Способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях Российский патент 2025 года по МПК A61L9/14 A01N63/22 F24F8/175 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области гигиены и санитарии и может быть использовано для создания благоприятных условий пребывания людей и/или животных в закрытых помещениях различного назначения (жилых, общественных, офисных, учебных, рекреационных, некоторых производственных). Может быть использовано в работе лечебно-профилактических учреждений и организаций, занимающихся производством и/или установкой санитарно-гигиенического оборудования, приборов для регулировки и поддержания микроклимата в помещениях и/или созданием рекреационных зон в зданиях различного назначения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ очистки поверхностей во внутренних помещениях и в техническом оборудовании с помощью доброкачественных бактерий, включающий по меньшей мере следующий этап - целевое распыление водного раствора со спорами доброкачественных бактерий в концентрации между 10⁶ KОE/мл и 50×10⁷ KОE/мл, выбранных из рода Bacillus, или из аэробных спорообразующих холодоустойчивых бактерий рода Sporosarcina, Paenisporosarcina или Paenibacillus, или их комбинации, на всех поверхностях посредством электрически и/или пневматически приведенного в действие распылителя, в то время как помещение остается доступным для людей и животных, характеризующийся тем, что в аэрозоле, сформированном распылением водного раствора, капли приобретают один и тот же электрический заряд за счет балло-электрического эффекта, при этом упомянутый один и тот же электрический заряд сохраняется на осаждениях аэрозоля на пыли [1].

Отличие заключается в том, что аэрозольные капли распределяют только по поверхностям помещения при помощи центробежного распыления раствора на вращающемся диске вентилятора потоками воздуха. Распыление проводят ручным способом. Не рассматривается режим распыления.

Наиболее близким техническим решением является сетевой программно-аппаратный комплекс для управления внутренней средой замкнутых помещений, содержащий компьютеры управления, выполненные в виде локальных серверов с программным обеспечением, поддерживающим связь со всеми техническими устройствами, осуществляющими мониторинг и модификацию внутренней среды помещений, сбор и сохранение поступающих от них данных, а также передачу команд. В составе комплекса имеются системы аэрозольного распыления дезинфицирующих биологических средств, например, пробиотиков, использованы штаммы бактерий рода Bacillus [2].

Отличие - рассматривается сложная конструкция комплекса, в которую включена функция системы аэрозольного распыления. Не рассматривается режим распыления.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения - улучшение микроклимата и санитарно-микробиологических показателей внутренней среды в закрытых помещениях различного назначения путем разработки режима для автоматизированного распыления водного раствора пробиотика на основе бактерий рода Bacillus.

Поставленная задача достигается тем, что в способе распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях, включающем аэрозольное распыление водного раствора пробиотика на основе бактерий рода Bacillus при помощи блока управления в автоматическом режиме; режим распыления осуществляют в течение 14 суток каждый час с ежесуточным обновлением водного раствора пробиотика, длительность ежечасного акта распыления рассчитывают по формуле:

,

где T – время ежечасного акта распыления, мин;

6,875 – постоянный коэффициент;

V – объем помещения, м³;

– скорость распыления раствора пробиотика, мл/мин.

При этом:

- может использоваться водный раствор пробиотика на основе бактерий рода Bacillus с концентрацией (2,8±0,4)×10³ КОЕ/мл;

- распыление, осуществляемое в присутствии людей и/или животных, может способствовать нормализации кишечной микрофлоры;

- в качестве блока управления может использоваться система «ЭДЭМ».

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ был апробирован на закрытом помещении с объемом 39,84 м³ (опытное помещение). В качестве пробиотика использовали коммерческий препарат «Сенная палочка» (Корпорация Пробиотика, Россия), в состав которого входят споры Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, Bacillus pumilus, Bacillus megaterium. Для приготовления рабочего раствора пробиотика препарат разбавляли до концентрации (2,8±0,4)×10³ КОЕ/мл (концентрацию жизнеспособных микроорганизмов подтверждали и контролировали культуральным методом, раствор меняли на новый 1 раз в сутки). Распыление рабочего раствора осуществляли автоматически с помощью вентилятора с увлажнителем воздуха (DELTA DL-023H), подключенным к блоку управления системы «ЭДЭМ». Скорость распыления водного раствора вентилятором составила 58 мл/мин. На основе расчета по формуле:

