Устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для дезинвации грунта, заражённого яйцами гельминтов или цистами и ооцистами простейших

Полезная модель относится к техническим устройствам для медицины, ветеринарии и паразитологии, в частности к 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 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. У крупного рогатого скота некоторые гельминты резко снижают прибавку веса, молочность, ухудшают качество шерсти овец и коз, сокращают плодовитость птицы. Многие гельминты вызывают массовые падежи домашних животных, особенно молодняка. 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.
В связи с этим особое значение имеет экспериментальный отбор дезинфицирующих средств и разработка препаратов, 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, ооцистампростейших 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.
Существующие способы дезинвазии поверхностей, различных объектов, контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, основаны на применении таких химических средств, как галогены или их производные (хлорная известь, гипохлорит кальция, ДП-2 и др.), окислители (пергидроль, перфторид калия и др.), альдегиды (формальдегид, глутаровый альдегид и др.), и др.
Следует отметить, что несмотря на эффективность химических средств при дезобработке различных поверхностей в помещениях лечебно-профилактических учреждений и коммунально-бытового хозяйства, контаминированных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, их масштабированное применение для деконтаминации грунта от яиц гельминтов, цист и ооцист простейших без предварительного экспериментального отбора эффективных дезинфектантов, без разработки режимов дезинвазии грунта, без разработки соответствующей технологии масштабного обеззараживания грунта (почва, песок, перегной) на разную глубину является неэффективной, дорогостоящей и весьма опасной дезинфектологической операцией для экологии окружающей среды, здоровья человека и животных.
Только для одного пробного эксперимента обеззараживания дезинфектантом грунта, контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, потребуются тоны рабочего раствора дезинфектанта. При этом эффект может оказаться нулевым, а экологические последствия катастрофическими.
В связи с этим экспериментальный отбор эффективных дезинфицирующих средств для дезинвазии грунта, контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, разработка режимов обеззараживания любых видов грунта с различными структурными и физико-химическими характеристиками на различную глубину при различных климатических условиях, разработка технологии дезинвазии грунта являются важными и актуальными проблемами современной паразитологии, дезинфектологии, медицины и ветеринарии.
1. Для испытания дезинфицирующих средств и разработки технологий, предназначенных для дезинвазии грунта, контаминированного яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, в качестве аналога для определения овоцидной активности различных средств используют тест-поверхности (дерево, цемент) или стеклянную лабораторную посуду (чашки Петри или бюксы), в которую помещают взвесь яиц гельминтов или по 0,5 г фекалий, обсемененных яйцами гельминтов, затем образцы заливают водным раствором испытуемого дезинфектанта, выдерживают определенное количество времени для инактивации биоагентов (от 30 мин до 24 часов). По истечении срока воздействия общепринятыми методами определяют число живых яиц гельминтов или цист и ооцист простейших в образцах. Методические указания МУК 4.2.2661-10. Методы санитарно-паразитологических исследований. - С. 57-59.
Однако основным недостатком аналога является то, что положительные результаты испытаний дезинфицирующих средств на тест-поверхностях и в лабораторной посуде не воспроизводимы при обеззараживании грунта в окружающей среде. Для обеззараживания грунта в лабораторных условия невозможно воспроизвести структуру, плотность, физические, биологические и химические свойства и характеристики многослойного грунта различных экосистем.
Прототипом предлагаемого устройства для безопасного экспериментального отбора дезинфицирующих средств для дезинвазии образцов грунта, зараженных яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, является деревянный ящик шириной 20 см, длиной 45 см и глубиной 20-30 см, дно и стенки имеют отверстия, а внутри разделены щитом на три секции, каждая длиной 15 см. Секции предназначаются для испытания средства при экспозициях 24; 48 и 72 часа, соответственно. Для контроля используют отдельные ящики. Подготовленную почву помещают в ящиках послойно и одновременно в намеченные слои закладывают пробы яиц на полоски фильтровальной бумаги на глубину 15; 10 и 5 см или на каркасы (скобы) из мягкой металлической проводки, покрытые полиэтиленовым чехлом. Затем почву в ящиках из лейки или гидропульта поливают дезинфектантом. После определенной экспозиции берут пробы почвы с каждого намеченного уровня и выделяют яйца гельминтов для определения их жизнеспособности. Симонов А.П. Методика испытания и отбора овоцидных химических соединений для обеззараживания почвы. - Бюллетень Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени ин-та гельминтологии им. К.И. Скрябина, 1977, вып. 19. - С. 60-66.
