УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОРА ПРОБ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ МИКОБАКТЕРИЙ ТУБЕРКУЛЕЗА

Полезная модель относится к аналитическому приборостроению, в частности к устройствам для отбора проб аэрозолей для последующего микробиологического анализа для выявления микобактерий туберкулеза в воздушной среде помещений лечебно-профилактических учреждений.
Устройство может быть использовано при проведении санитарно-эпидемиологического контроля воздуха в различных медицинских учреждениях, в том числе научно-исследовательских, в производственных помещениях пищевой, фармацевтической промышленности, на транспорте, в культурных учреждениях и т.п.
Вопрос определения микобактерий туберкулеза в воздухе чрезвычайно актуален. В настоящее время признано, что наиболее вероятным путем трансмиссии туберкулезной инфекции является воздушно-капельный путь. Микобактерий могут содержаться в частицах или капельках, образующихся при чихании, кашле или разговоре людей, страдающих ларингеальной или легочной формой туберкулеза. Возможно также возникновение вторичного инфекционного аэрозоля, когда выделяемые больными туберкулезом капельки слизи, содержащие микобактерий, оседают на белье и различных поверхностях, а также адсорбируются на пылевых частицах, которые поднимаются в воздух и длительно циркулируют в воздушных потоках. Постоянно перемещающиеся естественные воздушные потоки способны поддерживать во взвешенном состоянии такие частички в течение длительных промежутков времени и переносить их, как внутри помещения, так и по всему зданию (Игнаткин В.И., Медведева И.М., Дорожкова И.Р. и др. //Нозокомиальная туберкулезная инфекция. «Весь Мир», 2001. С.33.) Следовательно, воздушная среда помещений противотуберкулезного учреждения является ключевым фактором передачи в возникновении нозокомиального туберкулеза у сотрудников, поэтому особый интерес представляет микобактериальная загрязненность воздушной среды этих подразделений (М.Н.Зуева, //Нозокомиальная туберкулезная инфекция «Весь Мир», 2001. С.32, А.С.Корначев //Особенности эпидемического процесса туберкулеза в Уральском федеральном округе: характеристика угроз территориального и внутрибольничного распространения и меры их минимизации «Издательство Тюменского государственного университета» 2005. С.99-122).
Известно устройство - однокаскадный импактор, включающее кольцевой коллектор, многосопловую решетку и размещенную под ней стеклянную чашку Петри, заполняемую питательной средой, на поверхность которой импактируются микробные аэрозоли. Воздух прокачивается вентилятором, размещенным в корпусе прибора. Возможности устройства, содержащего один пробоотборный каскад, ограничиваются определением концентрации аэрозолей (Гигиена и Санитария 4,1997, С.60, 61).
Известно также устройство, состоящее из 6 пробоотборных каскадов, в которых в качестве пробоотборного элемента для микробных аэрозолей используется плотная питательная среда, заполняющая чашку Петри. Воздух через каскады прокачивается внешним источником разрежения (I. Bact, 1958, V76, 5, р.303-313). При отборе пробы в последовательно установленных каскадах осуществляется инерционная сепарация частиц в широком диапазоне размеров. Многокаскадный импактор позволяет определить как концентрацию, так и дисперсный состав аэрозолей.
Конструкция устройства для отбора проб микробных аэрозолей описана также в Справочнике по пыле- и золоулавливанию, М., Энергоиздат, 1985, С.17.
В этих пробоотборных устройствах улавливание аэрозольных частиц осуществляется инерционным осаждением - импакцией, при этом используется кинетическая энергия частиц, приобретаемая ими при возрастании скорости воздушного потока в соплах.
Общим недостатком вышеперечисленных устройств для отбора проб микробных аэрозолей является нестабильность расстояния между многосопловой решеткой и поверхностью осаждения аэрозолей.
В подавляющем большинстве случаев в этих устройствах используются стеклянные чашки Петри, в которые заливается питательная среда. Толщина дна эксплуатируемых стеклянных чашек колеблется от 2 до 4 (4,5) мм и, таким образом, при фиксации чашки по внешней поверхности дна, как это производится в вышеперечисленных устройствах, расстояние между сопловой решеткой и поверхностью питательной среды изменяется, что приводит к существенному изменению характеристик пробы - с уменьшением расстояния эффективность инерционного осаждения возрастает, с увеличением - уменьшается.
