Устройство для моделирования у животных отравления газами

Полезная модель относится к области медико-биологических исследований и предназначена для моделирования отравления животных газообразными веществами, в том числе образующимися при пожарах, например, газовые смеси, включающие угарный газ, и создающих опасность для человека при пожаре, и изучения изменения в их поведении при перемещении в отравленной атмосфере. С помощью данной установки можно быстро создавать требуемые равномерные концентрации оцениваемого вещества, исключая перепады давления на животных, находящихся в камере, быстро очищать камеру для проведения следующих экспериментов.
Из уровня техники известно устройство для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных (патент RU №2584553, дата публикации 20.05.2016). Набор для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных, содержащий: устройство для синтеза угарного газа, включающее соединенные трубками колбу с концентрированной серной кислотой, снабженную делительной капельной воронкой, в которой находится муравьиная кислота, и три склянки Дрекселя, причем в первой склянке находится раствор гидроксида натрия, в двух других - дистиллированная вода, и резиновый резервуар для накопления угарного газа, который с одной стороны соединен с трубкой, отходящей от склянки Дрекселя, а с другой - с трубкой с роликовым зажимом для соединения со шприцем, камеру для контакта животного с угарным газом в виде плоскодонного стеклянного сосуда цилиндрической формы объемом 3 л, горло которого вытянуто и сужено, с округлой формы отверстием диаметром 90 мм, при этом сосуд закрыт крышкой, через которую внутрь сосуда проходит силиконовая трубка для подачи угарного газа, на наружной части которой установлен роликовый зажим, и размещен на прямоугольной деревянной подставке длиной 200 мм, шириной 15 мм, толщиной 30 мм, передняя поверхность которой снабжена жестко закрепленным металлическим хомутом в форме полукруга диаметром 150 мм для фиксации стеклянного сосуда в горизонтальном положении, и шприц для забора угарного газа из резинового резервуара и введения его в камеру для контакта животного с угарным газом. Недостатком данной модели является сложность конструкции и невозможность контроля концентрации угарного газа, воздействующего на лабораторных животных и невозможность моделирования отравлений другими токсичными газообразными веществами.
Из уровня техники известно устройство для моделирования отравления продуктами горения древесины на мелких лабораторных животных (патент RU №2535474, дата публикации 10.12.2014). Устройство для моделирования отравления продуктами горения древесины на мелких лабораторных животных, включающее плоскодонный стеклянный сосуд цилиндрической формы объемом 3 л, горло которого вытянуто и сужено, с отверстием округлой формы диаметром 90 мм и винтовой резьбой на наружной поверхности вытянутой части для фиксации крышки, являющийся резервуаром для накопления газообразных продуктов горения, а также камерой, в которой происходит контакт биомодели с продуктами горения; выполненную в виде полусферы чашеобразную металлическую емкость объемом 0,03±0,01 л, толщиной 0,5 мм, по периметру дна которой на расстоянии 5 мм друг от друга находятся пять отверстий диаметром 2 мм, в которой происходит процесс горения вещества, при этом чашеобразная емкость снабжена металлической цилиндрической подставкой толщиной 0,5 мм, высотой 115 мм с диаметром основания 75 мм и диаметром вершины 75 мм, на боковой поверхности подставки выполнены два параллельно расположенных прямоугольной формы отверстия размерами 75×45 мм; прямоугольной формы деревянную подставку длиной 200 мм, шириной 15 мм, толщиной 3 мм, передняя поверхность которой снабжена жестко закрепленным металлическим хомутом в форме полукруга диаметром 150 мм для фиксации стеклянного сосуда в горизонтальном положении. Недостатком данной модели является невозможность контроля концентрации продуктов горения, воздействующих на лабораторных животных.
Из уровня техники известен ингалятор для лабораторных животных с регулируемым уровнем подачи воздействующего вещества (патент RU №177360 U1, дата публикации 19.02.2018). Ингалятор для лабораторных животных с регулируемым уровнем подачи воздействующего вещества, включающий три контейнера из прозрачного пластика, герметично и последовательно соединенные между собой, первый из которых содержит воздействующее вещество и соединен посредством подающей трубки, имеющей шаровой кран и заслонки, 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. Данная модель отличается высокой сложностью конструкции и сложным процессом получения статистических результатов.
Из уровня техники известно устройство для моделирования гипоксии у мелких лабораторных животных (патент RU №78743 U1, дата публикации 18.04.2018). Устройство для моделирования гипоксии у мелких лабораторных животных, содержащее герметическую камеру с двумя штуцерами - входным и выходным, водяной манометр, ротаметрическую систему, обратные клапаны и баллон с газообразным азотом, отличающееся тем, что выходной штуцер снабжен регулируемым обратным клапаном, а входной штуцер соединен с воздушным трубопроводом ротаметрической системы, совмещенной с нагревательным устройством, подключенным к термодатчику герметической камеры, дно которой выполнено в виде поддона с продольным пазом и эластичным уплотнителем в торце его стенок для фиксации и герметизации корпуса, а на дне поддона имеются опоры для пола. Недостатком данной модели является невозможность оценки степени воздействия токсичных газов на физиологические процессы, происходящие в организме животного. В заявляемом устройстве наблюдается непосредственно общее поведение животного, способность принимать решения и ориентироваться.
