Prototip Minyatür Akış Sitometresi ve Companion mikroakışkan Karıştırma Teknoloji İndirimli-gravite Çevre Donanım Gösterileri

Bu prosedürün genel amacı, diğer kurulumlara potansiyel olarak uyarlanabilen bileşenlerin hazırlanması ve uçuş sırasında prosedürlerin kullanılması, azaltılmış yerçekimi parabolik uçuşunda minyatür bir akış sitometresini çalıştırmaktır. Bu, öncelikle kullanım kolaylığı ve azaltılmış yerçekiminde güvenlik için raftan ve özel fabrikasyon bileşenlerin dikkatlice seçilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, bileşenleri, muhafaza, görüntüleme otomasyonu ve çoklu gösterilerin kolaylaştırılması için ek elemanlar içeren bir parabolik uçuş test donanımı içinde monte etmektir.

Daha sonra ekip, titiz planlama, protokol geliştirme ve eğitim yoluyla başarılı uçuş deneylerine hazırlanır. Son adım, uçuşta çok bileşenli gösterilerdir. Sonuç olarak, parabolik uçuş testi, teknolojinin potansiyel uzay uygulamalarını sergilemek ve ağırlıksızlığın, yerçekimi değişikliklerinin ve titreşimin performans üzerindeki etkilerini belirlemek için kullanılır.

Bu yöntem akış sitometrisi ve ilgili teknolojiye uygulanabilse de, özellikle çoklu gösteri veya tetikleme prosedürleri olan herhangi bir şey, azaltılmış yerçekiminde diğer bireysel tanı testi türlerine de uygulanabilir. Bu yüzden bu videoyu JO için parabolik uçuş testi üzerine yapmaya karar verdik çünkü NASA ile parabolik uçuşlarımıza hazırlanırken, aslında deneylere en iyi şekilde nasıl hazırlanacağımızı anlatan çok fazla video veya literatür yoktu. Aslında bu bilgileri burada bulmak için NASA'nın çeşitli yerlerindeki doğru insanlarla konuşmak için çok, çok uğraşmak zorunda kaldık.

Bu durumda, bu bilgileri Joe'nun okuyucuları için paylaşabilmek istiyoruz, böylece onlar da bu uçuşlara uygun şekilde hazırlanabilirler. Düşük yerçekimi koşullarında kullanım için basit bir akış sitometri sistemi oluşturmak, birden fazla akışkan, optik ve elektronik prototip bileşen gerektirir. Sistemi çalıştırmak için minimum ağırlık ve güç ihtiyacına sahip bir basınç sistemi hazırlayarak başlayın.

Fluidics, minyatür bir hava pompasını bir diferansiyel basınç sensörüne bağlar. Ardından, hava uyumunu hapsetmeden yüklenebilen bir sıvı kaynağı kabı monte edin. Elastik kauçuk diyaframlı, sıkıca sabitlenebilir kapaklı ve flakon tabanında giriş havası hortumlu sert bir plastik şişe.

Optik yapıştırıcı kullanarak giriş havası borusu bağlantısını kapatın. Kapağın takılması sırasında ve sonrasında sıvının dışarı atılmasını önlemek için kapak çıkış borusunun üzerine geçici bir sürgülü cl yerleştirin. Şişeyi yüklemek için, diyaframı hava girişine bağlı bir şırınga ile genişletin.

Sıvıyı üstüne dökün ve kapağı, altında hava kalmayacak şekilde bir açıyla yerleştirin. Çıkış borusunu doldurmak ve diyafram tarafından uygulanan çökme basıncını serbest bırakmak için sürgülü kelepçeyi kısaca çıkarın. Pompanın şişeye hava veya sıvı sızıntısı olmadan basınç uyguladığından emin olun.

Kapak çıkış borusundan sıvı akışını sağlamak için diyaframı sıkıştırın. İhtiyaç duyulan üçüncü bileşen, akışı tehlikeye atacak bir geri basınç oluşturmadan atıkları toplamak için bir sıvı atık kabıdır. Çift muhafaza için tasarlanmış bir flakon içine yapıştırılmış bir flakon kullanın.

