KR101603634B1 - In situ Testing Apparatus for Inhalation Toxicity of Nano Paticles Using Lung Model - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치에 관한 것으로, 상세하게는 폐 세포를 부착하여 사람의 폐와 유사한 구조 및 기능을 수행하도록 폐 모델 장치를 구성하고, 나노 입자의 흡입에 의한 폐 세포의 손상 상태에 따라 폐 모델 장치로부터 발생하는 전기 신호 변화를 실시간으로 검출함으로써, 실제 실험 동물을 이용하지 않고도 폐 세포의 상태 변화를 파악하는 간접적인 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있고, 특히, 폐 세포의 상태 변화를 실시간으로 파악할 수 있는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치를 제공한다.The present invention relates to a real-time inhalation toxicity testing apparatus using a lung model, and more particularly, to a lung inhalation apparatus and method for constructing a lung model apparatus for performing a similar structure and function to a human lung by attaching lung cells, The inhalation toxicity test for nanoparticles can be carried out indirectly by detecting the change in the electrical signal generated from the lung model device according to the damage state of the lung model in real time, In particular, the present invention provides a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model capable of grasping the state change of lung cells in real time.

Description

폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치{In situ Testing Apparatus for Inhalation Toxicity of Nano Paticles Using Lung Model}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an inhalation toxicity test apparatus using a lung model,

본 발명은 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 폐 세포를 부착하여 사람의 폐와 유사한 구조 및 기능을 수행하도록 폐 모델 장치를 구성하고, 나노 입자의 흡입에 의한 폐 세포의 손상 상태에 따라 폐 모델 장치로부터 발생하는 전기 신호 변화를 실시간으로 검출함으로써, 실제 실험 동물을 이용하지 않고도 폐 세포의 상태 변화를 파악하는 간접적인 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있고, 특히, 폐 세포의 상태 변화를 실시간으로 파악할 수 있는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model. More particularly, the present invention relates to a lung model device configured to carry out similar structure and function of a human lung by attaching lung cells, and to provide a change in electric signal generated from the lung model device according to the damage state of the lung cell due to inhalation of nanoparticles By real-time detection, it is possible to carry out an inhalation toxicity test on nanoparticles in an indirect manner that grasps changes in the state of lung cells without actually using laboratory animals. In particular, And a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model.

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.If the 20th century was the era of micro-era, then the 21st century can be called the Nano era. Nanotechnology can be broadly categorized into nanomaterials, nano devices, and environmental and biotechnology-based technologies, depending on the application field.

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.These nanotechnologies are artificially manipulated atomic or molecular ultrafine materials to create materials or devices that have new properties and functions that can be used today in information technology (IT) and other biotechnology ) Is a state-of-the-art technology.

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.However, although nanotechnology offers many benefits and benefits that are perceived as a new technological revolution throughout the industry, it is also a well-known fact that these potential risks It can be attributed to the characteristics of nanotechnology.

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.That is, the smaller the particle, the larger the ratio of the specific surface area. Small particles having such a large specific surface area ratio increase the toxicity when reacted with the biotissues. For example, some nanoparticles such as titanium dioxide, carbon powder, It has already been revealed through academic experiments that the smaller the size, the more toxic it becomes, such as inflammation. In addition, ultrafine nanoparticles may not penetrate into the airways or mucous membranes but may penetrate deep into the alveoli or migrate to the brain. Moreover, recent studies have shown that nanoparticles accumulate in the body to cause diseases or central nervous disorders .

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 시험이 다양한 실험 동물들을 상대로 연구되고 있다. 이러한 나노 입자 흡입 독성 시험을 통해 얻어진 인체 유해성 자료들은 나노 섬유, 화장품, 반도체, 약물 전달체 등 산업 전반에 걸쳐 나노 입자에 대한 다양한 기초 자료로 활용되고 있다.Therefore, in recent years, along with the development of nanotechnology, stability evaluation of nanotechnology has also been actively carried out. As a representative example, the nanoparticle inhalation toxicity test, which evaluates the toxicity occurring when the nanoparticles are inhaled into the human body, Have been studied. Human toxicity data obtained through these nanoparticle inhalation toxicity tests are being used as various basic data on nanoparticles throughout the industry such as nanofibers, cosmetics, semiconductors, and drug delivery systems.

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 시험과 대부분 동일한 방식으로 진행되므로, 이하에서는 이와 같은 나노 입자에 대한 다양한 시험을 흡입 독성 시험이라고 통칭하여 기술한다. In recent years, importance of nanotechnology has been emphasized, and various types of tests such as efficacy, safety and environmental impact evaluation of nanoparticles on the human body have been carried out as well as tests for inhalation toxicity of nanoparticles. Are conducted in almost the same manner as the inhalation toxicity test in that they evaluate the influence of the nanoparticles on the human body. Hereinafter, various tests on such nanoparticles are collectively referred to as an inhalation toxicity test.

또한, 나노 입자는 에어로졸 상태로 존재하며, 나노 입자에 대한 시험은 에어로졸 상태로 존재하는 서브마이크론 대의 입경을 갖는 입자에 대해서도 동일하게 적용될 수 있으므로, 이하에서 나노 입자는 특별한 설명이 없는 한 서브마이크론 입자를 포함하는 개념으로 사용한다.In addition, since nanoparticles are present in an aerosol state and tests for nanoparticles can be similarly applied to particles having submicron particle diameters in an aerosol state, the nanoparticles are referred to as submicron particles As shown in FIG.

이러한 나노 입자는 매우 미세한 크기를 가지므로, 사람의 호흡 과정에서 폐의 깊숙한 곳까지 직접 이동하여 폐 조직에 부착될 수 있다. 따라서, 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험은 일반적으로 나노 입자를 에어로졸 상태로 발생시켜 일정 크기의 노출 챔버에 공급하고, 이러한 노출 챔버에 실험 동물을 투입시켜 나노 입자에 노출시킨 후 실험 동물의 다양한 변화 상태를 측정하는 방식으로 진행되고 있다. These nanoparticles are very fine in size and can be transferred directly to the lungs deep in the human respiration process and attached to lung tissue. Therefore, the inhalation toxicity test for nanoparticles is generally performed by generating nanoparticles in an aerosol state, supplying the nanoparticles to a predetermined size exposure chamber, exposing the nanoparticles to the exposure chamber, And the like.

즉, 나노 입자를 실험 동물에 노출시켜 실험 동물의 폐 깊숙한 곳까지 흡입되도록 하고, 나노 입자가 폐 깊숙한 곳까지 흡입되어 부착됨에 따라 실험 동물의 건강 변화 상태를 측정하는 방식으로 진행된다.In other words, the nanoparticles are exposed to the experimental animals to be inhaled to the deep lungs of the experimental animals, and the nanoparticles are inhaled to the deep lungs, and then the state of health change of the experimental animals is measured.

이와 같은 흡입 독성 시험은 실험 동물을 이용하여 수행해야 하는데, 최근에는 동물 실험에 대한 윤리적인 문제 등이 대두되어 실험 동물을 이용한 시험 방식에 대해서는 그 규제가 계속해서 확대되고 있는 추세이다. 또한, 실험 동물을 이용한 흡입 독성 시험 장치는 그 규모가 크고 설치 및 운영 비용이 고가이며 복잡한 구조를 가지므로 이러한 시험 장치를 구비하는 것 또한 용이하지 않다는 등의 문제가 있었다.
Such an inhalation toxicity test should be carried out using an experimental animal. In recent years, however, ethical problems with animal experiments have arisen, and the regulations on the test methods using experimental animals are continuously expanding. In addition, there is a problem that it is not easy to provide such a test apparatus because the apparatus for testing toxicity of inhalation using an experimental animal has a large scale, has a high installation and operation cost, and has a complicated structure.

국내등록특허 제10-1221106호Korean Patent No. 10-1221106

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 폐 세포를 부착하여 사람의 폐와 유사한 구조 및 기능을 수행하도록 폐 모델 장치를 구성하고, 나노 입자의 흡입에 의한 폐 세포의 손상 상태에 따라 폐 모델 장치로부터 발생하는 전기 신호 변화를 실시간으로 검출함으로써, 실제 실험 동물을 이용하지 않고도 폐 세포의 상태 변화를 파악하는 간접적인 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있고, 특히, 폐 세포의 상태 변화를 실시간으로 파악할 수 있는 실시간 흡입 독성 시험 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a lung model device for attaching lung cells to perform structure and function similar to human lungs, The inhalation toxicity test for nanoparticles is performed in an indirect manner in which the change in the electrical signal generated from the lung model device is detected in real time according to the damage state of the cell, And in particular, to provide a real-time inhalation toxicity test apparatus capable of real-time monitoring of changes in lung cell status.

