CC BY
23
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
О ПРИМЕНЕНИИ ТЕРМОЭЛЕКТРОМЕТРИИ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Кандидаты медицинских наук Ю. Л. Петров, Л. Д. Тихомирова
Из Украинского научно-исследовательского института коммунальной гигиены
[01 Гг » Г0Н Г,
ЛЛЛЛЛЛЛ/ Шг 1 ЛЛЛЛЛЛЛ/ Ш, ■
Кг К, '
Метод измерения температуры различных органов, основанный на термоэлектрическом эффекте, успешно используется в медицинской науке. В экспериментальной гигиене этот метод, по-видимому, можно
было бы использовать значительно шире, чем это наблюдается до сих пор. Перед гигиенистами часто встает вопрос, на какие органы человека или подопытного животного и в какой степени воздействует то или иное изучаемое вещество. Для ответа на этот вопрос применяли разнообразные, иногда. очень сложные, методы. Точное измерение температуры внутренних органов в этом случае может не только дать быстрый ответ, но и позволяет также сопоставить температурные реакции различных внутренних органов.
Для такого определения необходимо иметь термоэлектрическую установку, схема которой дана на рис. 1.
Для исследования температуры какого-либо внутреннего органа у животных (головной мозг, печень, костный мозг и т. п.) конец термопары (обычно медь и констан-тан) вводят в этот орган. Другой конец термопары вводят в сосуд Дыоара и погружают в автол, нагретый до температуры, близкой температуре исследуемого органа (38°). Медные проводники от термопар соединяют с зеркальным гальванометром типа ГЗС-47 или М-25. В установку вводят также ключ и шунт (для изменения чувствительности установки). В установку может входить несколько термопар, подключенных каждая к отдельному гальванометру. Это дает возможность исследовать одновременно температурные реакции ряда внутренних органов. Лучи света, отбрасываемые зеркальцами гальванометров, записывают термо-
Р'ис. 1. Схема термоэлектрической установки, использованной в опытах с унитарными термопарами.
Т\ и Т2 — термопары, расположенные на облучаемом и необлучаемом предплечьях исследуемого; К\ и /Сг — ключи; и Шч — шунты; Л и А — зеркальные гальванометры; То — «нулевые» термопары в сосуде
Дыоара (Д).
граммы на фотобумаге, находящейся в фотокимографе. При отсутствии фотоокимографа можно регистрировать движение световых лучей гальванометров визуально по шкале. Фотокимограф или шкалу устанавливают на расстоянии около 1 м от гальванометров. При пользовании фотокимографом целесообразно включить в схему световой отметчик времени и отметчик применяющихся раздражителе/!.
При одинаковой температуре обоих концов термопар (в исследуемом органе и в сосуде Дыоара) электротока в цепи не возникает. При разности температур на концах термопар возникает электродвижущая сила, пропорциональная разности температур. Благодаря этому происходит отклонение зеркальца гальванометра.
Как известно, температура органа является интегральным показателем уровня процессов обмена веществ, происходящих в данном органе. Увеличение температуры свидетельствует об активации метаболизма, а снижение температуры — о понижении уровня обмена веществ.
Мы применили электротермометрический метод для исследования температурных реакций кожи. Как известно, внимание гигиенистов и представителей некоторых других отраслей медицины привлекают биологические реакции человека при воздействии ультрафиолетовых лучей. Из этих реакций более изучена эритемная и ею обычно пользуются в лечебной практике. Менее изучена и реже применяется как биологический тест температурная реакция кожи (Г. С. Варшавер и Г. М. Франк, Д. А. Нурмухамедов и др.). Вместе с тем температурная реакция является чувствительным биологическим тестом, улавливающим реакцию организма на ультрафиолетовое облучение небольшой интенсивности еще в латентный период.
Таким образом, температурная реакция облученной кожи может служить показателем уровня трофических процессов и ней.
В наших опытах облучение испытуемых проводили в лабораторных условиях лампой ПРК-4. Облучали ограниченные участки предплечий площадью 10—50 см2. Расстояние от лампы до облучаемого участка кожи составляло 25—70 см, а экспозиция—1 —10 минут. Указанные варианты экспозиции и удаления от источника облучения были применены с целью изучить действие различных доз облучения.
