Автоматический аэрозольный пылевой ингалятор для моделирования пылевых заболеваний дыхательных путей

Полезная модель относится к области медицины, а именно к пульмонологии, и может использоваться в качестве прибора для моделирования пылевых заболеваний дыхательных путей, в частности -пневмокониозов.
В результате проведения патентного поиска было выявлено техническое решение - «LABORATORY ANIMAL PULMONARY DOSING DEVICE)) (USA), /Patent No. USOO9180263B2; Dateofpatent - Nov. 10, 2015/. "LABORATORY ANIMAL PULMONARY DOSING DEVICE" (LAPDD) представляет из себя систему, состоящую из герметично закрытого контейнера из прозрачного пластика, имеющего отверстие для пульсирующей подачи сухого порошкообразного вещества в виде «аэрозольного облака» путем ручной активации вибрационного механизма генератора аэрозоля, и один выход с фильтром для высвобождения очищенного воздуха в окружающую среду; лабораторное животное целиком помещается в камеру. Недостатками LAPDD являются следующие. Во-первых, отсутствует возможность манипуляции с телом лабораторного животного во время ингаляции. Во-вторых, во время работы пылевого ингалятора «аэрозольное облако» создается за счет работы лезвий жерновов без создания вибрационного фактора, который может повлиять на ход эксперимента.
Техническая проблема, решаемая данной полезной моделью, состоит в создании автоматического ингалятора для мелких лабораторных животных, удобного в использовании, который позволяет осуществлять ингаляции порошкообразных веществ, минуя контакт лаборанта с исследуемым веществом во время манипуляций над животными, автоматически регулировать уровень подачи и степень выхода вещества, и заранее устанавливать время работы ингалятора и размер отверстия под индивидуальные морфометрические характеристики шеи животных без лишних комплектующих.
Сущность устройства состоит в том, что в автоматическом аэрозольном пылевом ингаляторе для моделирования пылевых заболеваний дыхательных путей, включающем герметичную камеру из прозрачного пластика, полость ингаляционной камеры образована из двух частей: первой - в форме прямоугольного параллелепипеда, а второй - правильной усеченной четырехгранной пирамиды, неразъемно соединенных между собой по контуру квадратных оснований, при чем в центре верхнего основания пирамиды, расположенного с краю, выполнено отверстие, закрывающееся регулируемой плоской прямоугольной заслонкой с вырезом в форме острого угла под голову животного, а к нижнему ребру прикреплен столик для фиксации лабораторного животного, при этом на задней стенке камеры, расположенной напротив отверстия, установлен вентилятор, а ингаляционная камера расположена продольно, и установлена на четырех ножках, расположенных по четырем углам под прямоугольным параллелепипедом, в нижнюю стенку которого интегрирована верхняя часть Цилиндрического пластикового контейнера, в нижней части которого установлен электродвигатель валом вверх, с расположением на нем металлического жернова в форме ножа, в металлической чаше, при этом верхний торец пластикового контейнера, находящегося внутри камеры, закрыт пластиковой прозрачной крышкой с отверстиями, диаметром 2 мм, в которую через верхнюю стенку камеры, герметично соединяясь с ней верхним концом, интегрирован нижний конец трубки с запирающим поршнем, выполненной из прозрачного пластика, диаметром 2 см, а электродвигатель и вентилятор подключены к реле времени, расположенному вне камеры.
Полезная модель поясняется рисунком: фиг. 1 - Общий вид установки.
