太空中也能“望闻问切”!中国空间站收获多项航天医学阶段性应用成果

在今天下午举行的载人航天工程空间应用与发展情况介绍会上,中国载人航天工程新闻发言人林西强介绍,目前,国家太空实验室已正式运行,空间应用有序展开、成果频现。

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太空医学诊疗设备 为航天员健康保驾护航

空间站进入应用发展阶段,航天员的“太空出差”一般要持续半年左右,在轨期间,他们非常重要的一项工作就是时常关注自己的身体状况,空间站太空医学诊疗设备就是为此研制的。

从进入载人飞船起,航天员中心医监医保团队就开始关注航天员的身体状况。通过与飞船连接的穿戴式监测装备,地面科技人员可以及时掌握航天员任务期间的心率、体温、血压、呼吸等重要身体指标。

进驻空间站后,需要掌握的航天员身体数据从4项增加到了17项之多,如果按照地面标准,这些设备会占用大量空间。因此,在空间站使用的医学诊疗设备必须能够满足小型化、集成化的要求,才能节省宝贵的在轨空间,并有效为航天员提供服务。

中国航天员科研训练中心助理研究员 轩永:我们做了一个高度集成化的设计,12导心电仪集成了常规的12导心电、运动心电、心电holter(动态心电图)、急救心电4种设备,通过集成化设计之后,集成到一个小型化的设备上来。

中国传统医学的在轨应用是航天医学科学体系的重要组成部分,通过太空中医诊疗设备终端,中医经典的“望、闻、问、切”诊疗手段,在中国人的“太空家园”得到实现。

中国航天员科研训练中心助理研究员 轩永:通过面窗,可以采集到他的面相、舌相,通过脉象采集单元,可以采集到脉搏,另外通过软件设置了一个问诊量表,就可以实现我们的“问”。

目前空间站上使用的太空医学诊疗设备,都是依照空间站运行寿命来设计的,随着空间站应用发展不断推进,技术团队也将不断对在轨太空医学诊疗设备进行升级和迭代。

中国航天员科研训练中心航天员健康保障室主任 张炎:随着技术的发展,有些设备的相关指标,包括测量精度会大大提升。在这种情况下,我们也适时对设备进行技术状态的升级换代,确保不仅要有,而且还要好用,航天员爱用。

探索生命奥秘 助力人类探索更远星空

在探索太空的过程中,人类更加需要了解自己,中国空间站从建造阶段开始,就有序开展空间生命科学实验研究,为人类掌握生命奥秘作出贡献。

人系统研究机柜,是空间站“出镜率”最高的一台实验机柜,神舟十三号航天员乘组曾在“天宫课堂”上,利用该机柜展示了心肌细胞在太空中发出钙闪烁的瑰丽影像,这是人类首次在太空当中观测这一现象,为人类探索细胞生物学提供了重要数据。

中国航天员科研训练中心副研究员 姚宇华:航天员进入空间站之后,做的第一个实验就是细胞研究实验。因为细胞是有时效性的,在地面准备好细胞样本之后,航天员首先就会把细胞装进医学样本制备装置中进行培养操作。

人系统研究以人本身作为研究对象,航天员在轨期间也会依托自身来进行一系列实验和试验,这些实验和试验细化到航天员太空生活的方方面面。

中国航天员科研训练中心副研究员 姚宇华:空间生命科学需要的很多的平台设备,现在都集中在人系统研究机柜里面,平时就储存收纳在这,用完后就把采集到的数据进行数据下传传至地面,然后科学家根据在轨航天员采集到的这些数据,进行一个数据分析。

空间站航天医学实验平台还集合了脑电采集设备、视功能监测设备、运动生物力学实验设备等等,对人类的太空生活进行全方位的数据采集和分析。

中国航天员科研训练中心副研究员 姚宇华:航天员既是空间科学的重要的参与者,他们也是一个重要的受益者。未来航天员还会进行探月,甚至进行更远的深空探测。将来还会开展更多的实验,获得的成果也希望为航天员甚至全人类作出贡献。

多项航天医学细胞学实验项目在轨实施

目前,我国已在轨实施了多个航天医学细胞学实验项目,不仅为航天员的身体健康防护提供了重要的研究平台,也可为大众健康作出贡献。

在轨细胞学实验为从器官、组织、细胞和分子水平研究空间失重等因素对机体的影响机制、开展针对性的防护等提供了理论和实验依据。在神舟十三号、十四号、十五号、十六号和天舟五号5次飞行任务中,将8种细胞和人工血管芯片送上太空,在轨共开展了10项细胞学实验研究,从在轨实验技术、实验模型和科学研究等多方面取得了系列创新性成果。

中国航天员中心研究员 航天员系统副总设计师 李莹辉:经过建设期这几次飞行任务的考验,建成了一个具备多功能长时程开展各类细胞研究的能力。最长的现在可以养到40天,这对细胞来说也是一个比较长的突破。我们建立一套非常适用空间条件下开展研究的实验体系,具备了在轨开展多种细胞培养、多种器官模型的实验和多种微环境体系下实验的能力。从建设期来说,具备了在轨开展细胞生理学研究的基本能力,骨骼、肌肉、心血管都有相应的系统和设备来开展研究,这对于更好认识在轨细胞发生的变化,提供了一个特别好的平台。

那么航天员是如何在空间站里进行细胞实验的呢?

中国航天员科研训练中心研究员 谭映军:细胞培养单元,它包括我们细胞培养样本,能够自动取样、固定这一套完整的试剂,都在集成在一个小小的方盒里面。细胞培养单元,所以航天员上天以后需要安装在核心舱的培养装置里开展实验,一次能够安装13个这样的实验单元。培养装置是一个自动化的培养装置,能够自主建立满足航天一些实验需求的培养环境,包括温度和二氧化碳的浓度,设备中集成了一个重力对照的系统,能够在天上的实验期间形成建立一个0到2G的人工重力环境,满足空间重力对照的实验需求,同时还集成了一套在线的样本,显微观察记录装置,能够在实验期间记录自动记录样本的实验情况。

目前我国将人多能干细胞来源心肌细胞、皮肤干细胞、成骨细胞、人骨骼肌卫星细胞等细胞和人工血管芯片送上太空,在轨开展了微重力诱导心血管紊乱的细胞学机制及其防护药物筛选、空间微重力环境下皮肤干细胞的生物学效应与分子机制等细胞学实验研究。

中国航天员科研训练中心副研究员 王春艳:航天员张陆,在神舟十五号任务中在轨进行血管器官芯片的操作,这个芯片是咱们国家独立自主研制的,神舟十五号任务中是国家第一次在轨实施了器官芯片项目,也是国际首次在轨开展的人工血管芯片的研究。它也标志着咱们国家成为世界上第2个具备在轨开展器官芯片研究能力的国家。

人工血管芯片研究主要针对航天员长期空间飞行后导致的身体反应,对通过药物防护等方法帮助航天员保持身体机能,重新适应地球重力环境具有重要意义。同时器官芯片在地面也可以应用于建立疾病模型,进行药物的筛选,评估药物效果等研究,服务于大众健康。

中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用室主任 曲丽娜:空间的细胞实验,这个平台不仅为我们揭示航天医学问题的发生机制,提供一个很好的平台,同时也为揭示大众健康,也就是说包括一些慢病、退行性疾病的发生发展,来提供一个很好的平台。比方说大众健康中的骨质疏松的问题、肌萎缩的问题、心血管功能下降的问题包括神经退行性疾病认知改善认知的变化,认知功能下降等等背后的机制,这些问题都能提供一个很好的平台。