donanım için yeterli zaman emin olun.
- Bubble wrap kullanarak alt hariç her tarafta Örten kulesi. Köpük pedler ve şok malzeme ile içten donatılmış özel bir tahta sandık kutusunu kullanarak gemi teçhizat.
- Gemi destekleyen yer donatımı / rijit bir kap veya göğüs araçları.
- Içinde 1 Gemi bozulabilir. Kalınlığındaki yalıtımlı4 ° C depolama gerektiren maddeler için -20 ° C depolama ve dondurucu soğuk kompres gerektiren maddeler için kuru buz içeren köpük kutu.
- Uçuş Öncesi test
Birkaç gün uçuşların önce tüm bileşenlerin işlevselliğini kontrol etmek için uçuş yerde uçuş öncesi testini gerçekleştirin.
Uçuş kuleleri tartılmış ve vinç uçağa yüklenir ve uçuş hafta boyunca uçak kalır muhtemeldir.
3. In-uçuş Gösterileri
Gösteriler / deneyleri iki gün unvanlara ("Gün A" ve aşağıdaki "Day B") arasında bölünür. Gün bir mikro-kanştırma gösteri için belirlenen ve Day B parçacık algılama ve örnek yükleme gösteriler için tasarlanmıştır.
- Micromixer gösteriler için zemin numune hazırlama (Gün A yalnızca)
- 12 mi 1 x fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) içine 3 mi, mavi gıda boyası seyreltin.
- 3 ml sarı gıda boyası i sulandırmaknGoogle'a PBS 1x 12 mi.
- Gerilme ticari olarak saflaştınlmış kırmızı kan hücreleri 15 mi.
DİKKAT: Hiçbir test yöntemleri% 100 kesinlik enfeksiyöz ajan yokluğu ile garanti Çünkü, insan kaynaklı ürünlerin her zaman biyolojik tehlikeler olarak ele alınmalıdır. - Örnek Yük küçük şişeler, her numune için (adım 3.3), artı ek bir şişe sadece serum fizyolojik içeren.
- Optik blok gösteri için zemin numune hazırlama
- % 1 Tween 1x 14 ml (4.3 boncuk / ul) ile 60 ul floresan sayma boncuk birleştirin. Örnek şişesine yükleyin.
DİKKAT: Dikkatli ve kişisel koruyucu ekipman (KKE) kullanılarak tüm kimyasallar taşıyınız. - 1x PBS ile 50 ul parmak sopa tam kan numunesi 100 kat sulandırmak ve [Final] = 5 iM için Syto 83 boya ekleyin. Hafifçe girdap karıştırın. Oda sıcaklığında> 5 dakika boyunca inkübe edin.
DİKKAT: Syto 83 boya dimethylsulfoxi içinde eritildikolayca deriden emilir de (DMSO). Gözleri, solunum sistemini ve cildi tahriş edici olabilir. PPE kullanarak taşıyınız. - Santrifüj hücre örneği (4 dakika boyunca 2.300 xg'de), süpernatant pipetlemeyin.
- Süpernatant kapalı 4 dakika pipetle için 2300 xg santrifüj, PBS 1x 1 ml ekleyerek boyanan hücre örneği yıkayın. Iki kez daha tekrarlayın.
- Özgün ticari stokunun 500 kat seyreltme: nihai 1 ulaşmak için 1x PBS ile 15 ml hacim dönün. Numune şişesine süzün hücreleri ve yük.
- % 1 Tween 1x 14 ml (4.3 boncuk / ul) ile 60 ul floresan sayma boncuk birleştirin. Örnek şişesine yükleyin.
- Örnek yükleyici gösteri için zemin numune hazırlama (Day B yalnızca)
- Bir jilet ile 15 mm'lik parçalar halinde mikro hematokrit kapiller tüpler kesilerek numune yükleyici gösteri için kılcal sarf hazırlayın.
- Yükleyici gösteri için örnek hazırlayın: 250 ul sulandırılmadan mavi gıda boyası ile 250 ul stok floresan boncuk (500 boncuk / ul) karıştırın. Iki 1 ml şırınga içine 250 ul örnek çizmek, her bir künt uçlu On ne ile donatılmışelektrik bandı ile kapalı bantlanmış Edle.
- Sıvı kaynağı şişeleri yükleyin
- Vialden taze, pudrasız lateks diyaframı (eldiven kabul kesilen parmak) uygulayın. Diyafram şişe yerden uzanan ve üst dış kenar katlanma yeterli olduğundan emin olun. Katlanmış kısmı üzerinde flakon halkasını kaydırın.
