Устройство для экспонирования животных

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а более точно касается оборудования для проведения испытаний действия вирусных, микробных препаратов и токсичных веществ в аэрозольной форме на подопытных животных, которое может быть использовано в фармацевтической, микробиологической и медицинской промышленности. Сущность изобретения: устройство включает камеру, состоящую из последовательно соединенных диффузоров, отсека экспонирования и отсека для размещения животных, имеющего окно, выполненное в перегородке между отсеками. В отсеке экспонирования установлен рассеиватель аэрозоля, выполненный в виде камеры с сетчатыми или перфорированными стенками и состыкованный с выходным каналом диффузора. Кроме того, устройство снабжено системами образования и подачи аэрозоля, проботбора и дезинфекционной обработки камеры. Система образования и подачи аэрозоля содержит дозатор-фракционатор аэрозоля, подсоединенный на входе к распылителю аэрозоля, а на выходе - к входному патрубку диффузора камеры. В случае использования изобретения обеспечивается упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а более точно касается оборудования для проведения испытаний действия вирусных, микробных препаратов и токсичных веществ в аэрозольной форме на подопытных животных.

Экспонирование животных это воздействие на организм животного (при определенных условиях, исключающих воздействие неконтролируемых факторов) исследуемым веществом в аэрозольной форме в течение определенного периода времени и в определенных количествах (В.И.Огарков, К.Г.Гапочко. Аэрогенная инфекция. М. Медицина, 1975. с. 97).

Рассеиватель аэрозоля устройство для создания равномерной концентрации аэрозоля в камере экспонирования для подачи в дыхательный тракт каждого животного одинаковой дозы препарата.

Дозатор-фракционатор устройство для сепарирования полидисперсного потока аэрозоля с выделением респираторной (рабочей) фракции, разбавления аэрозоля до требуемой концентрации частиц фильтровальным воздухом и дозированной подачи его в камеру экспонирования.

Респираторная (рабочая) фракция аэрозоля диапазон размеров частиц от 1 10 мкм, которые попадают в дыхательный тракт животного и задерживается там. Аэрозоли на выходе из распылителя, как правило, полидисперсны, т.е. содержат как крупные, так и средние и мелкие частицы. Мелкие частицы аэрозоля практически не задерживаются в дыхательном тракте и выводятся вместе с выдыхаемыми газами. Крупные частицы аэрозоля не попадают в органы дыхания животного, но под действием силы тяжести оседают на коже животного, неконтролируемым путем попадают в желудочно-кишечный тракт, что изменяет соотношение между реальной (полученной) и расчетной (по данным пробоотборников) дозы препарата. При этом зависимость "доза-эффект" будет недостаточно объективной (К.Г.Гапочко, О.П.Мисников и др. Средства и методы излучения микробных аэрозолей. Л. Медицина, 1985, с.18).

Тягонапоромер (дифманометр) измерительное устройство для контроля перепада давления в дозаторе-фракционаторе. При изменении величины перепада давления в дозаторе-фракционаторе изменяется концентрация аэрозоля на его выходе, т.е. изменяется доза препарата.

Импинджер (импактор) устройство для отбора проб аэрозоля при аэродинамических исследованиях путем вихревого осаждения частиц в сорбирующую жидкость с последующим определением биологической активности и концентрации этих частиц и расчета дозы исследуемого препарата, которую получили животные в процессе экспонирования.

Известна установка для биологического исследования действия аэрозолей (авт. свид. СССР N 371932, кл. А 61D 7/00, А 61М 16/02, опубл. 01.03.73 г.), содержащая затравочный блок с пеналами для подопытных животных, устройство для получения аэрозолей и систему подачи аэрозоля и затравочный блок. Затравочный блок выполнен в виде двух вставленных один в другой цилиндров, между которыми образован кольцевой канал, перекрытый сверху спрямляющим воздушный поток аппаратом.

Однако установка имеет сложную конструкцию и большие габариты вследствие того, что формирование аэрозольного потока и выделение из него респираторных фракций для подачи их к дыхательному тракту животных производится непосредственно в затравочном блоке установки, что значительно увеличивает его объем и усложняет конструкцию установки. Причем большие габариты установки не позволяют транспортировать ее и устанавливать в дополнительный изолирующий бокс при исследовании особо токсичных веществ или патогенных микроорганизмов.

