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西工大研发太空乘员健康检测仪 实现在轨“验血”

导读: 日前,西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验常洪龙教授课题组与迈瑞医疗合作研制出适用于太空环境的健康检测仪,成功实现在微重力环境对乘员进行快速在轨血检。这

随着宇航技术的飞速发展,适用于普通人的太空旅行计划计日可待,但太空旅行短则几日长则一年,那么如何快速有效检测乘客在旅行途中身体健康情况?

日前,西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验常洪龙教授课题组与迈瑞医疗合作研制出适用于太空环境的健康检测仪,成功实现在微重力环境对乘员进行快速在轨血检。这一成果发表于Sensors & Actuators B: Chemical上,通过与美国、加拿大、以色列同类型产品对比,被认为是目前体积最小、重量最轻的太空航行用全自动流式细胞仪。

人类在太空环境中受微重力和长时间密闭隔离等极端条件影响,免疫机能会明显下降,白细胞及其亚群的数目甚至会比正常值降低20%以上,因此白细胞分类计数是对乘员健康状况进行监测、确诊的有效手段。典型的血细胞分类计数仪器就是医院中广泛使用的流式细胞仪,但由于太空环境的特殊性,不能直接将地面使用的技术和仪器照搬到太空中。

西工大研发太空乘员健康检测仪 实现在轨“验血”

西工大博士生寻文鹏在ZERO-G失重飞机上进行仪器操作

据悉,该款太空乘员健康检测仪包含两个模块:全血预处理机和流式细胞仪。检测过程非常简单,乘员只需在指尖取30微升约一滴量的血液加注至预处理芯片上,然后将芯片插入全血预处理机,经过不超过30分钟自动处理后,再将处理过的样本加注至无鞘流聚焦微流控芯片上,通过流式细胞仪自动检测出淋巴细胞亚群数目的百分比。这一数据可在电脑中自行读出也可回传至地面供专业医生判断乘员细胞免疫功能水平,从而辅助诊断细菌感染,自身免疫、辐射损伤等病症。

西工大研发太空乘员健康检测仪 实现在轨“验血”

全血预处理和无鞘流聚焦微流控芯片

常洪龙教授介绍说,健康检测仪需搭配特制的全血自动预处理芯片和无鞘流聚焦微流控芯片使用。全血自动预处理芯片具有适应微重力环境的多通道液体操控技术,可实现可控混匀液体,解决了在微重力环境中处理血液样本时会产生气泡的问题。无鞘流聚焦微流控芯片采用高光洁度、高保型度PMMA基聚合物加工工艺,芯片表面具备纳米级表面粗糙度和微米级对准精度的微通道,在技术上实现了即插即检测。

西工大研发太空乘员健康检测仪 实现在轨“验血”

“绿航星际”乘员在试验舱内加载芯片

目前,该检测仪目前已完成了多项测试和验证。2016年,检测仪应用于中国航天“绿航星际”4人180天受控生态生保系统大科学试验,为研究密闭环境下人体免疫功能变化提供了宝贵的实验数据。2017年,检测仪在法国进行了失重飞机实验,通过抛物线飞行得到的失重环境证明了其具备良好的微重力适用性。

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