HNu Photonics untersucht die Auswirkungen der Raumfahrt auf die menschliche Physiologie anhand von Blackfly-Kameras für Bildgebungssysteme

HNu Photonics ist ein Entwickler neuester flug- und bodengestützter Hardware für die Luft- und Raumfahrt und den Verteidigungssektor. Unter Einsatz von Teledyne FLIR Kameras für Bildgebungssysteme arbeitet die Abteilung SCORPIO-V von HNu Photonics mit der NASA zusammen, um besser zu verstehen, wie Raumfahrt und Mikrogravitation den Menschen auf zellulärer Ebene beeinflussen.

Das Human Research Program (HRP) der NASA hat in den letzten fünf Jahrzehnten untersucht, was mit dem menschlichen Körper im Weltraum geschieht. Von der Weltraumstrahlung bis hin zu wechselnden Schwerkraftfeldern können die in der Raumfahrt herrschenden Bedingungen langfristige und potenziell gefährliche Auswirkungen auf die menschliche Physiologie haben.¹

Im Rahmen des Vertrags mit der NASA arbeitet HNu Photonics an der Bereitstellung verschiedener Mikroskopielösungen an Bord der Internationalen Raumstation (ISS). Die Forscher werden die Erkenntnisse aus den Mikroskopieexperimenten nutzen, um neue Geräte und Strategien zu entwickeln, die dazu beitragen, die Gesundheit der Astronauten sowohl während deren Missionen als auch auf lange Sicht zu erhalten.

Die Lösung

Die als Mobile SpaceLab (MoSL) bezeichnete HNu-Lösung besteht aus einer Reihe eigenständiger, wiederverwendbarer Nutzlasten, die Untersuchungen an Säugetierzellkulturen mit autonomer Mikroskopie in verschiedenen Bildgebungsmodi, einschließlich Phasenkontrast und Fluoreszenz, automatisieren.

Der Phasenkontrast ist ein Verfahren in der Mikroskopie, das Proben, die keinen inhärenten Kontrast oder keine kontraststeigernde Färbung aufweisen, mit einem Kontrast versieht. Es wird unter weißem Licht verwendet, wobei das resultierende Bild manchmal als ein “Kanal” (separates Bild) mit dem Fluoreszenzsignal-„Kanal“ überlagert wird, um ein „Mehrkanal“-Bild zu erzeugen. Diese Kombination hilft dem Betrachter bei der Identifizierung und Lokalisierung der Fluoreszenz. Die dualen Mikroskope des MoSL verwenden Teledyne FLIR Blackfly-Kameras für die Bildgebung sowohl im Phasenkontrast- als auch im Fluoreszenzkanal.

Mit dem MoSL können anspruchsvolle Experimente auf der Internationalen Raumstation mit wenig bis gar keinem Arbeitsaufwand für die ISS-Besatzung durchgeführt werden.

Das MoSL führt insbesondere Experimente in der Mikrogravität an Bord der ISS durch. Unter Mikrogravitation versteht man den Zustand, in dem Menschen oder Gegenstände scheinbar schwerelos sind, was nachweislich schädliche Auswirkungen auf Knochenmasse, Muskelmasse, Blutdruck und mehr hat.

MoSL-Experimente zielen darauf ab, die Auswirkungen der Mikrogravitation auf Zell- und Gewebekultursysteme von Säugetieren durch automatisierte Experimente zu verstehen und zu steuern.

Warum Teledyne FLIR?

HNu Photonics hat sich aufgrund der außergewöhnlichen Leistung und des kleinen Formfaktors der Teledyne FLIR Blackfly-Kameras für Bildgebungssysteme für diese entschieden, die es Entwicklern von Bildverarbeitungssystemen und Wissenschaftlern ermöglichen, Prozesse auf subzellulärer Ebene mit hoher Auflösung und geringem Rauschen zu untersuchen. Die hohe QE (Quantum Efficiency) und das geringe Ausleserauschen der Teledyne FLIR Blackfly-Kameras waren ausschlaggebend für die Gewährleistung eines hohen Signal/Rausch-Verhältnisses (S/R-V) in einem ungekühlten Sensor, während der kleine Formfaktor und die geringe Masse für eine weltraumgestützte Nutzlast besonders wichtig waren.

„Vielen Dank an Teledyne FLIR für die Entwicklung einer CMOS-Produktlinie mit kleinem Formfaktor und hoher Leistung zur Verwendung in unserer mobilen SpaceLab-Nutzlast an Bord der ISS“

Dr. Mark Mulrooney, Projektmanager, MoSL bei HNu Photonics

Bei der MoSL-Nutzlast 2020 kamen Teledyne FLIR Blackfly-Kameras zum Einsatz, wobei bei den jüngsten Nutzlasten 2021 unsere neuesten Teledyne FLIR Blackfly S-Kameras zum Einsatz kommen; ein weiterer Beleg für die einfache Bereitstellung von Upgrades bei Verwendung von Kameras für Bildgebungssysteme und peripherer Hardware von Teledyne FLIR.

Kontaktaufnahme

Um den speziellen Anforderungen wissenschaftlicher und biomedizinischer Bildverarbeitungssysteme gerecht zu werden, bieten unsere Kameras für Bildgebungssysteme zusätzlich zur hohen QE und einem niedrigen S/R-V verschiedene Funktionen. Dazu gehören Steuerungs- und Einfrieroptionen für Firmware, lange Produkt-Support-Zyklen (10+ Jahre), Hardware- und Software-Funktionen, die es Integratoren ermöglichen, eine hochpräzise Farbwiedergabe und Schwachlichtleistung zu kalibrieren.

Dank dieser Funktionen sind Teledyne FLIR Kameras für Bildgebungssysteme besonders geeignet für anspruchsvolle Anwendungen in der biomedizinischen Technik, der optischen Produktentwicklung, der Halbleiterfertigung, der Weltraumforschung und in anderen Spezialgebieten.

Kontaktieren Sie uns, um Ihre Projektanforderungen zu besprechen.

*Principle Investigators (PIs), die an Mikrogravitationsstudien interessiert sind, können sich mit der SCORPIO-V-Abteilung von HNu Photonics in Verbindung setzen, um mögliche Kooperationen und Finanzierungsmöglichkeiten zu besprechen.

¹ Abadie, L. et al. (3. Februar 2021). Was passiert mit dem menschlichen Körper im Weltraum? Abgerufen am 23. März 2021 von https://www.nasa.gov/hrp/bodyinspace