Şişeleri, yüzen sıvıları hapseden, ancak kullanım için bir numune yükleyici ve azaltılmış yerçekimi makinesi yapmak için kabin ortamıyla hava basıncının dengelenmesine izin veren güvenli bir köpük sünger pencere ile kapatın ve sıvı hattındaki iki O-ring arasına kılıf takılı kılcal damar olarak güvenilir bir şekilde kenetlenecek şekilde kılavuz raylara sahip yaylı bir kelepçe tasarımı monte edin. Kılcal damar olmadığında, sıvı hattını tamamlamak ve sızıntı olmadan astarlamayı sağlamak için yayların O-ringleri birbirine bastırdığından emin olun. Çalışması için güçlendirilmiş mekanik alt bileşenlere dayanmayan bir mikro mikser tasarlayın.

Hızlı prototip Polimetil soane yöntemi kullanılarak, tek tek akan parçacıkları tespit etmek için iki girişli spiral girdaplı bir mikro karıştırıcı seçilir ve üretilir. Piyasada bulunan optomekanik bileşenleri kullanarak özel olarak üretilmiş avuç içi boyutunda minyatür bir optik bloğu bir mikroskop devre tahtası plakasına monte edin. Prototip montajındaki son adım, cihaz kontrolü ve veri toplama için elektronik ve yazılım tasarlamaktır.

Kolaylık ve erken prototipleme için, piyasada bulunan veri toplama kartlarına, koda ve programa, teçhizat cihazlarını çalıştırmak ve tüm verileri senkronize etmek için özel bir yazılıma bağlı elle lehimlenmiş parçalar kullanın. Dizüstü bilgisayarın pilini çıkarın ve dizüstü bilgisayarı yalnızca güç kablosuyla çalışacak şekilde ayarlayın. Azaltılmış yerçekimi uçuşlarında güvenlik nedenleriyle, tüm cihazlara güç sağlamak için elektrik güç şeması, hızlı ve eksiksiz elektronik kapatma için bir mekanizma içermelidir.

Uçuşta. Başarılı bir uçuş performansı için uçak güç dağıtım paneline tek bir açma kapama düğmesine sahip tek bir anahtarlı uzatma kablosu bağlanır, mevcut toplam alan ve deneysel teçhizat alanı ile teçhizatı çevreleyen kullanıcı alanı arasında nasıl bölüneceği dikkate alınmalıdır. Mevcut toplam alan, yerde benzer bir gösteri için sağlanandan daha küçük bir alanla sınırlıdır.

Zeminde, diz çökerek veya ayakta durarak hangi bileşenlere daha uygun şekilde erişilebileceğini belirleyin. Bir destek yapısı içinde elde edilen korumadan en fazla hangi bileşenlerin yararlanacağını düşünmek de önemlidir. Buradaki teçhizat destek yapısı, uçuş ivmelerine dayanabilen ve amaçlanan uçağa güvenli bir şekilde takılabilen dikey bir ekipman rafıdır.

Kabin zemini, bileşenleri raf içindeki seviyelere atanmıştır, Dizüstü bilgisayarı yerleştirmek için bir üst kat, prototip alt bileşenleri içermek için bir orta raf seviyesi ve ekstra mendil, eldiven ve çeşitli atık konteyneri içermek için bir zemin seviyesi. Prototipi güvence altına almak, içermek ve numuneleri görüntülemek için, prototip olmayan çeşitli bileşenlerin üretilmesi veya uyarlanması gerekir. Bunlar, elektronik aksamı içeren özel bir akrilik kutu ve uçuş kabininin kirlenme riski olmadan bir yükleyici gösterisi gerçekleştirmek için kübik bir alan sağlamak için kol erişim deliklerine sahip özel bir akrilik eldiven kutusu içerir.

Bir mikro karıştırıcı gösteri cıvatasını kaydetmek için, özel bir akrilik çip tutucu ve CCD kamera ile donatılmış devre tahtası plakasına bir stereo mikroskop. Optik bloğun güvenli bir şekilde gösterilmesine izin vermek için, ortam ışığını engellemek ve lazer tehlikelerini kontrol etmek için özel bir opak akrilik kutu kullanın. Bazı basit tasarım stratejileri, manuel borulama, uçuş sırasında ayarlamalar veya önemli ölçüde el becerisi gerektiren diğer eylemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir.