- Kapak yerleştirilmesi sırasında sıvı sınırdışı önleyecektir kap çıkış boru üzerine geçici bir slayt kelepçe yerleştirin.
- Şişe doldurulmadan önce, negatif diyaframı genişletmek için bir şırınga ile şişeyi basınç. Flakon üstüne sıvı dökün ve hiçbir hava (bazı sıvı dışarı dökmek olacaktır) kapak yerleştirme sırasında kapağın altında sıkışıp böyle bir açıyla kapağı yerleştirin. Kısaca diyafram tarafından uygulanan başbakan çıkış boru ve serbest çöken basınç slayt kelepçe kaldırmak.
- Teçhizat gösteriler hazırlayın
- Bağlayın ve tüm boru bağlantılarını kontrol edin
- Sistemin içine kaynak şişeleri Hook. Özel Acry içine sığdır flakonlic flakon tutucu ve ve kanca ve halka raptiye sabitleyin.
- Şişeleri veya kutuları herhangi bir alan atık boşaltın.
- Sabit disk alanı ve startup özel gösteri yazılımlarını kontrol edin.
- Her gösteriye özgü prosedür emişli sistem Fluidics gerçekleştirin.
- Herhangi bir pilli cihazın (örneğin, ivmeölçer) yeni piller takas.
- Elle floresan parçacık örnekleri sallayın.
- Kısa uçuş öncesi bir test denemesi çalıştırabilirsiniz.
- In-uçuş tutması kaçının
- (Uçak tutması önlenmesi için güvenli ve etkili hem scopolamin ve Dekstroamfetamin) sağlanan ilaçlar almak
- Heed (düz vücut ile, örneğin, düz geri artan yerçekimi sırasında yalan ve baş ileri eğdi ve vücut azaltılmış ağırlık geçiş sırasında kendi üzerinde yüzmesine izin) Uçuş vücut pozisyonu stratejiler önerilmektedir. Mümkünse, yerçekimi değişikliklere uyum sağlamak için birçok erken parabolas kullanın. Ön cepte kolayca erişilebilen bir plastik kusmuk torbası saklayın. Kusma aniden ve bulantı önceki olmadan oluşabilir.
- Özel parabol hava sahasını yaklaşıyor pozisyonu teçhizat operatörleri bir kez uçuş. Teçhizat operatörleri yüksek yerçekimi aralıklarında aşağı yalan ve bacak kayışları erişim sağlamak için izin vermek için yeterli alan sağlayın. Parabol başladığınızda bu kadar çok hızlı ve biraz tehlikeli vücudu gönderebilir olarak, azaltılmış ağırlık sırasında gövdesine güçlü kuvvetleri geçerli değildir.
- Mikroakışkan karıştırıcı gösteri gerçekleştirin (Gün A yalnızca)
- Elle test çalışmasından önce kan şişesini sallayın.
- Diğer kaynaklar senkronize video verilerini kayıt, en az 2 paraboller her biri için, 1.5, 2, 3, 4, 5, ve 6, psi'de 1 oranında bir 1: kan ve salin karıştırın.
- Test etmek için tuzlu girişine hava enjekte kanallı mimarisi irade tuzak optimum karıştırma önleyebilecek bir baloncuk olmadığını.
- 1,5, 2, 3, 4, 5 ve mavi ve sarı gıda boyaları karıştırın ve en az 2 6 psiHer parabol, yeniden senkronize verilerin kaydedilmesi.
- Daha fazla atık üretimini önlemek için bittiğinde sistem akıskanlar tekni˘gi için slayt kelepçeler uygulayın.
- Gerekli durumda demo tekrarında elektronik kapatmadan önce veri bütünlüğünü kontrol edin.
- Optik blok ve örnek yükleyici gösteriler gerçekleştirin (Day B yalnızca)
- Elle çalıştırmadan önce örnekleri sallayın.
- 3 parabollerin için optik blok içinden floresan sayma boncuk sürün. Örnek türleri arasında en az 1 parabol için tuzlu su ile yıkayın sistemi.
- Floresan hidrojel parçacıkları ve beyaz kan hücrelerinin için 3.9.2 tekrarlayın.
- Örnek yükleyici gösteri geçmeden önce tekrar edilmesi gereken herhangi bir kayıp kişiler için verileri kontrol edin.
- HD video kaydedici kullanarak örnek yükleyici gösteri kaydetmeye başlarsınız.
- Uçak yerçekimi azalır girer zaman, bir parmak dikmek örnek simüle etmek için bir parmak üzerinde sayma boncuk boya karışımının bir damla yerleştirmek için bir örnek şırınga kullanın. Kullanmak birgerçek olamayacak kadar büyük bir düşüş (Şekil 1D) azaltılmış ağırlık sırasında parmağında bir parmak delme örneği tutmanın sınırlarını test etmek.
