KR101332949B1 - 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치 - Google Patents

나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치에 관한 것으로, 케이스 내부에 동물 케이지를 투입할 수 있도록 노출 챔버를 형성하고, 노출 챔버에 나노 입자를 확산 공급시킬 수 있도록 다양한 포트를 형성함으로써, 대규모 설비를 필요로 하지 않고 단순한 구조로 간편하게 제작할 수 있고, 이를 통해 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 더욱 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 노출 챔버의 음압 형성에 따라 유입되는 외부 공기를 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자와 혼합하여 나노 입자를 더욱 확산 분포시킴으로써, 노출 챔버에 유입되는 나노 입자의 분포 상태를 더욱 균일한 상태로 유지시킬 수 있고, 노출 챔버의 다양한 지점에 대한 내부 공기를 샘플링 추출할 수 있도록 함으로써, 더욱 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치를 제공한다.

Description

나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치{Cage Type Exposure Chamber for Testing Inhalation Toxicity of Nanopaticles}
본 발명은 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 케이스 내부에 동물 케이지를 투입할 수 있도록 노출 챔버를 형성하고, 노출 챔버에 나노 입자를 확산 공급시킬 수 있도록 다양한 포트를 형성함으로써, 대규모 설비를 필요로 하지 않고 단순한 구조로 간편하게 제작할 수 있고, 이를 통해 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 더욱 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 노출 챔버의 음압 형성에 따라 유입되는 외부 공기를 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자와 혼합하여 나노 입자를 더욱 확산 분포시킴으로써, 노출 챔버에 유입되는 나노 입자의 분포 상태를 더욱 균일한 상태로 유지시킬 수 있고, 노출 챔버의 다양한 지점에 대한 내부 공기를 샘플링 추출할 수 있도록 함으로써, 더욱 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치에 관한 것이다.
20세기가 마이크로로 대별되는 시대였다면 21세기는 나노 시대라 할 수 있는데, 나노기술은 그 응용분야에 따라 나노소재와 나노소자, 그리고 환경 및 생명공학 기반기술 등으로 크게 분류할 수 있다.
이러한 나노기술은 원자나 분자단위의 극미세 물질을 인위적으로 조작하여 새로운 성질과 기능을 갖는 물질이나 장치를 만드는 것으로, 이는 오늘날 정보기술(Information Technology : IT) 및 기타 생명공학기술(bio technology : BT)을 실현시키기 위한 하나의 최첨단 기술로 추앙받고 있는 실정이다.
하지만, 나노기술은 산업분야 전반에 걸쳐 새로운 기술혁명이라 인식될 정도로 많은 이로움과 유익함을 제공하는 것이기는 하나, 그 반면에 잠재적 위험성을 지니고 있는 것 또한 주지의 사실인 바, 이러한 잠재적 위험성은 바로 나노기술의 특성에 기인한다고 볼 수 있다.
즉, 작은 입자일수록 비표면적비는 넓어지고, 이와 같이 비표면적비가 넓어진 작은 입자는 생체조직과 반응시 독성이 증가하게 되는데, 그 일 예로서 이산화티타늄, 탄소분말, 디젤입자 등과 같은 몇 가지 나노입자는 크기가 줄어들수록 염증을 유발하는 등 독성이 강해진다는 것이 그동안의 학문적 실험을 통해 이미 밝혀진 사실이다. 또한, 초미세 나노입자는 기도나 점막에 걸러지지 않고 폐포 깊숙이 박히거나 뇌로 이동할 수도 있고, 더욱이 최근 여러 연구에 의하면 나노입자가 체내에 축적될 경우 질병이나 중추신경 장애를 일으킨다는 이론들이 보고되고 있다.