Кроме того, недостатком существующих конструкций многокаскадных импакторов, предназначенных для отбора проб микробных аэрозолей, является то, что при решении частных задач контроля инфекций, например выделения в пробе респираторной фракции или отделения относительно крупных пылевых частиц, загрязняющих пробу, осаждение ненужных частиц, частиц, которые не будут использоваться в последующем анализе, производится на поверхность дорогостоящей питательной среды.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для автоматического отбора проб биологических микробных аэрозолей при проведении санитарного контроля воздуха различных помещений и атмосферного воздуха [патент РФ 2204120]. Устройство обеспечивает отбор проб аэрозолей на плотную питательную среду импакционным (ударным) осаждением (объемы от 50 до 1000 л, чашки Петри 90 и 100 мм). Улавливание аэрозольных частиц осуществляется инерционным осаждением - импакцией, при котором используется кинетическая энергия частиц, приобретаемая ими при возрастании скорости воздушного потока в соплах (форсунках). Диаметр аэрозольных частиц, улавливаемых с эффективностью 50%, не более 1,4 мкм.
В дальнейшем отобранные пробы анализируются в лабораторных условиях с применением стандартных методик.
Устройство для отбора проб микробных аэрозолей, которое обеспечивает накопление биологического материала для дальнейшего исследования, выполнено в виде разъемного корпуса, включающего снизу кольцевое основание и крышку сверху. В центре крышки выполнено входное отверстие с установленным в нем входным патрубком, в центре кольцевого основания снизу выполнено выходное отверстие с установленным в нем выходным патрубком. В корпусе на специальных держателях установлена емкость - чашка Петри, заполненная сорбентом - плотной питательной средой. Входной отверстие перегорожено многосопловой насадкой, выполненной в виде многосопловой решетки, расположенной сверху вблизи сорбента.
Выходной патрубок пневматически соединен с моторным отсеком, который включает - центробежный вентилятор, установленный на оси электродвигателя. Электродвигатель управляется электронным блоком.
В стандартную емкость - стеклянную чашку Петри заливается 20-21 мл плотной питательной среды. Устанавливают чашку с питательной средой в держателе корпуса и закрывают крышку. При этом поверхность агара будет находиться в 3 мм от нижней плоскости многосопловой решетки. Электронным способом устанавливают время отбора, которое соответствует необходимому объему отбираемой пробы. Включают вентилятор и после выполнения заданного режима пробоотборник выключается. После отбора пробы снимают чашку Петри, закрывают ее крышкой и помещают в термостат для образования колоний.
Это устройство имеет ряд недостатков.
Во-первых, исследования общей обсемененности помещений данным устройством предполагают отбор проб воздуха непосредственно на плотные питательные среды (агар) без предварительной обработки полученного материала, вследствие чего не удается достоверно выделить МБТ вследствие обильного роста неспецифической микрофлоры воздуха (стрептококки, стафилококки, энтеробактерии, протей и др.), темпы роста которой опережают темпы роста микобактерий.
Во-вторых, для получения достоверных результатов наличия микобактерий туберкулеза необходимо прокачать большое количество воздуха из помещения, поскольку инерционное осаждение, используемое в данном устройстве, обладает низкой эффективностью улавливания частиц, что обусловлено большим рассеиванием. Доля осажденных частиц от частиц, унесенных потоком воздуха, не превышает 30%. Это приводит к большим затратам времени (2-3 часа на взятие одной пробы).
В-третьих, через коллектор с входным каналом проходит в основном вертикальная струя воздуха, в зоне расположения устройства, оставляя не захваченным воздух отдаленных участков помещения, в т.ч. труднодоступных мест.
В основу полезной модели положена задача повышения точности результатов путем устранения влияния на них неспецифической микрофлоры воздуха при уменьшении времени на взятие проб. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для забора проб воздуха в помещении для выявления микобактерий туберкулеза, включающем разъемный герметичный корпус, состоящий из основания и крышки, в центре которой выполнено входное отверстие с установленным в нем входным патрубком, выходное отверстие с установленным в нем выходным патрубком, воздушный насос и многосопловую насадку, внутри корпуса установлена емкость для отбора проб, заполненная сорбентом, при этом воздушный насос, входное отверстие, многосопловая насадки, емкость, и выходное отверстие пневматически связаны, для создания непрерывного потока отбираемого воздуха, согласно полезной модели, емкость заполнена жидким сорбентом, многосопловая насадка выполнена в виде полой полусферы с хвостовиком, при этом сопла, выполненные в полусфере, погружены в жидкий сорбент, а хвостовик установлен во входном патрубке с возможностью перемещения, выходное отверстие выполнено в крышке сбоку.
При этом:
- в качестве жидкого сорбента взят 5%-ный раствор тринатрийфосфата;
- на входном патрубке установлен гибкий шланг для соединения с выходным фитингом воздушного насоса;
- входной фитинг воздушного насоса выполнен с возможностью укрепления на нем насадки для забора воздуха;
- насадка для забора воздуха выполнена цилиндрической;
- насадка для забора воздуха выполнена щелевой.
Наполнение емкости жидким сорбентом, например, 5%-ным раствором тринатрийфосфата позволяет создать условия для дальнейшего освобождения МБТ от присутствующей в воздухе неспецифической микрофлоры воздуха (стрептококки, стафилококки, энтеробактерии, протей и др.).