- Kılcal yükleyici içine parmak ve yük kapalı örneği (yaklaşık 10 ul) almak için kılcal sarf kullanın.
- Kutuda bulunan mendil kullanarak parmağından kalan numuneyi silin.
- Tespiti için optik sistemin içine örnek sürün.
- Farklı operatörlerini kullanarak tekrarlayın testler birkaç kez.
- Elektronik kapatmadan önce tekrar edilmesi gereken herhangi bir kayıp kişiler için verileri kontrol edin.
- Uçuş Sonrası kapatma
- Boş ve imha atık düzgün olarak gerekli biyolojik tehlike etiketli çevreleme kaplar kullanılarak. Tehlikeli atıklar uçak tesis dışına sevkiyatını gerektirebilir.
- Güçlü temizleme temin etmek üzere su ile yüklü bir 5 ml şırınga kullanılarak iyice yıkayın sistemi. Gömme valfler geriye ve ileriye doğru 3 portları aracılığıyla.
- Alkol mendil kullanarak herhangi bir karışıklık aşağı silin.
- Bir sonraki gösteri için baþlatýn sistemi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Stereomikroskop monte CCD kamera tarafından görüldüğü gibi Micromixer gösteri için tipik sonuçlar, Şekil 7 'de görülmektedir. Kan / tuzlu su ve mavi / sarı boya: Karıştırma görsel olarak sıvıların iki set içeren deneyler için çıkış kanalında, spiral boyunca herhangi bir noktada tespit edilebilir. Diğer yayınlarda 38-40 'de gösterildiği gibi iki boyutlu görüntü nicel analizi, farklı bölgelerde kanal genişliği boyunca gölge yeknesaklığı belirlenmesini içerebilir. Daha fazla bilgi için Ek Şekil 1'e bakınız. Mikroakışkan yongası tarafından kabarcık elleçleme gösteri için Ek Şekil 2'ye bakın.
Optik blok ve örnek yükleyici gösterilere partikül tespiti için sonuçlar sırasıyla, Şekil 7C ve D görünür. Floresan etiketli beyaz kan hücrelerinin optik blok algılama (kurgusaat'in 7C) yaklaşık sıfır g, yaklaşık 1.5 gr arasında bir geçiş nispeten soğukkanlı görünür ve sırt 1.5 g geçiş sırasında devam eder. Örnek yükleyici verileri bir numune başarıyla (ay çekimi koşulları altında belirli burada) yüklenir ve algılama için optik bloğu (Şekil 7D) varıldığını gösterir. Veri okuma kantitatif analiz, normal ve yüksek yerçekimi koşullara karşı azaltılmış içinde sayıları ve sinyal-gürültü oranı karşılaştırmak için özel bir zirve sayma algoritması kullanır. Genişletilmiş izleri ve örnek analizi için Ek Şekil 3 Bkz.
Şekil 1:. Fluidics Alt kalemleri (A) Aday kaynak Şişe onun INSE boyunca iki O-halkaları ile donatılmış bir özel işlenmiş alüminyum kap kullanırrted bölümü. Üst kesim açıklıktan geçmek için sıvı kapak üst şişe kenarına karşı sıkıca kapağını tutan şişe aşağı vidalar 'ring'. (B) Aday atık şişe kapağı hava verir ama değil. (C) Aday örnek yükleyici ayrı ayrı iki guiderails için uygun işlenmiş baş, orta ve ayak parçaları içerir. Kılavuz ray aralığı kılcal yerleştirilmesini kolaylaştırır. (D), bir parmak ucu ile ilgili bir toplanmış numune damla sıvı hattı. (E) aday spiral girdaplı Micromixer ('1', 3-döndürme ile, iki harçları '2' yüklenir, '3') spiral (1.9 mm 0,9) ve vorteks drenaj ('V', çapı 320 mikron) dan iç yarıçap. Sıvı sonra bir çıkış kanalı ('E') için mikrobor boru yoluyla geçer. Kanallar yüksek 120 mikron genişliğinde 200 mikron vardır. Vorteks drenaj (V) yüksekliği 1-2 mm pin önce toplantı olduğunu. (F) Chip ayak izidirBir kuruş daha nispeten küçük.