В опытах использовали дифференциальные и унитарные термопары. В первом случае одну из термопар помещали на облучаемое предплечье, вторую — на необлучаемое. При пользовании унитарными термопарами одну термопару фиксировали на облучаемом предплечье, а вторую — погружали в сосуд Дыоара. Интенсивность облучения составляла 1/в, !/4, 1/2 эритемной дозы (ЭД), а в некоторых опытах применяли полную эритемную дозу. Всего проведено 42 опыта, включающих 4000 измерений. Температуру кожи определяли с точностью до 0,003°.
Основные результаты проведенных исследований отражены на рис. .2 и в таблице.
Исследования показали, что почти тотчас же после начала облучения (обычно через 5—10 секунд) возникает локальная температурная реакция кожи облученной руки, распространяющаяся на расстояние 5—6 см. В реакции можно различить три фазы: 1) начального снижения температуры кожи (например, у исследуемых С. и Е.), которая иногда отсутствует; 2) подъема температуры (основная фаза, всегда отмечаемая); 3) снижения температуры до исходного уровня. Вторая рука исследуемых не реагирует температурными сдвигами на облучение.
Как видно из приведенных в таблице данных, имеется зависимость .между температурной реакцией кожи и величиной биодозы. При эри-темном облучении температурная реакция кожи гораздо больше по .величине и по длительности, чем при субэритемных дозах. Реакция
30.7
30.5-
30.3-
30,7-29,9-
¿9,7-
29,5-
29.3* 0,1
наступает тотчас после облучения, а эритема возникает лишь через
2 часа после этого.
Вначале (до I суток) температурная реакция разлитая. В дальнейшем повышение температуры регистрируется уже только в области
эритемы и составляет 0,1—0,2°. При облучении Уг ЭД вторая фаза реакций . менее выражена как по длительности (6%), так и по величине (51%), чем при эритем-ном облучении. При 1/*ЭД все фазы температурной реакции кожи выражены гораздо слабее, чем после облучения 7г ЭД; еще слабее реакция при применении Ув ЭД.
Судя по полученным данным, дозы меньшие У8 ЭД не являются биологически активными. Интересно отметить, что Н. Ф. Галанин и др. ре^ комендуют как гигиенически необходимую для человека норму ультрафиолетовых лучей !/7—Уа биодозы на основании
1
1-г
Г I
I I
50
100
150
МО
Рис. 2. Термограммы облученной кожи предплечья у обследованных добровольцев.
Снизу вверх: термограммы у исследуемых Е., П. и С. Доза облучения — '/г эритемной дозы, экспозиция 2—3 минуты, расстояние от источника облучения — 25 см. По оси ординат — температура кожи в градусах шкалы Цельсия; по оси абсцисс — время в минутах. Крестиками над кривыми указан момент начала облучения.
биохимических показателей антирахитического действия. Наши данные по изучению температурной реакции кожи подтверждают эту рекомендацию. Они выявляют температурную реакцию кожи при дозе не менее
7в эд.
При повторных облучениях температурная реакция кожи, судя по нашим данным, менее выра-
Температурная реакция кожи человека, облученной ультрафиолетовыми лучами (средние данные)1
жена, что, очевидно, объясняется снижением реактивности кожи и адаптацией к ультрафиолетовым лучам.
Температурная* реакция
кожи, как известно, является специфической реакцией на воздействие ультрафиолетовых лучей. Это подтверждается нашими контрольными опытами, в которых применялось облучение тех же участков кожи осветительной лампой мощно--стью 25 вт, дающей по нашим измерениям, такой же тепловой эффект, как и лампа ПРК-4. В этих контрольных опытах среднее повышение температуры облученного участка кожи составляло лишь 0,178° при длительности реакции всего 6,4 минуты. Здесь не -наблюдалось совсем описанных выше фаз, а повышение температуры зависело только от действия тепловых лучей.
Дозы облучения (ЭД) Первая фаза реакции V Вторая фаза реакции Длительность Есей реакции
длительность величина длительность величина
1 3 0,044 825 0,708 ЗСОО
Чг 5 0,077 46 0,359 88
1и 2 0,042 34 0,194 81
гЫ 2 0,014 8 0,114 26
1 Интенсивность облучения выражена в эри-темных дозах (ЭД), длительность реакции — в-минутах, величина реакции — в градусах.
!
