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劃計日可待，但太空旅行短則幾日長則一年，那么如何快速有效檢測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)教育部重點實驗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)境的健康檢測儀，成功實現(xiàn)在微重力環(huán)境對乘員進(jìn)行快速在軌血檢。這一成果發(fā)表于Sensors & Actuators B: Chemical上，通過與美國、加拿大、以色列同類型產(chǎn)品對比，被認(rèn)為是目前體積最小、重量最輕的太空航行用全自動流式細(xì)胞儀。

人類在太空環(huán)境中受微重力和長時間密閉隔離等極端條件影響，免疫機(jī)能會明顯下降，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)胞分類計數(shù)是對乘員健康狀況進(jìn)行監(jiān)測、確診的有效手段。典型的血細(xì)胞分類計數(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儀包含兩個模塊：全血預(yù)處理機(jī)和流式細(xì)胞儀。檢測過程非常簡單，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)過不超過30分鐘自動處理后，再將處理過的樣本加注至無鞘流聚焦微流控芯片上，通過流式細(xì)胞儀自動檢測出淋巴細(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)處理和無鞘流聚焦微流控芯片

常洪龍教授介紹說，健康檢測儀需搭配特制的全血自動預(yù)處理芯片和無鞘流聚焦微流控芯片使用。全血自動預(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會產(chǎn)生氣泡的問題。無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表面粗糙度和微米級對準(zhǔn)精度的微通道，在技術(shù)上實現(xiàn)了即插即檢測。

“綠航星際”乘員在試驗艙內(nèi)加載芯片

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