Şekil 2: Optik ve Elektronik Alt kalemleri. (A) Aday optik blok bileşen tasarımı iki lazerler ('Yeşil' ve 'Kırmızı') artı çeşitli beamsplitters ('BS'), lensler, ve foton dedektörleri ('PD'). (B) A katı modellenmiş tasarım (ilave) içerir , işlenmiş anodize ve monte edilir. Hücre yerleştirme site (mavi ok), kırmızı lazer (kırmızı ok) akış Aşama (S) olarak etiketlenmiştir. (C) uçuş testleri için, blok da fiber optik foton beslenme tutun, hangi kelepçeler ve hizalama armatürleri kullanılarak sabitlenir modülleri sayma. (D) Büyük VTC panoları ve el-lehimli elektronik kontrol önce pratik çözümlerdir / satın alma elektronik, mikroelektronik equivale düşürülebilir NTS. (Sola etiketsiz özel bir siyah akrilik kutusunda kaplı) optik blok bir ivme ('Aks.') Üstüne sabit ile fotoğrafta görülebilir. Micromixer gösteri için (E) Örnek, özel yazılım eşzamanlı cihaz kontrolü sağlar, okuma, ve veri depolama.
Şekil 3:. Testi Düzeneği Düzeni (A) Uçuş ortamında aynı anda uçakta deneyler çalıştıran kaç grup bağlı olarak kalabalık olabilir (B) Arma bileşenler 3 seviyesi arasında bölünmüş bir dikey ekipman rafa monte edilir.. (Kırmızı ve sarı) bacak kayışları rafa etrafında bir yay çizerek görebilir. (C) mikroskop breadboard plaka gösteriler ve elektronik kutunun yerleştirilmesi için 4 kadran ayrılmıştır.
Şekil 4: Muhafaza ve Görselleştirme. (A) özel imal akrilik 'eldivenin' kutu içinde uçuş numune yükleyici gösteri sağlar. İç kutuları örnekleri, kılcal damarlar ve özel imal mikroakışkan çip tutucu ile donatılmış atık. (B) A stereomikroskopta Micromixer gösteri-uçuş görselleştirme sağlar tutun. Mikroskop iki fişleri aynı anda hızlı bir şekilde iki konumdan birinde tutmak için mıknatıslar ile donatılmış bir çip tepsi kullanarak arasında saygısız olabilir tutan çip tutucu, yer açmak için uzun bir boyun ile modifiye edilir. (C) A teçhizat operatörü gerçekleştirir örnek yükleyici gösteri Uçuş diz çökmüş. İkinci operatör onun solunda bir video kamera çalışır. (D) Micromixer laptop üzerinde görünür.
Şekil 5: Ek Bileşenler Basit Girişimlerin Via İşlet Gösteriler Enable. (A), hava basıncı ayırıcı kısmen oyuk oluşur ve bir iğne adapte edildiği silindir aday. Basınç çıkışları seçici olarak çıkış deliklerinin sayısını azaltmak için kenetlenmiş olabilir. (B) 12, üç yollu solenoid vanalar paneli (C) tandem MOSFET devre üzerinden kontrol edilir.
Şekil 6:. In-Flight Gösteriler üç yönlü selenoid vana her zaman ya da varsayılan KAPALI por bağlı olan bir ortak noktasını (beyaz ok ucu) vart (kırmızı) veya bağlantı noktası ON (yeşil). AÇIK durum anahtarı 5 voltluk bir G / Ç sinyali ile tetiklenir. (A) Örnek yükleyici gösteri bir örnek yükleme ve algılama için optik bloğu (OB) için örnek yönlendirilmesini de içerir. Kurulum iki vana, önce bir ve yükleyicinin ardına kullanır. Yükleme sırasında, hem vanalar yükleyici kullanılmaktadır gibi sıvı hareketini önleyerek, OFF ayarlanır. Vanalar Torna AÇIK tuzlu (S) uzanan fluidik yolu, atık (W) flakon flakon analiz için örnek sürücü pompayı sağlayan açılır. (B) '1 düğme' müdahalelerle 'manuel' dan geçiş boru bağlantıları yeniden başlatılmasına gerek kalmadan - floresan sayma boncuk (CB), özel bir floresan hidrojel mikrotanecik (NS), ve floresan etiketli lökosit - optik blok gösteriye üç farklı numune tipleri ardışık test sağlar. Tuzlu numuneler arasındaki sistemi temizlemek edebilmektedir. Spl. = HavaBasınç splitter.
Şekil 7: Temsilcisi Sonuçlar. (A) mikro yerçekimi koşulları altında karıştırma Mavi-sarı boya. (B) Ay yerçekimi koşullarında Kan-tuzlu karıştırma. Mikrogravite uçuş sırasında (C) WBC algılama. Veri sitometri akışı için kritik performans ölçümleri, sinyal-gürültü oranları, zirve sayma oranları ve tespit etkinliği pik şiddetlerinin varyasyon katsayısı içermektedir. (D) Floresan sayma boncuk yüklü bir numune içine çivili bir gösteri aşağıdaki olarak algılanır Ay yerçekimi yükleyici.
