Комплекс для транспортировки лабораторных животных
COMPLEX FOR TRANSPORTATION OF LABORATORY ANIMALS

Настоящее изобретение относится к транспортным средствам для перевозки грузов, для сохранности которых при транспортировке необходимо выдержать строго заданные климатические условия, а именно к транспортным средствам для перевозки лабораторных животных.
При проведении доклинических исследований лекарственных препаратов получение надежных и воспроизводимых результатов можно достигнуть лишь при соблюдении стандартности всех его слагаемых и условий проведения. В этом смысле лабораторное животное является наиболее уязвимым звеном в системе медико-биологического эксперимента. Его состояние как живого объекта зависит от воздействия многочисленных как экзогенных, так и эндогенных факторов, влияние которых далеко не всегда бывает явным и легко регистрируемым. Поэтому использование высококачественных исследовательских моделей лабораторных животных является критически важным, так как качество лабораторных животных будет напрямую влиять на получение надежно воспроизводимых результатов. Исследовательские и фармацевтические компании ориентируются в данном вопросе на стандарт животных SPF (Specific pathogen free, т.е. «свободных от патогенных микроорганизмов»), который определяет лабораторных животных, как животных, не являющихся носителями ряда патогенных и условно-патогенных агентов инфекционной и инвазионной природы: вирусов, бактерий, паразитов. Такие животные выращиваются на закрытых предприятиях со строгими ветеринарно-санитарными правилами режима хозяйства. Транспортировка таких животных является стрессовым фактором и существенно повышает риск инфекционного заражения лабораторных животных и поэтому к транспортным средствам для их перевозки предъявляются высокие требования, особенно при длительном цикле транспортировки.
На сегодня для российских исследователей на дальние расстояния доступна транспортировка лабораторных животных стандарта SPF только воздушным транспортом, у которого есть существенные ограничения, заключающиеся в высокой стоимости перевозки, риске падежа в периоды максимальных летних и минимальных зимних температур из-за особенностей транспортировки из самолета в помещения временного содержания, ограничения каналов перевозки и временных интервалов,
Из существующего уровня техники известно транспортное средство для перевозки птиц, включающее кузов, разделенный перегородкой на вспомогательный и грузовой отсеки. Кузов снабжен устройством для охлаждения воздуха, увлажнителем, отопителем, вентилятором для нагнетания воздуха (см., напр., RU 2023605, опубл. 30.11.1994). Недостатком данного технического решения является низкая для лабораторных животных стандарта SPF степень очистки приточного воздуха, отсутствие автономного энергоснабжения системы поддержания микроклимата, что не позволяет поддерживать требуемые условия содержания животных при отключении электродвигателя автомобильного средства.
Настоящее техническое решение направлено на создание комплекса для перевозки исследовательских моделей лабораторных животных, свободных от патогенных микроорганизмов (стандарта SPF) с использованием автомобильного транспорта.
Поставленная задача решается за счет того, что комплекс для транспортировки лабораторных животных, согласно изобретению, представляет собой изотермический фургон, включающий, шумо- и термоизолированную сервисную камеру и, по крайней мере, одну шумо- и термоизолированную камеру для размещения лабораторных животных, оснащенную воздуховодом для подачи подготовленного воздуха и воздуховодом отвода отработанного воздуха, а также модульной стеллажной конструкцией, каждый модуль которой включает горизонтальные полки, закрепленные на внутренней каркасной раме, оснащенной устройствами гашения вертикальных колебаний и установленной с возможностью ее вертикального перемещения во внешней каркасной раме, которая жестко закреплена относительно стенок фургона;
сервисная камера содержит систему обеспечения электрической энергией, автоматическую систему управления и приточно-вытяжную вентиляционную систему, включающую содержащий сменные фильтры грубой и тонкой очистки фильтрующий блок, установленный на входе системы и соединенный с рекуператором, который в свою очередь соединен на выход с системой отвода отработанного воздуха с обеспечением изолированности приточного потока воздуха и потока отработанного воздуха, при этом приточная установка снабжена пылевым, фотокаталитическим и адсорбционным сменными фильтрами, нагревателем и канальным нагнетательным вентилятором и соединена с автоматической системой управления, а система отвода отработанного воздуха снабжена канальным вытяжным вентилятором и подсоединена к воздуховоду для отвода отработанного воздуха из камеры для размещения лабораторных животных;
система обеспечения электрической энергией включает основной и резервный источники питания, подсоединенные к гибридному инвертору, выполненному с возможностью преобразования напряжения при питании нагрузки параллельно от основного и резервного источников питания с приоритетом для основного источника питания и передачи энергии потребителям, причем основной источник питания представляет собой генератор, соединенный с газовым баллоном, а резервный источник питания представляет собой, по крайней мере, один литий-железо-фосфатный аккумулятор;
кроме того, сервисная камера снабжена подключенными к гибридному инвертору и автоматической системе управления холодильным агрегатом и ультразвуковым увлажнителем.