Очевидно, механизм температурной реакции кожи при ультрафиолетовом облучении является рефлекторным, так как данная реакция возникает непосредственно вслед за облучением. Это вполне согласуется с высказываниями С. А. Бруштейна1 о возможности выработки условнорефлекторной реакции на светолечебные процедуры.
В настоящее время общепризнано, что температура какого-либо органа отражает интенсивность процесса обмена веществ, в нем протекающего. По указанным соображениям температурные сдвиги сейчас
Рис. 3. Температурная реакция головного и костного мозга у кролика на введение 1 мл 0,01% раствора адреналина в вену.
« — температурная кривая головного мозга, б — температурная кривая костного моз-га. Крестиком под кривыми отмечено время введения адреналина. Продолжительность записи — 1 час.
XX
Рис. 4. Температурная реакция костного мозга и подкожной клетчатки у кролика при раздражении седалищного нерва.
а — температурная кривая подкожной клетчатки, б — температурная кривая костного мозга. Крестиками под кривыми указан момент раздражения седалищного нерва. Длительность раздражения — 5 секунд, расстояние между первичной и вторичной катушками индукционного аппарата — 12 см.
трактуются как проявление изменений активности обмена веществ в облученной коже. Вначале, в первой фазе реакции, обмен веществ в облученной коже немного снижается, во второй фазе — усиливается и в третьей — постепенно достигает исходного уровня. Активация процессов обмена веществ в коже под действием ультрафиолетовых лучей согласуется с литературными данными (Т. Н. Промтова, 1947; Н. Н. Племянникова, 1960; Т. М. Каменецкая, 1959,
и др.).
Одновременно с повышением метаболизма может усиливаться кровоснабжение, так как эти процессы тесно связаны между собой.
Приведенные нами на-бл ю де н и я п о дт в е р ж д а ют, что температурная реакция кожи выявляет сдвиги метаболизма и кровоснабжения кожи.
Метод электротермометрии мы применили также опытах на кроликах для изучения температурных реакций внутренних органов при ряде воздействий. В частности, были проведены наблюдения над кровенаполнением костного мозга у кроликов с учетом регистрации температурных реакций головного и костного мозга, а также подкожной клетчатки.
Перед опытом кролику производили трепанацию черепа и верхней трети большеберцовой кости; вводили две термопары: одну — в большие полушария головного мозга (либо под кожу), другую —в сосуд Дыоара. Для регистрации температурной реакции костного мозга одну термопару вводили в костный мозг, другую — погружали в тот же сосуд Дьюара. Запись фотограмм вели по схеме, описанной выше.
Опыты проводили на фиксированных кроликах, в ушную вену которых вводили 0,01% раствор адреналина в количестве'1 мл. В другой серии исследований производили раздражение индукционным током
1 Дисс. докт., 1910.
седалищного нерва, иннервирующего костный мозг большеберцовой кости.
Для иллюстрации полученных данных приводим температурные реакции головного и костного мозга (рис. 3 и 4).
Как видно из приведенных данных, на введение адреналина костный мозг реагирует значительным понижением температуры, начинающимся сразу же после введения. Эта реакция, по нашим данным, длится от 10 до 30—40 минут, а затем сменяется плавным повышением температуры костного мозга. Обычно при этом температура костного мозга поднимается несколько выше исходного уровня. Температура же головного мозга после введения адреналина не дает заметных сдвигов. Последнее наблюдение подтверждает известные из литературы данные о влиянии введения адреналина на температуру головного мозга
(Н. В. Семенов, 1952).
После раздражения седалищного нерва отмечалось немедленное снижение температуры костного мозга большеберцовой кости (см. рис. 4). У некоторых кроликов даже слабое раздражение вело к сдвигам температуры костного мозга, которая вначале повышалась, а затем волнообразно снижалась. Температура тела, определяемая в подкожной клетчатке, во время таких наблюдений менялась значительно меньше и плавно снижалась через несколько минут после раздражения нерва. Изменения температуры костного мозга после введения адреналина и раздражения седалищного нерва могут быть следствием изменения уровня процессов обмена веществ в костном мозгу или же
изменения его кровенаполнения.
Нам кажется, что описанная методика изучения температурных реакций органов человека и животного является удобной для решения ряда гигиенических вопросов.
Метод измерения температуры внутренних органов может быть использован в комплексе с другими исследованиями для гигиенического изучения ряда агентов внешней среды. Метод электротермометрии помогает установить не только степень реакции того или иного органа на изучаемое вещество, но и последовательность, в которой органы на
это вещество реагируют.
