Устройство для биологических исследований

(19) (11) ПИСАН ЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградский научно-исследовательский институт радиационной гигиены(56) Авторское свидетельство СССРЬ 563981, кл. А 61 М 16/02, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХИССЛЕДОВАНИЙ(57) Изобретение относится к медицинскойтехнике и биологии и может быть использо.вано при исследовании биологического действия токсичных и агрессивных веществ наподопытных животных. Цель изобретения -повышение безопасности работы обслуживающего персонала и упрощение устройства и процесса его эксплуатации. Устройстводля биологических исследований содержиткамеру 1 со стеллажами 2 для размещенияклеток 3 с животными, приточно-вытяжную 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 8,1681853 А 51)5 А 61 О 10/02, А 61 М 16/ 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.м о10 20 30 40 45 тных 50 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,3 - 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 тепловлажностной обработки и коррекции газового состава воздуха по 02 и С 02 (на фиг.2) и фильтр-поглотитель б 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 1, содержащено клапан 14 и элемент 15 анализа проб среды (газоанализатором) на исходящем потоке воздуха,. для о"истки 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 измеряется датчиком 16 перепада давления типа микроманометра ЦАГИ 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 се-. чения и впускного клапана 17 обратного действия, через который осуществляется подача свежего воздуха в камеру 1. Тепломассообменник 5, включающий(фиг,2) цилиндрический корпус 18, кониче ские фланцы 19, перфорированные перегородки 20, теплообменник 21, сменный фильтр-поглотитель 22 С 02, сменный фильтр-осушитель 23 воздуха и штуцер 24 с краном для подачи С 02, осуществляет коррекцию температуры среды (теплообмен), ее влажность (массообмен), а также поглощение С 02, выделяющегося в процессе жизнедеятельности испытуемых животных, и восполнение недостатка кислородосодержания воздуха. Последнее важно в плане оптимизации условий экспериментальных исследований и видно из следующих рассуждений, 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 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 воздухоподача на уровне до 0,25% от необходимой по требованиям обеспечения соответствующих концентраций 02 и С 02 в воздухе камеры 1. В качестве датчика 16 перепада давления используют микроманометр (фиг,4), содержащий широкий сосуд 25, стеклянную измерительную трубку 26 со шкалой и дугообразную стойку 27 для фиксации угла наклона измерительной трубки 26,Чувствительный элемент датчика 16 установлен в камере 1 с клетками для живоДиапазон измерения разрежения в камере 1 микроманометром (вариант ЦАГИ) от 0 до 200 мм Н 20, чувствительность - ок. 0,125 мм Н 20 (наклонное положение измерительной трубки).Устройство для биологических исследований работает следующим образом,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 фоторелевдоль 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 статицеского 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 токсицеского вещества на этом участке устройства в окружающую среду,На исходящем трубопроводе блока 11 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 токсицного вещества в камеру 1, одновременно закрывается клапан 17, что предотвращает возможность поступления токсического вещества в окружающую сре ду, поскольку камера 1 остается под разрежением большим, чем при открытом клапане 17.Для экстренной продувки камеры 1 клапан 12 закрывают, а клапан 13 открывают полностью, что обеспечивает оперативное проветривание камеры 1 и поглощение токсического вещества в фильтре-поглотителе 6. 0 степени чистоты воздуха в камере 1 в этом случае можно судить по составу воздуха в элементе 15 анализа проб среды, Регулирование концентрации исспедуемого вещества в воздухе камеры 1 может осуществляться изменением проходного се 15 ченля регулирующего клапана 9 или концентрацией его в емкости 7, а также изменением кратности воздухообмена в камере 1 с помощью клапанов 13 и 17 или сочетанием этих операций,Использование устройства для биологи. 20 ческих исследований обеспечивает следующие преимущества.Существенное упрощение самого устройства и процесса эксплуатации его при ных веществ на подопытных животных,Повышение надежности обеспечения безопасности обслуживающего персонала при биологических исследованиях действия 30 токсических л агрессивных веществ на животных. Причем повышение безопасности персонала обеспечивается конструкцией системы вентиляции камеры 1 для животных и" за счет автоматицеской блокировки подачи исследуемого вещества в камеру 1 и автоматицеского отключения впускного клапана 17 при снижении величины разрежения в камере.Меньший расход токсического вещества, 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,Большую оперативность управления режимами затравки животных за сцет обеспечения рециркуляции воздуха в камере 1.Формула изобретения Устройство для биологических исследо 50 ваний, содержащее блок отбора проб среды, датчик перепада давления,. выход которого связан с входом управления обратного регулирующего клапана, расположенного в камере для животных, систему 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 25, изучении действия токсических и агрессив 7 1681853газа и последовательно связанными посредством подающего трубопровода расходом ером, клапаном и смесителем, выходной патрубок которого сообщен с камерой для животных, о т л и ч а ю щ е е с я 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 5 посредством трубопровода, сечение которого меньше сечения подающего трубопровода системы подачи токсичного газа, - с входом смесителя, при этом емкость для токсичного газа подключена до расходоме ра, а клапан выполнен управляемым и еговход управления связан с выходом датчика перепада давления.1681853 Составитель Л,ПантелееваТехред М.Моргентал аказ 3356 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Редактор М.Бланар Корректор О.Кравцова3