본 발명의 다른 목적은 다수개의 메쉬 조직 패널을 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 순차적으로 격자 간격이 작은 크기의 메쉬 조직 패널이 위치하도록 배치함으로써, 폐 모델 장치가 실제 폐 구조와 유사한 구조를 이룰 수 있고, 이에 따라 실험 동물을 이용하지 않고도 흡입 독성 시험의 정확도를 향상시킬 수 있는 실시간 흡입 독성 시험 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to arrange a plurality of mesh tissue panels in such a manner that a mesh tissue panel having a size smaller in lattice spacing is disposed in order along the inflow direction of nanoparticles, Therefore, it is an object of the present invention to provide a real-time inhalation toxicity test apparatus capable of improving the accuracy of an inhalation toxicity test without using an experimental animal.

본 발명은, 케이스와, 상기 케이스 내부 공간에 대한 공기의 유입 및 배출 동작을 교대로 반복 수행하는 방식으로 상기 케이스 내부 공간에 공기와 함께 나노 입자를 유입시키는 호흡 작동 유닛과, 전도성 재질의 격자 형태로 형성되어 상기 케이스 내부 공간에 배치되고 각각의 격자 라인에는 사람 또는 동물의 폐 세포가 부착되는 메쉬 조직 패널을 포함하는 폐 모델 장치; 및 상기 메쉬 조직 패널과 연결되어 상기 메쉬 조직 패널을 통해 발생되는 전기 신호를 실시간으로 검출하는 신호 검출 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치를 제공한다.The present invention relates to a breathing apparatus comprising a case and a breathing operation unit for introducing the nano particles together with air into the case internal space in such a manner that the inflow and outflow of air into the case internal space are alternately repeated, And a mesh tissue panel disposed in the case inner space and to which each of the lattice lines is attached with human or animal lung cells; And a signal detection unit connected to the mesh tissue panel and detecting an electrical signal generated through the mesh tissue panel in real time. The present invention also provides a real-time inhalation toxicity testing apparatus using the lung model.

이때, 상기 메쉬 조직 패널은 상기 케이스 내부에 다수개 장착되고, 다수개의 상기 메쉬 조직 패널은 각각 서로 다른 크기의 격자 간격을 갖도록 형성되며, 상기 케이스 내부 공간에서 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널이 순차적으로 위치하도록 배치될 수 있다.At this time, a plurality of the mesh tissue panels are mounted in the case, the plurality of mesh tissue panels are formed to have lattice spaces of different sizes, and the lattice spacing And the mesh tissue panels of the smaller size may be arranged to be sequentially positioned.

또한, 상기 실시간 흡입 독성 시험 장치는, 상기 신호 검출 유닛에 의해 검출된 전기 신호를 인가받아 폐 세포의 손상 상태를 판단하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부의 판단 결과를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.The real-time inhalation toxicity testing apparatus may further include: a data processing unit receiving the electrical signal detected by the signal detection unit and determining a damage state of the lung cell; And an output unit outputting a determination result of the data processing unit.

또한, 상기 데이터 처리부는 상기 신호 검출 유닛으로부터 인가받은 전기 신호와 별도의 데이터 베이스 자료를 비교하여 폐 세포의 손상 상태를 판단할 수 있다.The data processing unit may compare the electrical signal received from the signal detection unit with another database data to determine the damage state of the lung cell.

또한, 상기 데이터 베이스 자료는 상기 메쉬 조직 패널을 통해 발생되는 전기 신호에 따라 폐 세포의 손상 상태를 데이터 베이스화하여 형성될 수 있다.In addition, the database data may be formed by databaseing the damage state of the lung cells according to an electrical signal generated through the mesh tissue panel.

또한, 상기 호흡 작동 유닛은 나노 입자를 발생시켜 공기와 함께 상기 케이스의 내부 공간으로 유입시키는 입자 공급 모듈; 및 상기 케이스의 내부 공간으로부터 공기를 배출시키는 공기 배출 모듈을 포함하고, 상기 입자 공급 모듈과 공기 배출 모듈은 교대로 반복하여 작동할 수 있다.In addition, the breathing operation unit may include a particle supply module for generating nanoparticles and introducing the nanoparticles into the internal space of the case together with air; And an air exhaust module for exhausting air from the inner space of the case, wherein the particle supply module and the air exhaust module can alternately and repeatedly operate.

또한, 상기 공기 배출 모듈은 상기 입자 공급 모듈을 통해 상기 케이스 내부 공간으로 유입되는 공기가 다수개의 상기 메쉬 조직 패널을 통과한 후 유입될 수 있도록 상기 케이스 내부 공간에 연통되게 장착되는 완충백을 포함하고, 상기 완충백은 형상 복원 가능하도록 탄성 재질로 형성되며, 상기 케이스 내부 공간에 유입된 공기는 상기 완충백의 탄성 복원력에 의해 상기 케이스의 내부 공간으로부터 배출될 수 있다.The air discharge module may include a buffer bag that is connected to the internal space of the case so that the air introduced into the internal space of the case through the particle supply module may be introduced after passing through the plurality of mesh tissue panels The buffer bag is formed of an elastic material so that the shape of the buffer bag can be restored and the air introduced into the case inner space can be discharged from the inner space of the case by the elastic restoring force of the buffer bag.

또한, 상기 케이스에는 내부 공간에 대한 공기의 유출입이 가능하도록 메인 배관이 내부 공간과 연통되게 장착되고, 상기 메인 배관은 유입 배관 및 배출 배관으로 분기되며, 상기 유입 배관은 상기 케이스 내부 공간으로 공기 및 나노 입자가 유입될 수 있도록 상기 입자 공급 모듈과 연결되고, 상기 배출 배관은 상기 케이스 내부 공간으로부터 공기가 배출될 수 있도록 끝단이 개방된 형태로 형성될 수 있다.The main pipe is connected to the inflow pipe and the discharge pipe so that the air can flow in and out of the case. The inflow pipe is connected to the air in the case, The nano particles may be connected to the particle supply module so that the nanoparticles can flow into the particle supply module. The discharge pipe may have an open end so that air can be discharged from the space inside the case.

또한, 상기 메쉬 조직 패널은 각각의 격자 라인에 사람 또는 동물의 폐 세포를 균일하게 배양시키는 방식으로 형성될 수 있다.
In addition, the mesh tissue panel may be formed in such a manner that the human or animal lung cells are uniformly cultured in each grid line.

본 발명에 의하면, 폐 세포를 부착하여 사람의 폐와 유사한 구조 및 기능을 수행하도록 폐 모델 장치를 구성하고, 나노 입자의 흡입에 의한 폐 세포의 손상 상태에 따라 폐 모델 장치로부터 발생하는 전기 신호 변화를 실시간으로 검출함으로써, 실제 실험 동물을 이용하지 않고도 폐 세포의 상태 변화를 파악하는 간접적인 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있고, 특히, 폐 세포의 상태 변화를 실시간으로 파악할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a lung model device is constructed so as to perform a structure and function similar to that of a human lung by attaching lung cells, and an electrical signal change generated from a lung model device according to the damage state of lung cells due to inhalation of nanoparticles It is possible to carry out an inhalation toxicity test on nanoparticles in an indirect manner that grasps changes in lung cell status without actually using laboratory animals, There is an effect.

또한, 다수개의 메쉬 조직 패널을 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 순차적으로 격자 간격이 작은 크기의 메쉬 조직 패널이 위치하도록 배치함으로써, 폐 모델 장치가 실제 폐 구조와 유사한 구조를 이룰 수 있고, 이에 따라 실험 동물을 이용하지 않고도 흡입 독성 시험의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, by disposing the plurality of mesh tissue panels so that the mesh tissue panel having the small size of the grid interval is positioned sequentially along the direction of the flow of the nanoparticles, the lung model device can have a structure similar to the actual lung structure, The accuracy of the inhalation toxicity test can be improved without using an experimental animal.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치의 구성을 개념적으로 도시한 기능 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매쉬 조직 패널의 배치 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
FIG. 1 and FIG. 2 are conceptual diagrams schematically showing the construction of a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model according to an embodiment of the present invention,
3 is a functional block diagram conceptually showing a configuration of a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a view schematically showing an arrangement state of a mesh tissue panel according to an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a closed model device according to an embodiment of the present invention,
6 and 7 are views schematically showing an operating state of a closed model device according to an embodiment of the present invention.

