Узел формирования воздействующего вещества в ингаляционной установке

Полезная модель относится к области медицины, а именно к медицинской технике для проведения ингаляции лабораторных животных, минуя прямой контакт лаборанта с ними и воздействующим веществом.
Известен узел формирования воздействующего вещества ингаляционной установки для лабораторных животных, выполненный с возможностью регулирования уровня подачи воздействующего вещества и с возможностью сообщения с затравочной камерой, который состоит из трех контейнеров из прозрачного пластика, герметично и последовательно соединенных между собой, первый из которых содержит воздействующее вещество и соединен посредством подающей трубки, имеющей шаровой кран и заслонку, с объемной крышкой, установленной над вытяжным вентилятором с потенциометром второго контейнера - камеры для экспериментальных животных, которая, посредством трубы, установленной в боковое отверстие, соединена с третьим контейнером - детоксикационной камерой, имеющим также на боковой поверхности отверстие с установленным в нем вытяжным вентилятором с потенциометром, при этом на противоположной вентилятору боковой стороне последней камеры расположен шланг для выхода углекислого газа и кислорода, а на передней поверхности второго контейнера - отверстие с прокладками для шеи крысы и операционное поле перед ним (см. патент RU №177360, МПК A61D 7/04, 2018 г.).
Недостатком этого устройства являются то, что исследователю для регулирования подачи воздействующего вещества необходимо одновременно контролировать мощность вращения вентилятора для подачи вещества и открытие/закрытие шарового крана, что создает неудобство во время работы с ним.
Известен также узел формирования воздействующего вещества ингаляционной установки, содержащий источник воздействующего вещества, снабженный средствами управления и средствами его подвода и отвода в герметизируемую затравочную камеру, выполненную из прозрачного материала с возможностью ввода и вывода лабораторных животных (см. патент RU №186137, МПК A61D 7/04, 2018).
Недостатками этого устройства являются узкий спектр воздействующих материалов (нет возможности использования твердых измельченных материалов) и нет возможности автоматического регулирования и поддержания климатических параметров (давления, температуры и влажности).
Задача полезной модели - создание устройства для затравки лабораторных животных широким спектром воздействующих материалов, при обеспечении возможности автоматического регулирования и поддержания параметров воздействия в широком диапазоне значений.
Технический результат от использования полезной модели заключается в расширении спектра воздействующих материалов и обеспечении возможности автоматического регулирования и поддержания параметров воздействия в широком диапазоне значений.
3
3
Указанный результат достигается тем, что узел формирования воздействующего вещества в ингаляционной установке, содержащий источник воздействующего вещества, снабженный средствами управления и средствами его подвода и отвода в герметизируемую затравочную камеру, выполненную из прозрачного материала с возможностью ввода и вывода лабораторных животных, отличается тем, что элементы узла формирования воздействующего вещества ингаляционной установки смонтированы в одном корпусе, при этом в корпусе дополнительно установлено средство подготовки сухих аэрозолей, выполненное с возможностью измельчения твердых материалов в диапазоне от 0,4 мкм до 16 мкм и с возможностью формирования их взвеси в концентрации от 5 мкг/м до 5 мг/м, при этом узел выполнен с возможностью контроля давления, температуры, влажности и концентрации аэрозольных частиц и автоматического управления электрическими пневмоклапанами, коммутирующими затравочную камеру и узлы затравочной установки.
Кроме того, средство подвода воздействующего аэрозоля содержит закрепленный на корпусе фитинг для подвода воздуха от компрессора и цепочку, включающую последовательно пневматически сообщенные первый электрический пневмоклапан, редуктор повышенного давления, осушитель, фильтр тонкой очистки, первый выход которого через второй электрический пневмоклапан сообщен с динамическим регулятором расхода газа и далее с генератором аэрозолей, кроме того, второй выход фильтра тонкой очистки через последовательно сообщенные редуктор низкого давления, ротаметр и третий электрический пневмоклапан связан со входом пневмоциклона, при этом первый выход генератора аэрозолей через четвертый электрический пневмоклапан сообщен со входом пневмоциклона, а его второй выход через пятый электрический пневмоклапан сообщен с выходом пневмоциклона, который через шестой электрический пневмоклапан сообщен с входным патрубком затравочной камеры и седьмым электрическим пневмоклапаном.