따라서, 최근에는 나노 기술의 발전과 함께 나노 기술에 대한 안정성 평가 또한 활발히 진행되고 있는데, 대표적으로 나노 입자가 인체에 흡입 축적되는 경우에 발생하는 독성에 대해 평가하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험이 다양한 실험 동물들을 상대로 연구되고 있다. 이러한 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 통해 얻어진 인체 유해성 자료들은 나노 섬유, 화장품, 반도체, 약물 전달체 등 산업 전반에 걸쳐 나노 입자에 대한 다양한 기초 자료로 활용되고 있다.
최근에는 이러한 나노 기술에 대한 중요성이 부각됨에 따라 나노 입자의 흡입 독성에 대한 시험 뿐만 아니라 나노 입자의 인체에 대한 효능, 안전성, 환경 영향 평가 등 다양한 형태의 시험이 수행되고 있는데, 이러한 다양한 형태의 시험들은 모두 나노 입자의 인체에 대한 영향을 평가한다는 점에서 흡입 독성 평가 시험과 대부분 동일한 방식으로 진행되므로, 이하에서는 이와 같은 나노 입자에 대한 다양한 시험을 흡입 독성 평가 시험이라고 통칭하여 기술한다.
이러한 나노 입자에 대한 흡입 독성 평가 시험은 일반적으로 나노 입자를 에어로졸 상태로 발생시켜 일정 크기의 저장 챔버에 공급하고, 이러한 저장 챔버에 실험 동물을 투입시켜 나노 입자에 노출시킨 후 실험 동물의 다양한 변화 상태를 측정하는 방식으로 진행되고 있다. 이때, 실험 동물은 별도의 사육 케이지에서 일정 기간 사육되며 충분히 순화되는 과정을 거친 후 최적의 건강 상태로 흡입 독성 평가 시험에 투입되는 방식으로 진행되고 있다.
이러한 나노 입자 흡입 독성 평가 시험은 최근 그 필요성이 증가되어 다양한 나노 입자에 대한 시험이 이루어지고 있는데, 이러한 시험을 수행할 수 있는 흡입 독성 평가 시험 장치는 일반적으로 상당한 규모의 저장 챔버와 공기 순환 시설 등을 갖추어야 하는 등 그 규모가 크고 고가의 설치 비용 및 운영 비용이 요구되므로, 전문적인 대형 연구 기관에서만 그 시험이 수행되고 있을 뿐 대학의 실험실 등 소규모 연구실에서는 이러한 시험이 널리 수행되지 못하고 있는 실정이며, 이에 따라 다양한 나노 입자에 대한 흡입 독성 평가 시험이 충분히 이루어지지 못한다는 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스 내부에 동물 케이지를 투입할 수 있도록 노출 챔버를 형성하고, 노출 챔버에 나노 입자를 확산 공급시킬 수 있도록 다양한 포트를 형성함으로써, 대규모 설비를 필요로 하지 않고 단순한 구조로 간편하게 제작할 수 있고, 이를 통해 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 더욱 용이하게 수행할 수 있도록 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 노출 챔버의 음압 형성에 따라 유입되는 외부 공기를 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자와 혼합하여 나노 입자를 더욱 확산 분포시킴으로써, 노출 챔버에 유입되는 나노 입자의 분포 상태를 더욱 균일한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 나노 입자 흡입 독성 평가 시험에서 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노 입자가 확산 분포되는 노출 챔버의 내부 공간에서 다양한 지점에 대한 내부 공기를 샘플링 추출할 수 있도록 함으로써, 실제 실험 동물이 흡입하는 나노 입자 농도와 동일한 수준의 샘플링 공기를 추출할 수 있고, 이를 통해 더욱 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 내부 공간에 동물 케이지가 투입될 수 있도록 노출 챔버가 형성되는 케이스; 상기 노출 챔버와 연통되게 상기 케이스의 상단부에 형성되며, 상기 노출 챔버에 나노 입자가 공급되도록 별도의 입자 공급 장치와 연결되는 인렛 포트; 및 상기 노출 챔버와 연통되게 상기 케이스의 일측에 형성되며, 상기 노출 챔버에 음압이 형성되도록 별도의 흡입 펌프와 연결되는 배출 포트를 포함하고, 상기 케이스의 상단부에는 상기 노출 챔버로 공기가 유입되도록 다수개의 공기 유입홀이 형성되며, 상기 인렛 포트를 통해 상기 노출 챔버에 공급되는 나노 입자가 상기 공기 유입홀을 통해 유입되는 외부 공기와 혼합되어 상기 노출 챔버 전체 공간에 확산 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치를 제공한다.