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.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치의 구성을 개념적으로 도시한 기능 블록도이다.1 and 2 are conceptual diagrams schematically showing the configuration of a real-time inhalation toxicity test apparatus using a lung model according to an embodiment of the present invention. Is a functional block diagram conceptually showing the configuration of the toxicity test apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 독성 시험 장치는 사람 또는 동물의 폐 구조와 유사한 구조로 작동하는 폐 모델 장치를 이용하여 실제 실험 동물을 이용하지 않고 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있는 장치로서, 흡입 독성 평가를 실시간으로 수행할 수 있는 장치이다.The inhalation toxicity test apparatus according to an embodiment of the present invention can perform an inhalation toxicity test on nanoparticles without using an actual laboratory animal by using a lung model device operating in a structure similar to a human or animal lung structure As an apparatus, it is an apparatus capable of performing inhalation toxicity evaluation in real time.

먼저, 사람의 폐의 구조 및 기능에 대해 살펴보면, 폐는 전체적으로 볼 때 반원추형으로, 좌우 1쌍이 있는데 종격(縱隔)을 사이에 두고 마주 대하여 흉강의 대부분을 차지한다. 우폐는 상중하 3엽으로 나누어지고 좌폐는 상하 2엽으로 나누어진다.First, when we look at the structure and function of human lungs, the lungs are generally half-conical in shape, and there are a pair of left and right lungs that occupy most of the chest cavity facing the mediastinum. Rupture is divided into three lobes in the upper part, and left and right lobes are divided into upper and lower lobes.

이러한 폐는 호흡 기능을 담당하는 것으로, 좌폐와 우폐는 각각 기관(氣管)과 연결된다. 기관(氣管)은 제5흉추 높이에서 좌우의 기관지로 나누어지고 각각의 폐문에서 폐로 들어가는데, 기관지는 폐문부에서 폐엽기관지로 갈라져 폐 속에서는 다시 기관지지(氣管支枝)로부터 세기관지(細氣管支)로 분지하여 가늘어지고, 최후에는 주머니 모양의 폐포(肺胞)에 이른다. 즉 폐의 실질은 폐포라고 하는 소포가 무수히 모인 것으로 이 무수하게 있는 폐포를 모세혈관망이 빽빽하게 둘러싸고 있으며, 폐포를 통해 적혈구와의 가스 교환이 이루어진다.These lungs are responsible for the respiratory function, and the left and right lungs are connected to the organs (气管) respectively. The bronchus is divided into left and right bronchus from the height of the fifth thoracic vertebra. The bronchus is divided into the bronchus from the hysterectomy to the lobulated bronchus, and from the lungs back to the bronchus (气管 支 枝) Branching to taper, and finally to the alveoli of the pouch shape. In other words, the parenchyma of the lung is a lot of parcels called alveoli, and the capillary network surrounds this innumerable alveoli, and the gas exchange with the red blood cells is carried out through the alveoli.

사람의 호흡 중 흡기 과정에서 공기는 기도로부터 기관을 거쳐 폐로 들어가 기관지, 세기관지, 폐포에 이르게 되는데, 이러한 흡기 과정에서 공기 중의 나노 입자가 사람의 폐 깊숙한 곳까지 흡입될 수 있다. 기관, 기관지, 세기관지, 폐포는 순차적으로 더 미세한 조직을 이루게 되는데, 일반적으로 직경이 큰 입자들은 기관이나 기관지 등에 부착되어 폐의 깊숙한 곳까지 흡입되지 않지만, 나노 입자와 같이 매우 미세한 크기의 입자들은 세기관지 및 폐포에까지 흡입될 수 있다. During the inspiration process, air enters the lungs from the airway through the organs to the lungs, bronchial tubes, and alveoli. During this intake process, airborne nanoparticles can be inhaled into the lungs of people. In general, large-diameter particles adhere to the trachea or bronchus and are not sucked into deep lungs. However, particles of very small size, such as nanoparticles, And to the alveoli.

나노 입자에 대한 흡입 독성 시험은 호흡을 통해 실험 동물의 폐 깊숙한 곳까지 나노 입자를 흡입시키고, 이로 인한 건강 상태 변화를 체크하는 방식으로 진행된다.The inhalation toxicity test for nanoparticles proceeds through breathing to inhale nanoparticles deep into the lungs of experimental animals and to check for changes in their health status.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치는 사람의 폐와 유사한 구조 및 기능을 하는 폐 모델 장치(10)와, 폐 모델 장치(10)를 통해 발생하는 전기 신호를 실시간으로 검출하는 신호 검출 유닛(20)을 포함하여 구성된다. 이때, 신호 검출 유닛(20)에 의해 검출된 전기 신호를 인가받아 데이터 처리하는 데이터 처리부(30)와, 데이터 처리부(30)의 데이터 처리 결과를 출력하는 출력부(40)를 더 포함하여 구성될 수 있다.A real-time inhalation toxicity testing apparatus using a lung model according to an embodiment of the present invention includes a lung model apparatus 10 having a similar structure and function to that of a human lung, And a signal detection unit 20 for detecting the signal. The data processing unit 30 receives and processes the electric signal detected by the signal detecting unit 20 and further includes an output unit 40 that outputs the data processing result of the data processing unit 30 .

폐 모델 장치(10)는 내부에 수용 공간이 형성되는 케이스(100)와, 케이스(10) 내부 공간에 대한 공기의 유입 및 배출 동작을 교대로 반복 수행하는 방식으로 케이스(100) 내부 공간에 공기와 함께 나노 입자를 유입시키는 호흡 작동 유닛(200)과, 전도성 재질의 격자 형태로 형성되어 케이스(100) 내부 공간에 배치되고 각각의 격자 라인에는 사람 또는 동물의 폐 세포(C)가 부착되는 메쉬 조직 패널(300)을 포함하여 구성된다.The waste model device 10 includes a case 100 in which a housing space is formed and a case 100 in which air is introduced into and discharged from the interior space of the case 10 in an alternating manner, And a mesh (200), which is formed in a lattice form of a conductive material and is disposed in an inner space of the case (100), and in which lattice cells (C) of a human or an animal are attached, And a tissue panel 300.

이러한 구조에 따라 폐 모델 장치(10)는 호흡 작동 유닛(200)을 통해 폐의 호흡 기능을 수행할 수 있고, 호흡 작동 유닛(200)에 의해 케이스(100) 내부로 유입되는 나노 입자가 통과하거나 부착될 수 있도록 폐 세포(C)가 부착된 메쉬 형태의 메쉬 조직 패널(300)이 배치되기 때문에, 실제 사람 또는 동물의 폐와 유사한 구조 및 기능을 갖게 된다.According to this structure, the lung model device 10 can perform the breathing function of the lung through the breathing operation unit 200, and the nanoparticles introduced into the case 100 by the breathing operation unit 200 pass Since the mesh-shaped mesh tissue panel 300 to which the lung cells C are adhered is disposed so as to be attachable, it has a structure and function similar to those of actual human or animal lungs.

이때, 메쉬 조직 패널(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 케이스(100) 내부 공간에 하나 장착될 수도 있는데, 이와 달리 도 2에 도시된 바와 같이 케이스(100) 내부 공간에 다수개 장착될 수 있다. 다수개의 메쉬 조직 패널(300)은 각각 서로 다른 크기의 격자 간격을 갖도록 형성되며, 케이스(100) 내부 공간에서 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널(300)이 순차적으로 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.In this case, one mesh structure panel 300 may be mounted in the inner space of the case 100 as shown in FIG. 1. Alternatively, a plurality of mesh structure panels 300 may be installed in the inner space of the case 100, as shown in FIG. have. The plurality of mesh tissue panels 300 are formed to have lattice spaces of different sizes, and the mesh tissue panel 300 having a smaller grid interval along the inflow direction of nanoparticles in the inner space of the case 100 It is preferable to arrange them so as to be sequentially positioned.

이러한 구조에 따라 폐 모델 장치(10)는 실제 사람 또는 동물의 폐와 매우 유사한 구조를 갖게 되므로, 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는데, 이러한 폐 모델 장치(10)에 대한 상세한 설명은 후술한다.According to this structure, the lung model device 10 has a structure very similar to that of an actual human or animal animal, so that the accuracy of the inhalation toxicity test for nanoparticles can be further improved. Details will be described later.