Камеры отделены одна от другой шумо- и термоизолирующей перегородкой, а генератор заключен в шумоизолирующий короб, выполненный с использованием шумопоглощающего материала.
Горизонтальные полки модуля стеллажной конструкции могут быть выполнены из нержавеющей стали или из стеклопластика с возможностью размещения на них транспортных коробок с лабораторными животными.
По крайней мере, один модуль стеллажной конструкции выполнен из стеклопластика.
Устройства гашения вертикальных колебаний могут быть выполнены в виде демпферов и/или в виде амортизаторов.
Система отвода отработанного воздуха может быть снабжена угольным фильтром.
Гибридный инвертор может быть выполнен с дополнительной возможностью преобразования напряжения при питании нагрузки от стационарного источника электропитания.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение сохраняемости животных за счет повышения надежности их транспортировки путем обеспечения возможности создания и бесперебойного поддержания заданного микроклимата, а именно заданной температуры, высокой степени очистки воздуха и проветривания в камере для размещения лабораторных животных за счет снабжения комплекса автономной системой бесперебойного обеспечения электрической энергией его инженерных систем, обеспечивающих многоступенчатую очистку поступающего приточного воздуха на каждом этапе его подготовки для подачи в камеру для размещения животных, а также обеспечение снижения стресса лабораторных животных за счет применения модульной стеллажной конструкции с гашением вертикальных колебаний.
Сущность заявленного изобретения поясняется иллюстрацией, не охватывающей и, тем более, не ограничивающей объем притязаний по данному решению, а лишь являющейся иллюстрирующим материалом частного случая выполнения устройства. На фиг. 1 изображена блок-схема комплекса для транспортировки лабораторных животных, где пунктирными линиями условно показано движение воздуха.
Комплекс для транспортировки лабораторных животных представляет собой изотермический фургон. Он включает шумо- и термоизолированную сервисную камеру 1 и, по крайней мере, одну шумо- и термоизолированную камеру 2 для размещения лабораторных животных.
Термоизолированная камера 2 для размещения лабораторных животных оснащена модульной стеллажной конструкцией 3. Каждый модуль стеллажной конструкции 3 включает горизонтальные полки, закрепленные на внутренней каркасной раме, оснащенной устройствами гашения вертикальных колебаний, выполненными, например, в виде демпферов и/или в виде амортизаторов. Внутренняя каркасная рама установлена с возможностью ее вертикального перемещения во внешней каркасной раме, которая жестко закреплена относительно стенок фургона. Горизонтальные полки модуля стеллажной конструкции могут быть выполнены из нержавеющей стали или из стеклопластика. Исследования показали, что при выборе материала следует отдавать предпочтение горизонтальным полкам, выполненным из стеклопластика, поскольку:
1) при одинаковом диаметре стеклопластики способны выдержать более высокие нагрузки растяжения, изгиба;
2) наиболее распространенный вид металлической сетки (50×50×3 мм, 0,5×2 м) весит 2,04 кг/м2, а стеклопластиковая сетка 320-360 гр/м2, т.е. легче в 4-5 раз;
3) стеклопластиковые сетки более устойчивы к агрессивным средам, в том числе, к щелочным и практически не теряют прочности;
4) композитные сетки не могут ржаветь, поскольку не содержат металла.
В предпочтительном варианте выполнения модульная стеллажная конструкция, или, по крайней мере, один ее модуль выполнен из стеклопластика, поскольку стеклопластик отвечает высоким требованиям по химической стойкости к агрессивным средам и позволяет использовать конструкцию при повышенной влажности до 90%.
Перед транспортировкой лабораторные животные помещаются в специальные транспортные коробки, которые размещаются и закрепляются на горизонтальных полках модульной стеллажной конструкции 3.