где T – время ежечасного акта распыления, мин;

6,875 – постоянный коэффициент;

V – объем помещения, м³;

– скорость распыления раствора пробиотика, мл/мин,

была установлена длительность ежечасного распыления рабочего раствора пробиотика, которая составила 4,7 мин. Распыление пробиотика осуществляли в начале каждого часа на установленное время в течение 14 суток в присутствии лабораторных животных - клинически здоровых крыс, самцов, возрастом 7 месяцев, массой 489,9±38,6 г. в количестве 15 голов (опытная группа). Изменение микроклимата в помещении мониторировали по параметрам температуры (t, °С) и относительной влажности воздуха (φ, %). Сухая и влажная уборка в помещении проводилась без применения дезинфицирующих средств. В качестве группы сравнения использовали аналогичных животных в количестве 10 голов, но размещенных в другом помещении, где не распыляли раствор пробиотика (контрольная группа). Все крысы содержались при свободном доступе к водопроводной питьевой воде и полнорационному комбикорму для лабораторных животных (рецепт ПК-120-2_41, ООО «Лабораторкорм», г. Москва). Условия содержания животных соответствовали СанПин 3.3686-21 (ветеринарное заключение №52-005973 от 03.07.2023). Все манипуляции проводили согласно Директиве 2010/63/EU Европейского парламента и совета Европейского Союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях. Работа с животными была одобрена комиссией по контролю за содержанием и использованием лабораторных животных ФБУН «ННИИГП» Роспотребнадзора (заключение №1 от 19.06.2023).

Оценку эффекта оздоровления установленного по предлагаемому способу режима распыления раствора пробиотика в закрытом помещении проводили по изменению санитарно-микробиологических показателей воздуха и неживых поверхностей, а также количественного и качественного состава микрофлоры кишечника лабораторных животных до и после распыления раствора пробиотика. Состав микробиоты воздуха и неживых поверхностей исследовали в соответствии с МУК 4.2.2942-11. Осуществляли определение следующих микроорганизмов: Escherichia coli, Citrobacter spp., Proteus spp., Klebsiella spp. (до вида K. pneumonia), Enterobacter spp., Staphylococcus spp. (до вида S. aureus), Streptococcus spp., Enterococcus spp., Pseudomonas spp.(до вида P. aeruginosa), Candida spp., Penicillium spp., Aspergillus spp. и Bacillus subtilis по стандартным микробиологическим методикам [3]. Сбор фекальных масс для исследования качественного и количественного состава микробиоты толстого кишечника крыс опытной и контрольной групп исходно, непосредственно до и через 14 суток после распыления пробиотика в закрытом помещении осуществлялся согласно МУ 4.2.2039-05. В полученном от крыс биологическом материале определили B. subtilis, Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., E. coli, Clostridium spp. и общее микробное число (ОМЧ) в соответствии с МУК 4.2.2942-11 и классическими микробиологическими методами исследования [3].

Статистическая обработка данных проводилась с использованием программы STATISTICA 8.0. Результаты представляли в виде доли и стандартного отклонения процентной доли (p±σ_p, %) или Me [МКИ] (где Ме - медиана, МКИ - межквартильный интервал). Для оценки изменения частоты встречаемости микроорганизмов в смывах с неживых поверхностей помещения применяли тест Мак-Немара. Для выявления статистических различий двух независимых групп применяли критерий Манна–Уитни (р≤0,05), зависимых – критерий Уилкоксона (р≤0,05).

В результате апробации предлагаемого способа были получены данные изменения степени микробиологической загрязненности воздушной среды (таблица 1) и неживых поверхностей (таблица 2) закрытого помещения. После 14 суточного распыления водного раствора пробиотика статистически значимо улучшились на 20 % микробиологические показатели воздуха (р=0,043, критерий Уилкоксона): снизилась концентрация в воздухе бактерий Enterococcus spp. и Staphylococcus spp. и элиминировались грибы Candida spp. и Penicillium spp., при этом не увеличилось содержание Bacillus subtilis. Показано снижение уровня микробиологического загрязнения неживых поверхностей по следующим показателям: статистически значимо для Enterococcus spp. и с тенденцией на снижение для Staphylococcus spp.. Контроль микроклимата в помещении по параметрам температуры (t, °C) и относительной влажности воздуха (φ, %) показал изменение в сторону рекомендованных по СанПиН 1.2.3685-21 оптимальных значений: снижение температуры с 26,6±0,5°C до 23,9±0,6°C и небольшое повышение относительной влажности воздуха с 47,8±3,2% до 52,7±7,7%.

