Устройство для моделирования интоксикации продуктами горения биомассы у мелких лабораторных животных

Полезная модель относится к области экспериментальной медицины и может быть использована для моделирования интоксикации продуктами горения биомассы в условиях экспериментальной лаборатории у мелких лабораторных животных.
X
X
Негативное воздействие дыма природных пожаров на здоровье человека представляет собой уникальную междисциплинарную проблему для современного научного сообщества. Вместе с тем многие аспекты токсического воздействия дыма природных пожаров на здоровье человека остаются неизвестными. Дым, выделяющийся в результате горения биомассы (древесины, хвои, листвы, мха, торфа), представляет собой многокомпонентную смесь, в составе которой твердые частицы, окись углерода, оксиды азота и серы (NO и SO), альдегиды, ПАУ, летучие органические соединения, хлорированные диоксины и свободные радикалы. При оценке токсического действия дыма природных пожаров особый интерес представляют экспериментальные исследования, позволяющие в модельных экспериментах оценить последствия экспозиции продуктами горения.
Известно устройство для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных, где используется система для синтеза угарного газа, образование которого достигается путем термической реакции между серной и муравьиной кислотами [1]. Система содержит устройство для синтеза угарного газа, 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. Сосуд размещен на прямоугольной деревянной подставке, передняя поверхность которой снабжена жестко закрепленным металлическим хомутом в форме полукруга для фиксации стеклянного сосуда в горизонтальном положении. Шприцем забирают угарный газ из резинового резервуара и вводят его в камеру для контакта животного с угарным газом.
Недостатком технического решения аналога является использование в процессе концентрированных кислот, что требует повышенных мер техники безопасности, является невозможным длительная экспозиция и проведение исследования на большем количестве животных, а также отравление биомодели (крысы) осуществляется исключительно монооксидом углерода, а не всем комплексом токсических веществ, выделяющихся при торфяных пожарах.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, выбранному в качестве прототипа, является устройство для моделирования отравления продуктами горения древесины на мелких лабораторных животных [2], где используется плоскодонный стеклянный сосуд, являющийся резервуаром для накопления газообразных продуктов горения, а также камерой, в которой происходит контакт биомодели (крысы) с продуктами горения. Моделирование отравления продуктами горения осуществляется в условиях реального пламенного горения.
Недостатком технического решения данного устройства является ограниченный объем камеры (3 л) для экспозиции животных, что не удовлетворяет требований к объему выборки, достаточному для статистической обработки (не менее 8 животных), кроме того значительно ограничена длительность непрерывного воздействия продуктов горения, отсутствуют выходные отверстия для отбора проб воздуха из камеры для контроля концентрации дымовых газов и твердых частиц.
Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое устройство, является обеспечение возможности моделирования интоксикации продуктами горения биомассы, сочетающего возможность проведения длительных экспериментов с использованием большой выборки животных, проведение химического анализа воздушной среды в динамике эксперимента, а также простоту, низкую материальную стоимость и удобство в эксплуатации.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в получении с высокой степенью вероятности интоксикации продуктами горения биомассы у мелких экспериментальных животных. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять воздействие продуктами горения биомассы на большом количестве животных, контролировать и изменять концентрации продуктов горения для создания нужных условий экспозиции, например, моделировать условия реального задымления, а также изменять длительность воздействия.
Сущность полезной модели заключается в достижении заявленного технического результата в устройстве для моделирования интоксикации продуктами горения биомассы у мелких лабораторных животных, содержащем экспозиционную камеру, предназначенную для размещения экспериментальных животных, в которую с помощью подающей трубки, подается дым из металлической емкости для горения биомассы, оснащенную нагревательным элементом; компрессор со шлангом, соединяющим его с экспозиционной камерой, на котором установлен ротаметр для оценки расхода чистого воздуха; зонд для отбора проб воздуха; вентилятор и отверстие для выхода отработанных газов.
Применение компрессора, установленного перед входом в камеру и нагнетающего чистый воздух, позволяет регулировать концентрации дымовых газов и твердых частиц, а также обеспечивает поступление чистого воздуха, обеспечивая поддержание параметров воздушной смеси на одном уровне. Введение в устройство вентилятора обеспечивает равномерное распределение дыма внутри экспозиционной камеры и поддержание равномерного потока дыма в области дыхания животных. Установка зонда на уровне зоны дыхания животных позволяет осуществлять отбор проб воздуха в необходимом для химического анализа количестве и контролировать концентрации исследуемых газов и твердых частиц.
Проведенные исследования по информационным источникам показали, что предлагаемая совокупность существенных признаков конструктивного выполнения устройства для интоксикации продуктами горения биомассы у мелких лабораторных животных неизвестна и, следовательно, соответствует критерию "новизна". Предлагаемое устройство для моделирования интоксикации продуктами горения биомассы у мелких лабораторных животных не требует использования громоздкого и сложного оборудования при его использовании в условиях экспериментальной лаборатории, то есть оно промышленно применимо.
Полезная модель поясняется рисунком.
Устройство для моделирования интоксикации продуктами горения биомассы у мелких лабораторных животных состоит из экспозиционной камеры (1) с герметично закрывающимся отверстием (12) для помещения экспериментальных животных и отверстием для выхода отработанных газов (13); металлической емкости (2) для горения биомассы; нагревательного элемента (3); подающей трубки (4) с заслонкой (12), соединяющей экспозиционную камеру (1) с емкостью для горения биомассы (2); компрессора (5) со шлангом (6) соединяющим его с экспозиционной камерой, на котором установлен ротаметр (14) для оценки расхода чистого воздуха; зонда (9), предназначенного для отбора проб воздуха с целью контроля концентрации исследуемых газов и твердых частиц, имеющего снаружи заслонку; вентилятора (10).
Работа с устройством осуществляется следующим образом. В металлическую емкость 2 помещают биомассу, влияние продуктов горения которой подлежит исследованию (в зависимости от поставленной задачи это может быть торф, опилки, хвоя, лесная подстилка). Животных помещают в экспозиционную камеру 1 через отверстие 12, которое герметично закрывают. Включение нагревательного элемента 3 приводит к повышению температуры в металлической емкости 2. После открытия заслонки 12 по подающей трубке 4 в экспозиционную камеру 1 поступают продукты горения биомассы. После включения компрессора 5 по шлангу 6 в экспозиционную камеру 1 поступает чистый воздух, расход которого устанавливается с помощью ротаметра 7. Включение вентилятора 10, расположенного на горизонтальной верхней стенке камеры приводит к равномерному распределению продуктов горения биомассы в экспозиционной камере 1. Скорость воздухообмена в камере подбирается с учетом достижения необходимого уровня задымления с одновременным исполнением требований нормы объема воздуха на одно животное (например, 5 л/крыса/час). В случае необходимости открывается заслонка 11 и с помощью зонда 9 производится отбор проб воздуха из экспозиционной камеры 1 для контроля концентрации исследуемых газов и твердых частиц. Для завершения процесса выключают нагревательный элемент, закрывают заслонку 12, повышают скорость подачи чистого воздуха в камеру с помощью ротаметра 7.
Литература
1. Устройство для моделирования отравления угарным газом мелких лабораторных животных: Пат. 2584553 С1. РФ. Опубл. 20.05.2016. Бюл. №14.
2. Устройство для моделирования отравления продуктами горения древесины на мелких лабораторных животных: Пат. №2535474 С1. РФ. Опубл. 10.12.2014. Бюл. №34.