Устройство для биологических исследований Советский патент 1991 года по МПК A61G10/02 A61M16/00 

Изобретение относится к медицинской технике и биологии, в частности к устройствам для изучения действия токсических и агрессивных веществ на подопытных животных.

Целью изобретения является повышение безопасности работы обслуживающего персонала и упрощение конструкции и процесса эксплуатации устройства.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для биологических исследований; на фиг.2 - тепломассообменник, общий вид; на фиг.З - временные диаграммы работы элементов, узлов и блоков устройства; на фиг.4 - принципиальная схема датчика перепада давления.

Устройство для биологических исследований состоит из камеры 1 со стеллажами 2 для размещения клеток 3 с животными, системы вентиляции и кондиционирования воздуха, которая включает вентилятор 4, тепломассообменник 5 для тепловлажност- ной обработки и коррекции газового состава воздуха по Оа и С02 (на фиг.2) и фильтр-поглотитель 6 системы подачи токсичного газа, содержащей емкость 7 для токсичного газа и последовательно соединенные посредством подающего трубопровода расходомер 8, управляемый регулирующий клапан 9 и смеситель 10, блока 11 регулирования потоков рециркуляционного и обменного воздуха, включающего клапаны 12 и 13, блока отбора проб среды из камеры I, содержащено клапан 14 и элемент 15 анализа проб среды (газоанализатором) на исходящем потоке воздуха, для очистки которого от токсических веществ используют фильтр-поглотитель 6, элемент 15 анализа подключен параллельно клапану 14 с целью отведения части потока среды, поскольку исходящий поток чаще является более интенсивным, чем необходимый поток среды через элемент 15 анализа.

Поэтому, регулируя проходное сечение клапана 14, обеспечивают необходимый поток среды через элемент 15 анализа, сбрасывая излишки через клапан 14. Исследуемое токсическое вещество (или смесь его с воздухом) подается в камеру 1 из емкости 7 через электромагнитный клапан 9 и расходомер.8 и поступает перед камерой 1 в смеситель 10, который выполнен в виде расширительного сосуда с перфорированными перегородками, обеспечивающего интенсивное перемешивание воздуха и одновременно поглощение шума, вызванное работой вентилятора 4 в замкнутом контуре. Величина разрежения в камере 1 и:змеряется датчиком 16 перепада давления тмпа микроманометра ЦАП/1 с регулируемым наклоном измерительного столба жидкости. На датчике 16 подвижно относительно столба измерительной жидкости установлено фотореле, выход которого

электрически связан с входами управления регулирующего клапана 9 переменного сечения и впускного клапана 17 обратного действия, через который осуществляется подача свежего воздуха в камеру 1.

0 Тепломассообменник 5, включающий (фиг.2) цилиндрический корпус 18, конические фланцы 19, перфорированные перегородки 20, теплообменник 21, сменный фильтр-поглотитель 22 С02, сменный

5 фильтр-осушитель 23 воздуха и штуцер 24 с краном для подачи С02, осуществляет коррекцию температуры среды (теплообмен), ее влажность (массообмен), а также поглощение С02, выделяющегося в процессе жиз0 недеятельности испытуемых животных, и восполнение недостатка кислородосодер- жания воздуха. Последнее важно в плане оптимизации условий экспериментальных исследований и видно из следующих рас5 суждений. Нормализация газовой среды в камере 1 с клетками для животных возможна при достаточно высокой подаче свежего воздуха, однако при этом потребуются весьма большие количества токсических

0 веществ и, следовательно, емкости фильтров-поглотителей 6, а также более глубокая коррекция температуры и особенно влажности воздуха в камере 1. Анализ этих процессов показывает, что оптимальной является

5 воздухоподача на уровне до 0,25% от необходимой по требованиям обеспечения соответствующих концентраций 02 и С02 в воздухе камеры 1. В качестве датчика 16 перепада давления используют микромано0 метр (фиг.4), содержащий широкий сосуд25, стеклянную измерительную трубку 26 со шкалой и дугообразную стойку 27 для фиксации угла наклона измерительной трубки 26.

