KR200311892Y1 - 배양세포 조사용 전자파 방사장치 - Google Patents

배양세포 조사용 전자파 방사장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 세포가 배양되는 인큐베이터 내에 송전선, 휴대폰 등에서 발생되는 각종 전자파 신호를 방사하는 TEM 셀을 설치함으로써 배양되는 세포에 미치는 전자파 신호의 유해 여부를 체계적으로 연구할 수 있는 배양세포 조사용 전자파 방사장치에 관한 것이다. 본 고안의 주요구성은 각종 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생부(oscillator)와, 전자파발생부에서 발생된 전자파 신호를 증폭시키는 전력증폭부(power amplifier)와, SAR 선택에 따라 전자파 신호의 증폭 출력을 조절하는 출력조절부(power controller)와, 전력증폭부에서 증폭된 전자파 신호를 안테나에 전송하는 안테나연결부, 및 전자파 신호의 종류를 선택하는 SAR 조절스위치, 수납부 내의 온도를 표시하는 온도표시기가 장착된 제어패널을 포함하는 전자파발생기와; 세포 배양조건을 조절하는 인큐베이터와, 인큐베이터 내부에 위치하고 내부에는 세포가 배양되는 페트리 접시가 놓여지며 전자파발생기에서 발생된 전자파 신호를 균일하게 페트리 접시로 방사시키는 TEM 셀, 및 인큐베이터 내부의 세포 배양 조건을 설정하는 조작패널을 포함하는 배양기로 이루어진다.