Ek Şekil 1: Karıştırma analizi (kan-tuzlu su). (A) Karıştırma görüntüleri başına gri tonlama dönüştürülür ve analiz belirlenen bölgelerde (giriş, 1-3 spiraller ve çıkış) vardırDenklem σ = <(l - <I>), 2> σ, 0 ve 1 arasında karıştırma, J = gri tonlama yoğunluk derecesini yansıtır ve <> numûnesindeki ortalama 1/2. Bu yöntem yayınlanmış literatürde 38-40 benzer tespitlerde yansıtır. Bir tam karışım örnek için, σ sıfıra eşittir. Bir karışmamış numune için, σ 0,4-0,5 eşittir. Pratikte, tam karıştırma sigma değeri en az 0.1 olduğu zaman. Karıştırma, bir 3-boyutlu bir işlemdir ve bu nedenle tam karıştırma derecesini tanımlamak için (konfokal mikroskopi ya da başka yollarla) 3-boyutlu değerlendirilmesini gerektirir, bu yöntem, gösterim amacıyla, yeterli, ancak sınırlıdır. (B), kan-serum karıştırma sonucu uçuşta elde edilen farklı yerçekimi koşullarında görüntülenir. 'Yüksek' yerçekimi grafik bir mikro yerçekimi uçuş sırasında elde edilmiştir. Pompa sürüş basıncı seadlı tting artar Her bir grafikte sağa doğrudur.
Ek Şekil 2: bubble taşıma gösterilmesi. Bir yüksek yerçekimi ve mikro-yerçekimi enjekte biri enjekte İki kabarcıklar, video gözlem yoluyla zamanla izlenmektedir. Her kabarcık etkili mikroakışkan çip temizler. Performans tuzak kabarcıklar için daha büyük bir eğilimi olan diğer yer-test karıştırma geometrileri ile tezat (veriler gösterilmemiştir). Beyaz oklar, statik görüntüler tuzlu ayırt edilmesi zor olan çip boyunca havayı hareket ettirmek göstermektedir.
Ek Şekil 3:. Izleri sitometrisi Genişletilmiş akış Floresan sayma boncuk (A) ve 3 paraboller boyunca kaydedildi beyaz kan hücresi (B) tespiti izleri gösterilmiştir. Algılama hızları (zirveler / saniye) özel yazılım sayesinde belirlenen yüksek ve düşük yerçekimi dönemlerinde (beyaz yazı) görüntülenir. Diğer kritik ölçümler (örn katsayılarıpik yoğunluğu, sinyal-gürültü oranı) varyasyon cient akıskanlar tekni˘gi ve optik algılama mimari yerçekimi etkilerine ilişkin fikir için ölçülebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Burada anlatılan yöntem, zemin test karşılaştırılabilir sonuçlar, 2010 FAST parabolik uçuş sırasında büyük teknoloji bileşenleri (örnek yükleme, mikroakışkan karıştırma, ve optik algılama) etkin gösteri sağladı. Burada tarif edilen eğitim ve SOP yöntemler özellikle etkili olduğu ve parabolik Uçuşa hazır olmaz pratik gösteriler için dayanıyordu araçları ve diğer 'kol değnekleriyle' varlık aydınlatmak için yardımcı oldu.
Gelişme Alanları çevreleme ve düzeni içerir. Özel akrilik bileşenleri ihtiva amaçlar için yeterince güçlü olmayabilir. 'Eldiven' kutusu yerçekimi geçiş sırasında uçakta bir yolcu tarafından vurdu ve daha sonra bir kaba uçak iniş sırasında ayrı düştü. Mikroakışkan çip bağlı Boru kısaca kabin ortamına gıda boyası sızıntı, mavi-sarı boya karıştırma gösteri sırasında unhooked oldu. Bu sırasında düzeltilmesi için gereklimikrobor tüp reconnecting beceri ve kullanıcı istikrar gerektirir, çünkü özellikle zordu yüksek g aralığı. Yerleştirimi açısından bakıldığında, ayakta yükseklikte dizüstü yerleştirilmesi zor yüksek gr aralıklar boyunca çalışması için yapılmış. Yüksek-g aşamalarında durmak için çalışırken Kullanıcılar ışık başlı hale gelebilir. Bir orta düzey bilgisayar daha iyi bir alternatif olabilir, ama burada prototip alt bileşenleri değiştirmesini gerekli olurdu. Bu parabolik uçuşlarda kıt olduğu ek alan gerektirir rağmen diğer araştırmacılar, deney operatörleri 26 stabilizasyonu için onların parabolik uçuş kurulumları oturma dahil ettik.
