УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОЖОГА КОЖИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА МЕЛКИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ

Полезная модель относится к области экспериментальной биологии, а именно к устройствам для моделирования термического ожога кожи, с целью разработки эффективных лекарственных средств для лечения ожоговых ран различной степени.
При моделировании ожога нужной степени важное значение имеет однотипность ожога на заданной площади, четкая фиксация наркотизированных и ненаркотизированных животных, минимальное термическое воздействие на окружающие ткани. Подопытные животные не должны испытывать излишний стресс, поскольку это может привести к отягощению и искажению картины развития ожоговой болезни. Ожоги обычно наносят на латеральную часть спины, поэтому особенно важным является выделение именно этой зоны, с экранированием остальной поверхности тела от воздействия нагревательного элемента.
Для обеспечения таких условий в экспериментальной биологии используют устройства разной конструкции.
Известно устройство для моделирования термического ожога на лабораторных животных (RU 91 518 U1), имеет цилиндрический корпус, заполненный водой, плоское дно которого выполняет функцию контактного ожогового элемента, а нагреватель выполнен в виде трубчатого электронагревательного элемента, при этом корпус имеет ручку для удобства исследователя.
Однако недостатком известного устройства для моделирования термического ожога на лабораторных животных является короткое время сохранения постоянной температуры (всего 1 мин) из-за быстрого испарения воды, в связи с чем возникает необходимость добавлять воду в цилиндрическую ёмкость. Кроме того, использование данного устройства сопровождается длительным воздействием (до 45с), что приводит к излишнему стрессу лабораторных животных, и как следствие, к искажению полученных экспериментальных данных.
Известно устройство для моделирование термического ожога (RU 2027143 C1), содержит рабочий элемент в виде тканой ленты из термостойкого материала с термостойким изоляционным покрытием, в котором расположены по всей длине ленты контактные площадки, соединенные с нагревателем, выполненным в виде вплетенного в ленту гибкого проволочного элемента, а корпус выполнен в виде рукоятки с выводами для подключения площадок к источнику электропитания и прижимным элементом для фиксации подвижного конца ленты, вторым концом неподвижно закрепленной в рукоятке.
Однако недостатками известного устройства являются возможность получения только опоясывающего ожога, сложность конструкции. Кроме того, вплетение гибкого проволочного элемента в тканную ленту делает нагревание кожи животного неравномерным.
Прототипом заявленной полезной модели является устройство для моделирования термического ожога (RU 174554 U1), состоит из нагревательного элемента, имеет рабочую поверхность в виде медной насадки, термодатчик, установленный непосредственно в медной насадке, подключенный к мультиметру, фазовый регулятор мощности, тензометрический датчик, установленный в рукоятке нагревательного элемента.
2
Недостатком прототипа является недостаточная однотипность ожога из-за необходимости приложения не стандартизированного дополнительного усилия руки исследователя на прибор в течение 10 секунд. При этом, известное устройство имеет медную насадку, площадью 3,14 см и при однократном использовании насадка с заданной площадью обеспечивает ожог только 1% тела.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание устройства для моделирования термического ожога заданной степени тяжести 10% поверхности тела у мелких лабораторных животных в условиях, максимально нивелирующих негативные факторы термического воздействия.
2
Указанный технический результат решается тем, что на основании  установлен штатив  с металлическим корпусом  в виде усечённого конуса и регулятор длительности световой вспышки, причём штатив  снабжен регулятором расстояния между источником светового излучения, а на дне корпуса  расположены шесть галогеновых ламп накаливания  с общей мощностью светового потока 550 кДж/м. Устройство снабжено двумя дополнительными фиксирующими устройствами для мышей и крыс  в виде прямоугольного короба с крышкой, на которой имеются прямоугольные отверстия, а также  регулируемые  диафрагмы для установки размера отверстий. На  крышке дополнительного фиксирующего устройства для мышей имеются четыре прямоугольных отверстия  размером 20х40 мм, которые позволяют моделировать ожог  при помощи диафрагмы, а внутри устройства имеются четыре планки для установки фиксирующей пластины, причем под каждой планкой  установлена пружина, обеспечивающая  плотное прилегание фиксирующей пластины  с мышью и к соответствующему прямоугольному отверстию  крышки. На  крышке дополнительного фиксирующего устройства для крыс имеется одно прямоугольное отверстие  размером 122х40 мм и две регулируемые диафрагмы, причем внутри устройства  установлена перфорированная платформа  с рычагом  и четырьмя пружинами, расположенными по углам внутренней стороны платформы, что обеспечивает плотное прилегание перфорированной платформы с наркотизированной крысой к крышке с прямоугольным отверстием.