이때, 상기 케이스는 상기 노출 챔버가 형성되도록 상면이 개방된 형태의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 분리 결합되는 케이스 커버를 포함하여 구성되며, 상기 공기 유입홀은 상기 케이스 커버에 상하 방향으로 관통 형성되고, 상기 인렛 포트는 상기 케이스 커버에 수평 방향으로 관통 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스 커버에는 상기 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자가 상기 노출 챔버로 확산 공급되도록 별도의 확산판이 상기 공기 유입홀 및 상기 인렛 포트의 하부에 위치하도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 케이스 커버는 상기 케이스 본체에 결합되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트와의 사이 공간에 유동 챔버가 형성되도록 상기 커버 플레이트와 상하 이격 배치되는 하부 플레이트를 포함하고, 상기 인렛 포트는 상기 유동 챔버와 연통되도록 상기 커버 플레이트에 수평 방향으로 관통 형성되고, 상기 공기 유입홀은 상기 유동 챔버와 연통되도록 상기 커버 플레이트와 하부 플레이트에 각각 상하 방향으로 관통 형성될 수 있다.
이때, 상기 커버 플레이트와 하부 플레이트에 각각 형성된 상기 공기 유입홀은 서로 동일 수직선상에 배치되지 않도록 상하 어긋나게 배치될 수 있다.
또한, 상기 하부 플레이트의 상면 또는 하면에는 상기 인렛 포트를 통해 공급된 나노 입자가 통과하며 상기 노출 챔버로 확산 공급되도록 별도의 확산판이 장착될 수 있다.
한편, 상기 케이스에는 상기 노출 챔버 내부 공간을 흡입할 수 있는 샘플링 포트가 더 형성되고, 상기 케이스 내부 공간에는 다수개의 샘플링 유입구가 형성되는 샘플링 호스가 상기 샘플링 포트와 연결 장착될 수 있다.
이때, 상기 샘플링 호스는 상기 샘플링 유입구가 상기 동물 케이지의 중간 높이에 위치하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 케이스에는 상기 노출 챔버의 음압 상태를 감지할 수 있는 차압 센서가 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 케이스 내부에 동물 케이지를 투입할 수 있도록 노출 챔버를 형성하고, 노출 챔버에 나노 입자를 확산 공급시킬 수 있도록 다양한 포트를 형성함으로써, 대규모 설비를 필요로 하지 않고 단순한 구조로 간편하게 제작할 수 있고, 이를 통해 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 더욱 용이하게 수행할 수 있어 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 소규모 연구실 등에서도 간편하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 노출 챔버의 음압 형성에 따라 유입되는 외부 공기를 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자와 혼합하여 나노 입자를 더욱 확산 분포시킴으로써, 노출 챔버에 유입되는 나노 입자의 분포 상태를 더욱 균일한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 나노 입자 흡입 독성 평가 시험에서 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 나노 입자가 확산 분포되는 노출 챔버의 내부 공간에서 다양한 지점에 대한 내부 공기를 샘플링 추출할 수 있도록 함으로써, 실제 실험 동물이 흡입하는 나노 입자 농도와 동일한 수준의 샘플링 공기를 추출할 수 있고, 이를 통해 나노 입자 흡입 독성 평가 시험에서 더욱 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 내부 구조를 나타내기 위해 도 1의 "A-A"선에 대한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 내부 구조를 나타내기 위해 도 1의 "B-B"선에 대한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치는 대규모 설비 없이 소규모 연구실 등에서도 간편하게 실험 동물을 이용하여 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 수행할 수 있도록 한 장치로서, 케이스(100), 인렛 포트(200) 및 배출 포트(300)를 포함하여 구성된다.