Parabolik uçuş önceki gösteriler akış sitometri göre hazırlanması ve kurulumu ile ilgili bir detay daha yüksek düzeyde sağlamanın yanı sıra, bu iş potansiyel olarak önemli 'arkadaşı' teknolojisi (yani, ayıraç için mikroakışkan çip karıştırma ve örnek d anlatıldıilution) sitometresindeki yanında. Örnek ön-işleme (örneğin, floresan boyama, karıştırma, kuluçka), zemin üzerinde yapılan gibi, zor veya uzayda tehlikeli olabilecek düşük yerçekimi aynı işlevleri gerçekleştirmek için gerekli böyle bir karıştırma çip olarak dönüş yapma arkadaşı teknolojileri, içinde . Bu çalışmada aksine, potansiyel uzay-layık akış sitometrelerinde önceki gösteriler numune ön-işleme boşlukları doldurmak için ve belirtilen stratejiler olmaksızın (yeryüzünde ön-işlenmiş örnekleri kullanarak) sitometri performansı neredeyse tamamen odaklanmıştır. Immunfenotiplemenin ve için açıklanan 'fiber-optik tabanlı' Örneğin, akış sitometresini, kullanılan toprak yüklü örnek kartuşlar sitokin tahlilleri mikroboncuk tabanlı ve sistem gerçek Uçuş teşhis için adapte olabilir nasıl açık değildir. Bazı çabaları kısmen son gelişmeleri 41 gördü tam kan boyama cihazının geliştirilmesi dahil olmak üzere, konuya değindik. NASA-tam kan lekeleme cihazı 5 potansiyel olarak kullanışlı bir ön boyama yöntemi kullanılmıştır sitometre test edilmiştir. Yine, gerekli uzay-hazır arkadaşı teknolojisini geliştirmek için çabalar yakın bir gelecekte uzay ve diğer kaynak sınırlı ortamlarda tanı amaçlı pratik sitometri akışı için akış sitometre geliştirmek için bu geride yeterince lag gibi görünüyor. Daha genel olarak, uzaydan herhangi IVD'ler geliştiricileri teknolojisi için tam iş akışı adaptasyonunu dikkate almak gerekir ve her zaman sınırlı azaltılmış ağırlık uçuş fırsatları tam olarak yararlanmak için potansiyel gerekli arkadaşı teknolojisinin test düşünmelisiniz.
Anlatılan prototip flowsitometri daha gelişmiş fluidik, optik ve elektronik kullanan daha sofistike bir tasarım için bir başlangıç noktasıdır. Odaklama hidrodinamik akış ve ek bir algılama kanalları (örneğin, ışık dağılım, emilim) gibi uygulamalar için partikül ayrımcılığı artıracakbeyaz kan hücresi diferansiyel. Bazı bileşenler onlar teçhizat tabanlı tasarımları kullanışlı ama gerçek el cihazları (örneğin, atık şişe, kontrol / satın alma elektronik) olarak pratik olacaktır çünkü değiştirilmesi gerekir. Mikroelektronik yer alacağını daha gelişmiş elektronik dizüstü bilgisayar ve ilişkili VTC kartları ortadan kaldırmak için bir minyatür ekran arayüzü ve gömülü mikroişlemciler kullanılarak işletilmektedir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Eugene Y. Chan, Candice Bae, ve Julia Z. Sharpe DNA Tıp Kurumu, ticari bir kuruluş aracılığıyla yayımlandı ilgili teknoloji patentleri mucitler vardır.
Acknowledgments
Donanım geliştirme NASA SBIR Sözleşmeler NNX09CA44C ve NNX10CA97C tarafından desteklenmiştir. Optik blok ve örnek yükleyici gösteriler için veri analizi NASA Faz III Sözleşme NNC11CA04C tarafından desteklenmiştir. İnsan kan toplama, NASA IDD Protokol # SA-10-008 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. National Instruments Tıbbi Cihaz Hibe Programı aracılığıyla sağlanan Kontrol / kazanım yazılım. Mikroçipler için kalıplar Johns Hopkins mikroimalat imkan ve Nano Sistemler için Harvard Merkezi'nde yapılmıştır. Otto J. Briner ve Luke Jaffe (DNA Tıp Enstitüsü) uçuş haftasında yaz 2010. NASA Uçuş Video personel sağlanan video görüntülerini sırasında raf montaj destekli. Carlos Barrientos (DNA Tıp Enstitüsü) fotoğraf ve şekil yardım sağladı. Teknoloji 2010 Programı Uzay Çevre için Kolaylaştırılmış Erişim, NASA İndirimli Gravity Ofisi, İnsan Adaptasyon ve Önlemler Bölümü, NASA Glenn Araştırma Merkezi Özel sayesinde,ZIN Teknolojileri ve İnsan Araştırma Programı.