신호 검출 유닛(20)은 메쉬 조직 패널(300)과 연결되어 메쉬 조직 패널(300)을 통해 발생되는 전기 신호를 실시간으로 검출하도록 구성된다. 좀더 자세히 살펴보면, 메쉬 조직 패널(300)은 전도성 재질, 예를 들면 구리와 같은 금속 재질의 격자 라인(301)을 갖도록 형성되며, 각각의 격자 라인(301)에는 폐 세포(C) 조직이 부착된다. 신호 검출 유닛(20)은 이러한 메쉬 조직 패널(300)에 전기적으로 연결되어 메쉬 조직 패널(300)을 통해 발생되는 전기 신호 변화를 실시간으로 검출한다.The signal detection unit 20 is configured to detect an electrical signal generated in real time through the mesh tissue panel 300 in conjunction with the mesh tissue panel 300. In more detail, the mesh tissue panel 300 is formed to have a lattice line 301 of a metallic material, such as copper, and the lattice lines 301 are attached to the tissue of the lung cell C . The signal detection unit 20 is electrically connected to the mesh tissue panel 300 to detect an electrical signal change occurring through the mesh tissue panel 300 in real time.

예를 들면, 신호 검출 유닛(20)은 메쉬 조직 패널(300)을 통해 발생되는 임피던스를 실시간으로 측정하도록 구성될 수 있으며, 이러한 임피던스 값의 변화를 통해 폐 세포(C)의 상태 변화를 파악할 수 있다. 즉, 메쉬 조직 패널(300)에 부착된 폐 세포(C)는 케이스(100) 내부 공간으로 유입되는 나노 입자에 의해 손상되거나 또는 활성 상태가 변화하게 되는데, 이 경우 메쉬 조직 패널(300)의 격자 라인(301)에서 발생하는 전기 저항값이 변화하게 되므로, 이를 측정하여 폐 세포(C)의 변화 상태를 파악할 수 있다.For example, the signal detection unit 20 can be configured to measure the impedance generated through the mesh organizing panel 300 in real time, and can detect changes in the state of the lung cells C through changes in the impedance value have. That is, the lung cells C adhering to the mesh tissue panel 300 are damaged or changed in activity by the nanoparticles flowing into the inner space of the case 100. In this case, The electric resistance value generated in the line 301 is changed, so that it is possible to measure the change state of the lung cell C by measuring it.

이때, 신호 검출 유닛(20)은 메쉬 조직 패널(300)로부터 발생하는 전기 신호를 실시간으로 측정하기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 독성 시험 장치는 나노 입자의 공급에 따라 실시간으로 폐 세포(C)의 변화 상태를 판단할 수 있다.Since the signal detecting unit 20 measures an electric signal generated from the mesh organizing panel 300 in real time, the apparatus for testing an inhalation toxicity according to an embodiment of the present invention is capable of real- (C) can be determined.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 독성 시험 장치는 데이터 처리부(30)와, 출력부(40)를 더 포함할 수 있는데, 데이터 처리부(30)는 신호 검출 유닛(20)에 의해 검출된 전기 신호를 인가받아 이를 데이터 처리하여 폐 세포의 손상 상태를 판단하도록 구성된다. 출력부(40)는 데이터 처리부(30)의 판단 결과를 디스플레이 장치 또는 음성 방송 등의 형태로 출력하도록 구성될 수 있다.The apparatus for testing an inhalation toxicity according to an embodiment of the present invention may further include a data processing unit 30 and an output unit 40. The data processing unit 30 may include a data detection unit 30, And receives the electric signal and processes the data to determine the damage state of the lung cell. The output unit 40 may be configured to output the determination result of the data processing unit 30 in the form of a display device, an audio broadcast, or the like.

이때, 데이터 처리부(30)는 신호 검출 유닛(20)으로부터 인가받은 전기 신호와 별도의 데이터 베이스 자료를 비교하여 폐 세포(C)의 손상 상태를 판단할 수 있다. 데이터 베이스 자료는 메쉬 조직 패널(300)을 통해 발생되는 전기 신호값에 따라 폐 세포(C)의 손상 상태를 미리 데이터 베이스화하는 방식으로 형성될 수 있다.At this time, the data processing unit 30 can compare the electric signal applied from the signal detecting unit 20 with another database data to determine the damage state of the lung cell C. The database data may be formed in such a manner that the damage state of the lung cells C is previously databaseized according to the electrical signal value generated through the mesh organizing panel 300.

즉, 메쉬 조직 패널(300)에 부착된 폐 세포(C)의 활성 상태, 예를 들면 폐 세포(C)의 폐사 정도에 따라 각각 발생되는 전기 신호값을 미리 데이터 베이스화하여 별도의 데이터 베이스부(50)에 저장하고, 데이터 처리부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 신호 검출 유닛(20)으로부터 실시간으로 측정 인가된 전기 신호값을 데이터 베이스부(50)에 저장된 전기 신호값과 비교한 후, 해당 전기 신호값에 대응되는 폐 세포(C)의 활성 상태를 데이터 베이스부(50)로부터 추출하여 이를 출력부(40)를 통해 출력하는 방식으로 실시간 흡입 독성 시험이 수행될 수 있다.That is, the electrical signal values generated in accordance with the active state of the lung cell C attached to the mesh tissue panel 300, for example, the degree of lung cell death, 50, and the data processing unit 30 compares the electric signal value measured and applied in real time from the signal detection unit 20 with the electric signal value stored in the data base unit 50 as shown in FIG. 3 , A real-time inhalation toxicity test may be performed in such a manner that the active state of the lung cell C corresponding to the electric signal value is extracted from the database unit 50 and output through the output unit 40.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 메쉬 조직 패널(300)이 다수개 구비되는 경우, 신호 검출 유닛(20)은 각각의 메쉬 조직 패널(300)에 대한 전기 신호를 실시간으로 검출할 수 있도록 구비되며, 이를 통해 각 메쉬 조직 패널(300)에 부착된 폐 세포(C)의 손상 상태를 각각 구별하여 판단할 수 있으므로, 나노 입자의 흡입 독성 평가에 대해 더욱 다양한 형태의 테스트 결과를 얻을 수 있다.
2 and 3, the signal detection unit 20 can detect an electrical signal for each mesh tissue panel 300 in real time when a plurality of mesh tissue panels 300 are provided As a result, it is possible to discriminate the damage states of the lung cells (C) attached to the respective mesh tissue panels (300), thereby obtaining various types of test results for evaluating the inhalation toxicity of nanoparticles have.

다음으로, 도 4 내지 도 7을 참고로 하여 폐 모델 장치(10)의 구성을 상세히 살펴본다.Next, the construction of the closed model device 10 will be described in detail with reference to Figs. 4 to 7. Fig.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매쉬 조직 패널의 배치 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4 is a schematic view illustrating the arrangement of a mesh tissue panel according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an internal structure of a closed model device according to an embodiment of the present invention, 6 and 7 are views schematically showing an operating state of a closed model device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 독성 시험용 폐 모델 장치(10)는 사람의 폐와 유사한 형태의 구조를 통해 호흡 방식으로 나노 입자를 흡입할 수 있도록 하여 실험 동물 없이도 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있도록 하기 위한 장치로서, 전술한 바와 같이 케이스(100), 호흡 작동 유닛(200) 및 메쉬 조직 패널(300)을 포함하여 구성된다.The lung model device (10) for inhalation toxicity test according to an embodiment of the present invention enables the inhalation of nanoparticles by breathing through a structure similar to that of a human lung, And includes a case 100, a breathing operation unit 200, and a mesh tissue panel 300 as described above.

케이스(100)는 내부에 수용 공간이 형성되는 형태로 일반적인 박스 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 케이스(100) 내부에는 호흡 작동 유닛(200)에 의한 공기 흐름이 발생하므로, 공기 흐름이 원활하게 이루어지도록 내부 공간이 원통 형상을 이루도록 형성되거나 또는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 사각 기둥과 같은 다각형 기둥 형태로 형성될 수 있는 등 다양하게 변경 가능하다.The case 100 may be formed in a general box shape in which a receiving space is formed therein. Since the airflow generated by the breathing operation unit 200 is generated in the case 100, the internal space may be formed to have a cylindrical shape so as to smoothly flow the air. Alternatively, as shown in FIGS. 1 and 2, Or a polygonal column shape, for example, as shown in FIG.