1. Методом электротермометрии определялась температурная реакция кожи человека при облучении ее субэритемными дозами ультрафиолетовых лучей. Сдвиги температуры кожи при этом носят фазовый характер и объясняются изменениями интенсивности обмена веществ
и кровоснабжения.
2. Температурные реакции головного и костного мозга при использованных нами раздражителях (введение адреналина, раздражение седалищного нерва) указывают на наличие или отсутствие реакций со стороны изучаемых органов. Эти реакции являются интегральным отражением процессов метаболизма и связанного с ним кровоснабжения
в исследуемых органах.
3. Методика изучения температурных сдвигов внутренних органов подопытных животных при помощи термоэлектрической установки может применяться в гигиенических исследованиях ряда веществ, находящихся во внешней среде и влияющих на организм.
Галанин Н. Ф. В кн.: Доклады научной конференции по итогам работы за 1956 год Ин-та радиационной гигиены. Л., 1957, стр. 3. — Каменецкая Т. М. Вопр. курортол., 1959, № 1, стр. 25. — Н у р м у х а м е д о в Д. Н. В кн.: Вопросы физиотерапии и курортологии. М., 1959, стр. 172. — П л е м я н н и к о в а Н. Н. В кн.:
Выводы
ЛИТЕРАТУРА
26
4
Ультрафиолетовое излучение. М., 1960, сб. 3, стр. 76. — П ром то в а Т. Н. Труды научной сессии, посвящ. 25-летию Ин-та физиотерапии. М., 1947, ч. 1, стр. 146. — Семенов Н. В. Изменения температуры головного мозга и их возникновение в норме патологии. Дисс. докт., Киев, 1952.
Поступила 23/Х 1961 г.
ХРОМАТЕРМОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОЗДУХЕ
Кандидат медицинских наук М. Л. Красовицкая, младший научный сотрудник Т. С. Запорожец и инженер А. С. Соболев
Из Уфимского научно-исследовательского института гигиены и профзаболеваний
Большое разнообразие и различная токсичность углеводородов, загрязняющих воздух, вызывают необходимость их раздельного определения.
В связи с отсутствием химических методов раздельного определения углеводородов ряда метана и этилена нами была сделана попытка решить данный вопрос с помощью хроматермографического метода, получившего за последние годы всеобщее признание как весьма эффективного метода разделения и анализа сложных смесей. Он основан на различии адсорбционных свойств компонентов смеси. Однако метод, разработанный для промышленных целей, не может быть целиком перенесен в санитарную химию ввиду резкой разницы в концентрациях исследуемых газов. Для проведения санитарно-химических исследований требуются более чувствительные методы.
Для хроматермографического определения углеводородов в воздухе мы использовали хроматермограф ХТ-2М, применяемый для разделения газовых смесей в производственных лабораториях, приняв ряд мер по повышению его чувствительности. Прибор состоит из хромато-графической колонки со ступенчатым электрообогревом, газоанализатора, где происходит сжигание десорбирующихся компонентов, и фиксирующего прибора—электронного потенциометра. В качестве газоносителя брали воздух, который перед поступлением в колонку проходил через очистительную систему, состоящую из силикагеля, хлористого кальция и гидрата окиси калия. Для адсорбции газов использовали активную окись алюминия зернением 0,25—0,50 мм, осушенную при 120° и пропитанную 3,6% раствором МаОН.
Чувствительность анализа была увеличена за счет перевода потенциометра с 10 до 1 ту и увеличения количества воздуха, взятого для анализа, с 1 мл, предусмотренного конструкцией прибора, до 300— 600 мл. Это вызвало необходимость изменения способа нанесения пробы на колонку с адсорбентом.
Для такого количества воздуха дозатор прибора емкостью 1 мл не мог быть использован. Вместо него на пути потока воздуха (носителя) помещали газовую пипетку с пробой, которую вымывали шестикратным объемом воздуха на хроматографическую колонку. С увеличением объема вводимого для анализа воздуха появилась необходимость в улучшении разделительной способности хроматографической колонки, что было достигнуто увеличением ее длины. Опытным путем выяснено, что достаточно хорошее разделение получается при длине трубки 5 м. Дальнейшее увеличение длины нецелесообразно, так как это приводит к удлинению времени анализа.
