Спосіб захисту біологічних об’єктів при гравітаційних перевантаженнях

Спосіб захисту біологічних об'єктів при гравітаційних перевантаженнях, який включає занурення об'єкта в рідину, який відрізняється тим, що об'єкт поміщають в капсулу з системою життєзабезпечення, яка оточена двома пружними оболонками і зовнішньою твердотілою оболонкою, а простір між оболонками заповнюють рідиною, питома вага якої дорівнює 1,005-1,007 г/см2 Спосіб стосується медицини, а саме, авіаційної космічної медицини, і може бути використаний для польотів в літальних апаратах і космічних кораблях За прототип обрано спосіб захисту біологічних об'єктів при гравітаційних перевантаженнях (А А Сергеев Физиологические механизмы действия ускорения - М - 1979 - 360 с), який заключається в зануренні об'єкта в рідину Ознаками прототипу, які співпадають з суттєвими ознаками запропонованого способу, є занурення об'єкта в рідину Причинами, що перешкоджають досягненню очікуваного технічного результату (підвищення ефективності захисту біологічних об'єктів при гравітаційних перевантаженнях), є складність забезпечення дихання людині, зануреній в рідину, затруднения дихання і відчуття страху, яке виникає у людей, занурених у рідину при дії прискорень, практична неможливість для людини, зануреної в рідину, керувати космічним кораблем чи проводити будь-які спостереження В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу шляхом використання принципу гідравлічного захисту життєво важливих органів, що існує в природі, коли, наприклад, головний і спинний мозок заключені в спинномозкову рідину, при цьому система захисту головного і спинного мозку від гравітаційних перевантажень складається з трьох замкнутих сполучнотканинних оболонок, між якими знаходиться спинномозкова рідина, які, в свою чергу, заключені в твердий кістковий остів - череп і хребтовий стовп Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі захисту біологічних об'єктів при гравітаційних перевантаженнях, який включає занурення об'єкта в рідину, згідно винаходу, біологічні об'єкт поміщають в капсулу із системою життєзабезпечення, яка оточена двома пружними оболонками і зовнішньою твердотілою оболонкою, а простір між оболонками заповнюють рідиною, питома вага якої дорівнює 1,005 - 1,007г/см Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляється, і технічним результатом, який може бути досягнутим, проявляється слідуючий причиннонаслідковий зв'язок застосування системи трьох замкнутих оболонок і заповнення простору між ними рідиною з питомою вагою, яка дорівнює питомої ваті спинномозкової рідини, дозволяє попередити морфологічні і функціональні зміни в органах і тканинах біологічного об'єкту, тобто дозволяє досягти очікуваного технічного результату, при відсутності вищеперелічених ознактехнічний результат недосяжний Спосіб ілюстрований графічним матеріалом На фіг 1 - 2 показано пристрій для захисту біологічного об'єкту від ппергравітацм, де 1 - зовнішня твердотіла оболонка, 2 - зовнішня пружна оболонка, З - внутрішня пружна оболонка, 4 - капсула із системою життєзабезпечення, 5 - простір для заповнення рідини, 6 - загвинчуюча кришка Спосіб заключатся в слідуючому БІОЛОГІЧНИЙ об'єкт - щура поміщають в капсулу 4, яку потім розміщують у внутрішній оболонці 3, яка знаходиться в оболонці 2, а потім укладають в зовнішню твердотілу оболонку 1 Простір 5 між оболонками 2 і 3 заповнюють рідиною з питомою вагою, яка дорівнює 1,005 - 1,007г/см2 Систему закривають загвинченою кришкою 6 і поміщають в центрифугу з програмою прискорення 10д протягом 10 хвилин ВІДОМОСТІ, ЯКІ підтверджують можливість використання способу СО 00 го (О 46383 Запропонований спосіб захисту біологічних об'м'язи передніх і задніх КІНЦІВОК ГІСТОЛОГІЧНІ зрізи орєктів при гравітаційних перевантаженнях перевіреганів і тканин забарвлювались за загальноприйнятим ний експериментально на тваринах - щурах Для цієї методикам з використанням гематоксилін-еозин у і мети було проведено дві серії експериментів на ЗО методом ван-Пзон статево зрілих білих щурах-самцях породи "Вістар" В 2-й серії ДОСЛІДІВ, яка буде іменуватись в поВ першій серії ДОСЛІДІВ вивчались функціональні і дальшому як дослідна, вивчались функціональні і морфологічні зміни у щурів, які були піддані дії попеморфологічні зміни у щурів, що були піддані дії анаречних гравітаційних перевантажень в 5,Од, 7,Од і логічних гравітаційних перевантажень Щури помі10,0д з експозицією в Юхвил на центрифузі типу "Цщались в запропоноване нами обладнання із систе500" Щурів поміщали в дерев'яну