호흡 작동 유닛(200)은 케이스(100) 내부 공간에 대한 공기의 유입 및 배출 동작을 교대로 반복 수행하는 방식으로 호흡 동작을 수행하도록 구성되며, 이러한 호흡 동작을 통해 케이스(100) 내부 공간에 공기와 함께 나노 입자가 유입되도록 구성된다. 이러한 호흡 작동 유닛(200)은 나노 입자를 발생시켜 공기와 함께 케이스(100)의 내부 공간으로 유입시키는 입자 공급 모듈(210)과, 케이스(100)의 내부 공간으로부터 공기를 배출시키는 공기 배출 모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있다. 입자 공급 모듈(210)에 의해 호흡 동작의 흡기 기능이 수행되고, 공기 배출 모듈(220)에 의해 호흡 동작의 호기 기능이 수행된다.The breathing operation unit 200 is configured to perform a breathing operation by alternately repeating the inflow and outflow of air into the space of the case 100. Through this breathing operation, air And the nanoparticles are introduced together with the nanoparticles. The breathing operation unit 200 includes a particle supply module 210 for generating nanoparticles and introducing the nanoparticles into the internal space of the case 100 together with air and an air exhaust module for discharging air from the internal space of the case 100 220). The particle supply module 210 performs the inspiratory function of the breathing operation and the air ventilation module 220 performs the breath function of the breathing operation.

메쉬 조직 패널(300)은 전도성 재질의 메쉬 격자 형태로 형성되어 케이스(100) 내부 공간에 장착되는데, 전도성 재질로 형성된 각각의 격자 라인(301)에는 사람 또는 동물의 폐 세포(C)가 부착된다. 이러한 메쉬 조직 패널(300)은 케이스(100) 내부 공간에 하나 장착될 수도 있으나, 실제 사람 또는 동물의 폐 구조와 유사한 구조를 가질 수 있도록 다수개 장착되는 것이 바람직하다.The mesh tissue panel 300 is formed in a mesh lattice of a conductive material and mounted in the inner space of the case 100. In each grid line 301 formed of a conductive material, human or animal lung cells C are attached . One mesh structure panel 300 may be mounted in the space inside the case 100, but it is preferable that a plurality of the mesh structure panels 300 are mounted so as to have a structure similar to a lung structure of an actual human or animal.

다수개의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각각 서로 다른 크기의 격자 간격(d1,d2,d3,d4)을 갖도록 형성되며, 케이스(100) 내부 공간에서 호흡 작동 유닛(200)에 의한 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널(300)이 순차적으로 위치하도록 배치된다.The plurality of mesh tissue panels 300, 310, 320, 330, and 340 are formed to have lattice spaces d1, d2, d3, and d4 of different sizes as shown in FIGS. 4 and 5, A mesh structure panel 300 having a smaller mesh size along the inflow direction of the nanoparticles by the operation unit 200 is disposed in order.

좀더 자세히 살펴보면, 메쉬 조직 패널(300)은 메쉬 격자 형태로 형성되고 각 격자 라인(301)에는 폐 세포(C)가 부착되는데, 이는 각각의 격자 라인(301)에 사람 또는 동물의 폐 세포(C)를 균일하게 배양시키는 방식으로 형성될 수 있다. 이와 같이 세포를 배양하여 부착하는 방식은 공지된 다양한 세포 배양 방식을 통해 달성할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In more detail, the mesh tissue panel 300 is formed in a mesh lattice form and the lung cells C are attached to the respective lattice lines 301, ) Can be uniformly cultured. The method of culturing and adhering cells as described above can be accomplished through various well-known cell culture methods, and a detailed description thereof will be omitted.

이러한 메쉬 조직 패널(300)은 다수개 장착되며, 각각 서로 다른 크기의 격자 간격(d1,d2,d3,d4)을 갖도록 형성되는데, 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널(300)이 순차적으로 위치하도록 배치된다.The plurality of mesh structure panels 300 are formed to have lattice spaces d1, d2, d3, and d4 of different sizes. The mesh structure panels 300 have meshes having a smaller mesh size along the inflow direction of the nanoparticles. And the tissue panel 300 are sequentially positioned.

즉, 케이스(100) 내부 공간에는 전술한 바와 같이 호흡 작동 유닛(200)의 입자 공급 모듈(210)에 의해 외부로부터 공기 및 나노 입자가 유입되는데, 이때 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널(300)이 순차적으로 배치된다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 4개의 메쉬 조직 패널(310,320,330,340)이 일렬 배치될 수 있는데, 이때, 나노 입자의 유입 흐름 방향을 기준으로 최상류에 위치한 메쉬 조직 패널(310)은 격자 간격이 d1으로 상대적으로 크고, 이후 하류로 갈수록 격자 간격이 d2, d3, d4로 순차적으로 작아지는 메쉬 조직 패널(320,330,340)이 일렬 배치될 수 있다.That is, as described above, air and nano particles are introduced into the inner space of the case 100 from the outside by the particle supplying module 210 of the respiration actuating unit 200. At this time, As shown in FIG. 5, the mesh structure panels 300 having a smaller grid spacing are sequentially arranged. For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, four mesh tissue panels 310, 320, 330 and 340 may be arranged in a row along the inflow direction of the nanoparticles. At this time, The mesh structure panel 310 located at a relatively large grid spacing d1 and then sequentially arranged at a grid spacing of d2, d3, and d4 toward the downstream can be arranged in a row.

이와 같은 구조에 따라 호흡 작동 유닛(200)에 의해 케이스(100) 내부 공간으로 공기 및 나노 입자가 유입되면, 공기 및 나노 입자는 다수개의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)을 격자 크기가 큰 순서대로 순차적으로 통과하는 흐름을 나타내게 된다. 이때, 최상류에 위치한 메쉬 조직 패널(310)은 상대적으로 격자 간격(d1)이 크기 때문에, 상대적으로 많은 양의 나노 입자가 통과하게 되지만, 하류에 위치한 메쉬 조직 패널(320,330,340)은 순차적으로 격자 간격(d2,d3,d4)이 작아지기 때문에, 해당 메쉬 조직 패널(320,330,340)을 통과하는 나노 입자의 양이 순차적으로 감소하게 된다.When the air and the nanoparticles are introduced into the inner space of the case 100 by the breathing operation unit 200 according to this structure, the air and the nanoparticles form a plurality of mesh tissue panels 300 (310, 320, 330, and 340) And the flow passing sequentially. At this time, the relatively large amount of nanoparticles pass through the mesh structure panel 310 located at the uppermost position because the mesh structure panel 310 has a relatively large lattice spacing d1. However, the mesh structure panels 320, 330, d2, d3, and d4 are reduced, the amount of nanoparticles passing through the mesh structure panels 320, 330, and 340 is sequentially decreased.

즉, 호흡 작동 유닛(200)에 의해 케이스(100) 내부 공간으로 유입된 나노 입자는 다수개의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)을 통과하는 과정에서 각각의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)에 각각 일부 나노 입자가 부착되는 방식으로 다수개의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)을 통과하게 된다. 특히, 다수개의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)은 그 격자 간격이 순차적으로 작아지기 때문에, 각각의 메쉬 조직 패널(300:310,320,330,340)을 통과하는 과정에서 나노 입자의 통과량은 더욱 감소하게 된다. That is, the nanoparticles introduced into the inner space of the case 100 by the breathing operation unit 200 are respectively supplied to the respective mesh tissue panels 300 (310, 320, 330, 340) in the course of passing through the plurality of mesh tissue panels 300 The nanoparticles pass through the plurality of mesh tissue panels 300: 310, 320, 330, and 340 in a manner that they are attached. Particularly, since the lattice spacing of the plurality of mesh tissue panels 300: 310, 320, 330, and 340 is sequentially decreased, the amount of nanoparticles passing through each of the mesh tissue panels 300, 310, 320, 330 and 340 is further reduced.

또한, 상대적으로 크기가 큰 나노 입자는 메쉬 조직 패널(300)을 통과하기가 어려워 상류측에 위치한 메쉬 조직 패널(300)에 부착되기 쉽지만, 상대적으로 크기가 작은 나노 입자는 메쉬 조직 패널(300)을 통과하기가 상대적으로 용이하여 하류측에 위치한 메쉬 조직 패널(300)에 도달하여 부착될 수 있다.The nanoparticles relatively large in size are liable to adhere to the mesh structure panel 300 located on the upstream side because they are difficult to pass through the mesh structure panel 300. However, It is possible to reach and adhere to the mesh structure panel 300 located on the downstream side.

이와 같은 메쉬 조직 패널(300)의 배치 구조는 폐 구조와 유사하다. 전술한 바와 같이 호흡 동작 중 흡기 과정에서 공기는 기관, 기관지, 세기관지 및 폐포로 흡입되는데, 기관, 기관지, 세기관지 및 폐포는 순차적으로 더 미세한 조직 구조를 이루고 있다. 이와 마찬가지로 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 조직 패널(300)은 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널(300)이 배치된다. The arrangement structure of the mesh tissue panel 300 is similar to that of the lung structure. As described above, in the inspiration process during the breathing operation, the air is sucked into the organs, bronchi, bronchioles and alveoli, and the organs, bronchi, bronchioles and alveoli sequentially have a finer tissue structure. Likewise, the mesh structure panel 300 according to an embodiment of the present invention includes a mesh structure panel 300 having a smaller grid interval along the flow direction of nanoparticles.

이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치는 실제 폐 구조와 유사한 구조를 가질 수 있으며, 이러한 구조에서 호흡 작동 유닛(200)을 통해 호흡 동작을 수행할 수 있으므로, 실제 폐의 구조 및 기능과 매우 유사한 형태로 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 모델 장치는 다수개의 메쉬 조직 패널(300)을 통해 폐와 유사한 구조를 이루게 되며, 호흡 작동 유닛(200)을 통해 폐의 호흡 기능을 수행하도록 함으로써, 실제 폐의 구조 및 기능과 매우 유사한 형태로 형성되며, 이를 이용하여 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있다. According to this structure, the lung model device according to an embodiment of the present invention can have a structure similar to an actual lung structure, and in this structure, a breathing operation can be performed through the breathing operation unit 200, And is formed in a shape very similar to the function. That is, the lung model device according to an embodiment of the present invention has a structure similar to that of the lungs through the plurality of mesh tissue panels 300, and performs the breathing function of the lung through the breathing operation unit 200, It is formed in a shape very similar to the structure and function of the lung, and various types of tests can be performed using the same.

특히, 메쉬 조직 패널(300)에는 폐 세포(C)가 부착되어 있으므로, 나노 입자의 흡입에 따른 폐 세포(C)의 상태 변화를 파악하는 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 실험 동물 없이 수행할 수 있다. 이러한 폐 세포(C)의 상태 변화는 전술한 바와 같이 신호 검출 유닛(20)에 의해 실시간으로 측정된 전기 신호를 통해 파악할 수 있다.Particularly, since the lung tissue (C) is attached to the mesh tissue panel 300, the inhalation toxicity test for the nanoparticles is carried out in the absence of an experimental animal by a method of grasping the state change of the lung cell (C) can do. The state change of the lung cell C can be grasped by the electric signal measured by the signal detecting unit 20 in real time as described above.

이와 같은 메쉬 조직 패널(300)은 전술한 바와 같이 예를 들어 4개 구비될 수 있는데, 각각의 메쉬 조직 패널(300)의 격자 라인(301)에는 기관, 기관지, 세기관지 및 폐포 세포가 각각 순차적으로 배양되어 부착될 수 있으며, 이러한 메쉬 조직 패널(300)은 각각 기관, 기관지, 세기관지 및 폐포 조직을 대표할 수 있다. 이와 같은 메쉬 조직 패널(300)을 케이스(100) 내부 공간에 장착하고, 호흡 작동 유닛(200)을 통해 케이스(100) 내부 공간에 공기 및 나노 입자를 유입시키게 되면, 흡입 부착된 나노 입자에 의해 메쉬 조직 패널(300)의 폐 조직이 손상될 수 있는데, 이러한 폐 조직의 손상 여부, 활성 상태 등을 검사하는 방식으로 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있다.As described above, for example, four mesh structure panels 300 may be provided. In the grid lines 301 of the mesh structure panels 300, the organs, bronchi, bronchioles, and alveolar cells are sequentially And the mesh tissue panel 300 may represent the organs, bronchi, bronchioles and alveoli tissues, respectively. When the mesh tissue panel 300 is installed in the inner space of the case 100 and the air and the nanoparticles are introduced into the inner space of the case 100 through the breathing operation unit 200, The lung tissue of the mesh tissue panel 300 may be damaged. An inhalation toxicity test for the nanoparticles can be performed in such a manner that the damage or active state of the lung tissue is inspected.

한편, 폐 조직은 이상에서 설명한 4가지 조직 이외에도 폐포관, 폐포낭 등 매우 다양한 조직들이 있는데, 예를 들면 23가지의 세부 조직으로 분류될 수 있으며, 이러한 다양한 폐 조직들의 세포를 메쉬 조직 패널(300)의 격자 라인(301)에 각각 배양시켜 부착할 수도 있는 등 사용자의 필요에 따라 메쉬 조직 패널(300)의 개수 및 세포 조직의 종류는 다양하게 변경할 수 있다.
In addition, the lung tissue has a wide variety of tissues such as the alveolar tube and the alveolar parenchyma as well as the four tissues described above. For example, the lung tissue can be classified into 23 sub-tissues. The mesh structure panel 300 and the cell structure can be variously changed according to the user's need.

다음으로, 폐의 호흡 기능을 수행하는 호흡 작동 유닛(200)의 구성에 대해 좀더 자세히 살펴본다.Next, the configuration of the breathing operation unit 200 performing the breathing function of the lung will be described in more detail.

호흡 작동 유닛(200)은 케이스(100) 내부 공간에 대한 공기의 유입 및 배출 동작을 교대로 반복 수행하는데, 나노 입자를 발생시켜 공기와 함께 케이스(100) 내부 공간으로 유입시키는 입자 공급 모듈(210)과, 케이스(100)의 내부 공간으로부터 공기를 배출시키는 공기 배출 모듈(220)을 포함하여 구성된다. 이때, 입자 공급 모듈(210)과 공기 배출 모듈(220)은 교대로 반복하여 작동한다.The breathing operation unit 200 alternately repeats the inflow and outflow of air into the space inside the case 100. The particle supply module 210 for generating nanoparticles and introducing the air into the space inside the case 100 And an air discharging module 220 for discharging air from the inner space of the case 100. At this time, the particle supplying module 210 and the air discharging module 220 alternately operate repeatedly.

이러한 구조에 따라 입자 공급 모듈(210)을 통해 나노 입자가 공기와 함께 케이스(100) 내부 공간으로 유입되고, 유입된 이후에는 공기 배출 모듈(220)을 통해 공기가 배출된다. 공기 배출 모듈(220)을 통해 공기가 배출되는 과정에서 나노 입자가 함께 배출될 수 있다.According to this structure, the nanoparticles are introduced into the inner space of the case 100 through the particle supply module 210, and after the air is introduced, the air is discharged through the air exhaust module 220. The nanoparticles may be discharged together with air discharged through the air exhaust module 220.

즉, 나노 입자는 입자 공급 모듈(210)을 통해 공기와 함께 케이스(100) 내부 공간으로 유입되는데, 유입되는 동안 다수개의 메쉬 조직 패널(300)을 통과하게 되고, 이 과정에서 일부 나노 입자가 전술한 바와 같이 다수개의 메쉬 조직 패널(300)에 부착된 각각의 폐 세포(C)에 부착될 수 있다. 이와 같이 나노 입자의 유입 과정에서 일부 나노 입자가 메쉬 조직 패널(300)의 폐 세포(C)에 부착되기 때문에, 이후 공기 배출 모듈(220)을 통해 공기가 배출되는 과정에서 폐 세포(C)에 부착된 나노 입자는 배출되지 않고 그대로 폐 세포(C)에 부착된 상태로 남아있게 된다. 물론, 폐 세포(C)에 부착되지 않은 일부 나노 입자들은 공기 배출 과정에서 공기와 함께 외부로 배출될 수도 있을 것이다.That is, the nanoparticles are introduced into the inner space of the case 100 together with the air through the particle supply module 210. During the inflow, the nanoparticles pass through the plurality of mesh tissue panels 300, Can be attached to each of the lung cells (C) attached to the plurality of mesh tissue panels 300 as described above. Since the nanoparticles are adhered to the lung cells C of the mesh tissue panel 300 during the inflow of the nanoparticles, the air is discharged through the air discharge module 220 to the lung cells C The attached nanoparticles remain attached to the lung cell C without being discharged. Of course, some nanoparticles that do not adhere to the lung cells (C) may be vented out together with air during the air discharge process.