Известно такое универсальное затравочное устройство, которое является наиболее близким техническим решением (прототипом). Универсальное затравочное устройство (Балашов В.Е. Бартенев Д.Д. Савицкий И.В. Трахтенберг И.М. Токсикологическая оценка летучих веществ, выделяющихся из синтетических материалов. Киев: Здоровье, 1968, с. 37 39, рис. 5, 6), включающее камеру, состоящую из последовательно соединенных диффузора, отсека экспонирования и отсека для размещения животных, имеющего окна, выполненные в перегородке между отсеками, систему образования и подачи аэрозоля, включающую распылитель препарата, дозатор и фракционатор аэрозоля и системы пробоотбора и дезобработки камеры.

Однако прототип имеет сложную конструкцию и большие габариты вследствие того, что формирование аэрозольного потока и выделение из него респираторных фракций для подачи их к дыхательному тракту животных производится непосредственно в отсеке экспонирования, что значительно увеличивает его объем и усложняет конструкцию всего устройства. Причем большие габариты установки не позволяют транспортировать ее и устанавливать в дополнительный бокс при исследовании особо токсичных веществ или патогенных микроорганизмов.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого устройства для экспонирования животных, которое было бы простым конструктивно, имело бы небольшие габариты, что позволит транспортировать его и устанавливать при необходимости в дополнительные изолирующие блоки при исследовании особо токсичных веществ или патогенных микроорганизмов, т.е. повысит мобильность данного устройства и безопасность проводимых работ, а также позволит экономить исследуемый материал при сохранении основных технических показателей, таких как точность дозирования препаратов, равномерность распределения доз и т.п.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем камеру, состоящую из последовательно соединенных диффузора, отсека экспонирования и отсека для размещения животных, имеющего окна, выполненные в перегородке между отсеками, систему образования и подачи аэрозоля, включающую распылитель препарата, дозатор и фракционатор аэрозоля и системы пробоотбора и дезобработки камеры, согласно изобретению в отсеке экспонирования между вертикальными рядами окон установлен рассеиватель аэрозоля, выполненный в виде камеры с сетчатыми или перфорированными стенками и состыкованный с диффузором, а дозатор и фракционатор аэрозоля размещены перед камерой экспонирования в одном корпусе, входной патрубок подачи аэрозоля которого подсоединен к распылителю, а выходной патрубок вывода респираторной (рабочей) фракции аэрозоля к диффузору камеры экспонирования.

Отверстия в стенке рассеивателя выполнены размером 0,3 1,0 мм.

Корпус дозатора-фракционатора выполнен разъемным и осесимметричным и имеет патрубок подачи фильтрованного воздуха, в сам дозатор-фракционатор содержит диск со сквозными каналами, имеющими сменные диафрагмы с отверстиями разного размера, образующий со стороны патрубка подачи аэрозоля камеру приема, а со стороны патрубка вывода респираторной фракции аэрозоля и патрубка подачи фильтровального воздуха камеру смешения аэрозоля с воздухом. Причем перед диском, со стороны камеры смешения аэрозоля с воздухом установлены радиальные перегородки, уплотненные относительно диска и образующие камеру сброса крупных фракций аэрозоля, подсоединенную к источнику вакуума. В камере приема аэрозоля перед входным патрубком установлена отбойная сетка.

В предлагаемом устройстве упрощение конструкции и уменьшение его габаритов достигается за счет того, что формирование аэрозольного потока и выделение из него респираторных фракций производится не в камере экспонирования, как это реализовано в известных технических решениях, а в компактном и простом устройстве дозаторе-фракционаторе. Равномерность подачи аэрозоля к экспонируемым животным обеспечивается за счет установки рассеивателя аэрозоля.

В последующем изобретение поясняется подробным описанием примеров его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг.1 изображен схематично общий вид устройства для экспонирования животных, продольный разрез. На фиг. 2 то же, вид с разрезом сверху. На фиг. 3 то же, вид с разрезом сбоку. На фиг. 4 изображен общий вид дозатора-фракционатора, продольный разрез. На фиг. 5 приведен разрез дозатора-фракционатора по А-А.

