CC BY
6
ЗА РУБЕЖОМ
УДК 614.72:681.248-97:615.478.6
установка для затравки мелких лабораторных
животных низкими концентрациями
сернистого газа 1
3. Лабоункова, 3. Гоштялек Институт гигиены, Прага
Одну из возможностей изучения биологического действия вредных веществ в атмосфере представляет длительная круглосуточная затравка лабораторных животных. Перед нами была поставлена задача создать аппаратуру для непрерывной полугодовой затравки 80 крыс (60 подопытных и 20 контрольных) тремя разными концентрациями сернистого газа. Применяемые до сих пор установки имели ряд недостатков. Отчасти это относится и к установке, описанной Б. К. Байковым и В. И. Шульгиным: она обладает недостаточной площадью для подопытных животных.
При конструировании мы исходили прежде всего из необходимости создания оптимальных условий для крыс. Эти условия следующие: объем на 1 животное 2,29—16,48 дм3; температура воздуха 18—21°; скорость движения воздуха 0,2 м/сек; обмен воздуха в камере 10—15 раз в час; площадь камеры для 1 крысы весом 300 г (по Ьаппе-РеМег) 3,25 дм2; относительная влажность 45—60%; шум не более 40 дб; разность в температуре на входе и выходе из камеры макс. ±8°; освещение 8—10 вт/м2. Другой немаловажный фактор — это соблюдение определенного режима камеры. .В частности, предусматривалась ежедневная подача свежей воды и корма, возможность ухода в короткий срок, создание аварийной вентиляции камер на случай отказа установки для подачи воздуха, чистота всасываемого воздуха, содержание подопытных и контрольных животных в одинаковых условиях. Кроме того, учитывались при проектировании и технические требования. К ним относились
1 Техническую помощь при выполнении работы оказывали Б. Дурдил, Р. Кубечка, И. Поопишил, В. Трмал. В решении задачи принимали участие: инженер В. Бе-
роункий (Государственный исследовательский институт теплотехники), доц. инженер Б. Бошек (кафедра автоматизации и регулирования Чехословацкого ВТУЗа), инженер Б. Валенка (Электротехнический испытательный институт), доктор А. Влчек (Исследовательский институт природных лекарственных веществ), инженер М. Кадлец (заводы воздухотехнического оборудования), доктор й. Кржиж (медицинский гигиенический факультет), инженер М. Лада (Государственный исследовательский институт машиностроения), доктор инженер М. Лазньовский (Институт гигиены труда и профзаболеваний), К. Мосер (Институт сывороток и вакцин), инженер М. Мусил
(Институт гигиены), доктор инженер И. Немец (Государственный исследовательский институт машиностроения), доктор И. В. А. Новак (Полярографический институт АН ЧССР), доц. инженер И. Смолик (кафедра воздухотехники Чехословацкого ВТУЗа), доктор 3. Убл (Институт гигиены).
следующие: устойчивость материала для камер против сернистого газа (БОг) и отсутствие его; устойчивость против обгрызания крысами; герметичность камер; обеспечение стабильности содержания 302 в камере; непрерывная регистрация концентрации БОг у выхода из камеры; кондиционирование воздуха в помещении; совершенное распределение газа в опытной камере; отвод газа из камеры; автоматическое прекращение подвода БОг при отказе дозирования.
С учетом этих требований была создана опытная установка, описание которой приведено ниже (рис. 1, а и б).
Рис. 1. Внешний вид затравочных камер в сборе.
а — / — затравочные камеры: 2 — воздуховоды, подающие кондиционированный воздух; ') — приспособления для автоматической регистрации концентраций в камере; 6 — 4 — устройства для дозирования сернистого газа.
Опытная установка состоит из 4 горизонтальных затравочных камер (/), устройства для подачи в камеры кондиционированного воздуха (2), дозирующего устройства для подачи в камеры определенных концентраций сернистого газа (3) и приспособления для автоматической регистрации концентраций сернистого газа в камерах (4).
Камеры для экономии места помещены одна над другой (рис. 2), каждая для 20 крыс. В верхней камере 1 создана концентрация S02 на уровне 12,5 мг/м3, в камере 2 — концентрация 2,5 мг/м3, в камере 3— концентрация 0,5 мг/м3. Камера 4 для контрольных животных расположена внизу. Камеры друг к другу прикреплены треугольными кусками листовой стали толщиной 2 мм, которые служат ножками. В случае надобности их можно разделить и применять отдельно. Высота всех камер с подставками 1800 мм, нижняя камера находится на высоте 150 мм от пола.
Рис. 3. Устройство камеры, /—кожух; 2 —фланец; 3 —решетка; 4 — поднос для мочи и фекалий; 5 — сетки на впускном и отводном фланцах; 6 — съемная передняя за-I стекленная стена. Масштаб 1 : 10.