Известно устройство для изучения действия курительных смесей на животных (патент RU №153429 U1, дата публикации 20.07.2015 г.). Устройство для изучения действия курительных смесей на животных, содержащее затравочную герметичную камеру из светопрозрачного материала, вентиляционное приспособление, источник дыма курительных смесей, отличающееся тем, что в нижней части камеры выполнены на противоположных сторонах отверстия, снабженные детекторами движения животного, при этом отверстие на одной стороне сообщено с источником дыма курительных смесей, а отверстие на другой стороне соединено с источником дыма, являющимся контрольным аэрозолем, а детекторы движения животного соединены с устройствами световой сигнализации. Недостатком данного устройства является невозможность вычисления, какие вещества и при какой концентрации находятся в камере. В заявляемом устройстве за счет контроля количества поступающих веществ в камеру при заданном объеме камеры концентрация веществ в воздухе известна.
Технический результат - повышение достоверности исследования за счет возможности изучения поведения одновременно нескольких животных и контроля различных условий исследования.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для моделирования у животных отравления газами характеризуется общей камерой из светопрозрачного пластика с разборным лабиринтом, камерой для грызунов, соединенной дверцей с общей камерой, крышками с уплотнениями в местах соприкосновения со стенками общей камеры, отверстий в верхней части общей камеры с клапанами впуска токсичного вещества и для сброса давления, расположенных с противоположных сторон общей камеры, баллона с газообразным токсичным веществом, клапаном подачи/перекрытия токсичного вещества, газового анализатора, вакуумного насоса и клапана подводки от насоса, с помощью которого токсичные вещества удаляются из общей камеры в конце эксперимента, вентилятора, установленного вблизи отверстия для впрыска токсичного вещества, место приманки для грызунов.
Полезная модель поясняется чертежом, фиг. 1.
Устройство для моделирования у животных отравления газами состоит из камеры из светопрозрачного пластика 1 с разборным лабиринтом 2, выполненным из сборно-разборных элементов (стенок, пластин и т.п., на чертеже не показаны), конструкция которого позволяет быстро вентилировать камеру и выравнивать концентрации токсичных веществ (например, использование материала, пропускающего воздушные потоки, или выбор высоты лабиринта, не позволяющей грызунам перелезть стенки, но оставляющей воздушную прослойку), камеры для грызунов 3, отделенной пропускающей воздушные потоки дверцей 4 от общей камеры 1, крышки 5 с уплотнением в местах соприкосновения со стенками камеры 1, необходимой для очистки камеры от фекалий грызунов, монтажа и модификации лабиринта, отверстий в верхней части камеры 1, отверстий для впуска токсичного вещества 6 и для сброса давления 7, расположенных с противоположных сторон, баллона с газообразным токсичным веществом 8, которым ведется подтравка, клапаном 9 подачи/перекрытия токсичного вещества, газового анализатора 10, вакуумного насоса 11 и клапана подводки от насоса 12, устранения газообразного вещества из камеры, вентилятора 13, установленного вблизи отверстия для впрыска токсичного вещества так, чтобы сдувать подаваемые токсичные вещества для равномерного распределения смеси по объему камеры, место приманки для грызунов 14.
Для чистоты эксперимента необходимо, чтобы общий размер лабиринта был таким, чтобы грызунам в среднем требовалось не менее 10-15 секунд для его прохождения. Нижняя поверхность камеры 1 представляет собой шершавую поверхность для предотвращения скольжения животных при перемещении. В связи с использованием токсичных веществ вся установка размещается в вытяжном шкафу. Все отверстия для вброса и изъятия газообразных материалов располагаются в верхней части камеры, причем вентилятор перемещает воздушные потоки в сторону отверстия вброса вещества, газоанализатор расположен с противоположной стороны камеры для исключения влияния градиентов концентраций на измерения. Концентрация газообразных веществ, которыми ведется затравка животных, находится диапазоне от 0 до 4‰ по объему. За счет отвода газообразных смесей в камере сохраняется постоянное давление. Для проветривания камеры рекомендуется использовать вакуумный насос модели CPS VP8D производительностью 192 л/мин, для быстрого проветривания (примерно 40 секунд). Для измерений рекомендуется газоанализатор TESTO 310 с диапазоном измерения концентрации угарного газа от 0 до 4‰ по объему и разрешением 0,1‰. Клапаны и соединения должны быть установлены таким образом, чтобы избежать попадания токсичных веществ во внешнее помещение. Отводы клапанов сброса давления и вентиляции должны быть соединены с вытяжной системой, в которой по необходимости устанавливаются фильтры для нейтрализации особо токсичных веществ перед сбросом в атмосферу. Рекомендуется всю установку монтировать в вытяжном шкафу.
Технический результат достигается при изучении до 5 крыс одновременно, контроле и изменении в реальном времени концентрации токсичных веществ в камере, исключении воздействия сторонних факторов, связанных с неоднородностями концентрации, скачкам давления при изменении концентрации, разности времени при проведении исследований над разными животными, простоте и доступности устройства, удобстве проведения эксперимента, быстрой подготовке устройства к проведению следующего эксперимента.
Устройство работает следующим образом.
После создания лабиринта 2 в камере 1 с приманкой 14, в камеру 3 помещаются грызуны (крысы), закрывается крышка 5, включается вентилятор 13, открывается клапан 9 и из баллона 8 начинается подача токсичного газообразного вещества через клапан 6. Клапан 7 выравнивает давление для чистоты эксперимента. Измеряя газоанализатором 10 концентрацию токсичного вещества, постепенно убавляют скорость его подачи, перекрывая клапан 9. По необходимости можно выждать некоторое время для того, чтобы грызуны получили дополнительную дозу токсичного вещества. Открывается дверка 4, и грызуны начинают движение к приманке. После того, как все грызуны достигли приманки, включается насос 11, токсичный газ удаляется из камеры, крышка 5 открывается, из камеры удаляются грызуны и их фекалии.