Örneğin, birden fazla kaynak dosyasını aynı anda basınçlandırmak için, sıvı akış yönünü kontrol etmek için bir giriş iğnesine ve birden fazla çıkış borusuna uyarlanmış içi boş bir silindirden oluşan manifoldu basınçlandırmak için özel bir makine kullanın. Bilgisayarı kullanarak, üç solenoid valflerden oluşan bir panel monte edin. Bir DAQ kartına bağlı tandem MOSFET anahtarları tarafından kontrol edilir.

Üç solenoid valfler, her zaman varsayılan kapalı bağlantı noktasına veya açık bağlantı noktasına bağlı olan ortak bir bağlantı noktasına sahiptir. Açık duruma geçiş, beş voltluk bir sinyalle tetiklenir. Yazılımı, valf durumlarını değiştirmek veya pompa sürüş basıncını değiştirmek için dizüstü bilgisayara tek bir tıklama gibi tek düğmeli müdahaleleri kullanarak gösterilerde ilerleyecek şekilde programladı.

Bu, çevreye sızıntılara neden olabilecek manuel boru ayarlamalarına olan ihtiyacı ve kaotik bir ortamda deney süresi kaybını ortadan kaldırır. Numune yükleyici gösterimi, bir numunenin yüklenmesini ve numunenin tespit için optik bloğa veya OB'ye sürülmesini içerir. Kurulum, biri yükleyiciden önce ve diğeri yükleyiciden sonra olmak üzere iki valf kullanır.

Yükleme sırasında, yükleyici kullanılırken sıvı hareketini önlemek için her iki valf de kapalı olacak şekilde ayarlanır, valfleri açmak tuzlu su şişesinden atık şişeye uzanan sıvı X yolunu açar ve pompanın numuneyi analiz için sürmesine izin verir. Optik blok gösterimi, üç farklı numune tipinin sıralı tespitini içerir Boru bağlantılarını manuel olarak değiştirmeye gerek kalmadan, tuzlu su sistemi numuneler arasında yıkayabilir. Mikro karıştırıcı gösterimi, kan salin karıştırma ve mavi sarı boya karıştırma segmentlerini içerir.

Kurulum, basıncı kan ve tuzlu su şişelerine veya boya şişelerine yönlendirmek için iki valf kullanır, böylece bir seferde yalnızca bir karıştırma gösterimi aktif olur. Ek bir valf, kan salin karıştırma çipine hava kabarcığı enjeksiyonu sağlar. Sistem, uçuş sırasında ani sarsıntılara, kuvvetlere, titreşime veya yolcu çarpışmasına karşı hazırlıklı olmalıdır.

Hizalama stabilizasyonu için, özellikle optik bileşenler olmak üzere, kolayca yanlış ayarlanan hizalanmış bileşenlere hızlı kuruyan epoksi uygulayın. Fiziksel bozulma testi için mikroskop I parçasına CCD kamera eklentisi de dahil olmak üzere, gerektiğinde diğer bileşenleri sabitlemek için hızlı kuruyan epoksinin üzerine endüstriyel sınıf epoksi uygulayın. Teçhizat destek yapısını tüm bileşenler yerindeyken sallayın.

Teçhizatı bozulmaya maruz bıraktıktan sonra, özellikle uçağın bir deneyin ortasında aniden düzleşmesi veya teçhizata çarpan ani kuvvetler dahil olmak üzere, uçuş sırasında beklenmedik olaylar için eğitilmiş hizalanmış optik bileşenler olmak üzere tek tek bileşen işlevselliğini kontrol edin. Rafa dolgu ekleyerek yüzen yolcuları koruyun. Corners, cihazı uçuş sırasında ustaca çalıştırmak için birden fazla kişiyi birincil operatör olarak eğitir.

Parais sırasında kimin hastalanacağı tahmin edilemez ve belirli bir kullanıcı bir uçuşta etkilenmeyebilir ve diğerinde hastalanabilir. Uçağa yüklemeden önce uçuş konumuna taşındıktan sonra teçhizatı kontrol edin, gerekli düzeltmeleri yapın ve boru bağlantılarını ayarlayın. Her uçuş gününde, o günkü gösterilere uygun numune şişeleri hazırlayın ve asın.