Основными недостатками прототипа являются:
- открытые ящики с почвой, контаминированной яйцами гельминтов, просверленные стены и дно ящиков по требованиям экологической и биологической безопасности не могут быть использованы для испытаний химических средств разного класса опасности и яиц гельминтов, относящееся к возбудителям инфекций 3-4 группы патогенности;
- не соблюдение требований общей безопасности и биологической безопасности при выполнении работ по испытанию перекиси водорода и перекисных дезинфицирующих композиций из-за обильного ценообразования при взаимодействии перекисных композиционных дезинфектантов с почвой в ящиках, которая приводит к выбросу инфицированной почвы в окружающую среду через отверстия и щели ящиков;
- не обеспечивает равномерное смачивание всех слоев почвы дезинфектантом и ее равномерную деконтаминацию из-за небольшой площади сечения ящиков, при которых растворы испытуемых дезинфектантов легко стекают по стенкам и вытекают наружу по отверстиям в их стенках;
- сложно, неудобно и небезопасно искать и доставать из сильно увлажненной почвы (грязи) полоски фильтровальной бумаги или другие предметы с яйцами гельминтов для передачи в паразитологическую лабораторию для определения уровня инактивации яиц после воздействия дезинфектантом на почву;
- не позволяет производить после испытаний безопасную выгрузку грунта из ящиков в крафт-мешки, которые подлежат отправке на сжигание и др.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение биологической и технической безопасности работ по экспериментальному отбору и испытанию дезинфектантов, необходимых для дезинвазии грунта, контаминированного яйцами гельминтов или цистами и ооцистами простейших, обеспечение достоверности результатов дезинвазии грунта на различной глубине, облегчение и упрощение операций по помещению в грунт и выемки из него образцов биоматериала.
На фиг.1 изображено устройство для экспериментального отбора дезинфектантов для дезинвазии грунта, контаминированного яйцами гельминтов или цистами и ооцистами простейших.
Модель почвенной экосистемы представляет собой корпус емкости (7)из нержавеющей коррозионностойкой аустенито-ферритной стали, имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами основания 1500×1500 мм и высотой 700 мм. Для наилучшего стока экспериментальной жидкости в приемную емкость, днище емкости выполнено в форме воронки с углом наклона 5% относительно нормали основания, в центре днища емкости имеется отверстие диаметром 50 мм, на отверстие днища установлена металлическая сетка с размером ячеек 2×2 мм, снаружи днища установлен соединительный штуцер с резьбой для соединения металлического цилиндра приемного пробоотборника. Для обеспечения приемлемой рабочей высоты, а так же возможности установки коммуникаций, по углам корпуса предусмотрены опоры (9) с нижним расширением (10) для придания устойчивости конструкции.
На верхней части модели располагаются две металлических крышки (1), габаритные размеры которых составляют 1000×700 мм. Они необходимы для загрузки грунта, имеют распашную конструкцию относительно поперечной оси корпуса (7), снабжены петлями (2) и рукоятями (5). В центральной части крышек (1) располагаются пеноотвод (11) и перепускной клапан (12) соответственно, с помощью которых есть возможность регулировки внутреннего давления, повышающегося при окислительных реакциях в грунте, и сброса необходимого количества пены во время проведения эксперимента. Поперечина в конструкции корпуса, расположенная между верхними металлическими крышками (1) и служащая им упором, снабжена технологическими прорезями (18) шириной 10 мм и конечным диаметром d=10 мм для монтажа пробоотборников (Фиг. 2) в фиксированных положениях.
По периметру предусмотрены монтажные отверстия (13) для установки форсунок оросительной системы, что позволяет производить безопасную равномерную обработку фиксированным количеством дезинфицирующего средства, а также производить очистку и промывку внутренней поверхности модели после проведения работ.
На одной из стен модели предусмотрена вертикально открываемая металлическая дверь (4) размера 650×1450 мм с усиленными шарнирными петлями (6) и двумя рукоятями (5) по бокам для удобства выгрузки грунта и полной очистки колонны изнутри. На противоположной стороне корпуса (7) предусмотрен монтажный короб (14), который позволяет опционально устанавливать блок контроля температуры и влажности. Там же расположены монтажные отверстия (15) датчиков влажности и температуры.
В центральной части наклонного дна (8) расположена сливная горловина (17) с резьбой и фильтрующей сеткой для сбора проб дезинфицирующего средства в ходе эксперимента в пробоотборник (16), который представляет собой цилиндр фиксированного объема.
Материалы частей модели подобраны с учетом возможных критических напряжений на составляющие части, воздействия дезинфицирующих средств, сложных погодных условий. Учтены требования герметичности, а также требования экологической и биологической безопасности в ходе выполнения экспериментов.
Внутри корпуса модели помещают от трех до пятнадцати пробоотборников с яйцами гельминтов или цистами и ооцистами простейших.