따라서, 호흡 작동 유닛(200)이 작동하게 되면, 나노 입자가 반복적으로 케이스(100) 내부 공간으로 유입되어 메쉬 조직 패널(300)의 폐 세포(C)에 부착되기 때문에, 장시간 경과하게 되면, 폐 세포(C)에 부착되는 나노 입자의 양이 많아지게 되고, 이에 따라 폐 세포(C)가 손상되거나 죽게 되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 폐 세포(C)의 특성 변화는 메쉬 조직 패널(300)의 전기 저항값에 변화를 일으키게 되므로, 신호 검출 유닛(20)을 통해 메쉬 조직 패널(300)의 전기 신호를 실시간으로 측정함으로써, 폐 세포(C)에 대한 나노 입자의 흡입 독성 평가를 실시간으로 수행할 수 있다.Therefore, when the respiratory action unit 200 is operated, the nanoparticles repeatedly flow into the inner space of the case 100 and adhere to the lung cells C of the mesh tissue panel 300, so that when a long time elapses, The amount of nanoparticles adhering to the cell C is increased, and thus the lung cell C may be damaged or dead. Since the change in the characteristic of the lung cell C causes a change in the electrical resistance value of the mesh tissue panel 300, the electrical signal of the mesh tissue panel 300 is measured in real time through the signal detection unit 20, Evaluation of inhalation toxicity of nanoparticles on cell (C) can be performed in real time.

입자 공급 모듈(210)은 나노 입자를 발생시키는 입자 발생기(211)와, 입자 발생기(211)로부터 발생된 나노 입자가 공기와 함께 케이스(100)의 내부 공간에 유입되도록 케이스(100)의 내부 공간에 공기를 유입시키는 공기 유입 펌프(212)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 입자 발생기(211)로부터 발생된 나노 입자는 별도의 믹싱 챔버(213)로 유입되고, 믹싱 챔버(213)에서 공기 유입 펌프(212)에 의한 공기와 혼합되어 케이스(100) 내부 공간으로 유입될 수 있다.The particle supply module 210 includes a particle generator 211 for generating nanoparticles and a particle generator 211 for generating nanoparticles generated from the particle generator 211 to flow into the inner space of the case 100, And an air inflow pump 212 for introducing air into the main body 210. 5, the nanoparticles generated from the particle generator 211 are introduced into a separate mixing chamber 213 and mixed with the air by the air inflow pump 212 in the mixing chamber 213, (Not shown).

공기 배출 모듈(220)은 케이스(100)의 내부 공간과 연통되게 장착되는 완충백(221)을 포함하여 구성되는데, 이러한 완충백(221)은 입자 공급 모듈(210)을 통해 케이스(100) 내부 공간으로 유입되는 공기가 다수개의 메쉬 조직 패널(300)을 통과한 후 유입될 수 있도록 배치된다.The air discharge module 220 includes a cushion bag 221 that is connected to the internal space of the case 100. The cushion bag 221 is connected to the inside of the case 100 through the particle supply module 210, The air introduced into the space can be introduced after passing through the plurality of mesh tissue panels 300.

즉, 도 6에 도시된 방향을 기준으로 케이스(100) 내부 공간에는 상층부로부터 공기가 유입되고, 유입된 공기가 다수개의 메쉬 조직 패널(300)를 통과한 후 완충백(221)에 유입되도록 완충백(221)은 케이스(100)의 하단부에 연통되게 장착된다.6, air is introduced into the inner space of the case 100 from the upper layer, and the inflow air flows into the buffer bag 221 after passing through the plurality of mesh tissue panels 300. In other words, The bag (221) is mounted so as to communicate with the lower end of the case (100).

따라서, 입자 공급 모듈(210)에 의해 케이스(100) 내부 공간으로 유입되는 공기 및 나노 입자는 반드시 메쉬 조직 패널(300)을 통과한 이후 완충백(221)으로 유입되므로, 공기 및 나노 입자의 유입 흐름은 다수개의 메쉬 조직 패널(300)을 모두 통과하는 형태로 안정적으로 유지된다.Therefore, the air and the nanoparticles introduced into the inner space of the case 100 by the particle supply module 210 always flow into the buffer bag 221 after passing through the mesh structure panel 300, The flow stably remains in the form of passing through all of the plurality of mesh tissue panels 300.

한편, 완충백(221)은 형상 복원 가능하도록 탄성 재질로 형성되는데, 일종의 고무 풍선 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 입자 공급 모듈(210)의 동작이 완료되고 공기의 유입이 중단되면, 도 7에 도시된 바와 같이 완충백(221)의 탄성 복원력에 의해 완충백(221) 및 케이스(100) 내부 공간으로부터 공기가 외부로 배출된다.On the other hand, the buffer bag 221 is formed of an elastic material so that it can be restored in shape, and it can be formed as a kind of rubber balloon. 7, when the operation of the particle supply module 210 is completed and the inflow of air is stopped, the buffer bag 221 and the inner space of the case 100 are separated from each other by the elastic restoring force of the buffer bag 221 The air is discharged to the outside.

공기 배출 모듈(220)은 이러한 탄성 재질의 완충백(221)을 구비하는 형태로도 충분히 구성할 수 있으나, 이와는 별도로 케이스(100) 내부 공간으로부터 공기를 배출시키는 공기 배출 펌프(미도시)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 완충백(221)은 탄성 재질로 형성될 필요가 없으며, 단순히 부피 변화가 가능한 연성 재질로 형성되면 충분할 것이다.The air discharge module 220 may be configured to have a buffer bag 221 of elastic material, but an air discharge pump (not shown) for discharging air from the space inside the case 100 may be additionally provided . In this case, the buffer bag 221 need not be formed of an elastic material, but may be formed of a flexible material capable of simply changing the volume.

또한, 완충백(221)은 케이스(100) 내부 공간과 연통되어 부피 변화가 가능하도록 형성되기 때문에, 입자 공급 모듈(210)에 의해 케이스(100) 내부 공간으로 공기 및 나노 입자를 유입시키는 과정에서 케이스(100) 내부 공간의 압력 상승을 방지할 수 있고, 이에 따라 입자 공급 모듈(210)에 의한 공기 및 나노 입자의 유입을 원활하게 유지시키는 기능을 수행한다.Since the buffer bag 221 is formed so as to communicate with the inner space of the case 100 and change its volume, the air and the nanoparticles are introduced into the inner space of the case 100 by the particle supply module 210 The pressure of the inner space of the case 100 can be prevented from rising and thus the function of keeping the inflow of air and nano particles smoothly by the particle supply module 210 is performed.

한편, 케이스(100)에는 내부 공간에 대한 공기의 유출입이 가능하도록 메인 배관(410)이 내부 공간과 연통되게 장착되고, 메인 배관(410)은 유입 배관(411) 및 배출 배관(412)으로 분기되며, 유입 배관(411)은 케이스(100) 내부 공간으로 공기 및 나노 입자가 유입될 수 있도록 입자 공급 모듈(210)과 연결되고, 배출 배관(412)은 케이스(100) 내부 공간으로부터 공기가 배출될 수 있도록 끝단이 개방된 형태로 형성된다.The main pipe 410 is installed in the case 100 so as to communicate with the internal space so that air can flow in and out of the internal space and the main pipe 410 is branched to the inflow pipe 411 and the discharge pipe 412 And the inflow pipe 411 is connected to the particle supply module 210 so that air and nano particles can be introduced into the space inside the case 100. The discharge pipe 412 discharges air from the space inside the case 100 So that the end is open.

이때, 메인 배관(410)의 분기된 부위에는 도 5에 도시된 바와 같이 유입 배관(411) 및 배출 배관(412)을 선택적으로 개방할 수 있는 유로 전환 밸브(420)가 장착되고, 유로 전환 밸브(420)는 입자 공급 모듈(210) 및 공기 배출 모듈(220)의 작동 상태와 연동하여 작동하도록 구성된다. 즉, 유로 전환 밸브(420)는 입자 공급 모듈(210)이 작동하는 동안에는 유입 배관(411)을 개방하도록 작동하고, 공기 배출 모듈(220)이 작동하는 동안에는 배출 배관(412)을 개방하도록 작동한다.5, a flow path switching valve 420 capable of selectively opening the inflow pipe 411 and the discharge pipe 412 is mounted on the branched portion of the main pipe 410, (420) is configured to operate in conjunction with the operating states of the particle supply module (210) and the air exhaust module (220). That is, the flow path switching valve 420 operates to open the inlet pipe 411 during the operation of the particle supply module 210 and operates to open the outlet pipe 412 during operation of the air outlet module 220 .