Результаты исследования микрофлоры толстого кишечника лабораторных крыс опытной и контрольной групп представлены в таблице 3. При исходной однородности количественного состава исследуемых микроорганизмов у крыс обоих групп был выявлен дефицит Bifidobacterium spp. и E. coli. (сравнение относительно литературных данных [4-8]). После переселения животных опытной группы в опытное помещение на общем фоне снижения ОМЧ и Bifidobacterium spp., низкого содержания E. coli и превышения значений нормы по Clostridium spp. у них по сравнению с крысами контрольной группы наблюдалось на 1,5 порядка, т.е. в 30 раз, более низкое количество Lactobacillus spp., но не выходящее за пределы нормы. После распыления в помещении водного раствора пробиотика в течение 14 суток у животных в толстом кишечнике установлено статистически значимое увеличение содержания бифидобактерий на 2,8 порядка (в 630 раз), восстановление до референтных значений E. coli и Clostridium spp., что не наблюдалось у крыс в контрольной группе. Полученные данные подтверждают оздоравливающий эффект установленного по предлагаемому способу режима распыления раствора пробиотика за счет нормализации кишечной микрофлоры в организме лабораторных животных.

Таким образом, предложенный способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях, включающего аэрозольное распыление водного раствора пробиотика на основе бактерий рода Bacillus с концентрацией (2,8±0,4)×10³ КОЕ/мл в течение 14 суток осуществляемое в автоматическом режиме каждый час с ежесуточным обновлением водного раствора пробиотика, заключающегося в определении длительности ежечасного акта распыления для конкретного закрытого помещения на основе формулы: , где T – время ежечасного акта распыления (мин), 6,875 – постоянный коэффициент, V – объем помещения (м³), ѵ – скорость распыления раствора пробиотика (мл/мин), действительно обладает оздоравливающим эффектом за счет нормализации микрофлоры толстого кишечника, снижая микробиологическую загрязненность воздушной среды и неживых поверхностей и регулируя показания микроклимата в сторону оптимальных значений.

Таблица 3 – Качественная и количественная характеристика микрофлоры толстого кишечника лабораторных крыс в опытной и контрольной группах исходно (I), непосредственно до (II) и после 14 суточного распыления водного раствора пробиотика (III) в опытном помещении (Ме [МКИ], lgКОЕ/ г)

lg КОЕ/ г ОМЧ
(10-11)^ Bifidobacterium spp. (6-11)^ Lactobacillus spp.
(6-11)^ Escherichia coli
(5-8)^ Clostridium spp.
(2)^ Bacillus subtilis опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль I 10,8 [8,7;11,6] 9,9 [8,7;11,6] 3,7 [0,0;11,0] 1,6 [0,0;1,0] 8,1 [5,0;11,0] 9,8 [9,0;11,0] 1,8 [1,0;3,0] 1,6 [1,0;3,0] 2,5 [0,0;3,0] 1,9 [0,0;1,0] 0,0 [0,0;0,0] 0,0 [0,0;0,0] II 5,6 [5,6;5,6]^% 5,3 [5,3;5,3]^# 0,4 [0,0;0,0]^% 0,3 [0,0;0,0] 9,5 [9,0;11,0]* 11,0 [11,0;11,0] 1,4 [1,0;3,0]* 3,2 [3,0;5,0] 4,7 [3,0;7,0]*^,% 11,0 [11,0;11,0]^# 0,0 [0,0;0,0] 0,0 [0,0;0,0] III 5,0 [4,9;5,1]^~ 5,5 [5,5;5,5]` 3,2[0,0;7,0]^~ 2,5 [0,0;3,0] 8,3 [7,0;11,0] 8,0 [5,0;11,0] 5,8 [3,0;9,0]^~ 4,8 [3,0;7,0] 2,6 [1,0;3,0]** 8,8 [11,0;11,0] 0,0 [0,0;0,0] 1,4 [0,0;0,0]

Примечание: ОМЧ – общее микробное число, ^ референтные значения по литературным данным, * р< 0,05 при сравнении с контролем II по критерию Манна-Уитни, ** р < 0,05 при сравнении с контролем III по критерию Манна-Уитни, % р < 0,05 при сравнении с опытом I по критерию Вилкоксона, # р < 0,05 при сравнении с контролем I по критерию Вилкоксона, ~ р < 0,05 при сравнении с опытом II по критерию Вилкоксона, ` р < 0,05 при сравнении с контролем II по критерию Вилкоксона.