Пробоотборник (фиг. 2) предназначен для беспрепятственного извлечения из массива грунта на разной стадии экспериментального отбора дезинфектантов биопроб, содержащих яйца гельминтов или цисты и ооцисты простейших. Он представляет собой две полусферы с радиусом R-50 мм, изготовленные из нержавеющей стальной сетки с размером ячейки 5 мм, соединенные между собой.
2-3
Для удобства расположения пробоотборника внутри грунта, верхняя часть сферы жестко соединена с вертикальной металлической направляющей различной длины L и диаметром d=10 мм. На конце направляющей приварено кольцо диаметром D=42 мм, которое служит захватом для удобства извлечения пробоотборника, а также маркером для идентификации месторасположения и глубины закладки биопробы в грунт. Внутри сферы пробоотборника помещается марлевый тест-тампон, содержащий яйца гельминтов или цисты и ооцисты простейших, в концентрации 2×10 ед./1 мл. Воздействие рабочего раствора испытуемого дезинфицирующего средства на тест-тампон с биообъектом происходит посредством попадания раствора дезинфектанта в пробоотборник через ячейки сетки. Пробоотборники с биоматериалом погружают в грунт на соответствующую глубину (50; 100; 150; 300 и 500 мм). При необходимости число пробоотборников можно увеличить в 2 и 3 раза.
Пример 1. Для испытания возможностей предлагаемого устройства в работах по лабораторно-экспериментальному отбору наиболее эффективных дезинфицирующих средств для дезинвазии песка с детских площадок используют рабочий раствор нового дезинфицирующего средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» в концентрации 0,3% по активному хлору. Для этого в рабочую емкость устройства насыпают 1 м песка до отметки емкости устройства 500 мм. В песок на глубину 50; 100; 150; 300 и 500 мм устанавливают пробоотборники с биоматериалом. В сферу каждого пробоотборника помещен по одному марлевому тест-тампону с яйцами свиной аскариды (Ascarissuum). К днищу колонны присоединяют герметичный приемный цилиндр с резьбой (химический пробоотборник) для сбора отработанного раствора дезинфицирующего вещества.
После загрузки емкости устройства для дезинвазии грунта приступают к выполнению работ по дезинвазии грунта дезинфектантом.
С помощью гидропульта песок заливают 0,3% раствором средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» (по активному хлору) в соотношении 1:1 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют на 48 ч при температуре окружающей среды 16°С. После истечения времени воздействия дезинфектанта на грунт из корпуса устройства вынимают все пробоотборники и передают их в паразитологическую лабораторию для оценки количества жизнеспособных яиц Ascarissuum в каждой опытной пробе. Каждый тест-тампон извлекают из пробоотборника и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в физиологическом растворе. Жизнеспособность яиц после обработки средством определяют методом культивирования. Наблюдение за развитием яиц осуществляют дважды в неделю, при этом обращают внимание на дробление яиц и формирование личинок. С началом формирования личинок опытные образцы просматривали в оптическом микроскопе на термостатированном столике. Присутствие в образцах подвижных личинок свидетельствует об отсутствии дезинвазионной активности средства в данном варианте испытаний.
Пробоотборник для химических исследований отделяют от корпуса устройства и передают в химическую лабораторию, где и определяют остаточное содержание активного хлора в отработанном растворе дезинфицирующего средства. Затем дверь устройства открывают, и корпус освобождают и чистят от грунта и дезинфектанта.
Паразитологические исследования показали, что на опытных тестах-тампонах с яйцами гельминтов после дезинфекционной обработки песка в устройстве 0,3% раствором средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» (по активному хлору) содержатся в большом количестве подвижные личинки в яйцах свиной аскариды (более 73% яиц от исходной концентрации яиц в первоначальной суспензии). Химико-аналитические исследования отработанного раствора дезинфектанта показали отсутствие активного хлора в собранной после дезобработки жидкости.
Таким образом, полученные данные паразитологических и химико-аналитических исследований свидетельствуют о том, что 0,3% раствор средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» при контакте с большим количеством грунта теряет свою первоначальную обеззараживающую и окислительную активность, а растворы дезинфицирующего средства при низких концентрациях активного хлора не эффективны при дезинвазии грунта.
3
Пример 2. Для испытания предлагаемого устройства в работах по лабораторно-экспериментальному отбору наиболее эффективных дезинфицирующих средств для дезинвазии песка используют раствор дезинфицирующего средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» в концентрации 3,0% по активному хлору. Для этого в рабочую емкость устройства насыпают 1,1 м песка до отметки емкости устройства 500 мм. В песок на глубину 50; 100; 150; 300 и 500 мм устанавливают пробоотборники с биоматериалом. В сферу каждого пробоотборника помещен по одному марлевому тесту-тампону с яйцами свиной аскариды (Ascarissuum). К днищу колонны присоединяют герметичный приемный химический пробоотборник.