5 Чувствительный элемент датчика 16 установлен в камере 1 с клетками для животных.

Диапазон измерения разрежения в камере 1 микроманометром (вариант ЦАГИ) от

0 0 до 200 мм Н20, чувствительность - ок. 0,125 мм Н20 (наклонное положение измерительной трубки).

Устройство для биологических исследований работает следующим образом.

5 Поместив в камеру 1 клетки 3 (пеналы) с животными, герметизируют ее с помощью дверцы с прокладками на зажимах. Посредством датчика 16 перепада давления устанавливают требуемое разрежение в камере 1 (перемещением управляющего фотореле

вдоль столба жидкости), включают вентилятор 4, тепломассообменник 5 и с помощью блока 11 регулировки (клапанами 12 и 13) и регулирующего впускного клапана 17 обратного действия устанавливают расход наружного воздуха, обеспечивающий заданное разрежение в камере 1. Причем в начале работы устройства клапан 17 закрыт. После достижения требуемого разрежения в камере 1, сигнал управляющего фотореле датчика 16 перепада давления открывает клапан 9 и токсическое вещество из емкости 7 через расходомер 8 поступает в смеситель 10, в котором интенсивно перемешивается с рециркуляционным воздухом и далее попадает в камеру 1. По сигналу датчика 16 открывается также и клапан 17. Участок воздуховода между тепломассообменником 5 и смесителем 10 выполнен с сужением в виде обычного эжектора с соотношением узкой и широкой части конического наконечника 3:1 (2,4:0,81 см), что обеспечивает в этом месте резкое падение статического давления в приточном воздуховоде за счет которого токсичное газообразное вещество поступает в смеситель 10 самотеком без использования специального нагнетающего компрессора. Вследствие этого емкость 7 и подводящие коммуникации находятся под пониженным давлением постоянно,- что исключает возможность попадания токсического вещества на этом участке устройства в окружающую среду.

На исходящем трубопроводе блока t1 регулирования установлен клапан 14, позволяющий отбирать пробы газовоздушной смеси из камеры 1 для периодического или непрерывного анализа его состава. Весь исходящий поток воздуха из камеры 1 пропускается через фильтр-поглотитель 6, в котором поглощается испытуемое токсическое или агрессивное вещество. Подпитка камеры 1 свежим воздухом осуществляется через впускной клапан 17 обратного действия, электрически связанный с датчиком 16 перепада давления, снабженным управляющим фотореле, которое включается после достижения величиной разрежения заданного значения в камере 1 с клетками для животных.

При уменьшении перепада давления в системе камера 1 -окружающая среда столбик измерительной жидкости датчика 16 запирает управляющее фотореле, что приводит к автоматическому выключению регулирующего клапана 9 и прекращению подачи токсичного вещества в камеру 1, одновременно закрывается клапан 17, что предотвращает возможность поступления токсического вещества в окружающую среду, поскольку камера 1 остается под разрежением большим, чем при открытом кпапа- не 17.

Для экстренной продувки камеры 1 кла- 5 пан 12 закрывают, а клапан 13 открывают полностью, что обеспечивает оперативное проветривание камеры 1 и поглощение токсического вещества в фильтре-поглотителе б. О степени чистоты воздуха в камере 1 в

10 этом случае можно судить по составу воздуха в элементе 15 анализа проб среды.

Регулирование концент рации исследуемого вещества в воздухе камеры 1 может осуществляться изменением проходного се15 чения рсгулир/ющего клапана 9 или концентрацией его в емкости 7, о также изменением кратности воздухообмена Е камере 1 с помощью клапанов 13 и 17 или сочетанием этих операций.

20 Использование устройства для биологических исследований обеспечивает следующие преимущества.

