一、“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜上的相關(guān)設(shè)備“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜專門用于在微重力下開展微生物、細(xì)胞、植物等生物學(xué)實(shí)驗(yàn), 支持對植物、無脊椎動物、微生物、動物細(xì)胞和組織的生物研究。機(jī)柜的左半邊為自動部分,右半邊為手動部分。宇航員通過機(jī)柜的右半部人工加載具體的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷。在加載完畢后,機(jī)柜的左半部分可以進(jìn)行一系列自動化操作, 為生物學(xué)樣品提供環(huán)境控制并對實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的液體樣品進(jìn)行實(shí)時在線分析觀測。在“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜頂部, 有兩臺自動分析儀器: 一臺顯微鏡和一臺紫外可見分光光度計(jì)。紫外可見分光光度計(jì)可對液體樣品進(jìn)行實(shí)時在線檢測。
1. 生物實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)箱
生物實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)箱位于機(jī)柜的左半邊中間, 屬于自動化操作部分。生物實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)箱內(nèi)有兩個離心機(jī)轉(zhuǎn)子, 在轉(zhuǎn)子上面安裝了6個標(biāo)準(zhǔn)生物實(shí)驗(yàn)容器。具體的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)就是在這樣一個個生物實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)進(jìn)行的。每個生物實(shí)驗(yàn)容器上都有溫度和壓力傳感器、電源和數(shù)據(jù)接口以及空氣過濾接口。在生物實(shí)驗(yàn)容器底部平面還有一些為自動操作機(jī)構(gòu)定制的接口, 例如能對生物實(shí)驗(yàn)容器注入水和營養(yǎng)液的隔膜及能被自動操作機(jī)構(gòu)推拉旋轉(zhuǎn)工具操作的接口等。自動操作機(jī)構(gòu)通過這些接口將實(shí)驗(yàn)過程中的液體自動轉(zhuǎn)移到紫外可見分光光度計(jì), 再由紫外可見分光光度計(jì)對液體進(jìn)行自動分析。
2. 自動操作機(jī)構(gòu)
在生物實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)箱上面一點(diǎn)位置的就是自動操作機(jī)構(gòu), 它是“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜實(shí)現(xiàn)自動化的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。自動操作機(jī)構(gòu)搭起了生物實(shí)驗(yàn)容器中實(shí)驗(yàn)樣品與“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜頂部自動分析儀器之間的橋梁。自動操作機(jī)構(gòu)擁有靈活的機(jī)械臂, 使用液體轉(zhuǎn)移針管將在生物實(shí)驗(yàn)容器中產(chǎn)生的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)液體產(chǎn)物送到自動分析儀器, 讓自動分析儀對樣品進(jìn)行實(shí)時在線分析。
二、紫外可見分光光度計(jì)
紫外可見分光光度計(jì)是一種分析檢測儀器, 利用朗伯比爾定律(吸光度與濃度的關(guān)系) 通過測量樣品的吸光度來得到樣品濃度。從中可以看出紫外可見分光光度計(jì)位于“生物實(shí)驗(yàn)室”機(jī)柜的頂部。
1. 紫外可見分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)
紫外可見分光光度計(jì)的光源為氘燈和鎢燈的復(fù)合光源, 通過光纖傳輸光能; 樣品池為封閉式流動樣品池;后端探測器為兩個蔡司公司生產(chǎn)的紫外、可見光波段探測器。紫外可見分光光度計(jì)的參數(shù)。蔡司探測器內(nèi)部的分光器件選用了平場凹面全息光柵。平場凹面全息光柵兼具色散和成像功能, 將入射狹縫像色散后, 成像于后端的線列探測芯片上。因?yàn)橹皇褂昧艘粋€光學(xué)元件, 所以此結(jié)構(gòu)具有緊湊、牢固的特點(diǎn)。
2. 樣品工作方式
液體樣品(70kPa壓強(qiáng)) 通過實(shí)驗(yàn)容器底部的隔膜輸送到“生物實(shí)驗(yàn)室” 機(jī)柜頂部的分析儀器中。要想在流動樣品池中檢測到樣品, 大概需要將0.25ml的液體樣品注入到液體處理操作系統(tǒng)。在此之前, 液體樣品需要通過一個氣泡移除裝置去除液體樣品中的氣泡。紫外可見分光光度計(jì)只有一個10mm光程、17.7μl容量的流動樣品池, 因此只能對暫停流動的樣品和清潔的介質(zhì)進(jìn)行分析檢測。在觀察分析之后,樣品池會自動用蒸餾水進(jìn)行沖洗以保持清潔。我國利用神舟三號空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中一些細(xì)胞代謝產(chǎn)物極富研究價(jià)值, 甚至有可能用于提煉藥物, 但由于沒有在線檢測儀器, 這些代謝產(chǎn)物在實(shí)驗(yàn)過程中得不到及時分析, 只能等飛行結(jié)束回收樣品再對樣品進(jìn)行分析。這樣的實(shí)驗(yàn)過程對于研究者來說就是一個“黑匣子”, 只能知道實(shí)驗(yàn)的初態(tài)和末態(tài), 而對于細(xì)胞反應(yīng)過程中的有用產(chǎn)物則沒有對其進(jìn)行定性定量分析的檢測手段。因此, 有必要研究紫外可見分光光度計(jì)這種空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)在線檢測儀器, 以便于我國開展空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。