케이스(100)는 내부 공간에 노출 챔버(111)가 형성되어 동물 케이지(10)가 투입될 수 있도록 형성되며, 투명 재질로 형성되어 내부 공간을 육안 관찰할 수 있도록 형성될 수 있다. 이러한 케이스(100)는 내부의 노출 챔버(111)에 동물 케이지(10)를 투입하거나 인출할 수 있도록 일측면이 개폐 가능한 형태로 형성되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 노출 챔버(111)가 형성되도록 상면이 개방된 형태의 케이스 본체(110)와, 케이스 본체(110)의 개방된 상면에 분리 결합되는 케이스 커버(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 케이스 커버(120)는 케이스 본체(110)로부터 완전 분리 가능하게 결합되거나 또는 일단이 힌지 결합되어 회동 가능한 형태로 결합될 수도 있는 등 그 결합 방식은 다양하게 변경될 수 있다.
이러한 케이스(100)의 노출 챔버(111)에는 후술하는 인렛 포트(200)를 통해 나노 입자가 공급되고, 이러한 노출 챔버(111)에 동물 케이지(10)가 투입되며, 이에 따라 동물 케이지(10)에서 사육되는 실험 동물이 나노 입자를 흡입하게 하는 방식으로 실험 동물에 대한 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 수행할 수 있다. 따라서, 실험 동물이 사육되는 동물 케이지(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 동물 케이지(10) 내부에 나노 입자가 원활하게 확산 분포될 수 있도록 메쉬 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 동물 케이지(10) 내부에서 사육되는 실험 동물이 호흡을 통해 나노 입자를 원활하게 흡입하도록 할 수 있다.
한편, 케이스(100)의 노출 챔버(111)는 후술하는 배출 포트(300)를 통해 내부 공기가 흡입되어 음압이 형성되는데, 이러한 노출 챔버(111)의 음압 형성에 따른 외부와의 압력 차이에 의해 노출 챔버(111) 내부로 외부 공기가 유입될 수 있도록 케이스(100)의 상단부에는 다수개의 공기 유입홀(130)이 형성된다. 이러한 공기 유입홀(130)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 케이스 커버(120)에 상하 방향으로 관통 형성될 수 있다.
인렛 포트(200)는 케이스(100)의 노출 챔버(111)와 연통되게 케이스(100)의 상단부에 형성되며, 인렛 포트(200)를 통해 노출 챔버(111)에 나노 입자가 공급되도록 별도의 입자 공급 장치(미도시)와 연결된다. 이러한 인렛 포트(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 케이스 커버(120)에 수평 방향으로 관통 형성될 수 있다. 한편, 입자 공급 장치는 일정 농도를 갖도록 에어로졸 상태로 나노 입자를 발생시키도록 구성되는데, 에어오졸 상태로 나노 입자를 발생시키는 입자 발생기와, 입자 발생기를 통해 발생된 나노 입자에 클린 에어를 공급하는 공기 유량 조절기를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 입자 공급 장치는 공지된 기술로서 다양한 형태가 적용될 수 있으며, 입자 공급 장치로부터 인렛 포트(200)로 유입되는 나노 입자는 고압 분사되는 형태로 공급되는 것이 아니라 단순 배출되는 형태로 그 배출 압력이 상대적으로 낮게 형성되어 나노 입자에 특정한 운동 방향성이 존재하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
배출 포트(300)는 케이스(100)의 노출 챔버(111)와 연통되게 케이스(100)의 일측에 형성되는데, 인렛 포트(200)보다 하부에 위치하도록 형성된다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 케이스 본체(110)의 중단부 또는 하단부에 형성될 수 있다. 이러한 배출 포트(300)는 노출 챔버(111) 공간의 공기가 흡입되어 내부에 음압이 형성될 수 있도록 별도의 흡입 펌프(미도시)와 연결된다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 케이지형 챔버 장치는 배출 포트(300)와 연결된 흡입 펌프를 통해 노출 챔버(111)에 음압이 형성된 상태에서, 인렛 포트(200)를 통해 나노 입자가 공급되고, 이와 동시에 공기 유입홀(130)을 통해 외부 공기가 유입되며 나노 입자와 혼합되어 나노 입자가 노출 챔버(111) 전체 공간에 균일하게 확산 공급된다.
이때, 나노 입자가 노출 챔버(111)에 더욱 원활하게 확산 공급될 수 있도록 케이스(100) 내부에는 별도의 확산판(500)이 공기 유입홀(130) 및 인렛 포트(200)의 하부에 위치하도록 배치될 수 있다.
한편, 케이스(100)에는 노출 챔버(111) 내부 공간을 흡입하여 노출 챔버(111)에서 나노 입자에 대한 분포 상태를 샘플링 추출할 수 있도록 별도의 샘플링 포트(400)가 더 형성될 수 있으며, 이러한 샘플링 포트(400)는 배출 포트(300)와 연결되는 흡입 펌프에 동시에 연결되거나 또는 별도의 다른 흡입 펌프에 연결되어 노출 챔버(111)의 내부 공간을 샘플링 추출하도록 구성될 수 있다.
또한, 이러한 샘플링 포트(400)에는 별도의 샘플링 호스(410)가 노출 챔버(111)에 위치하도록 연결 장착될 수 있으며, 샘플링 호스(410)에는 다수개의 샘플링 유입구(411)가 형성될 수 있다. 따라서, 샘플링 포트(400)를 통해 노출 챔버(111) 내부 공간을 흡입하는 과정에서, 샘플링 호스(410)의 다수개의 샘플링 유입구(411)를 통해 내부 공기가 흡입되므로, 이러한 샘플링을 분석하여 다양한 지점에 대한 나노 입자의 분포 상태를 정확하게 파악할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 내부 구조를 나타내기 위해 도 1의 "A-A"선에 대한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치의 내부 구조를 나타내기 위해 도 1의 "B-B"선에 대한 단면도이다.
먼저, 도 3 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 케이스 커버(120)는 단일 플레이트 형태로 형성되고, 이러한 케이스 커버(120)에 공기 유입홀(130)이 상하 방향으로 관통 형성되고, 인렛 포트(200)가 수평 방향으로 관통 형성될 수 있다. 이 경우, 케이스 커버(120)의 하단부에 확산판(500)이 결합되어 케이스 커버(120)의 상단과의 사이에 유동 챔버(123)가 형성되도록 구성될 수 있으며, 인렛 포트(200) 및 공기 유입홀(130)은 이러한 유동 챔버(123)와 연통되게 형성될 수 있다.
따라서, 배출 포트(300)를 통해 내부 공기가 배출되어 노출 챔버(111)에 음압이 형성되면, 내외부 압력 차이에 의해 외부 공기가 공기 유입홀(130)을 통해 유동 챔버(123)로 유입되고, 이와 동시에 인렛 포트(200)를 통해서는 나노 입자(P)가 유동 챔버(123)로 유입된다. 이에 따라 유동 챔버(123)에서는 인렛 포트(200)에 의해 수평 방향으로 유입되는 나노 입자(P)와, 공기 유입홀(130)을 통해 상하 방향으로 유입되는 공기가 서로 혼합되어 나노 입자(P)가 더욱 확산되며, 이 상태에서 확산판(500)을 통과하며 노출 챔버(111)로 유입된다. 나노 입자(P)가 공기와 함께 확산판(500)을 통과하는 과정에서 나노 입자(P)의 유속은 감소되며 그 분포 상태는 더욱 확산된다. 이러한 과정을 거치며, 나노 입자(P)가 노출 챔버(111)로 유입되기 때문에, 노출 챔버(111) 내부에서 나노 입자(P)는 전체 공간에 균등한 분포 상태를 나타내게 된다.
이와 같이 나노 입자(P)가 노출 챔버(111) 내부에서 균등한 분포 상태를 나타내기 때문에, 동물 케이지(10)에 사육되는 실험 동물은 모두 균일한 농도의 나노 입자(P)를 흡입할 수 있어 더욱 정확한 나노 입자 흡입 독성 평가 시험을 수행할 수 있다.
이때, 샘플링 포트(400)에 연결되는 샘플링 호스(410)는 샘플링 유입구(411)가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 동물 케이지(10)의 중간 높이에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하며, 동물 케이지(10)의 각 구획마다 각각 샘플링 유입구(411)가 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이에 따라 샘플링 호스(410) 및 샘플링 포트(400)를 통해 추출하는 샘플링 공기는 실제 실험 동물이 흡입하는 공기와 매우 근접한 공간의 공기이기 때문에, 실험 동물에 흡입되는 나노 입자의 농도에 대한 정확한 실험 데이터를 구할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 케이스 커버(120)는 케이스 본체(110)에 결합되는 커버 플레이트(121)와, 커버 플레이트(121)와의 사이 공간에 유동 챔버(123)가 형성되도록 커버 플레이트(121)와 상하 이격 배치되는 하부 플레이트(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 인렛 포트(200)는 유동 챔버(123)와 연통되도록 커버 플레이트(121)에 수평 방향으로 관통 형성되고, 공기 유입홀(130)은 유동 챔버(123)와 연통되도록 커버 플레이트(121)와 하부 플레이트(122)에 각각 상하 방향으로 관통 형성될 수 있다. 이때, 커버 플레이트(121)와 하부 플레이트(122)에 각각 형성된 공기 유입홀(130)은 도 3 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 서로 동일 수직선상에 배치되지 않도록 상하 어긋나게 배치될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 노출 챔버(111)에 음압이 형성되면, 공기 유입홀(130)을 통해 외부 공기가 유동 챔버(123)로 상하 방향으로 유입된 후, 노출 챔버(111)로 유입되고, 이와 동시에 인렛 포트(200)를 통해 나노 입자(P)가 유동 챔버(123)로 수평 방향으로 유입되며, 하부 플레이트(122)에 형성된 공기 유입홀(130)을 통해 외부 공기와 함께 노출 챔버(111)로 유입된다. 이때, 유동 챔버(123)에서 나노 입자(P)와 외부 공기가 혼합되어 나노 입자(P)가 더욱 확산되며, 확산된 상태에서 하부 플레이트(122)에 형성된 공기 유입홀(130)을 통해 노출 챔버(111)로 공급된다. 즉, 하부 플레이트(122)에 의해 유동 챔버(123)가 형성됨으로써, 나노 입자(P)와 외부 공기와의 혼합 공간이 별도로 발생되므로, 나노 입자(P)가 더욱 확산 분포된 상태로 노출 챔버(111)에 공급될 수 있다.
이때, 커버 플레이트(121)와 하부 플레이트(122)에 각각 형성된 공기 유입홀(130)이 상하 방향으로 서로 어긋나게 형성되기 때문에, 나노 입자(P)와 외부 공기가 유동 챔버(123)에서 머무르는 시간이 증가하게 되고, 이에 따라 나노 입자(P)의 확산 분포 상태가 더욱 확대된다.
또한, 나노 입자(P)가 이러한 유동 챔버(123)로부터 노출 챔버(111)로 유입되는 과정에서 나노 입자(P)의 유속 감소 및 확산을 위해 전술한 바와 같이 확산판(500)이 장착될 수 있는데, 이러한 확산판(500)은 하부 플레이트(122)의 상면 또는 하면에 장착될 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 케이스(100) 내부에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 다양한 센서들이 장착될 수 있는데, 먼저, 노출 챔버(111)의 음압 상태를 감지할 수 있는 차압 센서(610)가 장착될 수 있다. 따라서, 배출 포트(300)에 연결된 흡입 펌프는 이러한 차압 센서(610)에 의한 측정값에 따라 노출 챔버(111) 내부 공간에 대한 흡입량을 조절하도록 제어될 수 있다.
