如何快速有效檢測(cè)乘客在旅行途中身體健康情況？

隨著宇航技術(shù)的飛速發(fā)展，適用于普通人的太空旅行計(jì)劃計(jì)日可待，但太空旅行短則幾日長(zhǎng)則一年，那么如何快速有效檢測(cè)乘客在旅行途中身體健康情況？

日前，西北工業(yè)大學(xué)空天微納系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)常洪龍教授課題組與邁瑞醫(yī)療合作研制出適用于太空環(huán)境的健康檢測(cè)儀，成功實(shí)現(xiàn)在微重力環(huán)境對(duì)乘員進(jìn)行快速在軌血檢。這一成果發(fā)表于Sensors & Actuators B: Chemical上，通過(guò)與美國(guó)、加拿大、以色列同類(lèi)型產(chǎn)品對(duì)比，被認(rèn)為是目前體積最小、重量最輕的太空航行用全自動(dòng)流式細(xì)胞儀。

人類(lèi)在太空環(huán)境中受微重力和長(zhǎng)時(shí)間密閉隔離等極端條件影響，免疫機(jī)能會(huì)明顯下降，白細(xì)胞及其亞群的數(shù)目甚至?xí)日Ｖ到档?0%以上，因此白細(xì)胞分類(lèi)計(jì)數(shù)是對(duì)乘員健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、確診的有效手段。典型的血細(xì)胞分類(lèi)計(jì)數(shù)儀器就是醫(yī)院中廣泛使用的流式細(xì)胞儀，但由于太空環(huán)境的特殊性，不能直接將地面使用的技術(shù)和儀器照搬到太空中。

西工大博士生尋文鵬在ZERO-G失重飛機(jī)上進(jìn)行儀器操作

據(jù)悉，該款太空乘員健康檢測(cè)儀包含兩個(gè)模塊：全血預(yù)處理機(jī)和流式細(xì)胞儀。檢測(cè)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，乘員只需在指尖取30微升約一滴量的血液加注至預(yù)處理芯片上，然后將芯片插入全血預(yù)處理機(jī)，經(jīng)過(guò)不超過(guò)30分鐘自動(dòng)處理后，再將處理過(guò)的樣本加注至無(wú)鞘流聚焦微流控芯片上，通過(guò)流式細(xì)胞儀自動(dòng)檢測(cè)出淋巴細(xì)胞亞群數(shù)目的百分比。這一數(shù)據(jù)可在電腦中自行讀出也可回傳至地面供專(zhuān)業(yè)醫(yī)生判斷乘員細(xì)胞免疫功能水平，從而輔助診斷細(xì)菌感染，自身免疫、輻射損傷等病癥。

全血預(yù)處理和無(wú)鞘流聚焦微流控芯片

常洪龍教授介紹說(shuō)，健康檢測(cè)儀需搭配特制的全血自動(dòng)預(yù)處理芯片和無(wú)鞘流聚焦微流控芯片使用。全血自動(dòng)預(yù)處理芯片具有適應(yīng)微重力環(huán)境的多通道液體操控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)可控混勻液體，解決了在微重力環(huán)境中處理血液樣本時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡的問(wèn)題。無(wú)鞘流聚焦微流控芯片采用高光潔度、高保型度PMMA基聚合物加工工藝，芯片表面具備納米級(jí)表面粗糙度和微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度的微通道，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了即插即檢測(cè)。

“綠航星際”乘員在試驗(yàn)艙內(nèi)加載芯片

目前，該檢測(cè)儀目前已完成了多項(xiàng)測(cè)試和驗(yàn)證。2016年，檢測(cè)儀應(yīng)用于中國(guó)航天“綠航星際”4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)大科學(xué)試驗(yàn)，為研究密閉環(huán)境下人體免疫功能變化提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2017年，檢測(cè)儀在法國(guó)進(jìn)行了失重飛機(jī)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)拋物線(xiàn)飛行得到的失重環(huán)境證明了其具備良好的微重力適用性。