С помощью форсунок оросительной системы устройства песок орошают 3% раствором средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» (по активному хлору) в соотношении 1:1 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют на 24 ч при температуре окружающей среды 13°С. После истечения времени воздействия дезинфектантом на грунт из корпуса устройства вынимают пробоотборники и передают их в паразитологическую лабораторию для оценки количества жизнеспособных яиц Ascarissuum в каждой опытной пробе. Каждый тест-тампон с биоматериалом извлекают из пробоотборника и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора, затем после центрифугирования осадок суспензируют в физиологическом растворе. Жизнеспособность яиц гельминтов определяют методом культивирования. Пробоотборник для химических исследований отделяют от корпуса устройства и передают в химическую лабораторию, где и определяют остаточное содержание активного хлора в отработанном растворе дезинфицирующего средства.
Затем дверь устройства открывают, и корпус освобождают и чистят от грунта и дезинфектанта.
Было установлено, что в пробах биоматериала (тест-тампон с яйцами гельминтов) после дезинфекционной обработки песка3 % раствором средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» (по активному хлору) отсутствуют жизнеспособные яйца свиной аскариды. Химико-аналитические исследования показали наличие активнодействующего вещества (примерно 0,1% активного хлора) в собранной после дезобработки жидкости.
Таким образом, полученные данные паразитологических и химико-аналитических исследований свидетельствуют о том, что 3,0% раствор средства «ГЛАВХЛОР ЭКСТРА» эффективен при дезинвазии песка.
3
Пример 3. Предлагаемую полезную модель используют для испытания дезинвазионной активности рабочих растворов дезинфицирующего средства «ГлавхлорFood». Для этого в рабочую емкость устройства насыпают 1 м грунта в виде перегнившего навоза (перегной) до отметки емкости устройства 500 мм. В грунт на глубину 100; 300 и 500 мм устанавливают пробоотборники с биоматериалом. В сферу каждого пробоотборника помещен по одному марлевому тест-тампону с яйцами возбудителя Toxacaracanis. К днищу колонны присоединяют герметичный приемный цилиндр с резьбой (химический пробоотборник) для сбора отработанного раствора дезинфицирующего вещества.
После загрузки емкости устройства для дезинвазии грунта приступают к выполнению работ по дезинвазии грунта дезинфектантом.
С помощью форсунок оросительной системы модели песок орошают 4,0% раствором средства «ГлавхлорFood» (по активному хлору) в соотношении 1:1 (объем раствора дезинфектанта/объем грунта) и оставляют на 24 ч при температуре окружающей среды 15°С. После истечения времени воздействия дезинфектантом на грунт из корпуса устройства вынимают пробоотборники и передают их в паразитологическую лабораторию для оценки количества жизнеспособных яиц в каждой опытной пробе. Для этого каждый тест-тампон извлекают из пробоотборника и суспензируют в растворе универсального нейтрализатора для удаления остатков дезинфектанта, затем после центрифугирования осадок суспензируют в физиологическом растворе. Жизнеспособность яиц после обработки средством определяют методом культивирования. В пробах отработанного дезинфицирующего раствора определяют содержание активного хлора. Затем вертикальную дверь устройства открывают и корпус освобождают и чистят от грунта и дезинфектанта.
Выполненные исследования показали, что на опытных тест-тампонах с яйцами гельминтов после дезинфекционной обработки грунта (перегноя) 4% раствором средства «ГлавхлорFood» (по активному хлору) отсутствуют жизнеспособные яйца возбудителя токсакароза. Химико-аналитические исследования отработанного раствора дезинфектанта показали присутствие активного хлора в концентрации 0,12% в собранной после дезобработки жидкости.
Полученные данные паразитологических и химико-аналитических исследований свидетельствуют о том, что 4,0% раствор средства «ГлавхлорFood» по активному хлору эффективен при дезинвазии перегноя от яиц возбудителей токсакароза. Предлагаемую полезную модель аналогично используют для экспериментального отбора дезинфицирующих и химических средств для дезинвазии грунта контаминированного цистами и ооцистами патогенных простейщих
Таким образом, полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемая полезная модель обеспечивает моделирование почвенной экосистемы, контаминированной яйцами гельминтов, цистами и ооцистами простейших, является экономичным, безопасным и удобным устройством, моделирующим в лабораторных условиях структуру, климатические условия, физические, биологические и химические свойства и характеристики грунта, контаминированного яйцами, цистами и ооцистами различных возбудителей паразитарных инфекций. Предлагаемое устройство может быть успешно использовано также для детальной разработки режимов и технологии дезинвазии различных видов грунта.