Кроме того, средство отвода воздуха из установки содержит выходной патрубок затравочной камеры, который через седьмой электрический пневмоклапан сообщен со вторым фильтром тонкой очистки, сообщенным через вакуумный насос с фитингом для отвода воздуха во внешнюю среду.
Кроме того, как средство подготовки сухих аэрозолей использована ультразвуковая мельница, снабженная средствами автоматического управления.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
При этом совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает расширение спектра воздействующих материалов и обеспечение возможности автоматического регулирования и поддержания параметров воздействия в широком диапазоне значений.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, при этом на фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 показан вид корпуса; на фиг.3 показан вид затравочной камеры; на фиг.4 показан вид корпуса подключенного к затравочной камере.
На чертежах показаны корпус 1 узла формирования воздействующего вещества, герметизируемая затравочная камера 2, люк 3 для ввода и вывода лабораторных животных, редуктор пониженного давления 4, средство управления 5, включающее в свой состав первый-седьмой электрические пневмоклапаны, соответственно 6-12, средство подготовки сухих аэрозолей 13, датчики контроля давления, температуры, влажности и концентрации аэрозольных частиц 14-17 соответственно, фитинг 18 для подвода воздуха от компрессора (на чертежах не показан), редуктор повышенного давления 19, осушитель 20, фильтр тонкой очистки 21, его первый 22 и второй 23 выходы, динамический регулятор расхода газа 24, генератор аэрозолей 25, пневмоциклон 26, первый 27 и второй 28 выходы генератора аэрозолей 25, входной 29 и выходной 30 патрубки затравочной камеры 2, второй фильтр тонкой очистки 31, вакуумный насос 32, фитинг для отвода воздуха 33, первый 34 и второй 35 смесители, ротаметр 36.
3
3
Элементы узла формирования воздействующего вещества смонтированы в одном корпусе 1, при этом в корпусе 1 дополнительно установлено средство подготовки сухих аэрозолей 13, выполненное с возможностью измельчения твердых материалов в диапазоне от 0,4 мкм до 16 мкм. Это и возможность формирования взвеси твердых материалов в концентрации от 5 мкг/м до 5 мг/м, обеспечивается средствами автоматического управления и реализуется программным путем. Причем как средство подготовки сухих аэрозолей 13 использована ультразвуковая мельница, снабженная средствами автоматического управления.
Средство подвода воздействующего аэрозоля содержит закрепленный на корпусе 1 фитинг 18 для подвода воздуха от компрессора и цепочку, включающую последовательно пневматически сообщенные первый электрический пневмоклапан 6, редуктор повышенного давления 19, осушитель 20, фильтр тонкой очистки 21, первый выход 22 которого через второй электрический пневмоклапан 7 сообщен с динамическим регулятором расхода газа 24 и далее с генератором аэрозолей 25, кроме того, второй выход 23 фильтра тонкой очистки 21, через редуктор низкого давления 4, ротаметр 36 и третий электрический пневмоклапан 8 сообщен со входом пневмоциклона 26. Первый выход 27 генератора аэрозолей 25, через четвертый электрический пневмоклапан 9 сообщен со входом пневмоциклона 26, а его второй выход 28, через пятый электрический пневмоклапан 10 сообщен с выходом пневмоциклона 26, который через шестой электрический пневмоклапан 11 сообщен с входным патрубком 29 затравочной камеры 2 и седьмым электрическим пневмоклапаном 12.
На фронтальной части корпуса 1 установки расположена ниша для размещения устройства генерирования аэрозоля, регулятора расхода газа 24. На боковой стороне корпуса 1 расположено технологическое окно, через которое осуществляется доступ к емкости для сбора аэрозольных частиц (на чертежах не обозначена), превышающих рабочие +0,22 мкм (заданные) размеры частиц, используемых при работе затравочного комплекса. Так же на фронтальной панели располагается средство управления 5 (включающее датчики, блок управления, с линиями управления отдельных узлов устройства и средство индикации рабочих параметров установки), выполненное в виде дисплея с сенсорным управлением.
Для обслуживания технологических узлов установки задняя стенка корпуса 1 выполнена в виде откидывающейся дверцы. Это позволяет осуществлять доступ к элементам подготовки воздушной среды (фильтры осушители и фильтры очистки отработанного аэрозоля), контроля воздушной среды (электронно-механический регулятор расхода газа, редукторы повышенного и пониженного давления, электро-пневмо клапаны, трубная арматура), узлам электротехнической части установки, и генератору аэрозоля.
