Лабораторное устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для дезинвазии грунта, осадка сточных вод и донных отложений, контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших

Полезная модель относится к техническим устройствам для медицины, ветеринарии и паразитологии, в частности к лабораторным моделям  почвенных экосистем, контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших,  и предназначена для экспериментального отбора наиболее эффективных дезинфектантов из числа известных и новых дезинфицирующих средств для дезинвазии  грунта, осадка сточных вод и донных отложений от возбудителей паразитарных заболеваний.
К настоящему моменту на территории России встречается около 70 видов гельминтов и большое число видов  патогенных простейших. Активно распространены гельминтозоонозы − заболевания общие для человека и сельскохозяйственных животных. Неправильная утилизация отходов животноводства, а также погибших животных приводит к заражению паразитарными болезнями воды и почвы. В результате ежегодно при употреблении ягод, фруктов, овощей, зелени, рыбы и мяса миллионы людей заражаются   такими инвазиями как аскаридоз, трихоцефалез, токсокароз, стронгилоидоз и др.
В связи с этим особое значение имеет экспериментальный отбор дезинфицирующих средств, разработка новых препаратов и технологий, эффективных в борьбе с возбудителями паразитарных заболеваний. Большинство химических дезинфицирующих средств, активных по отношению к бактериям и вирусам, не оказывают эффективного действия на яйца гельминтов, цисты и ооцисты простейших, оболочки которых имеют сложную структуру, что затрудняет проникновение химических соединений. Специфичное дезинфицирующее средство должно сначала проникнуть через липидный слой наружной оболочки ооцисты, а затем преодолеть гликопротеины ее внутренней оболочки, прежде чем сможет нанести ущерб содержащим мембраны цистам, ооцистам простейших  и яйцам гельминтов.
До настоящего времени основными средствами  дезинвазии зараженной яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших почвы продолжают оставаться дезинфектанты химической природы, обладающие овоцидными свойствами.
В связи с этим экспериментальный отбор эффективных дезинфицирующих средств для дезинвазии почвы, контаминированной яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, разработка режимов обеззараживания любых видов грунта, донных отложений и осадков сточных вод с различными структурными и физико-химическими характеристиками, на различную глубину и при различных климатических условиях, а также разработка технологий дезинвазии выше указанных экосистем являются важными и актуальными проблемами современной паразитологии, дезинфектологии, медицины и ветеринарии.
Для испытания в лабораторных условиях дезинфицирующих средств и разработки технологий, предназначенных для дезинвазии почвы, контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, используют стеклянную лабораторную посуду  (чашки Петри, пробирки, колбы, стаканы или мерные цилиндры), в которую насыпают небольшое количество почвы, вносят суспензию  яиц гельминтов, цист и ооцист простейших,  затем почву заливают водным раствором испытуемого дезинфектанта, выдерживают определенное количество времени для инактивации биоагентов. По истечении срока воздействия 1-3 г почвы суспензируют в 10-15 мл дистиллированной воды, центрифугируют полученную суспензию, затем осадок яиц гельмннтов (цисты и ооцисты простейших) ставят на культивирование для определения жизнеспособных и инактивированных дезинфектантом яиц.
Однако основными недостатками лабораторной посуды, применяемой для испытания дезинфицирующих средств на образцы грунта, контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших,  являются
отсутствие достаточного уровня биологической безопасности при выполнении работ по испытанию некоторых дезинфицирующих композиций, которые при контакте с почвой вызывают  обильное пенообразование и выброс биоматериала из лабораторной посуды;
сложно, неудобно и небезопасно  препарировать из сильно увлажненной почвы (грязи) яиц гельминтов, цисты и ооцисты простейших без больших потерь биообразцов для определения уровня их инактивации  после воздействия дезинфектантом на почву в лабораторной посуде;
отсутствие условий достоверного определения оптимального соотношения объем дезинфектанта / объем грунта, необходимое для эффективного обеззараживания грунта (почва, донные отложения, осадков сточных вод);
экспериментально установленные эффективно действующие концентрации дезинфектантов на яйца гельминтов и цистах, ооцистах простейших в грунте  не воспроизводимы при масштабировании условий испытания или при использовании дезинфицирующего средства в промышленных масштабах для дезинвазии грунта (почвы, донных отложений, осадков сточных вод).
Техническим результатом предлагаемого устройства является обеспечение биологической и технической безопасности при выполнении лабораторных работ по экспериментальному отбору дезинфектантов для обеззараживания грунта (почвы, донных отложений, осадков сточных вод), зараженного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, облегчение и упрощение работ по контаминации грунта биоагентом и его извлечения из грунта, обеспечение достоверности результатов инактивации биообразцов дезинфектантом на разной глубине грунта и на разных этапах обеззараживания в устройстве.
