УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОТРАВЛЕНИЯ УГАРНЫМ ГАЗОМ МЕЛКИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
DEVICE FOR SIMULATING CARBON MONOXIDE POISONING OF SMALL LABORATORY ANIMALS

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для моделирования в эксперименте интоксикации угарным газом мелких лабораторных животных.
Известно устройство для моделирования отравления продуктами горения древесины на мелких лабораторных животных, содержащее плоскодонный стеклянный сосуд цилиндрической формы, чашеобразную металлическую емкость с пятью небольшими отверстиями, металлическую цилиндрическую подставку с расположенными на боковой поверхности цилиндрическими отверстиями, прямоугольной формы деревянную подставку, с жестко закрепленным металлическим хомутом [патент RU 2535474, 2014]. Эффект отравления достигается путем контакта лабораторного животного с газообразными продуктами горения древесины в стеклянной камере.
Наиболее близким аналогом изобретения является прибор для получения окиси углерода и насыщения ею крови, который состоит из колбы, закрытой пробкой, снабженной капельной воронкой и отводной стеклянной трубкой для выхода оксида углерода из колбы, четырех склянок Дрекселя, соединенных между собой резиновыми трубками и отводной трубки. Образование окиси углерода достигается путем термической реакции между серной и муравьиной кислотами [О количественном измерении карбоксигемоглобина и карбоксимиоглобина. Москва, 1970]. Прибор может быть использован для насыщения крови угарным газом in vitro.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка набора для моделирования отравления чистым угарным газом на мелких лабораторных животных, сочетающего простоту и низкую материальную стоимость, удобство в эксплуатации, широкий спектр возможностей для исследований.
Технический результат при использовании изобретения - расширение технических возможностей устройства за счет визуализации реакции животного на контакт с угарным газом, равномерное распределение в камере угарного газа, надежная фиксация устройства в заданном положении независимо от действий исследуемого животного, расположенного внутри него.
Указанный технический результат достигается набором для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных, содержащим:
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.
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами: на фиг. 1 изображен общий вид набора; на фиг. 2 - составные части набора: колба Бунзена с тубусом и капельная воронка с керном; на фиг. 3 - склянки Дрекселя, соединенные между собой силиконовыми трубками, первая содержит едкий натр, две другие - дистиллированную воду; на фиг. 4 - процесс забора чистого угарного газа: из резиновой камеры с помощью пластикового шприца набирают необходимое количество угарного газа, при этом роликовый зажим впускной трубки плотно закрыт, зажим выпускной трубки, с которой плотно соединяют наконечник пластикового шприца, открыт; на фиг. 5 - кульминация эксперимента: введение через силиконовую трубку при открытом роликовом зажиме пластиковым шприцем монооксида углерода в полость стеклянного цилиндра, где и происходит контакт биомодели с угарным газом.
Предлагаемый набор содержит устройство для синтеза угарного газа, включающее колбу Бунзена 1 с тубусом (размер шлифа 29/32, объем 250 мл), воронку делительную капельную 2 (размер шлифа 14/23, объем 100 мл) с керном, резиновой пробкой 3 и силиконовой трубкой 4, стеклянный переходник 5 для соединения колбы и воронки (переходник ПП 14/23 на 29/32), а также три склянки Дрекселя 6 (объем 250 мл). Колба Бунзена 1 соединена силиконовой трубкой 7 посредством стеклянного тройника 8 с системой силиконовых трубок 9 склянок Дрекселя и трубкой 4. Сквозь резиновую пробку 3 проходит стеклянная трубка 10, один конец которой свободен и открывается в просвет воронки, а другой соединен с силиконовой трубкой 4. Для накопления образовавшегося угарного газа набор содержит резиновый резервуар в виде хирургической перчатки 11 с герметично присоединенными к ней силиконовыми трубками 12, 13 для соединения со склянками Дрекселя 6 и шприцем 14 с установленными на трубках роликовыми зажимами 15, 16. Набор содержит также камеру для контакта животного с угарным газом в виде плоскодонного стеклянного сосуда 17 цилиндрической формы объемом 3 л, горло которого несколько вытянуто и сужено, с округлой формы отверстием