Затравочная камера 2 представляет из себя емкость в форме куба, имеющего геометрический размер 50×50×50 см и изготовленного из прозрачного материала - акрила. На одной из торцевых стенок затравочной камеры 2 расположены входной 29 и выходной 30 патрубки, соответственно, подвода и отвода воздействующего вещества. Верхняя часть камеры 2 снабжена герметизируемым люком 3 для ввода и вывода лабораторных животных и обслуживания камеры. Так же в люке 3 размещен универсальный порт для монтирования датчиков контроля среды (датчики контроля давления 14, температуры 15, влажности 16 и концентрации аэрозольных частиц 17, выходы которых электрически сообщены с микроконтроллером (средством управления 5)), установленных в корпусе 1. Камера герметизирована с возможностью поддержания пониженного давления относительно атмосферного на уровне 200-300 Па, что обеспечивает защиту от попадания частиц во внешнюю среду. Камера сообщена с источником воздействующего вещества и средствами его подвода и отвода из установки и снабжена средствами управления. На боковых стенках затравочной камеры 2 расположены порты для подсоединения рестейнеров (фиксаторов) для лабораторных животных (крысы, мыши), в диапазоне масс от 20 до 800 грамм веса тела животного. Для этого используют комплект рестейнеров с различными геометрическими характеристиками. Все рестейнеры имеют герметичное соединение с камерой и дополнительно имеют байонетные крепления. Рестейнер представляет собой полый цилиндр, один конец которого выполнен в виде сужающегося конуса с отверстием для осуществления экспонирования (дыхания) контролируемой средой. Противоположный конец рестейнера выполнен открытым. Через него осуществляется загрузка и выгрузка лабораторного животного, а также фиксация лабораторного животного посредством подвижной стенки-крышки.
Устройство работает при наличии внешнего источника воздуха с давлением не менее 2 Бар. Перед началом работы его через фитинг 18 подключают к источнику воздуха (компрессору – на чертежах не показан). После включения устройства, через первый электрический пневмоклапан 6 воздух из компрессора поступает на редуктор повышенного давления 19, на выходе которого поддерживается постоянное давление 0,8 Бар. Далее воздух поступает на осушитель 20, где происходит контролируемое снижение избыточной влажности. Далее воздух идет на фильтр тонкой очистки 21 с размером пор 0,22 мкм. Далее воздушный поток с его первого выхода 22 через второй электрический пневмоклапан 7 поступает на динамический регулятор расхода газа 24 и далее на генератор аэрозолей 25, с первого выхода 27 которого, через четвертый электрический пневмоклапан 9, поступает на первый смеситель 34 перед входом пневмоциклона 26. При этом второй поток воздуха со второго выхода 23 фильтра тонкой очистки 21, через редуктор пониженного давления 4 (на выходе которого давление составляет 0,2 Бар), ротаметр 36 и третий электрический пневмоклапан 8, также поступает на первый смеситель 34 перед входом пневмоциклона 26.
Таким образом, воздух заданного расхода с ротаметра 36 подается на смеситель 34 основного очищенного воздуха с концентрированным аэрозолем поступающего от генератора аэрозоля 25. После смешивания готовая среда направляется на пневмоциклон, который осуществляет отделение частиц аэрозоля, выходящие за заданные параметры (не более 20 мкм). В зависимости от вида и качества подаваемого аэрозоля предусмотрена линия байпас, позволяющая подавать рабочую среду в камеру, минуя пневмоциклон. Эта опция предназначена для работы с жидкими аэрозолями.
Далее воздействующая среда подается на входной 29 патрубок затравочной камеры 2. В камере осуществляется экспонирование лабораторных животных в постоянном потоке рабочей среды, параметры которой контролируются датчиками. При изменении заданных параметров аэрозоля предусмотрено автоматическое регулирование и возврат к заданным параметрам.
В камере осуществляется проточное движение рабочей среды. По отводящему патрубку 30 затравочной камеры 2 воздействующая среда из нее подается в корпус 1, на его второй фильтр тонкой очистки 31 (с диаметром пор 0,22 мкм) и далее, через вакуумный насос 32 и фитинг для отвода воздуха 33, выбрасывается в окружающую среду.