Технический результат достигается тем, что предлагается лабораторное устройство  для безопасного экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, (почвы, донных отложений, осадков сточных вод), контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, которое  представляет собой трёхсегментную колонну из нержавеющей коррозионностойкой стали типа 08Х21Н6М2Т или подобной, имеет форму цилиндра  диаметром 100 мм и высотой 1150 мм, состоящего из верхнего(1), среднего(2) и нижнего(3) сегментов, которые соединяются между собой посредством резьбы М100 с шагом Р,  в основании предусмотрены опоры(7) на  верхней части устройства располагается  крышка(4), на которой смонтированы пеноотвод(8) и заливная горловина с крышкой(10),  в нижней части располагается накопительный бак(5) со сливной горловиной(6) для сбора отработанного тестируемого дезинфицирующего средства, на внутренней поверхности цилиндра, внизу каждого сегмента предусмотрен опорный пояс, на котором располагается мелкоячеистая (1-2мм) сетка из нержавеющей стали, удерживающая микроконтейнеры − марлевые тампоны с биоагентом. Габаритная высота составляет 1300мм.
Спецификация:
1. Верхний сегмент
2. Средний сегмент
3. Нижний сегмент
4. Крышка
5. Накопительный бак
6. Сливная горловина с крышкой
7. Опора(4 шт.)
8. Пеноотвод с крышкой.
9. Сетка
10. Заливная горловина с крышкой
Пример 1. Для испытания возможностей предлагаемого лабораторного устройства  для безопасного экспериментального отбора дезинфектантов для обеззараживания грунта, (почва, донные отложения, осадки сточных вод), контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, в работах по отбору наиболее эффективных дезинфицирующих средств для обеззараживания грунта, взятого на территории животноводческого комплекса,  используют раствор перекисного композиционного дезинфицирующего средства «Экобиоцид» в концентрации  12 % (по перекиси водорода). Для этого на сетках каждого сегмента устройства устанавливают микроконтейнеры (марлевые тампоны, пропитанные суспензией яиц биоагента) с яйцами свиной аскариды Askaris suum и с  яйцами возбудителя токсакароза − Toxocara canis.
В цилиндр устройства по сегментно насыпают грунт. Устройство закрывают крышкой, затем через заливную горловину в крышке устройства грунт заливают раствором дезинфицирующего средства из расчета 1:2 (объем дезинфектанта/объем обрабатываемого грунта) и выдерживают в течение 48 часов.
Среднесуточная температура грунта в устройстве составляла 4°С.  После истечения времени воздействия дезинфектантом на грунт открывают сливную горловину накопи
тельного бака для отбора пробы отработанной жидкости и передачи ее в химическую лабораторию для определения остаточного содержания перекиси водорода.
Из цилиндра устройства извлекают микроконтенеры с биоагентом и передают в паразитологическую лабораторию для определения количества жизнеспособных и инактивированных яиц гельминтов. Для этого яйца гельминтов извлекают  из микроконтейнеров и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в дистиллированной воде. Яйца перед культивированием считают в микрокамерах под микроскопом при увеличении 100 крат, затем инкубируют  при 37°С в течение 7 и 14 суток. Грунт после испытаний по сегментно извлекают из цилиндра устройства и отправляют на утилизацию сжиганием.
Исследования овицидной эффективности дезинфектанта показали, что примерно     32 % яиц оказались инактивированными, остальные яйца в грунте были жизнеспособными. Химико-аналитические исследования воды после обработки раствором дезинфектанта показали отсутствие перекиси водорода в обработанном грунте.
Таким образом, полученные данные оценки овицидной эффективности  12 % раствора перекисного композиционного средства «Экобиоцид»  на  образцах  грунта, контаминированного яйцами гельминтов, в предлагаемом лабораторном устройстве свидетельствуют о том, что довольно концентрированный раствор перекисного дезинфицирующего средства  при контакте с грунтом быстро  теряет свою первоначальную обеззараживающую и окислительную активность, а большая часть яиц гельминтов в грунте остаются жизнеспособными.