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту РФ № 2 737 090, МПК B08B 15/00, опубликовано 24.11.2020, «Способ очистки поверхностей во внутренних помещениях и в техническом оборудовании с помощью доброкачественных бактерий».

2. Описание изобретения к патенту РФ № 2 790 317, МПК G05B 15/00, опубликовано 16.02.2023, «Сетевой программно-аппаратный комплекс для управления внутренней средой замкнутых помещений».

3. Давлетшина Г.К., Туйгунов М.М., Габидуллин Ю.З. и др. Микробиологические методы: учеб. Пособие // ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. – 2018. – 119 с.

4. Николаева И.В., Шейбак В.М., Лелевич С.В., Кравчук Р.И. Структура микробиоценоза кишечника крыс, получавших ацетаминофен // Вестник ВГМУ. – 2014. – №1. – С. 56–62.

1. Ким А.Д., Гольдберг О.А., Лепехова С.А., Коваль Е.В., Фадеева Т.В., Шедоева Л.Р., Чашкова Е.Ю. Особенности топографической анатомии и пристеночной микрофлоры дистального отдела толстой кишки у крыс линии Wistar // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2016. – Т. 1, №2. – С. 48–54.

2. Макарова М.Н., Крышень К.Л., Алякринская А.А., Рыбакова А.В., Макаров В.Г. Характеристика микрофлоры кишечника у человека и лабораторных животных // Международный вестник ветеринарии. – 2016. – № 4. – С. 86–94.

3. Бондарева Н.И. Микробиоценоз толстого кишечника крыс при пероральном применении зооглеи Medusomyces gysevii (чайный гриб) // Медицинский вестник Северного Кавказа. – 2017. – Т. 12, № 1. – С. 87–90.

4. Кайрханова Ы.О., Заворохина О.А., Саимова А.Ж., Узбеков Д.Е., Чайжунусова Н.Ж., Степаненко В.Ф., Рахыпбеков Т.К., Хоши М. Качественный и количественный состав микрофлоры толстого кишечника крыс под воздействием внутреннего и внешнего облучения // Наука и здравоохранение. – 2017. – № 3. – С. 45–58.

Изобретение относится к области биотехнологии, гигиены и санитарии. Способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях, включающий аэрозольное распыление водного раствора пробиотика на основе бактерий рода Bacillus при помощи блока управления в автоматическом режиме, осуществляют в течение 14 суток каждый час с ежесуточным обновлением водного раствора пробиотика, длительность ежечасного акта распыления рассчитывают по формуле: , где T – время ежечасного акта распыления, мин; 6,875 – постоянный коэффициент; V – объем помещения, м³; – скорость распыления раствора пробиотика, мл/мин. Изобретение позволяет улучшить микроклимат и санитарно-микробиологические показатели внутренней среды в закрытых помещениях. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях, включающий аэрозольное распыление водного раствора пробиотика на основе бактерий рода Bacillus при помощи блока управления в автоматическом режиме, отличающийся тем, что режим распыления осуществляют в течение 14 суток каждый час с ежесуточным обновлением водного раствора пробиотика, длительность ежечасного акта распыления рассчитывают по формуле

,

где T – время ежечасного акта распыления, мин;

6,875 – постоянный коэффициент;

V – объем помещения, м³;

– скорость распыления раствора пробиотика, мл/мин.

2. Способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях по п. 1, отличающийся тем, что используют водный раствор пробиотика на основе бактерий рода Bacillus с концентрацией (2,8±0,4)×10³ КОЕ/мл.

3. Способ распыления раствора пробиотика в закрытых помещениях по п. 1, отличающийся тем, что его осуществляют в присутствии людей и/или животных, что способствует нормализации кишечной микрофлоры.