Термоизолированная камера 2 для размещения лабораторных животных оснащена воздуховодом 4 для подачи подготовленного воздуха и воздуховодом 5 отвода отработанного воздуха, выведенными в сервисную камеру 1. В предпочтительном варианте выполнения для равномерного распределения воздуха в камере для размещения лабораторных животных воздуховоды могут быть выполнены прямоугольными и расположены по боковым стенкам каркаса камеры. По этим воздуховодам осуществляется подача и распределение подготовленного в сервисной камере воздуха, а также отведение отработанного воздуха. Соединение круглых каналов и прямоугольных, распределение/соединение прямоугольных воздуховодов, круглых воздуховодов осуществляется с использованием специальных переходников, колен, соединителей, тройников для вентиляционных каналов.
Сервисная камера содержит систему обеспечения электрической энергией, автоматическую систему управления и приточно-вытяжную вентиляционную систему.
Приточно-вытяжная вентиляционная система включает фильтрующий блок 6, рекуператор 7, приточную установку 8 и систему отвода отработанного воздуха.
Фильтрующий блок 6 включает сменные фильтры грубой и тонкой очистки, каждый из которых заключен в герметичный корпус из оцинкованной стали. Он установлен на входе приточно-вытяжной вентиляционной системы, соединен через канальный нагнетательный вентилятор 9 с рекуператором 7 и служит для ступенчатой очистки поступающего с улицы воздуха от пыли до попадания приточного воздуха в рекуператор 7 и оттуда в сервисную камеру 1.
Приточная установка 8 выполнена с возможностью многоступенчатой очистки и нагрева воздуха. Для этого она снабжена пылевым, фотокаталитическим и адсорбционным сменными фильтрами, нагревателем и канальным нагнетательным вентилятором. Пылевой фильтр стандарта EU9 защищает от пыли, фотокаталитический фильтр разрушает на безопасные вещества аллергены, вирусы, токсичные органические соединения (вредные примеси с молекулярной массой более 40 атомных единиц), адсорбционный фильтр содержит гранулы активированного угля. Сменные фильтры являются расходными материалами и от регулярности их замены зависит качество очистки воздуха и срок службы оборудования. Предварительно подготовленный приточный воздух канальным нагнетательным вентилятором нагнетается в приточную установку 8, где очищается и нагревается до требуемой температуры и подается по воздуховоду 4 для подачи подготовленного воздуха в камеру 2 для размещения лабораторных животных.
Приточная установка 8 соединена с автоматической системой управления, выполненной с возможностью подключения дополнительных элементов и комплектующих для полной автоматизации процесса подготовки воздуха.
Система отвода отработанного воздуха снабжена канальным вытяжным вентилятором 10 и подсоединена к воздуховоду 5 для отвода отработанного воздуха из камеры 2 для размещения лабораторных животных. В некоторых вариантах исполнения система отвода отработанного воздуха может быть снабжена угольным фильтром 11, выполненным в виде сменной угольной фильтр-кассеты и служащим для тонкой очистки отработанного воздуха, выходящего из камеры 2 для размещения лабораторных животных до его попадания в рекуператор 7 и выведения наружу.
Рекуператор 7 соединен на выход с системой отвода отработанного воздуха таким образом, что приточный поток воздуха изолирован от потока отработанного воздуха. Поступивший с улицы и очищенный в фильтрующем блоке 6 воздух поступает в основной канал рекуператора 7, где нагревается или охлаждается в зависимости от температуры отработанного воздуха, проходящего по теплообменнику рекуператора 7, контактирующему с основным каналом. Таким образом, происходит теплообмен между потоком отработанного воздуха, выходящего из камеры 2 для размещения лабораторных животных, с потоком воздуха, только поступившим в рекуператор 7 с улицы. Принимая во внимание большую кратность воздухообмена, рекуператор необходим для экономии/сохранения энергии, что существенно в зимний период при сильно отрицательных значениях температуры воздуха снаружи, или в летний период при сильно положительных значения температуры воздуха снаружи. Смешивания обозначенных потоков воздуха в рекуператоре 7 не происходит.
Важным элементом приточно-вытяжной вентиляционной системы являются канальные нагнетательные вентиляторы, используемые для подачи воздуха в термоизолированные камеры 1, 2, а также канальный вытяжной вентилятор 10 для удаления использованного воздуха из камеры 2 для размещения лабораторных животных. При выборе канальных вентиляторов следует учитывать требования к кратности воздухообмена, требования к уровню шума с использованием в корпусе вентиляторов слоя звукопоглощающего материала, требования по снижению/исключению передачи вибраций воздуховодам, возможность совмещения с другими комплектующими системы воздухоподготовки.