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. |
References
- Thomas, R. A., Krishan, A., Robinson, D. M., Sams, C., Costa, F. NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project-I. Cytometry. 43, 2-11 (2001).
- Wen, J., Krishan, A., Thomas, R. A. NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project - II. Effect of pH and DAPI concentration on dual parametric analysis of DNA/DAPI fluorescence and electronic nuclear volume. Cytometry. 43, 12-15 (2001).
- Krishan, A., Wen, J., Thomas, R. A., Sridhar, K. S., Smith, W. I. NASA/American Cancer Society High-Resolution Flow Cytometry Project - III. Multiparametric analysis of DNA content and electronic nuclear volume in human solid tumors. Cytometry. 43, 16-22 (2001).
- Cram, L. S. Spin-offs from the NASA space program for tumor diagnosis. Cytometry. 43, 1 (2001).
- Crucian, B., Sams, C. Reduced gravity evaluation of potential spaceflight-compatible flow cytometer technology. Cytometry B Clin. Cytom. 66 (1), 1-9 (2005).
- Shi, W., Kasdan, H. L., Fridge, A., Tai, Y. -C. Four-part differential leukocyte count using μflow cytometer. 2010 IEEE 23rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 13 (7), 1019-1022 (2010).
- Tai, Y. -C., Ho, C. -M., Kasdan, H. L. In-Flight Blood Analysis Technology for Astronaut Health Monitoring NASA Human Research Program Investigators’ Workshop. , Found at: http://www.dsls.usra.edu/meetings/hrp2010/pdf/ExMC/1018Tai.pdf (2010).
- Shi, W., Guo, L. W., Kasdan, H., Fridge, A., Tai, Y. -C. Leukocyte 5-part differential count using a microfluidic cytometer. 2011 16th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference. , 2956-2959 (2011).
- Shi, W., Guo, L., Kasdan, H., Tai, Y. -C. Four-part leukocyte differential count based on sheathless microflow cytometer and fluorescent dye assay. Lab Chip. 13 (7), 1257-1265 (2013).
- Dubeau-Laramée, G., Rivière, C., Jean, I., Mermut, O., Cohen, L. Y. Microflow1, a sheathless fiber-optic flow cytometry biomedical platform: Demonstration onboard the international space station. Cytometry A. , (2013).
- NASA/JSC Aircraft Operations: C-9B Flight Trajectory. , Found at: http://jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov/Reduced_Gravity/trajectory.html Forthcoming.
- Crucian, B., Quiriarte, H., Guess, T., Ploutz-Snyder, R., McMonigal, K., Sams, C. A Miniaturized Analyzer Capable of White-Blood-Cell and Differential Analyses During Spaceflight. Lab Medicine. 44 (4), 304-331 (2013).
- Rehnberg, L., Russomano, T., Falcão, F., Campos, F., Everts, S. N. Evaluation of a novel basic life support method in simulated microgravity. Aviat. Space. Environ. Med. 82 (2), 104-110 (2011).
- Pump, B., Videbaek, R., Gabrielsen, A., Norsk, P. Arterial pressure in humans during weightlessness induced by parabolic flights. J. Appl. Physiol. 87 (3), 928-932 (1999).
- Strauch, S. M., Richter, P., Schuster, M., Häder, D. The beating pattern of the flagellum of Euglena gracilis under altered gravity during parabolic flights. J. Plant Physiol. 167 (1), 41-46 (2010).
- Sams, C. F., Crucian, B. E., Clift, V. L., Meinelt, E. M. Development of a whole blood staining device for use during space shuttle flights. Cytometry. 37 (1), 74-80 (1999).
- Smith, S. M., Davis-Street, J. E., Fontenot, T. B., Lane, H. W. Assessment of a portable clinical blood analyzer during space flight. Clin. Chem. 43, 1056-1065 (1997).
- Weigl, B. H., Kriebel, J., Mayes, K. J., Bui, T., Yager, P. Whole Blood Diagnostics in Standard Gravity and Microgravity by Use of Microfluidic Structures (T-Sensors). Microchimica Acta. 131 (1-2), 75-83 (1999).
- Revolutionizing Medical Technology for Earth and Space. Canadian Space Agency. , Found at: http://www.asc-csa.gc.ca/eng/media/backgrounders/2012/0229.asp (2012).
- Peytavi, R. Microfluidic device for rapid (<15 min) automated microarray hybridization. Clin. Chem. 51, 1836-1844 (2005).