диаметром 90 мм (банка), внутри которого проходит силиконовая трубка 18 для подачи угарного газа, при этом сосуд 17 в ходе эксперимента плотно закрыт капроновой крышкой 19, на наружной части силиконовой трубки 18 установлен роликовый зажим 20. Используются силиконовые трубки (4, 7, 9, 12, 13, 18) различного диаметра, который подбирают исходя из размеров тубусов воронки Бунзена и склянок Дрекселя и стеклянного тройника 8. Таким образом, стеклянный сосуд служит камерой, в которой происходит контакт лабораторного животного (биомодели) с угарным газом. С целью дозированной подачи монооксида углерода из резинового резурвуара в стеклянный цилиндр набор содержит пластмассовый шприц 14 объемом 50 мл. Для фиксации в горизонтальном положении, которая производится в финальной части эксперимента, лучшей визуализации реакции лабораторного животного на контакт с монооксидом углерода камера для контакта животного с угарным газом содержит деревянную подставку 21 прямоугольной формы длиной 200 мм, шириной 15 мм, толщиной 30 мм, передняя поверхности подставки снабжена металлическим хомутом 22 в форме полукруга диаметром 150 мм, в просвете которого плотно фиксируется стеклянный сосуд 17, края хомута закреплены к поверхности подставки шурупами.
2
4
2
2
Для образования угарного газа используется термическая реакция между концентрированной серной (HSO) и 85% муравьиной (CHO) кислотами, в результате которой происходит образование угарного газа и воды. В устройстве для моделирования данная реакция достигается прикапыванием (добавлением) муравьиной кислоты 23, находящейся в воронке делительной капельной 2, в колбу Бунзена 1, содержащую серную кислоту 24. Под колбой Бунзена устанавливается спиртовка для нагревания смеси кислот. Соединение воронки и колбы Бунзена достигается путем использования переходника 5. Образующийся угарный газ поступает из колбы Бунзена через силиконовую трубку 7, соединяющуюся посредством стеклянного тройника 8 с системой трубок 9, склянок Дрекселя 6 и с трубкой 4, необходимой для предотвращения возникновения избыточного давления в воронке 2, возникающего при открывании крана 25 воронки для добавления муравьиной кислоты. Для соединения трубки 4 с воронкой делительной капельной 2 используется резиновая пробка 3, плотно закрывающая верхнее (входное) отверстие воронки. Сквозь резиновую пробку проходит стеклянная трубка 10, нижний конец которой свободен и открывается в просвет капельной воронки, верхний конец соединен с силиконовой трубкой 4. Первая склянка Дрекселя, содержащая 50 миллилитров едкого натра (NaOH) 26, соединяется со второй и третьей склянками Дрекселя, содержащими дистиллированную воду 27 в количестве по 50 мл в каждой, посредством системы трубок 9. Третья склянка Дрекселя соединяется посредством трубки 12 с хирургической перчаткой 11, которая служит резервуаром для отфильтрованного через систему склянок угарного газа. Перчатка 11 соединена с силиконовой трубкой 13, из которой при помощи пластмассового шприца 14 набирается необходимое количество угарного газа.
Для затравки используется стеклянный цилиндрический сосуд 17, который служит герметичной камерой, где происходит непосредственный контакт лабораторного животного 28 с монооксидом углерода. На продолговатом конце стеклянной емкости имеется округлое отверстие, плотно закрытое капроновой крышкой 19, с проходящей сквозь нее силиконовой трубкой 18, которая сообщается одним своим концом с полостью стеклянного цилиндра, а другим - с внешней средой так, чтобы через нее можно было при помощи шприца 14 ввести в стеклянную камеру необходимое количество угарного газа. Стеклянная банка при этом плотно фиксируется металлическим хомутом 22 на деревянной подставке 21. Эта подставка необходима для фиксации в горизонтальном положении стеклянной камеры, которая производится в финальной части эксперимента для лучшей визуализации и равномерного распределения в камере угарного газа. Конструкция подставки обеспечивает то, что стеклянный сосуд (вместе с помещенной в него в вертикальном положении биомоделью) большей частью своей поверхности прилегает к деревянной подставке и плотно прижимается к ней металлическим хомутом, что обеспечивает надежную фиксацию стеклянного сосуда в заданном положении независимо от действий исследуемого животного, расположенного внутри него, при этом фиксация не влияет на визуальную доступность происходящего в полости стеклянного цилиндра.