Установка состоит из ингаляционной камеры 1, которая выполнена герметичной из прозрачного пластика, и включает две части, первая из них представляет собой параллелепипед длинной 30 см, шириной 20 см, высотой 20 см, а вторая часть - правильную усеченную четырехгранную пирамиду, со стороной нижнего основания, соединяющейся с основанием параллелепипеда, 20 см, стороной верхнего основания 5 см, и длинной ребра 20 см. В центре передней стенки камеры (верхнее основание пирамиды) выполнено отверстие 7, закрывающееся регулируемой заслонкой 11, которая представляет собой плоский прямоугольник размером 5 см × 2,5 см, с вырезом под голову животного в виде острого угла. На задней стенке камеры, расположенной напротив отверстия 7, установлен вентилятор 6, диаметр которого 8 см (1000 оборотов/мин). Ингаляционная камера расположена продольно и имеет четыре ножки 2 длинной 12 см, расположенные под прямоугольным параллелепипедом, по четырем углам. Через нижнюю стенку в камеру интегрирован пластиковый контейнер 3 в форме цилиндра, диаметром 10 см, высотой 15 см (входит снизу в камеру на 3 см), в нижней части которого установлен электродвигатель (2000 оборотов/мин), вал которого обращен в сторону камеры и служит для размещения на нем металлического жернова в форме ножа, установленного в металлической чаше вместимостью 100 мл вещества. Торец пластикового контейнера 3, находящийся внутри камеры, закрывается пластиковой прозрачной крышкой 4 с отверстиями, диаметром 2 мм. В крышку 4 через верхнюю стенку камеры 1 интегрирована трубка 5 с запирающим поршнем, выполненная из прозрачного пластика, диаметром 2 см. Конец трубки, через который заполняется ингаляционный порошок, герметично заподлицо соединен с отверстием верхней стенки камеры 1. Под отверстием 7, к нижнему ребру верхнего основания пирамиды, прикреплен столик для фиксации лабораторного животного 8. Реле времени 10 подключено к электродвигателю 3 и вентилятору 6.
Устройство работает следующим образом. Металлическая чаша электродвигателя, расположенного в цилиндрическом пластиковом контейнере 3, заполняется ингаляционным порошкообразным веществом через трубку 5, затем в трубку вставляется запирающий поршень, который не дает возможности идти аэрозолю порошкообразного вещества в сторону исследователя после заполнения чаши электродвигателя. Исследователь контролирует заполнение через прозрачную крышку 4 с отверстиями. Лабораторное животное помещается на операционный стол 8 таким образом, чтобы шея животного находилась на уровне отверстия 7, далее исследователь регулирует диаметр отверстия для шеи путем изменения положения заслонки 11. После фиксации животного, исследователь включает реле времени 10, которое поэтапно включает следующие приборы: с момента начала эксперимента вентилятор 6, а затем через 10 секунд -электродвигатель с жерновом в форме ножа 3. Вентилятор в это время работает. Задаются интервалы работы для двигателя 3 с помощью реле времени: 10 сек. вкл., 20 сек. выкл. на протяжении всего процесса. Во время работы двигателя 3 через крышку с отверстиями 4 в камеру 1 выходит аэрозоль, который возникает в результате удара жернова о порошкообразное вещество, которое, в свою очередь, ударяется о стенки чаши. Вентилятор 6 (изначально направленный на лабораторное животное) отправляет током воздуха (проходящим через всю камеру и ее сужение) аэрозоль в головной конец лабораторного животного, которое вдыхает данную пыль. Правильное сосредоточение потока аэрозоля в области морды животного помогает осуществить сужение камеры 1 в форме усеченной пирамиды. Частицы вещества проникают в дыхательную систему животного. Исследователь может добавлять порошковое соединение в чашу (при условии заканчивающегося при распылении порошкового материала), через трубку 5 с запирающим поршнем, руководствуясь визуальным контролем через прозрачную крышку 4. По окончанию эксперимента исследователь выключает реле времени 10, в результате чего прекращается подача действующего вещества. Для расширения функциональных возможностей, реле времени 10 обеспечивает последовательное начало работы вентилятора 6 и двигателя 3. При этом, на каждом тумблере имеется возможность изначально задать время работы вентиляторов, что в целом облегчает работу с устройством.
Технический результат от использования полезной модели заключается в автоматизации процесса ингаляции лабораторного животного с помощью системы контроля подачи порошкообразного вещества в ходе исследования, с обеспечением условий отсутствия воздействия токсических веществ на организм экспериментатора, при одновременной возможности проведения хирургических операций на организме экспериментального животного и возможности настройки размера отверстия под индивидуальные морфометрические характеристики шеи животного. При простоте конструктивного решения, устройство обладает универсальностью: в нем можно использовать различные порошкообразные вещества, разных лабораторных животных (крыс, морских свинок, хомяков), можно регулировать уровень подачи действующего вещества. Преимуществами ингаляционной системы являются, во-первых, дешевизна конструкции, которая позволяет изменять и преобразовывать ее в соответствии с количеством крыс и химической природой вещества. Вторым преимуществом ингаляционной системы является возможность заранее задать временные рамки для работы вентиляторов, что создает определенную автоматизацию работы с ингаляционной системой.