Устройство включает камеру, состоящую из последовательно соединенных диффузора 1, отсека 2 экспонирования и отсека 3 для размещения животных. В перегородке 4 между отсеками 2, 3 выполнены окна 5 с уплотненными элементами для размещения голов животных в отсеке 2 экспонирования. Камера имеет крышку 6 с зажимами 7. Отсек 3 имеет одну или несколько горизонтальных съемных перегородок 8 для многоярусного размещения животных. В отсеке 2 экспонирования установлен рассеиватель 9 аэрозоля, выполненный в виде камеры с сетчатыми или перфорированными стенками. Размеры ячеек сетки или отверстий рассеивателя составляют 0,3 1,0 мм. Рассеиватель 9 состыкован с выходным каналом диффузора 1 и расположен между вертикальными рядами окон 5 отсека 3. Система образования и подачи включает распылитель с трубопроводами подачи препарата и воздуха (на чертежах не показано) и дозатор-фракционатор 10, входящий патрубок 11 которого подсоединен к распылителю аэрозоля, а выходной патрубок 12 к входному патрубку 13 диффузора камеры. Дозатор-фракционатор 10 аэрозоля включает разъемный осесимметричный корпус 14 между частями которого расположен диск 15 со сквозными каналами по периметру, образующий в корпусе 14 со стороны патрубка 11 камеру 16 приема аэрозоля, а со стороны патрубка 12 камеру 17 смешения аэрозоля с воздухом. Перед диском 15, со стороны камеры 17, установлены радиальные перегородки 18, уплотненные относительно диска 15 и образующие камеру 19 сброса крупных фракций аэрозоля. В каналах диска 15 расположены сменные диафрагмы 20 с отверстиями 21 разного диаметра.

Дозатор-фракционатор 10 снабжен вакуумным насосом (на чертежах не показано), соединенным через патрубок 22 с камерой 19 сброса крупных фракций аэрозоля и далее через отверстия 21 в диафрагмах с камерой 16 приема аэрозоля и камерой 17 смешения его с воздухом. К камере 17 подсоединен патрубок 23 подачи сжатого воздуха, а для регистрации перепада давлений между приемной камерой 16 и камерой 17 смещения установлен тягонапоромер (дифманометр) 24, соединенный воздуховодами 25, 26 с указанными камерами. В камере 16 установлена отбойная сетка 27 для удаления наиболее крупных фракций аэрозоля. Для поворота диска 15 к нему прикреплена ручка 28. Патрубок 11 имеет расход аэрозоля Q₁, патрубок 22 Q₂, патрубок 23 Q₃, а патрубок 12 Q₄. Расход аэрозоля через отверстие диафрагмы, соединяющей камеру 16 с камерой 17, составляет Q₅. Для обеспечения работоспособности дозатора-фракционатора расход воздуха и аэрозоля через его проточную часть подбирается исходя из следующих соотношений потоков: Q≥ Q₂ + Q₅; Q₄ ≥ Q₃ + Q₅.

При этом дозирование и фракционирование аэрозоля обеспечивается при условии, что давление P₁ в камере 16 больше давления P₂ в камере 17. В случае выравнивания давлений P₁ и P₂ дозирование и фракционирование аэрозоля прекращается. В процессе функционирования дозатора 10 в камере 19 создается отрицательное давление P₃, за счет изменения величины которого обеспечивается регулирование дозы Q₄ аэрозоля через патрубок 12, т.к. Q₁ const; Q₃ const. Кроме того, устройство для экспонирования животных снабжено системой пробоотбора, заборные патрубки 29 которого размещены в отсеке экспонирования перед окнами 5, а также системой для дезинфекционной обработки камеры (на чертежах не показана).

