Камера для моделирования эффектов пониженной гравитации способом "сухой" иммерсии на лабораторных особях

Полезная модель относится к космической медицине, в частности к способам моделирования эффектов пониженной гравитации в экспериментальных исследованиях.
Известен способ моделирования физиологических эффектов микрогравитации, путем ортостатического вывешивания в устройстве-клиностат. На лабораторное животное (крысу) одевают костюм для ортостатического вывешивания, каудальный конец которого прикрепляют с помощью карабина, соединенного посредством цепи с кольцом, свободно передвигающегося вдоль подвижной балки, к подвижной балке так, чтобы между полом камеры и телом крысы образовался угол в 15 градусов. Реле времени программируется на подачу питания каждый час на 1 минуту в течение суток, во время которой происходит подача воздуха в подушку. Данная программа работает в течение недели, обеспечивая постоянную сменяемость подкачки подушки и выхода из нее воздуха через перфорированную поверхность, тем самым моделируя отсутствие постоянной точки опоры. Изменение объема подушки приводит к изменению положения тела крысы относительно вектора силы притяжения земли /Патент РФ №183861/.
Основным недостатком этого способа является отсутствие возможности длительного моделирования физиологических эффектов микрогравитации и поддержания полученных физиологических изменений продолжительное время, поскольку длительное воздействие отрицательного угла наклона тела (-15° или меньше) относительно горизонтальной оси вызывает неблагоприятные симптомы, выражающиеся в постоянной раздраженности животного, отечности морды, снижении остроты зрения и слуха, парестезии и онемении ног, затруднении дыхания, что небезопасно для испытуемого животного.
Техническая проблема, решаемая данной полезной моделью, состоит в создании устройства, позволяющего длительно моделировать условия гипогравитации на лабораторных особях с их минимальной травматизацией.
Сущность полезной модели заключается в том, что в камере для моделирования эффектов пониженной гравитации способом "сухой" иммерсии на лабораторных особях, включающей пластиковый прямоугольный корпус с двумя параллельно расположенными направляющими, на которых установлена каретка с подшипниками и подвижной балкой, перпендикулярной направляющим, герметичный корпус имеет два отверстия в верхней части на боковой и задней стенках соответственно, направляющие расположены в средней части дна камеры вдоль длинной стороны, с установленными на них тремя каретками с подшипниками и подвижными балками на каждой из кареток, при этом гидрокостюм из резиновой ткани прозрачной головной частью фиксируется к воздухоносным трубкам - подающей на боковой стенке и отводящей на задней стенке, и к одной подвижной балке при помощи резиновой ленты, а туловищной частью - к двум подвижным балкам с помощью двух резиновых лент, которые посредством колец соединены с двумя соответствующими ремнями туловищной части гидрокостюма, причем головная и туловищная части гидрокостюма соединены герметично, а воздух в подающую трубку нагнетается при помощи компрессора, связанного с источником питания.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид устройства.
Устройство состоит из пластиковой камеры 1 прямоугольной формы, с отверстиями в верхней части для подводящей трубки 9, по которой подается воздух, и отводящей трубки 10, через которую отводится воздух. На дне камеры расположены параллельные направляющие 2, на которых установлены каретки с подшипниками 3, закрепленные на каретках перпендикулярно направляющим подвижные балки 4, гидрокостюм из резиновой ткани, состоящий из двух частей: туловищной 5 и головной 6 из прозрачного пластика, фиксирующих элементов - ремней с кольцами 7 и резиновых лент 8, компрессора 11, источника питания 12.
3
Устройство работает следующим образом. К герметичной пластиковой камере 1 высотой 50 см, длиной 60 см, объемом 0.09 м, через отверстия на боковой и задней стенках подсоединяют подводящую 9 и отводящую 10 трубки соответственно. В камеру помещается экспериментальная особь в гидрофобном костюме, к головной части 6 которого подводятся две трубки: подводящая трубка 9, снаружи соединенная с компрессором 11, обеспечивает подачу воздуха в костюм, и отводящая трубка 10, обеспечивающая удаление воздуха из костюма. Ремни с кольцами 7, расположенные на туловищной части гидрокостюма, закрепляются на животном - один около передних конечностей, второй около задних конечностей. К ремням присоединяются посредством колец резиновые ленты 8, каждая из которых закреплена на соответствующей подвижной балке 4. Длина резиновых лент под туловищной частью должна быть 20 см, а резиновая лента, соединяющая головную часть костюма с подвижной балкой, должна быть 28 см. Головная часть 6 гидрокостюма герметично крепится к туловищной части 5, например, при помощи клипсы для крепления. То есть, костюм фиксируется головной частью к воздухоносным трубкам и к одной подвижной балке посредством резиновой ленты, туловищной частью - к двум подвижным балкам с помощью двух колец и двух резиновых лент. Таким образом, решается основная проблема преодоления силы выталкивания воды и соблюдается одно из условий моделирования гипогравитации в водных условиях - свободное передвижение экспериментальной особи по водной камере.
Затем компрессор 11, подключенный к источнику питания 12, начинает нагнетать воздух в головную часть костюма через подводящую трубку 9, создавая градиент давления между воздухом подводящей 9 и отводящей 10 трубок, за счет которого воздух из отводящей трубки по градиенту будет поступать в окружающую среду. Благодаря такой циркуляции воздуха, достигается возможность физиологического дыхания. Затем, камера полностью заполняется водой, экспериментальная особь всплывает на длину резиновых лент 8, и находится в зафиксированном состоянии на протяжении установленного экспериментального срока.
Наиболее эффективно полезная модель может быть использована для моделирования физиологических эффектов пониженной гравитации на опорно-двигательную систему, на сердечно-сосудистую систему, в частности перераспределения кровотока между различными частями тела, на состояние органов грудной клетки и брюшной полости. Использование данного способа позволяет не только оценить возможные физиологические сдвиги в указанных системах, но и влияние этих изменений на процесс функционирования жизненно важных органов. В экспериментальных работах при применении данного способа возможно исследование функций отдельных органов и их систем в организме животного.
Главным отличием заявляемого устройства от прототипа является возможность моделирования уровня гравитации, близкого к нулевому, наиболее физиологичным способом, и уменьшение травматизации и гибели особей, которые могут наблюдаться при антиортостатическом вывешивании. Так же, данная модель наиболее эффективна для моделирования физиологических эффектов невесомости.
Технический результат использования полезной модели заключается в том, что позволяет длительно моделировать физиологические эффекты пониженной гравитации на сердечно-сосудистую систему, в частности перераспределение кровотока между различными частями тела, на систему газообмена в легких и периферических тканях, на динамику водно-электролитного баланса, состояние органов грудной клетки и брюшной полости, на опорно-двигательную систему. Использование данного устройства позволяет не только оценить возможные физиологические сдвиги в указанных системах, но и влияние этих изменений на процесс функционирования жизненно важных органов.
Таким образом, устройство может быть использовано в клинической медицине для выявления основных закономерностей развития гравитационно-зависимых патологических процессов, разработки методов профилактики ортостатических нарушений у пациентов с дисфункцией вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы.