ES2439816A1 - Apparatus and method for operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Aparato y procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio Apparatus and procedure for operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals
Esta invención se encuadra en el sector del equipamiento para la investigación científica, médica, biológica y farmacológica. This invention falls within the field of equipment for scientific, medical, biological and pharmacological research.
La investigación preclínica o básica forma parte esencial del sistema de salud a nivel mundial. Gracias a este tipo de investigación, usando modelos animales o celulares, se pueden desarrollar tratamientos farmacológicos exitosos en humanos. En el estudio de las adicciones a drogas de abuso existe un gran avance en el desarrollo de modelos animales experimentales que están provistos de una alta validez predictiva en humanos, es decir, que la eficacia en la respuesta en los animales tiene una alta correlación con la respuesta que se obtiene en humanos. y también una alta validez reversa: las moléculas que producen una respuesta favorable en humanos presentan una alta correlación con una respuesta favorable en modelos animales. Por lo tanto, para el descubrimiento y desarrollo de nuevos compuestos farmacológicos en investigación básica es necesario el establecimiento de protocolos experimentales que intenten maximizar la validez predictiva en humanos. De este modo la probabilidad de éxito es mucho mayor y se optimizan recursos, tiempo y dinero. En el estudio de las drogas de abuso, uno de los paradigmas que presenta mayor validez predictiva y más usado en todo el mundo es el de la autoadministración operante de drogas de abuso: alcohol, cocaína, nicotina, opioides, cannabinoides, MOMA (3,4-metilendioximetanfetamina) y otros. Estas técnicas en modelos animales recogen diversas formas de autoadministración voluntaria de dichas drogas en las que la respuesta es operante, es decir, que el animal usa una conducta para obtener algo del medio donde se encuentra. En este caso, su conducta es usada como un instrumento para la obtención de una droga de abuso y, mientras más repita esta conducta el animal, más droga va a obtener. Pre-clinical or basic research is an essential part of the global health system. Thanks to this type of research, using animal models or cellular, successful drug treatments can be developed in humans. In the study of addictions to drugs of abuse, there is a great advance in the development of experimental animal models that are provided with a high predictive validity in humans, that is, the efficacy of the response in animals has a high correlation with the response obtained in humans. and also a high reverse validity: the molecules that produce a favorable response in humans show a high correlation with a favorable response in animal models. Therefore, for the discovery and development of new pharmacological compounds in basic research, it is necessary to establish experimental protocols that try to maximize the predictive validity in humans. In this way the probability of success is much higher and resources, time and money are optimized. In the study of drugs of abuse, one of the paradigms with the greatest predictive validity and the most widely used throughout the world is that of the operant self-administration of drugs of abuse: alcohol, cocaine, nicotine, opioids, cannabinoids, MOMA (3, 4-methylenedioxymethamphetamine) and others. These techniques in animal models collect various forms of voluntary self-administration of these drugs in which the response is operant, that is, the animal uses a behavior to obtain something from the environment where it is. In this case, its behavior is used as an instrument to obtain a drug of abuse and, the more the animal repeats this behavior, the more drug it will obtain.
En la mayor parte de los casos el tipo de conducta que realiza el animal es la presión de una palanca o introducir su morro en una cavidad provista de un In most cases the type of behavior carried out by the animal is the pressure of a lever or inserting its nose into a cavity provided with a
sistema de detección. detection system.
Lo que varía sustancialmente entre las distintas técnicas de autoadministración operante existentes es el tipo de vía de administración de la droga: intravenosa, oral, intracerebral, intracerebrovascular. Clásicamente la elección del tipo de vía de administración va a depender, en la mayor parte de los casos, de las propiedades farmacológicas de la droga y de las restricciones técnicas y metodológicas que conlleva el uso de modelos animales que provea de mayor validez ecológica y predictiva en humanos. Por ejemplo, es difícil hacer una analogía del fumar en humanos usando ratones. La vía intravenosa es, hasta la fecha, la técnica más utilizada para la autoadministración operante de cocaína, nicotina, morfina, éxtasis y otras drogas de abuso. Por otro lado la autoadministración operante oral se ha utilizado más para el estudio del alcohol como droga de abuso. What varies substantially among the different existing operant self-administration techniques is the type of drug administration route: intravenous, oral, intracerebral, intracerebrovascular. Classically, the choice of the type of administration route will depend, in most cases, on the pharmacological properties of the drug and the technical and methodological restrictions that the use of animal models entails that provides greater ecological and predictive validity. in humans. For example, it is difficult to make an analogy of smoking in humans using mice. The intravenous route is, to date, the most widely used technique for the operant self-administration of cocaine, nicotine, morphine, ecstasy, and other drugs of abuse. On the other hand, oral operant self-administration has been used more for the study of alcohol as a drug of abuse.
Las vías intracraneal e intracerebroventricular son técnicas mucho menos utilizadas en las cuales la droga de abuso se inyecta, o bien directamente en una región cerebral determinada (intracerebral) para un estudio neurofarmacológico más preciso, o bien se inyecta directamente en uno de los ventrículos laterales cerebrales (intracerebroventricular). Esta última técnica permite el estudio de drogas de abuso o compuestos farmacológicos que no pasan la barrera hematoencefálica o estudiar más detalladamente los efectos a nivel del sistema nervioso central de una droga evitando la vía sistémica. Existen unos pocos trabajos científicos en los que se ha intentado la administración por vía nasal de cocaína en ambas formas: por vía esnifada, la absorción es a través de la mucosa nasal, y por vía inhalada, la absorción es a través de la mucosa pulmonar. Recopilando alguno de estos escasos estudios, en la publicación de Boni et al. (Cocaine inha/ation in the rat: pharmacokinetics and cardiovascular response. J Pharmacol Exp Ther. 1991 Apr;257(1):307-15) se The intracranial and intracerebroventricular routes are much less used techniques in which the drug of abuse is injected, either directly into a specific brain region (intracerebral) for a more precise neuropharmacological study, or it is injected directly into one of the cerebral lateral ventricles (intracerebroventricular). This last technique allows the study of drugs of abuse or pharmacological compounds that do not pass the blood-brain barrier or to study in more detail the effects of a drug at the central nervous system level, avoiding the systemic route. There are a few scientific studies in which the nasal administration of cocaine has been tried in both forms: by snorting, absorption is through the nasal mucosa, and by inhalation, absorption is through the lung mucosa . Compiling some of these few studies, in the publication by Boni et al. (Cocaine inha / ation in the rat: pharmacokinetics and cardiovascular response. J Pharmacol Exp Ther. 1991 Apr; 257 (1): 307-15) se
describen los efectos farmacocinéticos y cardiovasculares que se producen tras la exposición a una concentración constante de vapor de cocaína. En el trabajo de Herculiani et al. (Effects of chronic exposure to crack cocaine on the respiratory tract of mice. Toxicol Pathol. 2009;37(3):324-32) se describe las alteraciones histológicas en el tracto respiratorio de ratones tras la exposición crónica de crack-cocaína en cámaras de inhalación. En el estudio de He et al. (Consequences of paternal cocaine exposure in mice. Neuro toxicol. Teratol. 2006 Mar-Apr;28(2): 198-209) se exploran las consecuencias neuroteratológicas de la exposición de cocaína en ratones usando un modelo de autoadministración de cocaína inhalada. En la publicación de Meng et al. (Pharmacological effecfs of methamphetamine and other stimulants via inhalation exposure. Drug Alcohol Depend. 1999 Jan 7;53(2):111-20) se comparan los efectos farmacológicos de la cocaína por vía inhalada o por vía intravenosa en ratones. Aquí, los autores para volatizar la cocaína la calientan a 300°C grados. Existe una patente de título "Non-invasive drug self-administration system for animals" y referencia US752702182 que describe un método de autoadministración mediante la pulverización por aire comprimido de un líquido directamente sobre el animal. Sin embargo, dicha patente es muy genérica y no se dan detalles concretos de ningún aparato específicamente diseñado para tal fin. El problema que se desea resolver es la autoadministración de dosis muy pequeñas y muy precisas de sustancias de interés médico a un pequeño animal de laboratorio, entre los 100 Y los 700 gramos de peso. Aparte de la precisión, el otro requisito fundamental es asegurar la comodidad del animal. La experiencia demuestra que no es aplicable en este caso el afirmar que cualquier método de suministro de sustancia por aire comprimido es válido, sino que es necesario detallar cuál es el más idóneo para cubrir estas dos necesidades. Concretamente en el caso de la pulverización impulsada por aire comprimido, hay que tener muy presente que el animal se asusta con presiones superiores a los 2 psi (13,78 kPa) y por encima de los 10 psi (68,9 kPa) puede ser peligroso, por los saltos que da como reacción al "disparo" de aire. Además, el hecho de inquietar al animal puede causar que parte de las gotitas de líquido pulverizado no se perfundan directamente en su hocico, reduciéndose por tanto la cantidad de principio activo absorbido por el animal. En este sentido, los ensayos realizados han permitido descubrir la inexactitud de las descripciones constructivas contenidas en la patente mencionada que conducen, bien a una falta de repetitividad en las dosis o bien a un innecesario estrés del animal que a la postre falsearía el resultado experimental. Constituyendo los sistemas de autoadministración en fase líquida, por inhalación, una notable ayuda en la investigación de los efectos de determinados principios activos, estos sistemas no cubren evidentemente todo el espectro de situaciones de interés, habida cuenta de que muchas sustancias no se encuentran habitualmente disueltas en líquidos. Ejemplos de ello son la cocaína, para estudiar adicciones, o las partículas en suspensión, para estudiar efectos de la contaminación atmosférica. Ante esta problemática la falta de sistemas útiles y fiables susceptibles de ser activados por el animal es prácticamente total. Es por ello que el diseño de un aparato capaz de producir ambas acciones, inhalación de sustancias disueltas en líquidos y esnifado de sustancias pulverulentas, es de gran interés en la investigación biomédica ya que cubre una parte muy amplia de la casuística experimental. Dado que las dosis inhaladas de principio activo deben suministrarse de manera rápida y directamente sobre el hocico del animal, evitando una serie de problemas habituales en los nebulizadores de uso médico: nebulización en volumen, atasco por deposición de sólido, etc.; resulta evidente que la opción de nebulización o atomización neumática es la más adecuada entre todas las disponibles. Ésta consiste simplemente en la proyección de finas gotitas de líquido, aspiradas por efecto Venturi, debido a una corriente de aire. Entre las diversas opciones de atomización neumática, con bombeo de líquido, por sifón o por gravedad, la opción de gravedad es la más simple ya que funciona a baja presión. La opción de sifón requiere presiones más altas para aspirar el líquido. En este caso, no es recomendable que la fuente de aire comprimido sea un compresor de propósito general, y no sólo por el inconveniente de disponer una línea de aire comprimido. El aire comprimido a presiones tan bajas se manipula bastante mal. Es necesario minimizar la longitud de las tuberías y todos los tipos de válvulas para evitar que la compresibilidad del aire afecte al caudal que llega a la válvula atomizadora y se asegure la pulverización precisa y constante de una describe the pharmacokinetic and cardiovascular effects that occur after exposure to a constant concentration of cocaine vapor. In the work of Herculiani et al. (Effects of chronic exposure to crack cocaine on the respiratory tract of mice. Toxicol Pathol. 2009; 37 (3): 324-32) describes the histological alterations in the respiratory tract of mice after chronic exposure of crack-cocaine in cameras inhalation. In the study by He et al. (Consequences of paternal cocaine exposure in mice. Neuro toxicol. Teratol. 2006 Mar-Apr; 28 (2): 198-209) the neuroteratological consequences of cocaine exposure in mice are explored using an inhaled cocaine self-administration model. In the publication by Meng et al. (Pharmacological effecfs of methamphetamine and other stimulants via inhalation exposure. Drug Alcohol Depend. 1999 Jan 7; 53 (2): 111-20) compares the pharmacological effects of inhaled or intravenous cocaine in mice. Here, the authors to volatilize the cocaine heat it to 300 ° C degrees. There is a patent entitled "Non-invasive drug self-administration system for animals" and reference US752702182 that describes a method of self-administration by spraying a liquid directly onto the animal by compressed air. However, said patent is very generic and no specific details are given of any apparatus specifically designed for this purpose. The problem to be solved is the self-administration of very small and very precise doses of substances of medical interest to a small laboratory animal, between 100 and 700 grams in weight. Apart from precision, the other fundamental requirement is to ensure the comfort of the animal. Experience shows that it is not applicable in this case to state that any method of supplying the substance by compressed air is valid, but it is necessary to detail which is the most suitable to cover these two needs. Specifically in the case of spraying propelled by compressed air, it must be borne in mind that the animal is startled with pressures higher than 2 psi (13.78 kPa) and above 10 psi (68.9 kPa) it can be dangerous, due to the jumps that it gives as a reaction to the "shot" of air. In addition, the fact of disturbing the animal can cause that part of the droplets of sprayed liquid are not directly perfused in its snout, thus reducing the amount of active principle absorbed by the animal. In this sense, the tests carried out have made it possible to discover the inaccuracy of the constructive descriptions contained in the aforementioned patent that lead either to a lack of repeatability in the doses or to unnecessary stress on the animal that would ultimately distort the experimental result. Being self-administration systems in liquid phase, by inhalation, a notable aid in the investigation of the effects of certain active principles, these systems obviously do not cover the entire spectrum of situations of interest, given that many substances are not usually dissolved. in liquids. Examples of this are cocaine, to study addictions, or particles in suspension, to study the effects of air pollution. Faced with this problem, the lack of useful and reliable systems capable of being activated by the animal is practically total. That is why the design of a device capable of producing both actions, inhalation of substances dissolved in liquids and snorting of pulverulent substances, is of great interest in biomedical research since it covers a very broad part of the experimental casuistry. Since the inhaled doses of active principle must be delivered quickly and directly on the animal's muzzle, avoiding a series of common problems in medical nebulizers: nebulization in volume, clogging by solid deposition, etc .; It is clear that the option of nebulization or pneumatic atomization is the most suitable among all those available. This consists simply of the projection of fine droplets of liquid, sucked in by Venturi effect, due to a current of air. Among the various options for pneumatic atomization, with pumping of liquid, by siphon or by gravity, the gravity option is the simplest since it works at low pressure. The siphon option requires higher pressures to draw in the liquid. In this case, it is not recommended that the compressed air source be a general-purpose compressor, and not only because of the inconvenience of having a compressed air line. Compressed air at such low pressures is quite poorly handled. It is necessary to minimize the length of the pipes and all types of valves to avoid that the compressibility of the air affects the flow that reaches the atomizer valve and ensures the precise and constant spraying of a
5 cantidad de líquido del orden de los microlitros en un tiempo inferior a 1 segundo. En consecuencia, o bien se dispone la fuente de aire, compuesta por compresor y reductora, próxima a la válvula atomizadora y, por ende, al animal, o bien hay que disponer de costosos sistemas que aseguren un caudal constante e instantáneo a muy baja sobrepresión al activar el disparo. Por otro lado, colocar un compresor 5 quantity of liquid on the order of microliters in a time less than 1 second. Consequently, either the air source, composed of a compressor and a reducer, is arranged near the atomizing valve and, therefore, the animal, or it is necessary to have expensive systems that ensure a constant and instantaneous flow at very low overpressure. when activating the shot. On the other hand, place a compressor
lOen la inmediata proximidad del animal, incluso con los más caros y silenciosos equipos, supone un estrés intolerable para el animal, como ya se ha señalado. El módulo de inhalación es un diseño constructivo novedoso que resuelve de manera satisfactoria las limitaciones de la patente US752702182 mencionada anteriormente. 10 In the immediate proximity of the animal, even with the most expensive and silent equipment, it is an intolerable stress for the animal, as has already been pointed out. The inhalation module is a novel constructive design that satisfactorily solves the limitations of the patent US752702182 mentioned above.
15 El esnifado consiste en la proyección de una nube de polvo, formada por una suspensión de finas partículas de sólido en aire, sobre el sujeto. Los sistemas comerciales de formación de aerosoles sólidos se basan exclusivamente en la utilización de aire comprimido. Sin embargo tales sistemas, además de emplear presiones neumáticas elevadas, carecen de la necesaria direccionalidad de la 15 Snorting consists of the projection of a cloud of dust, formed by a suspension of fine solid particles in air, on the subject. Commercial solid aerosol formation systems rely exclusively on the use of compressed air. However, such systems, in addition to employing high pneumatic pressures, lack the necessary directionality of the
20 proyección sobre un blanco tan pequeño como es el hocico de un ratón de laboratorio. En realidad, es extremadamente difícil conseguir un aerosol sólido altamente direccional con una presión del aire comprimido lo suficientemente baja como para ser tolerada por el animal. Esto obliga a desarrollar un sistema específico 20 projection onto a target as small as the snout of a laboratory mouse. In reality, it is extremely difficult to achieve a highly directional solid aerosol with a compressed air pressure low enough to be tolerated by the animal. This forces to develop a specific system
25 para esta aplicación que emule lo más fielmente posible el acto de esnifar un polvo fino por un humano. Lo cual se consigue no mezclando el aire con las partículas de polvo sino utilizando este aire, ligeramente comprimido, para empujar y disparar una porción de sólido pulverizado sobre el animal, idea que constituye la principal novedad conceptual del módulo de esnifado sin ninguna 25 for this application that emulates as closely as possible the act of snorting a fine powder by a human. This is achieved not by mixing the air with the dust particles but by using this air, slightly compressed, to push and shoot a portion of pulverized solid on the animal, an idea that constitutes the main conceptual novelty of the sniffing module without any
30 similitud con nada anterior. Hasta la fecha no existe un aparato de autoadministración nasal de cocaína y/o otros compuestos farmacológicos que sean fáciles de usar, instaurar y con un alto grado de validez y fiabilidad, tanto experimental como conceptual. En consecuencia, lo que se describe aquí es un sistema que aúna ambas facilidades, inhalación y esnifado, específicamente concebido para su aplicación con pequeños animales de laboratorio, entre 100 Y 700 gramos de peso. El sistema se diseña de manera modular, de forma que el animal puede disparar cualquiera de los dos módulos, bien porque en la jaula de experimentación sólo se ha instalado uno de ellos, o bien porque el propio animal decide cuál de los dos le interesa, en el caso de que ambos estén instalados. Es decir la inhalación y el esnifado son módulos intercambiables o complementarios, a voluntad del experimentador. 30 similarity to nothing before. To date, there is no device for nasal self-administration of cocaine and / or other pharmacological compounds that are easy to use, establish and with a high degree of validity and reliability, both experimental and conceptual. Consequently, what is described here is a system that combines both facilities, inhalation and snorting, specifically conceived for its application with small laboratory animals, between 100 and 700 grams in weight. The system is designed in a modular way, so that the animal can fire either of the two modules, either because only one of them has been installed in the experimentation cage, or because the animal itself decides which of the two it is interested in. in case both are installed. In other words, inhalation and snorting are interchangeable or complementary modules, at the discretion of the experimenter.
La invención consiste en un sistema de autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio, que permite llevar a cabo la administración voluntaria de cocaína o de cualquier otro compuesto farmacológico, químico o médico, susceptible de administrarse por inhalación o por esnifado en modelos animales de investigación. El sistema se diseña de manera modular, de forma que el animal puede disparar cualquiera de los dos módulos, bien porque en la jaula de experimentación sólo se ha instalado uno de ellos, o bien porque el propio animal decide cuál de los dos le interesa, en el caso de que ambos estén instalados. Es decir la inhalación y el esnifado son módulos intercambiables o complementarios, a voluntad del experimentador. Además, ambos módulos se han diseñado de manera que la electrónica de control y el programa de manejo sean idénticos para ambos, diferenciándose únicamente en algunas de sus piezas constructivas y unas pocas sentencias del programa, lo que evidentemente abarata costes. Por otro lado los dos módulos se han diseñado asegurando que su funcionamiento sea altamente fiable y respetuoso con el animal. Lo que implica que las dosis suministradas en cada disparo son siempre las mismas, a pesar de poder seleccionarse extremadamente bajas, unos pocos microlitros en el caso inhalado o microgramos en el esnifado, a la vez que el animal sufre un mínimo estrés por la activación de los mecanismos de suministro. The invention consists of a system for the operant self-administration of pharmacological solutions in laboratory animals, which allows the voluntary administration of cocaine or any other pharmacological, chemical or medical compound, capable of being administered by inhalation or by snorting in animal models of investigation. The system is designed in a modular way, so that the animal can fire either of the two modules, either because only one of them has been installed in the experimentation cage, or because the animal itself decides which of the two it is interested in. in case both are installed. In other words, inhalation and snorting are interchangeable or complementary modules, at the discretion of the experimenter. In addition, both modules have been designed in such a way that the control electronics and the management program are identical for both, differing only in some of their constructive parts and a few sentences of the program, which obviously lowers costs. On the other hand, the two modules have been designed ensuring that their operation is highly reliable and respectful of the animal. This implies that the doses delivered in each shot are always the same, despite being extremely low to be selected, a few microliters in the inhaled case or micrograms in the snort, while the animal suffers minimal stress due to the activation of supply mechanisms.
El aparato se ha concebido de manera autónoma, sin necesidad de disponer de elementos externos para su funcionamiento, por ejemplo, evitando el uso de compresores o líneas generales de aire comprimido. Todo lo necesario para su funcionamiento está contenido en el aparato y sólo necesita la alimentación eléctrica y una conexión USB a un ordenador personal. A pesar de ello, su tamaño es reducido y manejable, inferior a un cubo de 40 cm de lado, jaula incluida. El aparato consta, al menos, de las siguientes partes fundamentales: The device has been designed autonomously, without the need for external elements for its operation, for example, avoiding the use of compressors or general lines of compressed air. Everything necessary for its operation is contained in the device and it only needs the power supply and a USB connection to a personal computer. Despite this, its size is small and manageable, less than a 40 cm side cube, cage included. The device consists, at least, of the following fundamental parts:
- 1. 1.
- Una jaula o caja de metal y metacrilato en sus paredes laterales permitiendo la visibilidad del animal. En dicha jaula es donde se introduce al animal, que permanece durante el tiempo definido en la sesión de experimentación y donde se acoplan los restantes elementos del sistema (figura 1). A cage or box of metal and methacrylate on its side walls allowing the visibility of the animal. This cage is where the animal is introduced, which remains for the time defined in the experimentation session and where the remaining elements of the system are attached (figure 1).
- 2. 2.
- Un sistema de administración (4) de la cocaína o compuesto farmacológico de manera fácilmente recargable, cómodamente manipulable y de mantenimiento simple. El mencionado sistema contempla tanto la vía de inhalación como la esnifada, pudiéndose seleccionar cualquiera de las dos o ambas, a voluntad del investigador. Es un modulo intercambiable y está situado en la parte frontal de la jaula, en el centro de la misma. An administration system (4) for cocaine or pharmacological compound that is easily refillable, conveniently manipulated and simple to maintain. The aforementioned system contemplates both the inhalation and snorting routes, being able to select either or both, at the discretion of the researcher. It is an interchangeable module and is located at the front of the cage, in the center of it.
- 3. 3.
- Un sistema de detección de aproximación del animal, basado en la presión que éste ejerce sobre una de las dos palancas horizontales (1), una situada en el lado izquierdo y otra en el lado derecho del frontal de la caja/jaula en el que se colocan los módulos de inhalación y de esnifado, que sirven para habilitar el disparo del sistema de administración de la sustancia en estudio en una zona concreta de la jaula de manera o para la liberación de un pellet de comida en la fase de entrenamiento del animal. A system for detecting the approach of the animal, based on the pressure that it exerts on one of the two horizontal levers (1), one located on the left side and the other on the right side of the front of the box / cage in which it is They place the inhalation and sniffing modules, which serve to enable the firing of the administration system of the substance under study in a specific area of the cage in a manner or to release a food pellet in the training phase of the animal.
- 4. Four.
- Un sistema de detección de presencia del animal en la zona de disparo (2), por medio de un emisor-receptor infrarrojo, que activa el sistema de administración del compuesto para que el animal reciba un disparo con la dosis deseada, bien mediante la nebulización de una disolución acuosa de la sustancia, bien por la deposición directa de una pequeña cantidad de sustancia, en forma de polvo fino, sobre su hocico. A system for detecting the presence of the animal in the shooting area (2), by means of an infrared transmitter-receiver, which activates the compound administration system so that the animal receives a shot with the desired dose, either by nebulization of an aqueous solution of the substance, either by the direct deposition of a small amount of substance, in the form of fine powder, on its snout.
- 5. 5.
- Un sistema complementario de dispensación de comida (3) en forma de pellets para el aprendizaje de la conducta de aproximación al nebulizador/esnifador. A complementary food dispensing system (3) in the form of pellets for learning the behavior of approaching the nebulizer / sniffer.
- 6. 6.
- Un sistema de control electrónico informatizado (figura 4) que, salvo la introducción del animal en la jaula por parte del experimentador, controla los distintos parámetros de las sesiones experimentales. Se configuran, por medio de una interfaz de software, los siguientes parámetros del sistema de nebulización/esnifado: A computerized electronic control system (figure 4) that, except for the introduction of the animal into the cage by the experimenter, controls the different parameters of the experimental sessions. The following parameters of the nebulization / sniffing system are configured through a software interface:
a) el programa de refuerzo: patrones de razón fija, de razón variable, intermitente y patrones de razón progresiva; a) the reinforcement program: fixed ratio patterns, variable ratio, intermittent and progressive ratio patterns;
b) el tiempo de duración de las sesiones, desde 10 minutos hasta 24 horas; b) the duration of the sessions, from 10 minutes to 24 hours;
c) el tiempo de duración de la administración, desde 0,05 s hasta 1 segundo; c) the duration of the administration, from 0.05 s to 1 second;
d) el tiempo en que la administración no está disponible para el animal a pesar de sus respuestas sobre los activadores, las palancas o el sistema de infrarrojos, desde 2 segundos hasta 5 minutos; d) the time in which the administration is not available to the animal despite its responses on the triggers, the levers or the infrared system, from 2 seconds to 5 minutes;
e) el determinar qué palanca facilita la administración, palanca activa, y cual no, palanca inactiva. e) determining which lever facilitates administration, active lever, and which does not, inactive lever.
7. Una unidad de conexión que transforma los eventos producidos en la caja 7. A connecting unit that transforms the events produced in the box
o jaula, es decir la activación de los detectores o las palancas por parte del animal, en señales que son recogidas y almacenadas digitalmente. or cage, that is, the activation of the detectors or the levers by the animal, in signals that are digitally collected and stored.
8. Un ordenador que registra automáticamente todos los eventos causados por el animal durante las sesiones experimentales. Dichos registros son exportables a un documento Excel de Microsoft. El módulo de administración por inhalación está basado en la atomización neumática del líquido suministrado desde un depósito por gravedad a presiones muy bajas. En este caso, el aire comprimido a presiones tan bajas se manipula bastante mal y es necesario minimizar la longitud de las tuberías y todos los tipos de válvulas para evitar que la compresibilidad del aire afecte al caudal que llega a la válvula atomizadora y se asegure la pulverización precisa y constante de una cantidad de líquido del orden de los micro-litros en un tiempo inferior a 1 segundo. El resultado final que se obtiene cuando se utiliza el montaje usual de compresor más electroválvula, como elemento impulsor, es una pulverización poco uniforme, que contiene tanto gotas finas como gruesas y que obligan al animal no solo a inhalar la disolución sino también a lamer el líquido que ha sido perfundido o que 8. A computer that automatically records all events caused by the animal during the experimental sessions. These records are exportable to a Microsoft Excel document. The inhalation delivery module is based on pneumatic atomization of liquid delivered from a reservoir by gravity at very low pressures. In this case, the compressed air at such low pressures is handled quite poorly and it is necessary to minimize the length of the pipes and all types of valves to avoid that the compressibility of the air affects the flow that reaches the atomizing valve and ensures the precise and constant spraying of a quantity of liquid in the order of micro-liters in less than 1 second. The end result obtained when the usual compressor plus solenoid assembly is used as the driving element is an uneven spray, containing both fine and coarse droplets, which forces the animal not only to inhale the solution but also to lick the spray. fluid that has been infused or that
ha alcanzado su hocico. En la presente realización, este aire está producido por un minicompresor silencioso y fiable, colocado en la proximidad de la válvula atomizadora y que fundamenta su funcionamiento tanto en la baja presión requerida como en el corto tiempo de disparo, es decir el pequeño caudal de aire que se necesita en cada una de las nebulizaciones. El módulo de inhalación está esquematizado en la figura 2 y su descripción es la siguiente. Un cilindro (5) contiene un émbolo (6) conectado por un vástago (7) a un solenoide de empuje (8) y a un muelle (9). Por el otro lado el cilindro se cierra por un cono de sección circular y que está conectado a una tubería corta (11) que termina en una válvula atomizadora (12). A esta válvula atomizadora también está conectada otra tubería corta proveniente de una electroválvula (13) que, a su vez, está conectada por otra tubería corta a un depósito elevado (14) que contiene la solución farmacológica y que está situado a una cota mayor que la del resto de los elementos. Los requisitos operativos del sistema garantizan que volúmenes de aire de 10-20 mi impulsados en un tiempo inferior a 1 segundo son suficientes para pulverizar en una neblina fina y uniforme dosis del orden de unos pocos microlitros; si se desearan dosis mayores habría que utilizar más aire, aumentando la velocidad de movimiento del émbolo o, lo que es lo mismo, disparando el solenoide con una rampa de tensión más corta. Cuando el animal acciona una cualquiera de las palancas y atraviesa el haz de infrarrojo se activa el solenoide (8) de empuje según una rampa lineal de tensión de excitación definida por el tiempo de activación por disparo y por la resistencia del aire a salir por la boquilla, que es la resistencia al movimiento del émbolo (6) conectado al solenoide (8). Estos dos parámetros son dependientes del tipo de cilindro (5), boquilla y solenoide (8) empleados. Se abre entonces la electroválvula (13) que permite que el líquido caiga desde el depósito elevado (14) y se proyecta sobre el hocico del animal una lluvia de finas gotitas de líquido, gracias al efecto Venturi que se produce en la válvula atomizadora (12). Este proceso dura un corto intervalo de tiempo (de 0.05 a 1 segundo, programable por el operador) durante el cual la electroválvula (13) de fluido permanece abierta. Terminada la pulverización de gotitas, se cierra la electroválvula de líquido (13) y se desactiva el solenoide (8). El muelle (9) conectado al émbolo (6) hace retornar a éste a su posición original, succionando aire a través de la boquilla de la válvula atomizadora (12) dejando el sistema cargado de nuevo para otra pulverización. El proceso puede comenzar de nuevo a voluntad del animal, después de un tiempo prohibido ("time ouf') para evitar la repetición involuntaria de dosis o la intoxicación del animal. La operación de esnifado se consigue "disparando" o proyectando una cierta cantidad de sólido finamente pulverizado directamente sobre el hocico del animal utilizando aire comprimido como medio de impulsión. La figura 3 muestra una realización de este proceso. El módulo de administración por esnifado consta de un cilindro (15) con un émbolo (16) en su interior, cuyo vástago está unido a un solenoide de impulsión has reached its snout. In the present embodiment, this air is produced by a silent and reliable minicompressor, placed in the vicinity of the atomizing valve and which bases its operation on both the low pressure required and the short firing time, that is, the small air flow. that is needed in each of the nebulizations. The inhalation module is schematized in figure 2 and its description is as follows. A cylinder (5) contains a plunger (6) connected by a rod (7) to a thrust solenoid (8) and to a spring (9). On the other hand, the cylinder is closed by a cone with a circular section and which is connected to a short pipe (11) that ends in an atomizing valve (12). Another short pipe from a solenoid valve (13) is also connected to this atomizing valve, which, in turn, is connected by another short pipe to an elevated tank (14) containing the pharmacological solution and which is located at a level greater than that of the rest of the elements. The operating requirements of the system guarantee that volumes of air of 10-20 ml propelled in a time less than 1 second are sufficient to spray in a fine and uniform mist doses of the order of a few microliters; if higher doses were desired, more air would have to be used, increasing the speed of movement of the plunger or, what is the same, tripping the solenoid with a shorter voltage ramp. When the animal actuates any one of the levers and passes through the infrared beam, the thrust solenoid (8) is activated according to a linear excitation voltage ramp defined by the activation time per trigger and by the resistance of the air to exit through the nozzle, which is the resistance to movement of the plunger (6) connected to the solenoid (8). These two parameters are dependent on the type of cylinder (5), nozzle and solenoid (8) used. The solenoid valve (13) is then opened, allowing the liquid to fall from the raised tank (14) and a shower of fine droplets of liquid is projected on the animal's snout, thanks to the Venturi effect produced in the atomizing valve (12 ). This process lasts a short time interval (from 0.05 to 1 second, programmable by the operator) during which the fluid solenoid valve (13) remains open. When the droplet spraying is finished, the liquid solenoid valve (13) is closed and the solenoid (8) is deactivated. The spring (9) connected to the plunger (6) makes it return to its original position, sucking air through the nozzle of the atomizing valve (12), leaving the system charged again for another spray. The process can start again at the will of the animal, after a prohibited time ("time ouf ') to avoid involuntary repetition of doses or intoxication of the animal. The snorting operation is achieved by" shooting "or projecting a certain amount of solid finely pulverized directly onto the animal's snout using compressed air as the drive medium. Figure 3 shows an embodiment of this process. The snort administration module consists of a cylinder (15) with a plunger (16) inside, whose stem is attached to a drive solenoid
(18) y a un muelle (17) cuyas funciones son idénticas a lo expuesto en el módulo de inhalación. El aire comprimido por esta bomba de solenoide pasa por una aguja (20) de diámetro no inferior a 1 mm, que está inmersa en un depósito (21) que contiene el sólido finamente pulverizado cubriendo totalmente la aguja. La cota del sólido siempre será superior a la cota del final de la aguja. De esta forma se asegura que el polvo sólido siempre entra en la aguja y no entra aire únicamente. Además se incorpora una malla (22) en la boca del cilindro (15) para impedir la entrada de material al cilindro, el cual se carga solamente con el aire que entra a través del sólido pulverizado Es muy importante que este sólido se encuentre en un estado libre de aglomerados para que pueda ser impulsado en forma de fino polvo por el aire suministrado a través de la aguja. Esto supone una etapa previa de desmenuzado del material y, en el caso de sustancias higroscópicas, incluir dispositivos que eviten la aglomeración de partículas por humedad, por ejemplo calefactores. Cuando el solenoide (18) se activa, debido a que el animal acciona cualquiera de las dos palancas (1) y posteriormente atraviesa el haz de infrarrojo, el émbolo (16) sube e impulsa el sólido que recubre la aguja hacia arriba, en una cantidad que (18) and a spring (17) whose functions are identical to what is stated in the inhalation module. The air compressed by this solenoid pump passes through a needle (20) with a diameter of not less than 1 mm, which is immersed in a reservoir (21) containing the finely pulverized solid, completely covering the needle. The elevation of the solid will always be higher than the elevation of the end of the needle. This ensures that solid powder always enters the needle and that only air does not enter. In addition, a mesh (22) is incorporated in the mouth of the cylinder (15) to prevent the entry of material into the cylinder, which is loaded only with the air that enters through the pulverized solid It is very important that this solid is in a agglomerate-free state so that it can be propelled into a fine powder form by the air supplied through the needle. This supposes a previous stage of comminution of the material and, in the case of hygroscopic substances, include devices that avoid the agglomeration of particles by humidity, for example heaters. When the solenoid (18) is activated, because the animal operates either of the two levers (1) and subsequently passes through the infrared beam, the plunger (16) rises and drives the solid that covers the needle upwards, in a amount that
depende del tiempo de recorrido del émbolo, y por tanto, de la cantidad de aire expulsada. Esa nubecilla de polvo incide directamente sobre el hocico del animal colocado próximo al disparador y directamente encima de él, aprovechando la morfología de su hocico. En este caso, los volúmenes de aire involucrados, del orden de 1-2 mi, son sensiblemente inferiores al caso inhalado ya que no existe proceso de mezcla sino solo impulsión de una pequeña cantidad de polvo. Una vez realizada la expulsión de este polvo, es normal que aparezca en la superficie del sólido contenido en el depósito (21) un pequeño cráter en la vertical de la aguja, debido al material expulsado y a la inercia de las partículas sólidas a rellenar el espacio dejado. Para favorecer la uniformidad de la superficie de sólido, se incorpora un vibrador o agitador (19) que mueve todo el conjunto durante un corto periodo de tiempo y que asegura que se homogeneiza el polvo contenido en el depósito y se cubre de nuevo la aguja de impulsión. El conjunto móvil se fija al bastidor rígido mediante un acoplamiento flexible (23). Finalizado el tiempo de homogeneización, se desactiva el solenoide y el émbolo vuelve a su posición original movido por el resorte (17), con lo que el dispositivo se encuentra cargado para una nueva impulsión. La electrónica que controla los dispositivos de proyección es común en ambas versiones, ya que tiene como función el gobierno de la electroválvula de admisión de sustancia, el solenoide del émbolo del compresor y el motor del agitador generando las señales eléctricas de amplitud adecuada y de duración precisa. Todo el proceso está gestionado por un circuito lógico de control PLA (Programmable Logic Array) el cual, una vez recibida la orden de disparo, genera la adecuada secuencia de señales digitales que sirven para gestionar los elementos analógicos que gobiernan los actuadores. Cada opción, de inhalación o de esnifado, activa sólo dos de estos actuadores: electroválvula y solenoide en el primer caso y agitador y solenoide en el segundo. A su vez, esta PLA lleva la cuenta del número de disparos o dosis realizados por el animal, así como de aproximaciones fallidas que no originan disparos porque el animal no introduce el hocico en el orificio de proyección. Tanto los parámetros de funcionamiento del circuito como el resultado de los contadores se transfieren a un PC por medio de una conexión estándar USB o paralelo. En su versión más simple, los parámetros de funcionamiento son los it depends on the travel time of the plunger, and therefore, on the amount of air expelled. This cloud of dust falls directly on the snout of the animal placed next to the trigger and directly above it, taking advantage of the morphology of its snout. In this case, the volumes of air involved, of the order of 1-2 ml, are significantly lower than the inhaled case, since there is no mixing process, only a small amount of powder is driven. Once this powder has been ejected, it is normal for a small crater to appear on the surface of the solid contained in the tank (21) in the vertical of the needle, due to the ejected material and the inertia of the solid particles to fill the space left. To promote the uniformity of the solid surface, a vibrator or stirrer (19) is incorporated that moves the whole assembly for a short period of time and ensures that the powder contained in the tank is homogenized and the needle is covered again. impulsion. The mobile assembly is fixed to the rigid frame by means of a flexible coupling (23). At the end of the homogenization time, the solenoid is deactivated and the plunger returns to its original position moved by the spring (17), with which the device is loaded for a new impulse. The electronics that control the projection devices are common in both versions, since its function is to govern the substance intake solenoid valve, the compressor piston solenoid and the agitator motor, generating electrical signals of adequate amplitude and duration. accurate. The entire process is managed by a PLA (Programmable Logic Array) control logic circuit which, once the trigger order is received, generates the appropriate sequence of digital signals that are used to manage the analog elements that govern the actuators. Each option, inhalation or snort, activates only two of these actuators: solenoid and solenoid in the first case and stirrer and solenoid in the second. In turn, this PLA keeps track of the number of shots or doses made by the animal, as well as of failed approaches that do not cause shots because the animal does not insert its muzzle into the projection hole. Both the operating parameters of the circuit and the results of the counters are transferred to a PC via a standard USB or parallel connection. In its simplest version, the operating parameters are as follows.
tiempos de activación de los actuadores, y por tanto, de la dosis líquida o sólida recibida por el animal en cada disparo, y el número de veces que el animal debe presionar la palanca para ser considerado como un evento cierto. activation times of the actuators, and therefore of the liquid or solid dose received by the animal in each shot, and the number of times the animal must press the lever to be considered as a true event.
FIGURA 1: Vista general de la jaula de experimentación con la disposición de los distintos elementos. (1) Palancas; (2) orificio de inhalación/esnifado que incorpora el disparador óptico; (3) orificio para introducción de pellets de comida; (4) módulos de inhalación/esnifado. FIGURA 2: Dispositivo de inhalación. (5) cilindro; (6) émbolo; (7) vástago; (8) solenoide; (9) muelle; (10) soporte; (11) conducto flexible; (12) válvula atomizadora; (13) electroválvula; (14) depósito. FIGURA 3: Dispositivo de esnifado. (15) cilindro; (16) émbolo; (17) muelle; (18) solenoide; (19) vibrador; (20) aguja; (21) depósito; (22) filtro de sólidos; (23) acoplamiento flexible. FIGURA 4: Esquema del circuito electrónico de control de los dispositivos de disparo del inhalador/esnifador y su conexión a un puerto paralelo estándar. Toda la lógica de control y comunicación está gestionada por una PLA, la cual activa secuencialmente el solenoide y la electroválvula (caso inhalado) o el solenoide y el motor del vibrador (caso esnifado). Los actuadores se atacan con señales TTL a través de opto-acopladores y transistores NPN de potencia. FIGURA 5: Esquema del circuito del disparador óptico que desencadena las secuencias de proyección de líquido/sólido sobre el animal. Consta de un fotodiodo, permanentemente encendido, y un foto-detector con su amplificador asociado y su discriminador de umbral que proporciona una señal TTL. FIGURE 1: General view of the experimentation cage with the arrangement of the different elements. (1) Levers; (2) inhalation / sniff port incorporating the optical trigger; (3) hole for introduction of food pellets; (4) inhalation / sniff modules. FIGURE 2: Inhalation device. (5) cylinder; (6) plunger; (7) stem; (8) solenoid; (9) spring; (10) support; (11) flexible conduit; (12) atomizing valve; (13) solenoid valve; (14) deposit. FIGURE 3: Sniffing device. (15) cylinder; (16) plunger; (17) spring; (18) solenoid; (19) vibrator; (20) needle; (21) deposit; (22) solids filter; (23) flexible coupling. FIGURE 4: Schematic of the electronic control circuit of the inhaler / sniffer triggering devices and their connection to a standard parallel port. All the control and communication logic is managed by a PLA, which sequentially activates the solenoid and the solenoid valve (inhaled case) or the solenoid and the vibrator motor (snorted case). The actuators are driven by TTL signals through optocouplers and NPN power transistors. FIGURE 5: Circuit diagram of the optical trigger that triggers the liquid / solid projection sequences on the animal. It consists of a photodiode, permanently on, and a photo-detector with its associated amplifier and its threshold discriminator that provides a TTL signal.
Una realización práctica del sistema anteriormente descrito es la siguiente. a) Módulo de inhalación: Siguiendo el esquema de la figura 2, el dispositivo de impulsión se construye fijando el solenoide, mediante pequeños tornillos o simplemente pegado con pegamento epoxi, al émbolo de la bomba, que en este caso es una jeringuilla comercial de 25 mI. El tamaño del cilindro de esta jeringuilla y el volumen de aire requerido garantizan que con un recorrido del pistón, y por tanto del vástago del solenoide, de unos 15 mm es suficiente para obtener el aire necesario para la impulsión. El solenoide empleado ha sido el modelo RS3002501303 donde se ha introducido una pequeña pieza de goma con el fin de silenciar el golpe del metal contra metal que podría asustar al animal. La activación de dicho solenoide produce la pulverización de un pequeño volumen de líquido no superior a 5 microlitros, el cual es proyectado sobre el hocico del animal a corta distancia (inferior a 1 cm) y desde abajo con un ángulo de 20° respecto a la vertical. El proceso de formación del "spray" se realiza en una válvula atomizadora comercial, modelo 1/4E2-81-S11 de Eurospray, conectada por un lado a la bomba de impulsión (entrada de aire) y por otro a un depósito elevado de 50 mi a través de una electroválvula de fluido. Dicha electroválvula no tiene especiales requisitos, salvo que ha de ser de la gama de alta velocidad, con tiempos de respuesta del orden de la decena de milisegundos. El modelo utilizado ha sido el 6011 de 8ürkert. b) Módulo de esnifado: La bomba de impulsión (figura 3) es en todo análoga a la construida para el caso inhalado, con la salvedad de que la jeringuilla empleada es más pequeña (5 mi). El módulo se completa con un depósito capaz de contener 20 mg de polvo fino; este depósito es de aluminio,(a diferencia del caso inhalado, que podía ser de plástico, y tiene un pequeño arrollamiento calefactor de 5 w de potencia que se conecta en caso de que el polvo empleado sea higroscópico, como es el caso de la cocaína. Inmerso en el depósito hay un tubo o aguja de 1 mm de diámetro y 1 cm de longitud. Dicha aguja está conectada directamente a la jeringuilla de la bomba de impulsión. El borde del tubo en contacto con el sólido pulverizado está situado a A practical embodiment of the above-described system is the following. a) Inhalation module: Following the diagram in figure 2, the impulsion device is built by fixing the solenoid, by means of small screws or simply glued with epoxy glue, to the pump plunger, which in this case is a commercial syringe of 25 me. The size of the cylinder of this syringe and the required air volume guarantee that with a stroke of the piston, and therefore of the solenoid rod, of about 15 mm is sufficient to obtain the necessary air for the impulsion. The solenoid used has been the RS3002501303 model where a small piece of rubber has been inserted in order to silence the blow of metal against metal that could scare the animal. The activation of said solenoid produces the spraying of a small volume of liquid not exceeding 5 microliters, which is projected onto the animal's muzzle at a short distance (less than 1 cm) and from below at an angle of 20 ° with respect to the vertical. The "spray" formation process is carried out in a commercial atomizer valve, model 1 / 4E2-81-S11 from Eurospray, connected on one side to the impulsion pump (air inlet) and on the other to a high tank of 50 mi through a fluid solenoid valve. Said solenoid valve has no special requirements, except that it must be in the high-speed range, with response times of the order of ten milliseconds. The model used was the 8ürkert 6011. b) Sniffing module: The impulsion pump (figure 3) is in every way similar to the one built for the inhaled case, with the exception that the syringe used is smaller (5 ml). The module is completed with a tank capable of containing 20 mg of fine powder; This tank is made of aluminum, (unlike the inhaled case, which could be made of plastic, and it has a small heating coil of 5 watts of power that is connected in case the powder used is hygroscopic, as is the case with cocaine Immersed in the reservoir is a tube or needle of 1 mm in diameter and 1 cm in length. Said needle is connected directly to the syringe of the impulsion pump. The edge of the tube in contact with the pulverized solid is located at
0.5 cm de su superficie, de manera que la succión de la bomba permite rellenar de polvo el tubo, con un volumen total de unos 5 mm3. Para evitar filtraciones, se pone un trozo de goma espuma en la parte de la aguja que está en contacto con la jeringuilla, el cual permite el paso de aire pero no de sólido. 0.5 cm from its surface, so that the suction of the pump allows the tube to be filled with powder, with a total volume of about 5 mm3. To avoid leaks, a piece of foam rubber is put on the part of the needle that is in contact with the syringe, which allows air to pass but not solid.
Un volumen de 1 mi de aire es capaz de proyectar sobre el hocico del animal la pequeña nube de polvo requerida, cuyo contenido en polvo no supera los 2 microgramos. Todo el dispositivo de la figura 3 está colocado verticalmente bajo el lugar donde el animal introduce su hocico. La homogeneización del polvo contenido en el pequeño depósito, una vez proyectada la nube, se puede hacer fácilmente acoplando un vibrador de teléfono móvil: el del iPhone 4 cumple perfectamente esta misión. Un vibrador de telefonía no es más que un pequeño motor con una leva excéntrica que gira a gran velocidad (unas 10.000 rpm). El efecto de vibración se consigue fijando el cuerpo del motor al depósito y dejando que la leva gire libremente. A su vez, el conjunto está fijado a un bastidor rígido mediante acoplamientos elásticos,de goma o muelles, que permiten el pequeño movimiento de vibración. c) Electrónica asociada: Todo el proceso se controla con un circuito PLA de Altera (EPM7128SLC84-15) el cual gestiona los tiempos de activación de los diferentes dispositivos: solenoide, electroválvula de fluido y vibrador, detecta la presencia del animal cuando este ha activado la palanca deseada y dispara la secuencia de inhalación/esnifado cuando el hocico del animal interrumpe el haz de luz entre un fotodiodo y un foto-detector. Las figuras 4 y 5 muestran el esquema de la placa de control (en su versión de comunicación mediante el puerto paralelo) y del dispositivo de "trigger" óptico. A volume of 1 ml of air is capable of projecting the required small cloud of dust on the animal's muzzle, the dust content of which does not exceed 2 micrograms. The entire device of figure 3 is placed vertically under the place where the animal introduces its snout. The homogenization of the powder contained in the small deposit, once the cloud has been projected, can be easily done by attaching a mobile phone vibrator: the one in the iPhone 4 perfectly fulfills this mission. A telephone vibrator is nothing more than a small motor with an eccentric cam that rotates at high speed (about 10,000 rpm). The vibration effect is achieved by fixing the motor body to the tank and allowing the cam to rotate freely. In turn, the assembly is fixed to a rigid frame by means of elastic couplings, rubber or springs, which allow the small vibration movement. c) Associated electronics: The entire process is controlled by an Altera PLA circuit (EPM7128SLC84-15) which manages the activation times of the different devices: solenoid, fluid solenoid valve and vibrator, detects the presence of the animal when it has activated the desired lever and triggers the inhale / snort sequence when the animal's muzzle interrupts the beam of light between a photodiode and a photodetector. Figures 4 and 5 show the diagram of the control board (in its communication version through the parallel port) and of the optical "trigger" device.
La presente invención presenta una clara aplicación industrial. Actualmente, existen numerosas empresas especializadas en la experimentación con animales que venden y distribuyen este tipo de aparatos. Entre sus posibles clientes a los que va dirigida serían: centros de 1+0, la industria farmacéutica y las universidades. The present invention has a clear industrial application. Currently, there are numerous companies specialized in animal experimentation that sell and distribute this type of apparatus. Among its possible clients to whom it is directed would be: 1 + 0 centers, the pharmaceutical industry and universities.
Claims (17)
- 2. 2.
- Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque la administración por vía inhalada se realiza por gravedad y a presiones inferiores a 10 psi. Procedure for the operant self-administration of pharmacological solutions in laboratory animals according to claim 1, characterized in that the inhaled administration is carried out by gravity and at pressures below 10 psi.
- 3. 3.
- Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la presión del aire comprimido es inferior a 2 psi (13,78 kPa). Procedure for the operative self-administration of pharmacological solutions in laboratory animals according to claims 1 and 2 characterized in that the pressure of the compressed air is less than 2 psi (13.78 kPa).
- 4. Four.
- Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1, 2 Y 3 caracterizado porque cuando el animal acciona cualquiera de las dos palancas (1) Y atraviesa el haz de infrarrojo se activa el solenoide (8) de empuje según una rampa lineal de tensión definida por el tiempo de activación por disparo y por la resistencia del aire a salir por la boquilla. Procedure for the operant self-administration of pharmacological solutions in laboratory animals according to claims 1, 2 and 3 characterized in that when the animal operates any of the two levers (1) AND crosses the infrared beam, the push solenoid (8) is activated according to a linear voltage ramp defined by the activation time per shot and by the resistance of the air to exit the nozzle.
- 5. 5.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque la administración por vía esnifada se realiza utilizando aire comprimido como medio de impulsión. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claim 1, characterized in that the administration by snorting is carried out using compressed air as the driving medium.
- 6. 6.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 5 caracterizado porque previamente a la administración por vía esnifada se desmenuza el material del sólido. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claims 1 and 5, characterized in that prior to snorting, the solid material is crumbled.
- 7. 7.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 5 caracterizado porque cuando la solución farmacológica es higroscópica, previamente a la administración por vía esnifada, se añaden dispositivos para evitar la aglomeración de partículas por humedad. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claims 1 and 5 characterized in that when the pharmacological solution is hygroscopic, prior to administration by snorting, devices are added to prevent the agglomeration of particles by humidity.
- 8. 8.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1, 5, Y 7 caracterizado porque los dispositivos añadidos son calefactores. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claims 1, 5, and 7 characterized in that the added devices are heaters.
- 9. 9.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque el proceso está controlado por un circuito lógico de control PLA Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals according to claim 1 characterized in that the process is controlled by a PLA control logic circuit
- 10. 10.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composIciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 y 9 caracterizado porque el circuito lógico de control PLA genera la secuencia de señales digitales, activando la electroválvula (12) y solenoide (8) para la inhalación y el agitador (19) y el solenoide (18) para el esnifado. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals according to claims 1 and 9 characterized in that the PLA control logic circuit generates the sequence of digital signals, activating the solenoid valve (12) and solenoid (8) for inhalation and the stirrer (19) and the solenoid (18) for snorting.
- 11. eleven.
- Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 y 9 caracterizado porque el circuito lógico de control PLA lleva el conteo del número de disparos realizados por el animal, así como de aproximaciones fallidas que no originaron disparos porque el animal no haya introducido el hocico en el orificio de proyección. Procedure for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals according to claims 1 and 9 characterized in that the PLA control logic circuit keeps track of the number of shots fired by the animal, as well as failed approaches that did not cause shots because the animal the muzzle has not been inserted into the projection hole.
- 12. 12.
- Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio para llevar a cabo el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque comprende: Apparatus for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals to carry out the procedure according to claims 1 to 11, characterized in that it comprises:
- 13. 13.
- Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 12 caracterizado porque el sistema de administración (4) de la composición farmacológica comprende un módulo de administración por inhalación y un módulo de administración por esnifado, y porque se puede instalar sólo uno de ellos o ambos a la vez. Apparatus for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals according to claim 12, characterized in that the administration system (4) of the pharmacological composition comprises an inhalation administration module and a snort administration module, and because it can be installed only one of them or both at the same time.
- 14. 14.
- Aparato para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 13 caracterizado porque el módulo de administración por inhalación comprende un cilindro (5) que contiene un émbolo (6) conectado por un vástago (7) a un solenoide de empuje (8) y a un muelle (9), cerrándose el cilindro por un cono de sección circular y que está conectado a una tubería corta (11) que termina en una válvula atomizadora (12) y que a su vez, a esta válvula atomizadora también está conectada otra tubería corta proveniente de una electroválvula (13) que, a su vez, está conectada por Apparatus for the operative self-administration of pharmacological solutions in laboratory animals according to claims 12 and 13 characterized in that the inhalation administration module comprises a cylinder (5) containing a plunger (6) connected by a stem (7) to a solenoid of thrust (8) and a spring (9), the cylinder being closed by a cone of circular section and which is connected to a short pipe (11) that ends in an atomizing valve (12) and which in turn, to this atomizing valve Another short pipe is also connected from a solenoid valve (13) which, in turn, is connected by
- 15. fifteen.
- Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 13 caracterizado porque el módulo de administración por vía esnifada comprende un cilindro (15) con un émbolo (16) en su interior, cuyo vástago está unido a un solenoide de impulsión (18) y a un muelle (17), que termina en una aguja (20) de diámetro no inferior a 1 mm que está inmersa en un depósito (21) que contiene el sólido finamente pulverizado cubriendo totalmente la aguja y que, además, incorpora una malla (22) en la boca del cilindro (15) para impedir la entrada de material al cilindro, el cual se carga solamente con el aire que entra a través del sólido pulverizado. Apparatus for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claims 12 and 13, characterized in that the snorting administration module comprises a cylinder (15) with a plunger (16) inside, whose stem It is connected to a drive solenoid (18) and to a spring (17), which ends in a needle (20) with a diameter of not less than 1 mm that is immersed in a tank (21) that contains the finely powdered solid completely covering the needle and that, in addition, incorporates a mesh (22) in the mouth of the cylinder (15) to prevent the entry of material into the cylinder, which is loaded only with the air that enters through the pulverized solid.
- 16. 16.
- Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 15 caracterizado porque la cota del sólido siempre será superior a la cota del final de la aguja para asegurar que el polvo sólido siempre entra en la aguja y no entra aire únicamente. Apparatus for the operant self-administration of pharmacological compositions in the form of fine powder in laboratory animals according to claims 12 and 15 characterized in that the level of the solid will always be greater than the level of the end of the needle to ensure that the solid powder always enters the needle and only air does not enter.
- 17. 17.
- Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 12 caracterizado porque el sistema de control electrónico, por medio de una interfaz de software, configura los parámetros: Apparatus for the operant self-administration of pharmacological compositions in laboratory animals according to claim 12, characterized in that the electronic control system, by means of a software interface, configures the parameters:
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3635321A4 (en) * | 2017-06-08 | 2021-03-31 | Wildlife Protection Management, Inc. | Animal control system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070006814A1 (en) * | 2003-01-24 | 2007-01-11 | Mead Andy N | Non-invasive drug self-administration system for animals |
| WO2011003022A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Microdose Therapeutx, Inc. | Laboratory animal pulmonary dosing device |
-
2012
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Patent Citations (2)
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| WO2011003022A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Microdose Therapeutx, Inc. | Laboratory animal pulmonary dosing device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HE et al. Inhalational model of cocaine exposure in mice: Neuroteratological effects. Neurotoxicology and Teratology, 2006, vol. 28, páginas 181-197, todo el documento. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3635321A4 (en) * | 2017-06-08 | 2021-03-31 | Wildlife Protection Management, Inc. | Animal control system |
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