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. На днище отсека 3 укладывается ряд животных, головы которых размещаются в окнах 5 и фиксируются после установки горизонтальной перегородки 8. Эластичные элементы в окнах 5 предотвращают попадание аэрозоля в отсек 3 из отсека 2. На перегородку 8 укладывается еще ряд животных, головы которых размещаются в окнах 5 и фиксируются после следующей укладки следующей перегородки 8 или при закрывании крышки 6, которая уплотняется зажимами 7. Поток аэрозоля от распылителя с расходом Q₁ через входной патрубок 11 подается в приемную камеру 16. Поворотный диск 15 устанавливается в положение, обеспечивающее соединение приемной камеры 16 с камерой 17 смешения через отверстие 21 диафрагмы 20 необходимого размера, а остальные отверстия диафрагм с камерой 19 сброса аэрозоля. По показанию тягонапоромера 24 устанавливается требуемый перепад давления в камерах 16, 17 (P₁ > P₂) путем отсоса воздуха из камеры 19 через патрубок 22 вакуумным насосом. Перепадом давления в камерах 16, 17 и диаметром отверстия 21 в диафрагме 20, соединяющим эти камеры, устанавливается заданный расход Q₅ аэрозоля респираторной фракции. Крупные и средние частицы аэрозоля задерживаются отбойной сеткой 27 и диском 15. При этом уловленные частицы оседают в камере 16, стекают по стенке этой камеры и через нижние отверстия 21 удаляются через камеру 19 сброса из дозатора. Мелкие респираторные фракции аэрозоля поступают через отверстие 21 диафрагмы, соединяющее камеры 16, 17.

Далее в камеру 17 смещения через патрубок 23 подается воздух с постоянным расходом Q₃, который смешивается с аэрозолем респираторной фракции, поступающим через отверстие 21 диафрагмы 20, сообщает ему дополнительную энергию и обеспечивает тем самым лучший выход (без потерь) дозы респираторной фракции аэрозоля из патрубка 12 дозатора. Аэрозоль через патрубок 13 и диффузор 1 попадает в рассеиватель 9. Сетчатые стенки рассеивателя 9 обладают определенным аэродинамическим сопротивлением, поэтому аэрозольные частицы не выходят из рассеивателя 9 до тех пор, пока давление и концентрация аэрозоля не выравняться по его объему и не достигнут определенной заданной величины. После достижения в рассеивателе 9 определенного давления аэрозоль поступает через отверстия в сетке в отсек 2 одновременно к головам всех животных. Отбор проб аэрозоля производится посредством импинджеров (импакторов), подключенных к заборным трубкам 29, входные отверстия которых расположены за головками животных (с противоположной стороны от рассеивателя 9). Такое распределение аэрозольного потока в отсеке 2 экспонирования обеспечивает поступление одинаковой дозы (по концентрации и фракционно-дисперсному составу) препарата в органы дыхания всех животных. После экспонирования заключительной партии животных проводят дезинфекционную обработку камеры подачей стерилизующего агента через распылитель.

Таким образом, за счет компактного дозатора-фракционатора и рассеивателя обеспечивается значительное упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов, что повышает мобильность камеры, возможность установки ее в защитные боксы, что повышает безопасность работ при исследовании токсичных препаратов.

Предлагаемое устройство может широко использоваться в фармацевтической, микробиологической и медицинской отраслях промышленности.

Формула изобретения

1. Устройство для экспонирования животных, содержащее камеру, состоящую из последовательно соединенных диффузора, отсека экспонирования и отсека для размещения животных, имеющего окна, выполненные в перегородке между отсеками, систему образования и подачи аэрозоля, включающую распылитель препарата, дозатор и фракционатор аэрозоля и системы пробоотбора и дезобработки камеры, отличающееся тем, что в отсеке экспонирования между вертикальными рядами окон установлен рассеиватель аэрозоля, выполненный в виде камеры с сетчатыми или перфорированными стенками и состыкованный с диффузором, а дозатор и фракционатор аэрозоля размещены перед камерой экспонирования в одном корпусе, входной патрубок подачи аэрозоля которого подсоединен к распылителю, а выходной патрубок вывода респираторной фракции аэрозоля к диффузору камеры экспонирования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в стенке рассеивателя выполнены размером 0,3-1,0 мм.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус дозатора фракционатора выполнен разъемным и осесимметричным и имеет патрубок подачи фильтрованного воздуха, а сам дозатор-фракционатор содержит диск со сквозными каналами, имеющими сменные днафрагмы с отверстиями разного размера, образующий со стороны патрубка подачи аэрозоля камеру приема, а со стороны патрубка вывода респираторной фракции аэрозоля и патрубка подачи фильтрованного воздуха камеру смешения аэрозоля с воздухом, причем перед диском со стороны камеры смешения аэрозоля с воздухом установлены радиальные перегородки, уплотненные относительно диска и образующие камеру сброса крупных фракций аэрозоля, подсоединенную к источнику вакуума, а в камере приема аэрозоля перед входным патрубком установлена отбойная сетка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5