Наличие многосопловой насадки, снабженной хвостовиком, выполненным в виде трубки, который установлен во входном патрубке с возможностью перемещения, позволяет регулировать высоту погружения сопел в жидком сорбенте. Многосопловая насадка, сопла которой располагаются в нижней части емкости, заполненной 5%-ным раствором тринатрийфосфата обеспечивает подвод и распыление отбираемого воздуха внутри жидкого сорбента, что позволяет максимально эффективно увеличить площадь соприкосновения распыляемого воздуха с жидким сорбентом и тем самым абсорбировать максимальное количество частиц пыли и микрофлоры.
Детальное изложение конструкции устройства и принципа его работы иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид устройства;
на фиг.2 приведены конструкции входных насадок, а также удлинительного входного шланга.
Устройство для забора воздуха содержит разъемный герметичный цилиндрический корпус 1, состоящий из основания 2 и крышки 3 (фиг.1). В верхней центральной части крышки 3 выполнено входное отверстие 4, в котором установлен входной патрубок 5. В боковой части крышки 3 выполнено выходное отверстие 6, в котором установлен выходной патрубок 7. Внутри корпуса 1 установлена емкость 8, заполненная жидким сорбентом - 5%-ным раствором 9 тринатрийфосфата. Внутри корпуса 1 установлена также многосопловая насадка 10, нижняя часть которой выполнена в виде полой полусферы 11, в которой выполнены сопла 12, а верхняя часть - в виде хвостовика 13 из трубки. Полусфера 11 с соплами 12 погружена в жидкий сорбент 9 емкости 8, а хвостовик 13 установлен во входном патрубке 5 с возможностью взаимного перемещения. Перемещение и фиксация по высоте многосопловой насадки 10 осуществляется регулировочным винтом 14 с фрикционным резиновым покрытием 15 путем вращения рукоятки 16.
Устройство снабжено воздушным насосом 17, с входным каналом 18 и выходным каналом 19. Входной патрубок 5 соединен гибким шлангом 20 с выходным каналом 19 воздушного насоса 17.
Входной канал 18 воздушного насоса 17 может быть также дополнен гибким шлангом 20 имеющим входной фитинг 21 и выходной фитинг 22 на концах и набором насадок. Набор насадок может включать: цилиндрическую насадку 23, щелевую насадку 24, щелевую насадку - раструб 25 (фиг.2)
Предварительная подготовка устройства для взятия проб воздуха включает заливку жидкого сорбента 9 строго регламентированного объема в емкость 8. Емкость 8 устанавливают на дно основания 2 корпуса 1. Закрывают крышку 3 прибора. При вращении ручку 16 вращается регулировочный винт 14 с фрикционным резиновым покрытием 15. Фрикционное резиновое покрытие 15 входит в зацепление с хвостовиком 13 многосопловой насадки 10 и перемещает ее относительно входного патрубка 5, тем самым устанавливая необходимую глубину погружения сопел 12 в жидкий сорбент 9. Затем, прибор устанавливают в месте забора пробы.
При включении питания воздушного насоса 17, вращающийся электродвигатель и крыльчатка (на чертеже не показаны) создают воздушный поток внутри корпуса 1, при этом начинается закачиваться воздух через входное отверстие 4. Нагнетаемый воздух проходит через многосопловую насадку 10 с соплами 12 и поступает в виде пузырьков в жидкий сорбент 9, находящийся в емкости 8. Жидкий сорбент 9 (5%-ный раствор тринатрийфосфата) работает, как жидкостный фильтр и улавливает мелкие частицы пыли и бактерии за счет смачивания и утяжеления их. Эффективность поглощения мелких частиц и пыли зависит от интенсивности увлажнения фильтруемого воздуха, т.е. максимально достижимого контакта воздушной и жидкостной среды. Очищенный воздух в дальнейшем проходит через выходное отверстие 6 и выдувается наружу корпуса 1.
Необходимое количество воздуха для прокачки рассчитывается исходя из объема помещения и задается временем работы воздушного насоса 17. После прокачки необходимого количества воздуха, воздушный насос 17 выключают.
Оператор разъединяет основание 2 и крышку 3 и вынимает емкость 8 из корпуса 1 прибора. В дальнейшем, отобранные пробы (жидкость и содержащиеся в ней компоненты) анализируются в лабораторных условиях с применением методики, которая предусматривает инкубирование собранного материала (5% раствора тринатрийфосфата и содержащего в нем компонентов), центрифугирование раствора при скорости 2000 оборотов в 1 мин в течение 20 мин, нейтрализация осадка 1%-ным раствором лимонной кислоты в соотношении 1:1 и посев на среду "Новая"