또한, 사용자의 필요에 따라 노출 챔버(111) 내부의 상태를 파악할 수 있는 다양한 센서가 장착될 수 있는데, 예를 들면, 노출 챔버(111) 내부의 온도 및 습도를 감지할 수 있는 온도 습도 센서(620)가 장착될 수 있고, 노출 챔버(111) 내부 공간에 존재하는 이산화탄소 및 산소의 양을 각각 측정할 수 있는 이산화탄소 측정 센서(630) 및 산소 측정 센서(640)가 장착될 수 있으며, 이외에도 다양한 센서가 장착될 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 케이스 110: 케이스 본체
111: 노출 챔버 120: 케이스 커버
121: 커버 플레이트 122: 하부 플레이트
123: 유동 챔버 130: 공기 유입홀
200: 인렛 포트 300: 배출 포트
400: 샘플링 포트 410: 샘플링 호스
411: 샘플링 유입구 500: 확산판
610: 차압 센서

Claims (9)

  1. 상면이 개방된 형태의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 분리 결합되는 케이스 커버를 구비하며 내부 공간에 동물 케이지가 투입될 수 있도록 노출 챔버가 형성되는 케이스;
    상기 노출 챔버와 연통되게 상기 케이스의 상단부에 형성되며, 상기 노출 챔버에 나노 입자가 공급되도록 별도의 입자 공급 장치와 연결되는 인렛 포트; 및
    상기 노출 챔버와 연통되게 상기 케이스의 일측에 형성되며, 상기 노출 챔버에 음압이 형성되도록 별도의 흡입 펌프와 연결되는 배출 포트를 포함하고,
    상기 케이스 커버는 상기 케이스 본체에 결합되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트와의 사이 공간에 유동 챔버가 형성되도록 상기 커버 플레이트와 상하 이격 배치되는 하부 플레이트를 포함하며,
    상기 커버 플레이트와 상기 하부 플레이에는 각각 상하 방향으로 관통 형성되어 상기 노출 챔버로 공기가 유입되도록 상기 유동 챔버와 연통되는 다수개의 공기 유입홀이 형성되며,
    상기 인렛 포트는 상기 유동 챔버와 연통되도록 상기 커버 플레이트에 수평 방향으로 관통 형성되어 상기 인렛 포트를 통해 상기 노출 챔버에 공급되는 나노 입자가 상기 공기 유입홀을 통해 유입되는 외부 공기와 혼합되어 상기 노출 챔버 전체 공간에 확산 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 커버에는 상기 인렛 포트를 통해 공급되는 나노 입자가 상기 노출 챔버로 확산 공급되도록 별도의 확산판이 상기 공기 유입홀 및 상기 인렛 포트의 하부에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트와 하부 플레이트에 각각 형성된 상기 공기 유입홀은 서로 동일 수직선상에 배치되지 않도록 상하 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 상면 또는 하면에는 상기 인렛 포트를 통해 공급된 나노 입자가 통과하며 상기 노출 챔버로 확산 공급되도록 별도의 확산판이 장착되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  7. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 노출 챔버 내부 공간을 흡입할 수 있는 샘플링 포트가 더 형성되고, 상기 케이스 내부 공간에는 다수개의 샘플링 유입구가 형성되는 샘플링 호스가 상기 샘플링 포트와 연결 장착되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 샘플링 호스는 상기 샘플링 유입구가 상기 동물 케이지의 중간 높이에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
  9. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 노출 챔버의 음압 상태를 감지할 수 있는 차압 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 나노 입자 흡입 독성 평가 시험용 케이지형 챔버 장치.
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