Существенное упрощение самого устройства и процесса эксплуатации его при

5, изучении действия токсических и агрессив- хных веществ на подопытных животных.

Повышение надежности обеспечения безопасности обслуживающего персонала при биологических исследованиях действия

0 токсических и агрессивных веществ на животных. Причем повышение безопасности персонала обеспечивается конструкцией системы вентиляции камеры 1 для животных и за счет автоматической блокировки

5 подачи исследуемого вещества в камеру 1 и автоматического отключения впускного клапана 17 при снижении величины разрежения в камере.

Меньший расход токсического вещест0 ва, а следовательно, и экономию емкости фильтров-поглотителей 6 за счет обеспечения меньшей кратности обмена воздуха в камере 1 введением контура рециркуляции в системе вентиляции камеры.

5 Большую оперативность управления режимами затравки животных за счет обеспечения рециркуляции воздуха в камере 1. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для биологических исследо0 ваний, содержащее блок отбора проб среды, датчик перепада давления, выход которого связан с входом управления обратного регулирующего клапана, расположенного в камере для животных, систему

5 вентиляции и кондиционирования воздуха, включающую вентилятор, всасывающий патрубок которого сообщен с камерой для животных, тепломассообменник и фильтр- поглотитель, и систему подачи токсичного

газа, снабженную емкостью для токсичного

газа и последовательно связанными посредством подающего трубопровода расходомером, клапаном и смесителем, выходной патрубок которого сообщен с камерой для животных, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности работы обслуживающего персонала и упрощения конструкции и процесса эксплуатации устройства, оно снабжено блоком регулирования потоков рециркуляционного и обменного воздуха, вход котрого связан с нагнетательным патрубком вентилятора, а

выходы соответственно первый - через последовательно соединенные блок отбора проб среды и фильтр-поглотитель с атмосферой, а второй - через теплообменник и посредством трубопровода, сечение которого меньше сечения подающего трубопровода системы подачи токсичного газа, - с входом смесителя, при этом емкость для токсичного газа подключена до расходомера, а клапан выполнен управляемым и его вход управления связан с выходом датчика перепада давления.

Изобретение относится к медицинской технике и биологии и может быть использовано при исследовании биологического действия токсичных и агрессивных веществ на подопытных животных. Цель изобретения - повышение безопасности работы обслуживающего персонала и упрощение устройства и процесса его эксплуатации. Устройство для биологических исследований содержит камеру 1 со стеллажами 2 для размещения клеток 3 с животными, приточно-вытяж- ную систему вентиляции и кондиционирования воздуха с вентилятором 4, тепломассообменником 5 и фильтром-поглотителем 6, систему подачи токсичного газа в камеру 1 с емкостью 7, расходомером 8, клапаном 9 и смесителем 10, блок 11 регулирования потоков рециркуляционного и обменного воздуха, включающий клапаны 12 и 13 и блок отбора проб среды из камеры 1 с клапаном 14 и элементом анализа 15. При работе устройства внутренний обьем камеры 1 и емкости 7 находится под разрежением, которое контролируется датчиком 16 перепада давления, что исключает попадание токсического вещества в окружающую среду. Клетки 3 с животными помещают в камеру 1 и создают в ней требуемое разряжение. По сигналу датчика 16 открываются клапаны 9 и 17 и соответственно токсичный газ и воздух начинают поступать внутрь камеры 1., Причем токсичное вещество из емкости 7 через расходомер 8, поступая в смеситель 10, интенсивно перемешивается с рециркуляционным воздухом. Состав газа в камере контролируется элементом анализа 15. Исходящий поток воздуха из камеры 1 пропускается через фильтр-поглотитель 6, который поглощает все агрессивные и токсичные излучаемые вещества. Устройство позволяет в широких пределах регулировать концентрацию токсичных веществ в камере 1.4 ил. сл о 00 00 сл 00

19

I I

Ј

t

Фиг.З

-Pd