地球外生命の痕跡を検出し、宇宙飛行士の健康状態を監視する宇宙のマイクロ流体工学

Mar 07, 2024

2023 年 6 月 15 日の特集

この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされています。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

事実確認済み

査読済みの出版物

信頼できる情報源

校正する

Thamarasee Jeewandara、Phys.org 著

現在npj Microgravityに掲載されている新しいレポートの中で、ザカリー・エスタック氏とユタ大学およびカリフォルニア大学バークレー校の機械工学および宇宙科学の研究チームは、地球外の生命の痕跡を検出し、臨床的に監視するためのマイクロ流体有機分析装置を開発した。宇宙飛行士の健康。 チームは、分析装置の機能と技術の準備レベルを確認するために、さまざまな重力大気にわたって広範な環境テストを実施しました。

惑星科学者らは、マイクロ流体アナライザーの機能を確認するために、放物線飛行中に通常遭遇する月、火星、ゼロおよび超重力条件の環境をシミュレートした。 この研究結果は、さまざまな宇宙ミッションの機会にマイクロ流体機器を統合する道を切り開きます。

マイクロ流体工学は、インビトロ生物医学研究に大きな技術革新をもたらします。 この概念は、物理的フットプリントを最小限に抑えながら、高感度の生化学研究全体にわたってナノ/マイクロスケールで流体量を制御することにより、生物学的特徴の宇宙飛行分析のための宇宙生物学にも適しています。 その結果、この小型機器は、地球外生命体の生物学的痕跡を分析するのに特に魅力的です。

惑星科学者たちはすでに、マイクロ流体デバイスを使って、土星と木星の衛星エンケラドゥスとエウロパから氷のサンプルを収集し、詳しく研究している。 このような分析機器は、運航乗務員の健康状態を監視するのにも役立ちます。 マイクロ流体生物分析システムはまだ開発中ですが、生物工学者は、再構成可能でコンパクトなその場宇宙探査のために、重力感度と電力効率を改善することを目指しています。

Estlackらは、ガラスマイクロチャネルおよびレーザー誘起蛍光（LIF）検出システムと並んでプログラマブルマイクロ波アレイ（PMA）を統合したマイクロ流体有機分析システム（MOA）を開発した。 有機分析装置の開発中、彼らは、対象の分析物を特定するために、宇宙飛行に適した製品化に向けたデバイスの成熟度を評価するための技術準備レベルの飛行形式の計器システムに焦点を当てました。

この研究は、微小重力下でのマイクロ流体工学の性能を評価するために、一連の 5 つの微小重力飛行のうちの最初の 2 つの飛行の結果に光を当てます。 マイクロ流体バルブアレイは、機器内でのサンプルの調製と調整を支援し、サンプルを自動的にラベル付け、インキュベートし、統合されたキャピラリー電気泳動チップに送達し、同じセットアップ内でレーザー誘起蛍光を検出します。 全体として、この機器には、マイクロ流体有機アナライザー、レーザー誘起蛍光検出用の統合チップを含むマイクロバルブ アナライザー アレイ、およびセンサー スイートが統合されています。

研究チームは、すべての試験環境が監視および規制されていることを確認するために、飛行中に一般的な機能パラメーターを研究しました。 平面シミュレーションが上昇すると、圧力が低下し、全体的な温度が低下し、マイクロ流体機器に影響を及ぼしました。 ただし、動作パラメータの変更は、機器の全体的なパフォーマンスには最小限の影響を与えました。

エスタック氏とチームは、飛行中の月、火星、超重力期間中の流量解析を実施した。 彼らは、重力の増加に伴う初期逆流とピーク流量の変化に注目しました。 シミュレーションの結果は、重力環境が機器の性能に与える影響は最小限であることを示しました。