Полезная модель поясняется подробным описанием и иллюстрациями, на которых изображено:
Фиг. 1 – внешний вид устройства для моделирования термического ожога; а) 1 – корпус, выполненный в виде усечённого цилиндра; 2 – штатив; 3 – основание, обеспечивающее пространственную фиксацию объекта под термическим элементом; 4 – регулятор длительности световой вспышки; б) 1 – корпус; 5 – галогеновые лампы (в увеличенном виде 6 шт.).
Фиг. 2 – дополнительное фиксирующее устройство  для мышей - 6; а) вид сверху:   7 - прямоугольные отверстия в виде окон для моделирования термического ожога; 8 –   планки для установки фиксирующей пластины; 14 – регулируемая диафрагма для установки размера окна б) вид снизу: 8 -  планки для установки фиксирующей пластины.
Фиг. 3 – дополнительное  фиксирующее устройство для крыс - 9; а) внешний вид устройства с опущенной крышкой: 10 – индивидуальное окно для регулирования площади ожога; 11 – рычаг перфорированной платформы, регулирующий положение наркотизированной крысы; 15 - регулируемые диафрагмы для установки размера окна;  б) внешний вид устройства с поднятой крышкой: 11 – рычаг перфорированной платформы, регулирующий положение наркотизированной крысы; 12 – платформа с перфорацией для фиксации положения крысы; 15 - регулируемые диафрагмы для установки размера окна.
Фиг. 4 – фиксирующая пластина 13 с разъемами, для фиксации мыши.
Фиг. 5 – пример фиксирования наркотизированного лабораторного животного (мыши) на дополнительном устройстве 6; а) фиксация мыши на фиксирующей пластине 13; б) пример пространственного расположения термического элемента и объекта; в) внешний вид устройства 6 в рабочем состоянии.
Фиг. 6 - пример фиксирования лабораторного наркотизированного животного (крысы) на дополнительном устройстве 9; а) с открытой крышкой; б) с закрытой крышкой; с помощью регулируемых диафрагм 15 установлен объем ожога.
2
Устройство для моделирования термического ожога кожи в эксперименте на мелких лабораторных животных (Фиг. 1 а, б), включающее основание 3, корпус 1 и электронагревательный элемент 5 с выводами для подключения к источнику электропитания.  На основании 3 установлен штатив 2 с металлическим корпусом 1 в виде усечённого конуса и регулятор длительности световой вспышки 4, причём штатив 2 снабжен регулятором расстояния между источником светового излучения, а на дне корпуса 1 расположены 6 галогеновых ламп накаливания 5 с общей мощностью светового потока 550 кДж/м. Устройство также снабжено двумя дополнительными фиксирующими устройствами для мышей 6 (Фиг. 2 а, б) и крыс 9 (Фиг. 3 а, б) в виде прямоугольного короба с крышкой, окнами и с регулируемыми диафрагмами для установки размера окон. На крышке дополнительного фиксирующего устройства для мышей 6 (Фиг. 2 а, б) имеются четыре прямоугольных отверстия  размером 20х40 мм в виде окон 7, которые позволяют моделировать ожог 10% при помощи диафрагмы 14 поверхности тела, причём внутри устройства 6 имеются четыре планки 8 для установки фиксирующей пластины 13 с зафиксированной мышью (Фиг.4, Фиг 5 а). Под каждой планкой 8 установлена пружина (на схеме не показано), которая обеспечивает плотное прилегание фиксирующей пластины 13 с мышью и к соответствующему прямоугольному отверстию 7 крышки. На крышке дополнительного фиксирующего устройства для крыс 9 (Фиг. 3 а, б) имеется прямоугольное отверстие (окно) 10 максимальным размером 122х40 мм и две регулируемые диафрагмы 15. Внутри устройства 9 установлена перфорированная платформа 12 с рычагом 11 и четырьмя пружинами, расположенными по углам внутренней стороны платформы (на схеме не показано), что обеспечивает плотное прилегание перфорированной платформы с наркотизированной крысой к крышке с прямоугольным отверстием.
Установленный регулятор длительности световой вспышки 4 (Фиг. 1 а) позволяет автоматизировать процесс моделирования ожога, а два дополнительных устройства 6 и 9 (Фиг. 2 а, б, Фиг. 3 а, б) для фиксации подопытных животных (мышей, крыс) позволяет моделировать ожог 10% поверхности тела и нивелировать негативное воздействие гипертермии на окружающие ткани вне зоны интереса. Установленный на основании 3 штатив 2 (Фиг. 1 а) позволяет регулировать расстояние металлического корпуса 1 между галогеновыми лампами накаливания 5 и объектом (крысы, мыши), что дает возможность моделировать ожоги трех степеней тяжести: IIIА, IIIБ, IV и впоследствии однотипно их воспроизводить.