Передняя застекленная стенка съемная, стекло вставлено в угловую сталь (5X25X2 мм), заклеено эпоксидной смолой; вся стенка вставлена в передний угловой фланец кожуха камеры (1). Прокладка из силиконового резинового шланга с наружным диаметром 18 мм и толщиной стены 2 мм внутри выполнена пенистой резиной. Этот шланг помещен в желобке из оцинкованной листовой стали (15X10X1 мм), который привинчен к переднему угловому фланцу. Застекленная стенка присоединяется к кожуху камеры 10 быстродействующими затворами.
На задней стене камеры прикреплено поясками из листовой стали толщиной 0,5 мм 7 простых склянок для воды емкостью около 100 мл.
Кожух камеры (рис. 3) размером 1300X500X300 мм изготовлен из 2 кусков оцинкованной листовой стали, гнутой и соединенной отбор-тованием. Чтобы обеспечить плотность, шов промазывают эпоксидной смолой.
Фланец камеры (2) из угловой стали размером 30X30X3 мм находится как на входной и выходной стороне камеры, так и на передней стороне, где в него вставлена стеклянная стена (6). Она соединена с кожухом камеры (1) заклепками.
Решетка камеры изготовлена из перфорированной жести толщиной 0,8 мм с квадратными отверстиями и длиной сторон 10 мм. Она закреплена в середине и на краях угловой сталью размерами 25X25X2 мм. Крысы живут на этой решетке без подстилки, которая могла бы поглощать БОг, фекалии и моча падают через решетку на поднос (4). Решетка двигается при чистке камеры вперед и обратно в желобке, помещенном на расстоянии 70 мм от дна камеры, на решетках подводного и отводного фланцев (5). Для более удобной манипуляции передний край и стороны решетки оснащены рукоятками.
Поднос для фекалий изготовлен из оцинкованной жести, он достаточно высокий (15 мм), швы закреплены посредством клепки и пайки. Чтобы избежать искривления подноса, его разделяют 3 перегородками на одинаковые части.
Решетки (3) на подводном и отводном фланцах изготовлены из той же жести, что и решетки; они также просоединены заклепками к угловой стали фланца и к проводу решетки.
Рис. 2. Схема установки камер (вид сбоку).
I — камера с предельной концентрацией исследованного вещества; 2 — со средней концентрацией; 3 — с самой низкой концентрацией; 4 — с чистым воздухом.
К подводящим и отводящим фланцам камеры (см. рис. 3) с решетками прикрепляются переходные воздухопроводные части в форме усеченной пирамиды (см. рис. 2). Каждая из них длиной 57,5 см, ее верхняя стена образует с перпендикуляром угол 60°.
Объем камеры составляет 195 дм3 и площадь — 65 дм2. На 1 животное приходится объем 9,75 дм3 и площадь 3,25 дм2. Обмен воздуха составляет 15,5/час, скорость движения воздуха 0,72 см/сек; через камеру поперечным сечением 11,5 дм2 проходит в среднем около 3 м3 в час.
Для лакового покрытия камер и всего добавочного оборудования применен двухкомпонентный смоляной лак чехословацкого производства.
Рис. 4. Воздушная схема установки.
1— кондиционирующая система; 2 — всасывающий трубопровод с фильтрами грубой и тонкой очистки; 3 — вентилятор высокого давления; 4 — уравнительный сосуд-барабан; 5—краны; 6 — подводящий трубопровод; 7 — включательный термометр; 8 — трехходовой кран; 9 — предохранительное устройство; 10 — камеры затравочные; 11 — отводящий трубопровод; 12 — байпас; 13—поглотитель; 14 — вентилятор среднего давления; 15 — выходной трубопровод; 16 — баллон со сжатым сернистым газом; 17 — ртутный маностат; 18—магнитный предохранительный клапан; 19 — регулятор давления; 20 — уравнительный сосуд; 21 — смесительная система; 22 — впускной трубопровод: 23 — отбор проб воздуха для автоматических анализаторов; 24 — анализаторы; 25 — регистрирующий самопишущий
прибор.
Ввиду большого веса решеток и подносов более выгодно было бы создать камеру из листового алюминия, но из-за того что у нас не было возможности его сварить, мы вынуждены были применить оцинкованную листовую сталь.
Система кондиционирования воздуха в камерах следующая.
Воздух в камеры подается из помещения площадью приблизительно 14 м2 и объемом 47 м3. Применена установка для кондиционирования воздуха (тип Chrysler — Imperial 1800), производительность которой равна 540 м3/час. Воздух в помещении заменяется приблизительно 12 раз в час. Из этого количества 240 м3 воздуха забирается из соседнего коридора (из-за меньшей разности в температуре), остаток рециркули-рован. Воздух фильтруется через вставку чехословацкого производства (NEFI 11) с 75—85% пылеулавливанием при содержании 80% частиц размерами меньше 10 мк. Холодопроизводительность установки составляет 2500 ккал/час. Примененный нами аппарат для кондиционирования воздуха не имеет нагревательного приспособления, поэтому мы осу-
ществили отопление с помощью системы 2 кондиционирующих нагревательных спиралей, соединенных последовательно, производительностью 1 квт каждая. Для удовлетворения повышенных требований к отоплению имеется водяная отопительная система производительностью 2 квт. Общая тепловая потеря помещения, рассчитанная на наружную температуру —12°, температуру соседнего помещения 20° и температуру коридора — 10°, равняется 3250 ккал/час.