Kurulum ve deney arasında muhtemelen uzun aralıkların yanı sıra uçuş konumuna bağlı olarak yüksek ortam sıcaklıklarına hazırlanın. Metin amfetaminli skopolamin gibi sağlanan ilaçları alarak uçuş sırasında hastalıktan kaçının ve yüksek yerçekimi sırasında zemine paralel olarak yavaşça yükselerek ve düz yatarak yerçekimi geçişlerine uyum sağlamak için birkaç erken parabol kullanın. Uçuş pozisyonuna geldikten sonra, teçhizat operatörleri özel parabol hava sahasına yaklaşırken, teçhizat operatörlerinin yüksek yerçekimi aralıklarında uzanmasına izin vermek için yeterli alan sağlar ve parabol başladığında bacak kayışlarına erişim sağlar.

Düşük yerçekimi sırasında vücuda güçlü kuvvetler uygulamayın. Çünkü bu, numune yükleyici gösterimini gerçekleştirmek için gövdeyi çok hızlı ve biraz tehlikeli bir şekilde yukarı gönderebilir. Uçak azaltılmış yerçekimine girdiğinde, bir parmak ucuna bir damla sayma boncuğu boya karışımı yerleştirmek için numune şırıngasını kullanın Bir parmak delme örneğini simüle etmek için, numuneyi parmaktan almak için bir kılcal sarf malzemesi kullanın ve numuneyi kılcal yükleyiciye yükleyin.

Numuneyi algılama için optik sisteme sürün. Mikroskobun altında kurulan mikroakışkan karıştırıcı gösterimini gerçekleştirin. Kan ve salini 1.52345'te bire bir oranında ve her biri en az iki parabol için altı PSI karıştırın.

Diğer okumalarla senkronize edilmiş video verilerinin kaydedilmesi. Bir mikser gösterisinin gerçek uçuş görüntüleri burada gösterilmektedir. Kanal mimarisinin optimum karıştırmayı önleyebilecek bir baloncuğu yakalayıp yakalamayacağını test etmek için tuzlu su girişine hava enjekte edin. Karışım.

Mavi ve sarı yiyecekler, her biri en az iki parabol için 1.52345 ve altı PSI'de ölür. Yine, burada gösterilen senkronize verilerin kaydedilmesi, stereo mikroskop paneline takılan bir CCD kamera tarafından görüntülenen iki mikro karıştırıcı gösterimi için temsili sonuçlardır. A, mikro yerçekimi koşulları altında mavi ve sarı boya karışımını gösterir ve panel B, ay yerçekimi koşulları altında kan ve tuzlu su karışımını gösterir.

Karıştırma, mikro yerçekimi uçuşu sırasında floresan etiketli beyaz kan hücrelerinin optik blok tespitinin bir gösteriminde spiral boyunca herhangi bir noktada ve ayrıca çıkış kanalında görsel olarak değerlendirilebilir. Akış sitometrisi verileri için kritik performans ölçümleri, burada gösterildiği gibi tepe yoğunlukları sinyalinin gürültü oranlarına, tepe sayma oranlarına ve algılama verimliliğine değişim katsayısını içerir. Optik blok algılama, yaklaşık 1,5 G'den neredeyse sıfır G'ye geçişle nispeten bozulmamış görünür ve 1,5 g'ye geri dönüş sırasında devam eder.

Yükleyicinin ay yerçekiminde gösterilmesinin ardından yüklü bir numuneye çivilenen floresan sayma boncuklarının algılanması, numunenin başarıyla yüklendiğini ve tespit için optik bloğa ulaştığını gösterir. Bu videoyu izledikten sonra, parabolik bir uçuşta cihaz testinin nasıl yapılacağı ve yerçekiminin nasıl azaltılacağı ve özellikle ne tür prosedürlerin uygulanabilir olduğu, dikkatli planlama, parça seçimi ve test uygulamasının nasıl yapılacağı konusunda daha iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.