Полезная модель позволяет моделировать ожоги следующих степеней в зависимости от расстояния между лампами и объектом (см. таблицу).
Таблица
Степень ожогов в зависимости от расстояния между лампами и объектом
Расстояние от ламп до объекта, см
Время воздействия, с
Степень ожога*
6,5
2
IIIА
4,5
2
IIIБ
2,5
2
IV
*Степень ожога по классификации термических ожогов, принятой на XXVII Всесоюзном съезде хирургов в 1960 г. (Кузин М.И., Сологуб В.К., Юденич В.В. Ожоговая болезнь. М.1982).
Примеры выполнения.
Пример 1.
Лабораторному животному (мышь) триммером предварительно депилировали шерстный покров в области спины. Животное размещали на пластине 13  (Фиг. 4, Фиг. 5, а), большим лабораторным пинцетом аккуратно захватывали лапки и фиксировали при помощи шнуров, после чего пластину 13 помещали в дополнительное устройство 6 для фиксации с индивидуальными окнами 7 (Фиг. 2 а, Фиг. 5, б), таким образом, чтобы зона депилированного участка соответствовала индивидуальному окну 7 и задавали  площадь с помощью регулируемой диафрагмы 14. Металлическая крышка устройства 6 и диафрагма 7 экранируют окружающую поверхность тела и исключает перегрев животного. Затем устройство 6 для фиксации мышей (n= 4) размещали на плите основания 3 под металлическим корпусом 1 (Фиг. 1 а, Фиг. 5 в) таким образом, чтобы шесть галогеновых ламп 5 располагались параллельно обжигаемой поверхности кожи и находились на расстоянии 4,5 см (регулируется на штативе) для светового термического воздействия. Регулятором длительности световой вспышки 4 (Фиг.1) устанавливали длительность вспышки – 2с. По окончании манипуляции животное освобождали путем удаления фиксирующих шнуров. Таким образом, при заданных параметрах (длительность вспышки, расстояние между лампами и объектом) моделировался ожог IIIБ степени.
Пример 2.
Лабораторному животному (крыса) триммером предварительно депилировали шерстный покров в области спины. Животное наркотизировали внутрибрюшинным введением тиопентала натрия (60 мг/кг) и размещали в дополнительном устройстве 9 (Фиг. 3 а, б) на перфорированной платформе 12 (Фиг. 3 б, Фиг 6, а) таким образом, чтобы зона депилированного участка соответствовала окну 10 (Фиг. 3 а, Фиг. 6 б) и задавали  площадь с помощью регулируемых диафрагм 15. Металлическая крышка устройства 9 и диафрагмы 15 экранируют окружающую поверхность тела и исключает перегрев животного. Затем устройство для фиксации крыс 9 размещали на плите основания 3 под металлическим корпусом 1 (Фиг. 1 а, Фиг. 5, в) таким образом, чтобы шесть галогеновых ламп 5 (Фиг. 1 б) располагались параллельно обжигаемой поверхности кожи и находились на расстоянии 4,5 см (регулируется на штативе 2) для светового термического воздействия. Регулятором 4 (Фиг. 1 а) устанавливали длительность вспышки – 2с. По окончании манипуляции животное извлекали из фиксирующего устройства 9 (Фиг. 3 а, б) и наблюдали до момента пробуждения. Таким образом, при заданных параметрах (длительность вспышки, расстояние между лампами и объектом) моделировался ожог IIIБ степени.
Устройство с галогеновыми лампами в качестве термического элемента позволяет быстро моделировать ожог заданной степени тяжести у мелких лабораторных грызунов без отрицательного воздействия на близлежащие органы, а также позволяет защитить тело животного от гипертермии вне зоны исследования.
Предложенное устройство позволяет:
- воспроизводить однотипные ожоги;
-моделировать ожоги заданной степени тяжести в зависимости от расстояния между термическим элементом и объектом;
- снизить стресс лабораторных животных благодаря кратковременности (2с) воздействия;
- защитить тело подопытных животных от перегрева вне зон исследования;
- снизить время проводимых исследований.
Предложенное устройство промышленно применимо, так как может выпускаться в виде приборов для экспериментальной биологии. Устройство долговечно и не требует больших затрат в использовании.