Предлагаемый набор для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных используется следующим образом: в термостойкую колбу Бунзена 1 с тубусом наливают 50 мл концентрированной серной кислоты 24, после чего колбу с кислотой разогревают над пламенем спиртовки по стандартной методике в течение 1-2 минут. Затем при помощи стеклянного переходника 5 соединяют ее с капельной воронкой 2, убедившись в том, что краник 25 воронки находится в закрытом положении, наливают в нее 50 мл муравьиной кислоты 23, а горлышко капельной воронки плотно закрывают резиновой пробкой 3, затем соединяют внешний конец стеклянной трубки 10 с силиконовой трубкой 4, второй конец которой присоединяют к стеклянному тройнику 8, при помощи силиконовой трубки 7 аналогичным образом соединяют тубус колбы Бунзена со вторым концом тройника 8. В первую склянку Дрекселя наливают 50 мл едкого натра 26, во вторую и третью по 50 мл дистиллированной воды 27, теперь при помощи системы трубок 9 соединяют склянки между собой в таком порядке, чтобы первая соединялась силиконовой трубкой с третьим концом тройника 8, а третья склянка сообщалась силиконовой трубкой 12 с резиновым резервуаром 11. Следующим шагом полностью открывают роликовый зажим 15, установленный на трубке 12, и плотно закрывают зажим 16, установленный на трубке 13. Затем в стеклянный сосуд 17 помещают биомодель 28 (крыса), после чего отверстие плотно закрывают капроновой крышкой 19, так чтобы один конец трубки 18 находился в полости стеклянного цилиндра, а другой вместе с установленным на ней зажимом 20 за ее пределами. Сосуд 17 с подопытным животным фиксируется металлическим хомутом 22 - на деревянной подставке 21 в горизонтальном положении. Сразу после этого приоткрывают краник 25 капельной воронки так, чтобы некоторое количество содержащейся в ней муравьиной кислоты 23 (по мнению исследователя 2-3 мл) попало в колбу Бунзена с разогретой серной кислотой 24, в результате происходит химическая реакция с образование воды и угарного газа. Последний, в свою очередь, посредством силиконовой трубки 7 движется к тройнику 8, откуда большая его часть, минуя систему фильтрации, в первую очередь от паров серной кислоты, состоящую из трех склянок Дрекселя 6, накапливается в резиновом резервуаре 11, который по мере накопления в ней газа увеличивается в объеме. После достаточного (по мнению исследователя) накопления угарного газа в резиновом резервуаре перчатку изолируют от остальной системы путем закрытия зажима 15. Теперь вставляют наконечник шприца 14 в трубку 13, открывают роликовый зажим 16, оттягиванием поршня шприца набирают в него необходимое количество монооксида углерода, закрывают зажим 16 во избежание утечки угарного газа в помещение. После чего пластиковый шприц 14 с некоторым количество монооксида углерода отсоединяют от силиконовой трубки 13 и присоединяют к трубке 18, при открытом зажиме 20 вводят газообразное содержимое шприца в полость стеклянной емкости 17, с размещенной в ней биомоделью 28, закончив введение, закрывают зажим 20 и отсоединяют наконечник шприца от трубки.
Предлагаемое изобретение позволяет наблюдать за динамикой состояния биомодели в эксперименте, так как его корпус является абсолютно прозрачным, а животное не ограничено в перемещении в пределах сосуда. В динамике можно наблюдать такие показатели, как: активность, положение в пространстве, перемещение животного, частоту дыхания по движению диафрагмальной мышцы, состояние сознания, а также отдельные видоспецифические поведенческие реакции лабораторных животных. Ввиду достаточно большого объема стеклянного цилиндра при необходимости в нем могут находиться одновременно до 2-3 животных, что позволит минимизировать статистическую погрешность, и получить наиболее достоверные результаты. По окончании эксперимента животное быстро извлекают из стеклянного цилиндра путем простого его переворачивания открытым концом книзу. Так как внутренняя поверхность цилиндра абсолютно гладкая, подопытное животное быстро извлекается независимо от его состояния.