Пример 2. Для испытания предлагаемого лабораторного устройства, наполненного иловым осадком сточных вод, используют 2 % раствор (по активному хлору) хлорсодержащего дезинфектанта «Фармахлор». На сетках каждого сегмента цилиндра устройства устанавливают микроконтейнеры с образцами яиц свиной аскариды − Askaris suum и яиц возбудителя токсакароза − Toxocara canis. Затем цилиндр по сегментно наполняют иловым осадком сточных вод. Устройство закрывают крышкой, через заливную горловину в крышке устройства иловый осадок заливают раствором дезинфицирующего средства из расчета 1:1 (объем дезинфектанта/объем обрабатываемого осадка) и выдерживают в течение 20 часов. Среднесуточная температура грунта в устройстве составляла 9 °С.  После истечения времени воздействия дезинфектантом на иловый осадок из накопительного бака отбирают отработанную жидкость и передают для химико-аналитического определения остаточного содержания активного хлора.
Из цилиндра устройства извлекают микроконтейнеры с биоагентом и передают в паразитологическую лабораторию для определения количества жизнеспособных и инактивированных яиц гельминтов. Для этого яйца гельминтов извлекают  из микроконтейнеров и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в дистиллированной воде инкубируют  при 37 °С в течение 7 и 14 суток для определения числа жизнеспособных яиц. Иловый осадок после испытаний по сегментно извлекают из цилиндра устройства и отправляют на утилизацию сжиганием.
Исследования овицидной эффективности дезинфицирующего средства «Фармахлор»  показали, что 100 % яиц возбудителей токсакароза и аскаридоза во всех пробах полностью инактивировались.
Химико-аналитические исследования воды после обработки раствором дезинфектанта показали наличие безопасных следов активного хлора в обработанном осадке сточных вод.
Таким образом, полученные данные оценки овицидной эффективности  2 % раствора средства «Фармахлор» показали, что испытанное средство инактивирует все яйца гельминтов в иловых осадках сточных вод. Установленные режимы дезинвазии илового осадка средством «Фармахлор» можно использовать для масштабной дезинвазии иловых осадков сточных вод на очистных сооружениях.
Пример 3. Для испытания предлагаемого лабораторного устройства, наполненного грунтом, взятым на территории животноводческого комплекса, используют композиционное  йодсодержащее дезинфицирующее средство «Повидон» в концентрации 5 % (по препарату). На сетках каждого сегмента цилиндра устройства устанавливают микроконтейнеры с образцами яиц свиной аскариды − Askaris suum и яиц возбудителя токсакароза − Toxocara canis. Затем цилиндр посегментно наполняют грунтом, взятого на территории животноводческого комплекса. Устройство закрывают крышкой, через заливную горловину в крышке устройства грунт заливают раствором дезинфицирующего средства из расчета 1:2 (объем дезинфектанта/объем обрабатываемого осадка) и выдерживают в течение 25 часов. Среднесуточная температура грунта в устройстве составляла 20°С.  После истечения времени воздействия дезинфектантом на грунт из накопительного бака отбирают отработанную жидкость для химико-аналитического определения остаточного содержания активного хлора в отработанных осадках.
Из цилиндра устройства по сегментно извлекают микроконтенеры с биоагентом и передают в паразитологическую лабораторию для определения количества жизнеспособных и инактивированных яиц гельминтов. Для этого яйца гельминтов извлекают  из микроконтейнеров и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в дистиллированной воде инкубируют  при 37 °С в течение 7 и 14 суток для определения числа жизнеспособных яиц. Грунт после испытаний по сегментно извлекают из цилиндра устройства и отправляют на утилизацию сжиганием.
Яйца гельминтов извлекают  из микроконтейнеров, обрабатывают нейтрализатором, суспензируют в дистиллированной воде и культивируют при 37 °С в течение 7 и 14 суток.
Исследования овицидной эффективности дезинфектанта показали, что 100 % яиц гельминтов в пробах инактивированы.
Химико-аналитические исследования воды после обработки раствором дезинфектанта показали отсутствие следов дезинфицирующего средства «Повидон» в обеззараженном грунте.
Испытание овицидной эффективности  5 % раствора средства «Повидон» на образцах  грунта в предлагаемом устройстве показало, что дезинфицирующее средство инактивирует все яйца гельминтов на разной глубине грунта. Установленные режимы дезинвазии грунта дезинфицирующим средством могут быть использованы для дезинвазии грунта на животноводческих объектах.
Таким образом, полученные экспериментальные результаты свидетельствуют, что предлагаемая полезная модель обеспечивает в лабораторных условиях масштабированное моделирование образцов грунта (почва, донные отложения, осадки сточных вод), контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, включая реальный состав (структуру) грунта, физические, биологические и химические свойства и иные характеристики грунта, безопасность экспериментального отбора дезинфектантов для дезинвазии грунта, достоверность результатов инактивации биообразцов дезинфектантом на разной глубине грунта и на разных этапах обеззараживания в устройстве, а также простоту в эксплуатации устройства.