Воздух из помещения всасывается через трубопровод, показанный на рис. 4 (2), с двумя фильтрами; первый из них аналогичен вставке аппарата для кондиционирования воздуха, а второй — более плотный (фильтровальная вставка NOVA). Пылеулавливание составляет 95% для масляного тумана (^0,31 мк). Потеря давления 14—20 кг/м2 относится к чистой фильтровальной вставке.
Воздух всасывается вентилятором (3), специально сконструированным для наших целей. Он состоит из 3 рабочих колес и пылесоса (220 в — 400 вт), спирального корпуса, приводимого в движение асинхронным двигателем на 2830 об/мин. Вентилятор, приводимый в движение с помощью ременной передачи, имеет 11 500 об/мин; незагруженный, он достигает при запертом дроссельном клапане и закрытом входном отверстии максимального давления 900 кг/м2, а при эксплуатации обладает производительностью 48 м3/час и давлением 741 кг/м2.
Из вентилятора воздух переходит в уравнительный сосуд (4), изготовленный из барабана объемом 200 л, где помещается 6 перфорированных листов от окружности к оси цилиндра и на дне над уровнем подвода проволочная сетка, чтобы обеспечить перемешивание воздуха. На верхней окружности барабана расположено 5 выходных кранов (5), через которые воздух по трубопроводам (6) попадает как в камеры (10), так и в смесительную систему (21), обеспечивающую дозировку газа. На крышке барабана помещен ртутный маностат для регулирования излишнего воздуха, отвод которого направлен в поглотитель (13). На подводящем трубопроводе (б) находится включательный термометр (7), управляющий отоплением, и трехходовой кран (S), позволяющий отводить во время манипуляции внутри камеры смесь воздуха и SO2 байпасом (12). На входе камеры имеется предохранительное устройство (9), обеспечивающее вентиляцию камеры при аварии с подачей воздуха. Предохранительное устройство состоит из механической части и автоматической.
Механическая часть предохранительного устройства помещается на нижней стороне входного трубопровода. Круглое отверстие диаметром 50 мм закрыто с помощью электромагнита (напряжение 220 в, 2,9 а, частота 50 гц. тяга 3 кг, высота подъема 1,5 см, работа 4,5 кг/см). В случае выключения электрического тока перестает действовать магнит, открывается отверстие и воздух будет поступать из помещения в камеры самотеком. И в этом случае отвод воздуха, как и при нормальной работе, осуществляется через отводящий трубопровод (11).
Автоматическая часть предохранительного устройства в случае аварии переключает подачу воздуха в камеры на постоянный ток. Для этого разработано специальное устройство.
Из камер воздух с S02 отводится по трубопроводу (11) через поглотитель (13) и оттуда вентилятором среднего давления (14) производительностью 78 м3/час через выходной трубопровод (15) из здания. Поглотитель (13) изготовлен из бидона для бензина емкостью 20 л. В одно из отверстий бидона входит весь воздух из камер и барботиру-ется через 18% раствор калиевого щелока, которым наполнен поглотитель. Через второе отверстие, оснащенное тем же самым магнитом, какой имеется на предохранительной установке камер (9), всасывает воздух вентилятор среднего давления (14). Во избежание отрицательного давления в камерах избыток воздуха всасывается из помещения.
Дозирующее устройство действует следующим образом: SO2, который получают из бомбы (16), проходит сначала через ртутный мано-стат (17), который нужен на случай закрытия предохранительного магнитного клапана (18). В этом случае он барботируется ртутью и отводится в поглотитель (13). За маностатом (70 мм рт. ст.) помещен предохранительный магнитный клапан, закрывающий S02 дальнейший путь в дозирующую аппаратуру в случае любой аварии.
За предохранительным клапаном включен микрорегулятор давления сжатого SO2 собственного производства (19) и уравнительный предохранительный сосуд для поддержания постоянного уровня (20), т. е. стеклянная банка емкостью 1 л, препятствующая обратному проникновению жидкости из смесительной системы (21) в подводящий трубопровод. S02 входит дальше в смесительную систему (21), где на принципе блоков разрежения, т. е. маностатов и диафрагм, он постепенно разжижается воздухом до необходимой концентрации.
Контроль над этими концентрациями осуществляется с помощью полярографическо-кулонметрических анализаторов по Новаку (24), которые помещены на входе во все 4 камеры, и контрольным анализатором на отводящем трубопроводе (11). Установленные величины записывает в двухминутных интервалах регистрирующий прибор (25) с чувствительностью 50 мка, шеститочечный, магнитноэлектрической системы. Подробные сведения об анализаторе можно найти в работе Noväk.
Дозирующая установка в нашем случае была решена специально для S02, но она может служить и для опытов с другими газами.
ЛИТЕРАТУРА
Банков Б. К., Шульгин В. И. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1963, в. 7, с. 99. — Noväk J. V. A., Collect, czechosl. ehem. Commun., 1965, т. 30, с. 2903.
Поступила 28/111 1966 г.