이와 같은 구조에 따라 입자 공급 모듈(210)로부터 공급된 공기 및 나노 입자는 도 6에 도시된 바와 같이 유입 배관(411) 및 메인 배관(410)을 통해 케이스(100) 내부 공간으로 유입되고, 케이스(100) 내부 공간에서 다수개의 메쉬 조직 패널(300)을 순차적으로 통과한 후 완충백(221)으로 유입된다. 이와 같은 공기 및 나노 입자의 유입 과정에서 나노 입자가 메쉬 조직 패널(300)의 폐 세포(C)에 부착된다. 이후, 입자 공급 모듈(210)의 동작이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이 완충백(221)의 탄성 복원력에 의해 케이스(100) 내부 공간으로부터 공기가 배출된다. 공기가 배출되는 경로는 케이스(100) 내부 공간으로부터 메인 배관(410) 및 배출 배관(412)을 통해 배출된다. 6, air and nano particles supplied from the particle supply module 210 are introduced into the inner space of the case 100 through the inflow pipe 411 and the main pipe 410, The plurality of mesh tissue panels 300 sequentially pass through the inner space of the bag 100 and then flow into the buffer bag 221. During the inflow of the air and the nanoparticles, the nanoparticles are attached to the lung cells C of the mesh tissue panel 300. When the operation of the particle supplying module 210 is completed, air is discharged from the space inside the case 100 by the elastic restoring force of the buffer bag 221 as shown in FIG. The air discharge path is discharged from the inner space of the case 100 through the main piping 410 and the discharge piping 412.

이러한 과정을 반복적으로 수행함으로써, 나노 입자를 케이스(100) 내부 공간으로 계속적으로 유입시키고, 이후 메쉬 조직 패널(300)에 부착된 폐 세포(C)의 특성 변화를 검사하여 나노 입자에 대한 흡입 독성 시험을 수행할 수 있다.
This process is repeatedly carried out to continuously inflow the nanoparticles into the inner space of the case 100 and then to examine changes in the characteristics of the lung cells C attached to the mesh tissue panel 300, The test can be performed.

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.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 폐 모델 장치 20: 신호 검출 유닛
30: 데이터 처리부 40: 출력부
50: 데이터 베이스부
100: 케이스 200: 호흡 작동 유닛
210: 입자 공급 모듈 220: 공기 배출 모듈
221: 완충백 300: 메쉬 조직 패널
301: 격자 라인 410: 메인 배관
411: 유입 배관 412: 배출 배관
420: 유로 전환 밸브 C: 폐 세포
10: closed model device 20: signal detection unit
30: Data processing unit 40: Output unit
50:
100: Case 200: Breathing operation unit
210: particle supply module 220: air discharge module
221: buffer bag 300: mesh tissue panel
301: Grid line 410: Main piping
411: Inflow pipe 412: Discharge pipe
420: flow path switching valve C: lung cell

Claims (9)

삭제delete 케이스와, 상기 케이스 내부 공간에 대한 공기의 유입 및 배출 동작을 교대로 반복 수행하는 방식으로 상기 케이스 내부 공간에 공기와 함께 나노 입자를 유입시키는 호흡 작동 유닛과, 전도성 재질의 격자 형태로 형성되어 상기 케이스 내부 공간에 배치되고 각각의 격자 라인에는 사람 또는 동물의 폐 세포가 부착되는 메쉬 조직 패널을 포함하는 폐 모델 장치; 및
상기 메쉬 조직 패널과 연결되어 상기 메쉬 조직 패널을 통해 발생되는 전기 신호를 실시간으로 검출하는 신호 검출 유닛
을 포함하고,
상기 메쉬 조직 패널은 상기 케이스 내부에 다수개 장착되고,
다수개의 상기 메쉬 조직 패널은 각각 서로 다른 크기의 격자 간격을 갖도록 형성되며, 상기 케이스 내부 공간에서 나노 입자의 유입 흐름 방향을 따라 격자 간격이 더 작은 크기의 메쉬 조직 패널이 순차적으로 위치하도록 배치되고,
상기 호흡 작동 유닛은
나노 입자를 발생시켜 공기와 함께 상기 케이스의 내부 공간으로 유입시키는 입자 공급 모듈; 및
상기 케이스의 내부 공간으로부터 공기를 배출시키는 공기 배출 모듈
을 포함하고, 상기 입자 공급 모듈과 공기 배출 모듈은 교대로 반복하여 작동하는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
A respiration operation unit for introducing the nanoparticles together with air into the case internal space in such a manner that the inflow and outflow operations of the air to and from the case internal space are alternately repeated; A lung model device disposed in the case interior space and including a mesh tissue panel to which human or animal lung cells are attached to each grid line; And
A signal detection unit connected to the mesh tissue panel and detecting an electrical signal generated through the mesh tissue panel in real time,
/ RTI >
A plurality of mesh tissue panels are mounted inside the case,
Wherein the plurality of mesh tissue panels are formed to have lattice spacings of different sizes and mesh structured panels of a size smaller in lattice spacing are sequentially positioned along the flow direction of the nanoparticles in the case inner space,
The breathing operation unit
A particle supplying module for generating nanoparticles and introducing the nanoparticles into the internal space of the case together with air; And
An air discharge module for discharging air from an inner space of the case,
Wherein the particle supply module and the air discharge module alternately and repeatedly operate.
제 2 항에 있어서,
상기 신호 검출 유닛에 의해 검출된 전기 신호를 인가받아 폐 세포의 손상 상태를 판단하는 데이터 처리부; 및
상기 데이터 처리부의 판단 결과를 출력하는 출력부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
3. The method of claim 2,
A data processing unit for receiving the electrical signal detected by the signal detecting unit and determining a damaged state of the lung cell; And
An output unit for outputting a determination result of the data processing unit;
Further comprising: an inhalation toxicity measuring device for measuring an inhalation toxicity of the lung model;
제 3 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 신호 검출 유닛으로부터 인가받은 전기 신호와 별도의 데이터 베이스 자료를 비교하여 폐 세포의 손상 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
The method of claim 3,
Wherein the data processing unit compares an electric signal applied from the signal detection unit with a separate database data to determine the damage state of the lung cell.
제 4 항에 있어서,
상기 데이터 베이스 자료는 상기 메쉬 조직 패널을 통해 발생되는 전기 신호에 따라 폐 세포의 손상 상태를 데이터 베이스화하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the database data is formed by databaseing damage states of lung cells according to electrical signals generated through the mesh tissue panel.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 공기 배출 모듈은
상기 입자 공급 모듈을 통해 상기 케이스 내부 공간으로 유입되는 공기가 다수개의 상기 메쉬 조직 패널을 통과한 후 유입될 수 있도록 상기 케이스 내부 공간에 연통되게 장착되는 완충백
을 포함하고, 상기 완충백은 형상 복원 가능하도록 탄성 재질로 형성되며, 상기 케이스 내부 공간에 유입된 공기는 상기 완충백의 탄성 복원력에 의해 상기 케이스의 내부 공간으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
3. The method of claim 2,
The air exhaust module
And a plurality of mesh tissue panels disposed in the case to communicate with the inner space of the case through the plurality of mesh tissue panels,
Wherein the buffer bag is made of an elastic material so that the shape of the buffer bag can be restored, and air introduced into the case inner space is discharged from the inner space of the case by elastic restoring force of the buffer bag. Real - time inhalation toxicity testing device.
제 2 항에 있어서,
상기 케이스에는 내부 공간에 대한 공기의 유출입이 가능하도록 메인 배관이 내부 공간과 연통되게 장착되고,
상기 메인 배관은 유입 배관 및 배출 배관으로 분기되며, 상기 유입 배관은 상기 케이스 내부 공간으로 공기 및 나노 입자가 유입될 수 있도록 상기 입자 공급 모듈과 연결되고, 상기 배출 배관은 상기 케이스 내부 공간으로부터 공기가 배출될 수 있도록 끝단이 개방된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.
3. The method of claim 2,
The main pipe is installed in the case so as to communicate with the inner space so that air can flow in and out of the inner space,
Wherein the main pipe is branched into an inlet pipe and an outlet pipe, and the inlet pipe is connected to the particle supply module so that air and nano particles can be introduced into the case internal space, And the open end is opened so that it can be discharged.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메쉬 조직 패널은
각각의 격자 라인에 사람 또는 동물의 폐 세포를 균일하게 배양시키는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐 모델을 이용한 실시간 흡입 독성 시험 장치.

6. The method according to any one of claims 2 to 5,
The mesh tissue panel
Wherein each of the lattice lines is formed in such a manner that human or animal lung cells are uniformly cultured.

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KR101616589B1 (en) * 2011-03-07 2016-04-29 한양대학교 산학협력단 An invitro Method for the Toxicity Assessments of NanoMaterials
JP2014102186A (en) * 2012-11-21 2014-06-05 Nagoya Univ Nano material diffusion evaluation device, evaluation method, and negative pressure generator

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Alternatives to Laboratory Animals 37(1): 89-141. (2009)*

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