В доступной научно-медицинской и патентной литературе сведений об известности предлагаемого набора для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных не обнаружено. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».
Использование набора для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных, содержащего устройство для синтеза и накопления угарного газа, камеру для контакта животного с угарным газом и шприц для забора угарного газа из резинового резервуара и введения его в камеру для контакта животного с угарным газом, обеспечивает равномерное распределение в камере угарного газа, надежную фиксацию в заданном положении независимо от действий исследуемого животного, расположенного внутри него, наблюдение за реакцией животного на контакт с угарным газом. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Учитывая, что настоящий эксперимент сопряжен с использованием концентрированных кислот, все рабочие манипуляции проделываются с соблюдением «Общих требований безопасности к работе с кислотами, щелочами и другими едкими веществами» в специализированном вытяжном шкафу с использованием средств индивидуальной защиты, таких как резиновые перчатки и защитные очки. В термостойкую колбу Бунзена наливаем 50 мл концентрированной серной кислоты, разогреваем колбу с кислотой над пламенем спиртовки в течение 1-2 минут. Затем с помощью стеклянного переходника присоединяем к колбе Бунзена делительную воронку, убедившись в том, что краник воронки находится в закрытом положении, в нее наливаем 50 мл 85% муравьиной кислоты. Берем три склянки Дрекселя, в первую из которых наливаем 50 мл едкого натра, в две другие по 50 мл дистиллированной воды. Затем с помощью системы силиконовых трубок и переходников соединяем колбу Бунзена с установленной на ней делительной воронкой и склянки Дрекселя, как на фиг. 1. Резиновый резервуар с установленными на нем трубками и зажимами соединяем с третьей склянкой Дрекселя, зажим впускной трубки (соединенной с носиком склянки) оставляем открытым, зажим выпускной трубки закрываем. Исследуемая биомодель помещается в стеклянную камеру, после чего отверстие банки плотно закрывается капроновой крышкой с проходящей сквозь нее силиконовой трубкой. Закрытая банка с лабораторным животным фиксируется при помощи металлического хомута на деревянной подставке в горизонтальном положении. Следующим шагом приоткрываем краник делительной воронки так, чтобы в колбу с концентрированной серной кислотой попало 3-4 мл муравьиной кислоты, после чего происходит химическая реакция с образованием монооксида углерода, о выделении которого свидетельствует появление пузырьков газа, проходящих через систему склянок Дрекселя и увеличение в объеме резиновой камеры. После достаточного (по мнению исследователя) наполнения резинового резервуара угарным газом его изолируют от системы склянок путем перекрытия впускной трубки роликовым зажимом. Для забора накопленного газа пластмассовый шприц соединяем с выпускной трубкой резиновой перчатки, после чего открываем зажим выпускной трубки, набираем в шприц необходимое количество монооксида углерода (в нашем случае 20 мл), получив нужный объем вещества, закрываем зажим выпускной трубки во избежание утечки оставшегося в ней газа, отсоединяем шприц. Сразу после этого наконечник шприца присоединяем к свободному концу силиконовой трубки, установленной в крышке стеклянной камеры, при открытом зажиме вводим содержимое шприца в полость стеклянного цилиндра, закрываем роликовый зажим, отсоединяем шприц.
Степень интоксикации исследуемого животного определяется концентрацией (необходимую концентрацию можно создать, зная объем банки и введенного в нее газа) монооксида углерода и временем контакта животного с угарным газом (в зависимости от целей и задач конкретного эксперимента). Чем больше концентрация вещества в стеклянном цилиндре и время контакта животного с ними, тем сильнее предполагаемая интоксикация.
Предлагаемый набор для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных воспроизводится из известных доступных средств, работоспособен и при его использовании достигается указанный технический результат. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».