камеру без системою життєзабезпечення У тварин визначались ми захисту Ця серія ДОСЛІДІВ В подальшому буде перелічені вище функціональні і морфологічні показіменуватись як контрольна ники У тварин визначались слідуючі функціональні Функціональні та морфологічні зміни в організмі показники поведінкові реакції - здатність пересуваконтрольних і дослідних щурів досліджували через тися, координація рухів, плавальна проба, швидкість 10 хвилин після дії гравітаційних перевантажень відновлення рухових і харчових рефлексів, реакції Результати досліджень представлені в табл 1, де серцево-судинної системи - частота пульсу, характер показано функціональні зміни у контрольних і досліелектрокардіограми Всі щури через 10 хвил після дних щурів після дії гравітаційних перевантажень досліду були умертвлені шляхом декапітацм з метою протягом 10 хвил морфологічного вивчення змін у важливих органах і Поведінкові реакції щурів зареєстровані також на тканинах, таких як спинний мозок, серце, легені, пеКІНОПЛІВЦІ, а ДІЯЛЬНІСТЬ серця - на електрокардіограмі чінка, стінки шлунка і кишечнику, поперечносмугасті 46383 Продовження таблиці 1 Гра Показники Кількість вггакдй~ ДОСне ЛІДІВ наванга Координація рухів ня (*> 6 5 10 6 10 7 6 5 по 10 7 Пересування прямй яшм 10 6 "Пяавшшшй тест" -орієнтування, ШВИДКІСТЬ ВИ пливання., здатність вила зити з басейну з водою тля поміщення в нього турів 10 7 6 5 Час відновлення орієя гувального рефлексу 10 б 10 10 Контрольні щури Дослідні щури Різко пригнічена Щури не можуть здинснювати коор динаддйш рухи Координовані рухи затруднені Суттєвих змін немає Здійснювати не можуть Суттєвих змін не спостерігається Пересуваються із зусил лям Пересування уповільнене Починають обертатися у воді і через 10-15 сек занурюються в неї вниз головою Пересуваються Не змінені Не змінені Уповільнене ВІЛЬНО Пересуваються ВІЛЬНО Зразу пливуть з тд нятою головою до краю басейна і вюїіза ють з нього само спино через 2-3 сек після занурення у воду щури Випливають І Всі вилізають з бавипливають із сейну через 5-6 сек басейну за 2 сек теля занурення у воду Випливають із басейну Випливають за 2 за 2-3 сек сек Починають із зусиллям Через 45-60 хвил пересуватися по клітці активно пересува та обнюхувати й через ЮТЬ СЯ ПО КЛІТЦІ, 4-5 год обнюху ють її через 3 год, зовнішньо не відрізни ютьея від нормальних щурів 46383 Показники Гра- Кільвіта- кість цій- досне лідів навантажен Контрольні щури 8 Продовження таблиці 1 Дослідні щури НЯ іф 10 10 6 5 6 10 6 7 б 5 Елеіорокардіограма 6 7 Частота серцевих скорочень 6 5 Час появи харчового рефлексу 7 6 10 18 Починають активно Активно пере суватися по клітці пересувають ся через 1-1,5 год. по клітці та обвдо хують її через 2030 хвил. після поміщення Суттєвих змін Змін рефлексу не орієнтуваль ного виявлено рефлексу не шюстерІ гається Харчовий рефлекс в Харчовий иеріод спостереження - рефлекс 6-8 год не з'являється з'являється через 2,5-3 год. після діїяриско рення Харчовий рефлекс Харчовий з'являється рефлекс через 2,5-3,5 год з'являється через 1,5-2 год Харчовий рефлекс Харчовий з'являється рефяюкс через 45-60 хвил з'яляється через 20-30 хвил Поріджений ритму Порідження в серцевих скорочень в серед ньому на 14% середньому на 11 % Порідження в Порідження в середньому на 7,6% серед ньомгу на 7,5% Порідження в ПорІдження в середньому на 10,0% серед ньому на 10,5% Суттєвих змін в ЕКГ не Суттєвих звгін в встановлено ЕКГ на встановлено У контрольних щурів і щурів, яких поміщали в запропоноване нами обладнання, спостерігаються суттєві ВІДМІННОСТІ і тяжкості функціональних порушень, що виникають під дією гравітаційних перевантажень від 5д до 10 д протягом 10 хвил У контрольних тварин вони виражені значно сильніше і проявляються в різкому пригніченні рухової активності, зниженні м'язового тонусу, розслаблення скелетних м'язів І порушення координації рухів, в результаті чого стає неможливим здійснення ними складних рухових актів, тобто збереження пози, пересування по прямій, плавання, уповільнення відновлення орієнтувального і харчового рефлексів Вказані функціональні порушення у дослідних щурів виражені суттєво слабше або не спостерігаються Запропонований нами спосіб підвищує функціональну СТІЙКІСТЬ біологічних об'єктів до дії граві таційних перевантажень Структурні зміни у контрольній та ДОСЛІДНІЙ групах щурів при гравітаційних перевантаженнях в 5,Од , 7,Од і 10,Од наведені втабл 2 і фотографіях 1, 2 з препаратів, органів і тканин На фіг 3 зображено зміни структури поперечно-смугастої мускулатури м'язів задньої КІНЦІВКИ пацюків контрольної групи після ппергравітацм величиною 10д протягом 10 хвилин Виявлено виражений набряк, ДІЛЯНКТ дегенерації м'язових волокон, судинний стаз, розволокнення м'язових пучків На фіг 4 зображені незначні зміни структури поперечно-смугастої мускулатури м'язів задньої КІНЦІВКИ пацюків дослідної групи після ппергравітацм величиною 10д протягом 10 хвилин Виявлено незначний набряк та осередкові зміни направлення м'язових пучків 46383 10 1 1 46383 12 Продовження таблиці 2 Величина пе Контрольна група Дослідна група -повнокрш я судин міокарда над епікардом» поява порожнин» розволокнення м'язових волокон міокарда -венозний застій, стаз крові в дрібних судинах, структура міокарда збережена, порушений інтимний зв'язок судин з міокардом. Розшарування окремих м'язових пучків Легені -одиничні крововиливи в паренхіму легені, осередковий діапедез еритроцитів в просвіт альвеол. Легенева тканина зберігає свою структуру, виражені комполненти ацинуеа, відсутній виражений набряк епітеліальної і сполучної тканини легені Печінка -структура печінкових часток, печінкових балок не порушена, спостерігається розширення печін кових ходів, відсутні ознаки дистрофії гепатонитів М'язи передніх кінцівок -без видимих патологічних змін рєвантажен Легені -не відображена структура ащінуса, осередкові крововиливи, вихід клітинних елементів крові в просвіт альвеол, набряк інтерстиціальної тканини, порушення епітеліального вистиланні бронхіол, випіт в просвіт альвеол Печінка -осередкова зерниста дистрофія в гепатоцитах печінкових часток 10,0 ІуГязи передніх кінцівок -порушення прямшінійного ходу м'язових пучків, відсутність елементів крові в просвітах судин, поперечне окреслення збережене М'язи задніх кінцівок -венозний застій, набряклість, поява грубих морфологічних змін у вигляді розволокнення, дезорієнтація пучків м'язових волокон, дегенерація окре мих м'язових волокон, зникнення поперечного окреслення Спинний мозок -порушення структури білої речовини, аналогічні М'язизддчіхкінцівок -незначна зглаженість рисунка поперечного окреслення, вираже них морфологічних змін немає пиннии мозок -тільки набрякання окремих мієлінових волокон, 13 14 46383 Продовження таблиці 2 Величина Дослідна група Контрольна група пе ревантажен морфологічні зміни як і при навантаженні 7,0g, проте, ступінь Ы порушень по периферії білої речовини більш значний, ніж в ділянках, прилеглих до сірої речовини Серце -порушення інтимного зв'язку з м'язовою тканиною, осередкові мікрогеморагії в міокарді, розширення венозних судин, венозних синусів, розшарування м'язових лучків міокарда Легені -набряк паренхіми і сполучної тканини легені, масивні геморагії, підвищення проникності легеневих капілярі а та інших дрібних судин легень діапедез кров'яних елементів в просвіт альвеол. Ступінь порушень в легенях аналогічна порушенням в них при гравітаційному перевантаженні в Печінка -осередкова зерниста дистрофія генатощиів, розширення жовчних ходів, стаз крові у венах, розширення їх просвіту М'язи передніх кінцівок -звивистість ходу пучнів м'язових волокон М'язи задніх кінцівок -осередки дегенерації м'язових волокон, набряклість, розширення венозних судин, стаз, розволокнення м'язових пучків Результати морфологічного вивчення органів і тканин при гравітаційних перевантаженнях в контрольній групі значно відрізняються від змін в ДОСЛІДНІЙ групі щурів Найбільш суттєві морфологічні зміни виявлені у всіх проведених нами експериментах у контрольній групі щурів при більш високих гравітаційних перевантаженнях - 7,Од, 10,Од У ДОСЛІДНОЇ групи щурів, які мають антигравітаційний утворення мікрокість одиничних Серце -венозний застій, аналогічні зміни як ігри перевантаженні в 7»0g Легені -у більшості щурів паренхіма легень зберігає свою структуру, виражених змін немає. В окремих випадках є набряклість легеневої тканини, імбібіція її кров'яними елементами, діапедез еритроцитів в просвіт альвеол Печінка -застійні явища в печінкових частках, розширення жовчних ходів, втрата зв'язків стінки центральних вен з оточуючою тканиною. Відсутність ознак дистрофії гепатоцитів М'язи передніх кінцівок •без змін М'язи задніх кінцівок -венозний застій, зміни направлення пучків м'язових волокон захист, суттєвих змін в органах і тканинах не виявлено Із табл 1 і табл 2 видно, що застосування запропонованого способу захисту біологічних об'єктів при гравітаційних перевантаженнях дозволяє попередити морфологічні зміни в тканинах біологічного об'єкту 15 46383 16 Йг.2 Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71