Система обеспечения электрической энергией служит для бесперебойного обеспечения инженерных систем комплекса электропитанием в течение длительного времени при различных режимах транспортировки и независимо от внешних условий. Она является автономной и не зависит от работы электродвигателя транспортного средства, что позволяет обеспечивать инженерные системы электричеством не только в момент движения транспортного средства, но и при запланированных остановках автомобильного комплекса, при отключенном двигателе автомобиля на открытом пространстве (например, при отдыхе водителя) или в закрытом помещении (например, при проверке специалистами ветеринарных служб), а также при внештатной ситуации. Система обеспечения электрической энергией включает основной 12 и резервный 13 источники питания, которые подсоединены к гибридному инвертору 14. Гибридный инвертор 14 выполнен с возможностью преобразования напряжения при питании нагрузки параллельно от основного 12 и резервного 13 источников питания с приоритетом для основного источника 12 питания при передаче энергии потребителям. Целесообразно при установке инвертора 14 использовать автоматические устройства защиты от перенапряжения в сети, наводок, предохранители от возгорания силовых проводов, фильтры для защиты от электромагнитных импульсов, отдельный металлический щиток для установки устройств защиты и контроля. При этом гибридный инвертор 14 может быть выполнен с дополнительной возможностью преобразования напряжения при питании нагрузки от стационарного источника электропитания.
Основной источник 12 питания представляет собой генератор, соединенный с газовым баллоном 15 (или газовой рампой из четырех и более баллонов). Предпочтительно использовать инверторный (бензиновый) генератор с доработкой на использование альтернативного топлива (пропан/бутановой смеси и/или природного газа).
Резервный источник 13 питания представляет собой, по крайней мере, один литий-железо-фосфатный (LiFePo4) аккумулятор. Температура эксплуатации аккумулятора на разряд составляет от минус 20 до плюс 55 градусов. Количество аккумуляторов подбирают, исходя из параметров гибридного инвертора и необходимого интервала времени их работы в резервном режиме. Выбранный резервный источник обеспечивает экономичность затрат на генерацию необходимого количества электроэнергии для питания инженерных систем при транспортировке лабораторных животных, эксплуатацию с низким уровнем шума, компактность и малый вес, стабильность напряжения на выходе.
Сервисная камера 1 снабжена подключенными к гибридному инвертору 14 и автоматической системе управления холодильным агрегатом 16 и ультразвуковым увлажнителем 17. Холодильный агрегат 16 используется при осуществлении надлежащей воздухоподготовки в летний период для охлаждения воздуха, поступающего снаружи в системную камеру 1. При выборе холодильного агрегата 16 должны быть учтены требования к поддержанию необходимого температурного диапазона, производительность, уровень шума и др.
Ультразвуковой увлажнитель 17 используется для обеспечения необходимой влажности воздуха в зимний период транспортировки. Принимая во внимание ограниченное количество жидкого геля в транспортировочных коробках, параметры увлажнителя и его надлежащая работа являются крайне важными.
Уровень шума также влияет на стрессовые состояния лабораторных животных. С целью снижения уровня шума от работающих установок камеры 1, 2 выполнены шумоизолированными, для чего отделены одна от другой шумо- и термоизолирующей перегородкой 18. А для снижения уровня шума от работающего генератора, генератор заключен в шумоизолирующий короб, выполненный с использованием шумопоглощающего материала. При этом генератор оборудован внешним отводом для отработанных газов.
Настоящее техническое решение имеет ряд преимуществ:
- совмещение высокого уровня утепления стенок изотермического фургона с системой рекуперации воздушной энергии позволяет существенно сократить потребность в нагревании/охлаждении поступающего воздуха;
- предусмотрена система гашения вертикальных колебаний, что существенно снижает уровень стресса лабораторных животных;
- облегченная конструкция модульной стеллажной конструкции, выполненная из стеклопластика, устойчива к дезинфекционным средствам;
- климатическая система обеспечивает не менее 8 кратного воздухообмена в час с подачей очищенного и подогретого/охлажденного (в зависимости от сезона) до нужной температуры воздуха;
На базе технического решения был изготовлен опытный образец автомобильного комплекса для универсальной автомобильной платформы Фиат/Ситроен/Пежо и проведены его предварительные испытания. Суммарный вес фургона с «начинкой» и полной загрузкой позволил не выйти за пределы лимитов категории В (до 3,5 т). На 6 модулях стеллажной конструкции было размещено в совокупности до 120 стандартных транспортных коробок. Предварительные испытания показали возможность транспортировки лабораторных животных в течение пяти суток без создания стрессовых условий для перевозимых животных и с исключением их инфекционного заражения.