- Groemer, G. E. The feasibility of laryngoscope-guided tracheal intubation in microgravity during parabolic flight: a comparison of two techniques. Anesthesia and analgesia. 101 (5), 1533-1535 (2005).
- Johnston, S. L., Campbell, M. R., Billica, R. D., Gilmore, S. M. Cardiopulmonary resuscitation in microgravity: efficacy in the swine during parabolic flight. Aviat. Space Environ. Med. 75 (6), 546-550 (2004).
- Panait, L., Broderick, T., Rafiq, A., Speich, J., Doarn, C. R., Merrell, R. C. Measurement of laparoscopic skills in microgravity anticipates the space surgeon. Am. J. Surg. 188 (5), 549-552 (2004).
- Kirkpatrick, A. W. Intraperitoneal gas insufflation will be required for laparoscopic visualization in space: a comparison of laparoscopic techniques in weightlessness. J. Am. Coll. Surg. 209 (2), 233-241 (2009).
- Campbell, M. R. Endoscopic surgery in weightlessness: the investigation of basic principles for surgery in space. Surg. Endosc. 15 (12), 1413-1418 (2001).
- Caiani, E. G., Sugeng, L., Weinert, L., Capderou, A., Lang, R. M., Vaïda, P. Objective evaluation of changes in left ventricular and atrial volumes during parabolic flight using real-time three-dimensional echocardiography. J. Appl. Physiol. 101 (2), 460-468 (2006).
- Ansari, R., Manuel, F. K., Geiser, M., Moret, F., Messer, R. K., King, J. F., Suh, K. I. Measurement of choroidal blood flow in zero gravity. Ophthalmic technologies XII : 19-20 January 2002, San Jose, USA. Manns, F., S derberg, P. G., Ho, A. , SPIE. Bellingham, Wash. 177-184 (2002).
- Foldager, N. Central venous pressure in humans during microgravity. J. Appl. Physiol. 81 (1), 408-412 (1996).
- Hausmann, N. Cytosolic calcium, hydrogen peroxide and related gene expression and protein modulation in Arabidopsis thaliana cell cultures respond immediately to altered gravitation: parabolic flight data. Plant Biol. (Stuttg). 16 (1), 120-128 (2014).
- Thiel, C. S. Rapid alterations of cell cycle control proteins in human T lymphocytes in microgravity). Cell Commun. Signal. 10 (1), 1 (2012).
- Tsuda, T., Kitagawa, S., Yamamoto, Y. Estimation of electrophoretic mobilities of red blood cells in 1-G and microgravity using a miniature capillary electrophoresis unit. Electrophoresis. 23, 2035-2039 (2002).
- Paul, A. -L., Manak, M. S., Mayfield, J. D., Reyes, M. F., Gurley, W. B., Ferl, R. J. Parabolic flight induces changes in gene expression patterns in Arabidopsis thaliana. Astrobiology. 11 (8), 743-758 (2011).
- Zeredo, J. L., Toda, K., Matsuura, M., Kumei, Y. Behavioral responses to partial-gravity conditions in rats. Neurosci. Lett. 529 (2), 108-111 (2012).
- Taube, J. S., Stackman, R. W., Calton, J. L., Oman, C. M. Rat head direction cell responses in zero-gravity parabolic flight. J. Neurophysiol. 92 (5), 2887-2897 (2004).
- Hilbig, R. Effects of altered gravity on the swimming behaviour of fish. Adv. Space Res. 30 (4), 835-841 (2002).
- FAST Flight Week. Nasa.gov: Office of the Chief Technologist. , Found at: http://www.nasa.gov/offices/oct/crosscutting_capability/flight_opportunities/fast/09_27_10_flight_week_feature.html Forthcoming.
- Deng, J. Harvard Center for Nanoscale Systems Standard Operating Procedure: SOP031 (SU-8 Photolithography Process). , Vers. 2.6, Found at: http://www.cns.fas.harvard.edu/facilities/docs/SOP031_r2_6_SU-8%20photolithography%20process.pdf (2010).
- Yang, J., Qi, L., Chen, Y., Ma, H. Design and Fabrication of a Three Dimensional Spiral Micromixer. Chinese J. Chem. 31, 209-214 (2013).
- Zhang, K. Realization of planar mixing by chaotic velocity in microfluidics. Microelectron. Eng. 88, 959-963 (2011).
- Liu, R. H. Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel. J. Microelectromechanical Syst. 9, 190-197 (2000).
- Improved Whole-Blood-Staining Device. NASA Tech Briefs. , Found at: http://www.techbriefs.com/component/content/article/10-ntb/tech-briefs/bio-medical/13574 Forthcoming.