Description

배양세포 조사용 전자파 방사장치{Electron Wave Radiation Apparatus for Culture Cell Irradiation}
본 고안은 세포가 배양되는 인큐베이터 내에 송전선, 휴대폰 등에서 발생되는 각종 전자파 신호를 방사하는 TEM 셀을 설치함으로써 배양되는 세포에 미치는 전자파 신호의 유해 여부를 체계적으로 연구할 수 있는 배양세포 조사용 전자파 방사장치에 관한 것이다.
현재 우리는 자연계의 전자계를 비롯하여 각종 전기·전자기기에서 발생하는 전자계에 노출된 환경에서 생활하고 있다. 최근, 이들 기기의 대형화, 대전력화에 따라 전자계와 인간사회의 조화 제에 대한 관심이 높아지고 있다. 이중에서도 전자계가 생체에 미치는 영향에 관해서는 안전성의 관점에서 해명을 시급히 할 필요가 있다. 마이크로파 등의 주파수가 높은 영역의 전자계에 대해서는 오래 전부터 관심의 대상이 되고, 그 작용 메카니즘에 대한 해명이 이루어지고 있으며, 고주파에 대한 생체의 전기적 성질 및 흡수전력 분포에 대해서도 잘 조사되고 있다.
한편, ELF(Extremely Low Frequency, 0 ~ 1kHz) 전자계의 생체영향에 관한 연구는 1970년대에 들어서 초고압 송전선의 안전기준과 맞물려 본격적인 연구가 시작되어 많은 연구가 수행되었으나, 역치, 작용 메카니즘에 대한 통일된 견해는 얻어지지 않고 있는 것이 현실이다.
이와 같은 상황에서도 유럽이나 미국 등 선진국에서도 90년대 초부터 공식적으로 전자파의 유해성에 대한 우려를 표명해 왔지만, 규제 안을 내놓지는 못하고되도록 전자파에 노출되지 않도록 권고하는 선에 머물고 있다.
또한, 전자파가 생체에 미치는 영향에 대한 연구는 대부분 전자파의 발생장치를 안테나로 하고 있다. 따라서 안테나의 종류, 안테나로부터의 거리, 전자파의 강도 및 파형에 따른 효과가 달라지므로 연구에 대한 획일적인 결과를 얻을 수 없었다.
한편, 휴대폰의 보급에 따라 휴대폰에서 방사되는 전자파는 인체 두뇌에 흡수되는 량을 나타내는 SAR(Specific Absorption Rate)에 따라 규제되고 있으며 한국을 포함한 미국 등 대부분의 나라는 1.6mW/g 이하를 채택하고 있다.
그러나, 이와 같은 송전기, 휴대폰 등에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 전자파 신호가 인체 세포에 미치는 영향, 즉, 단백질 변화, 세포 활동의 변화, 세포의 생사여부, 이상세포의 발생, 암세포의 전이 등을 체계적으로 관찰할 수 있는 장치가 필요하다.
본 고안의 목적은 전자파발생기에서 송전선, 휴대폰 등에서 발생되는 각종 전자파 신호를 발생시킨 후에 이를 세포가 배양되는 인큐베이터 내에 고르게 방사시킴으로써 전자파 신호가 생체에 미치는 유해 여부를 체계적으로 연구할 수 있는 배양세포 조사용 전자파 방사장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 배양세포 조사용 전자파 방사장치의 사시도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 전자파발생기의 블록도.
도 3은 도 1의 III-III'의 절단면도.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 세포를 배양하면서 전자파 신호를 조사시키는 과정에 대한 플로우챠트.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전자파발생기 12 : 전자파발생부
13 : 출력조절부 14 : 전력증폭부
15 : 제어패널 16 : 안테나연결부
17 : 전원공급부 21 : 동축선
30 : 배양기 31 : 인큐베이터
32 : TEM 셀 33 : 페트리 접시
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 배양세포 조사용 전자파 방사장치는 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생기와, 내부에 세포인 피실험체가 배양될 수 있도록 수납되고 상기 전자파발생기로부터 전송받은 전자파 신호를 상기 피실험체에게 방사시키는 배양기로 이루어지며;
상기 전자파발생기는 각종 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생부(oscillator)와, 상기 전자파발생부에서 발생된 전자파 신호를 증폭시키는 전력증폭부(power amplifier)와, SAR 선택에 따라 상기 전자파 신호의 증폭 출력을 조절하는 출력조절부(power controller)와, 상기 전력증폭부에서 증폭된 전자파 신호를 상기 안테나에 전송하는 안테나연결부, 및 상기 전자파 신호의 종류를 선택하는 SAR 조절스위치, 상기 수납부 내의 온도를 표시하는 온도표시기가 장착된 제어패널을 포함하고,
상기 배양기는 세포 배양조건을 조절하는 인큐베이터와, 상기 인큐베이터 내부에 위치하고 내부에는 세포가 배양되는 페트리 접시가 놓여지며 상기 전자파발생기에서 발생된 전자파 신호를 균일하게 상기 페트리 접시로 방사시키는 TEM 셀, 및 상기 인큐베이터 내부의 세포 배양 조건을 설정하는 조작패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 고안의 실시예로서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 배양세포 조사용 전자파 방사장치의 사시도이고, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 전자파발생기의 블록도이고, 도 3은 도 1의 III-III'의 절단면도이며, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 세포를 배양하면서 전자파 신호를 조사시키는 과정에 대한 플로우챠트이다.
도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안의 배양세포 조사용 전자파 방사장치는 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생기(10)와, 내부에 세포인 피실험체가 배양될 수 있도록 수납되며 상기 전자파발생기(10)로부터 전송받은 전자파 신호를 상기 피실험체에게 방사시키는 배양기(30)로 이루어진다.
도 2의 블록도를 참조하여 전자파발생기를 자세히 살펴보면, 전자파발생기(10)는 작업자의 간편한 조작을 위하여 배양기와 일체로 형성되거나 또는 분리되어 위치하며 전자파발생부(12), 출력조절부(13), 전력증폭부(14), 안테나연결부(16) 및 제어패널(15) 및 전원공급부(17)로 이루어진다.
전자파발생부(12;oscillator)는 이동전화에서 발생되는 전자파 주파수 또는 송전선 등에서 발생되는 전자파 주파수 등에 해당되는 각종 전자파 신호를 발생시킨다. 이러한 전자파발생부(12)에서 발생되는 전자파 신호의 종류는 후술하는 제어패널(15)에 장착된 SAR 조절스위치(19)에 의해 제어된다.
출력조절부(13)는 SAR 선택에 따른 증폭 출력을 조절한다.
전력증폭부(14)는 전자파발생부(12)에서 발생된 각종 전자파 신호를 증폭시킨다.
안테나연결부(16)는 배양기 내에 위치하는 TEM 셀(32)에 동축선으로 연결되어 전력증폭부(14)에서 증폭된 전자파 신호를 전송시킨다.
제어패널(15)은 세포의 종류에 따라 인가되는 전자파 전력의 범위가 설정된 세포선택스위치(18)와 전자파발생부(12)에서 발생되는 전자파의 주파수를 제어하는 SAR 조절스위치(19)가 설치되며, 세포에 따라 발생되는 전자파 신호와 증폭 출력을 조절할 수 있다. 이때, 세포선택스위치와 SAR 조절스위치는 전자파발생부(12), 전력증폭부(14) 및 출력조절부(13)와 연동되어 있으며, 발생되는 전자파의 주파수와 증폭 출력이 조절된다.
전원공급부(17)는 전자파발생기(10) 및 배양기(30)에서 사용되는 전원을 공급한다.
한편, 배양기(30)는 인큐베이터(31), TEM 셀(32) 및 인큐베이터(31)의 배양환경을 조작하기 위한 각종 조절스위치를 구비한 조작패널(36)로 이루어진다.
인큐베이터(31)는 다양한 세포를 배양할 수 있도록 온도, 습도, 이산화탄소 농도 등의 세포배양 조건이 조절된다. 예를 들면, 바람직한 인큐베이터는 5 내지 60℃로 조절되는 온도와, 96% 이상까지 조절되는 습도 및 0 내지 20%로 조절되는 이산화탄소의 가스 농도를 갖는다.
전자파를 방사하는 TEM 셀(32)은 인큐베이터(31)의 내부에 위치하며, TEM 셀(32)의 내부에는 세포가 배양되는 페트리 접시(33)가 설치된다. TEM 셀(32)은 전자파발생기의 안테나연결부(16)와 동축선으로 연결되어 전자파발생기(10)에서 발생된 전자파 신호를 전송받아 내부로 균일하게 방사시킨다. 이와 같이 설치된 TEM 셀(32)은 판이 넓을 경우 위치와 거의 무관한 전자파 신호의 전계분포를 갖는다.
한편, TEM 셀(32)의 일측 상부에는 인큐베이터(31)의 배양조건과 동일한 내부 조건으로 세포가 배양되도록 내부와 외부가 서로 관통되는 소정의 구멍(35)이 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성된 구멍(35)을 통하여 TEM 셀(32)의 내부는 인큐베이터(31)의 배양조건과 동일한 환경 조건이 형성되기 때문에 페트리 접시(33)에 담겨져 있는 세포가 정상적으로 배양되면서 전자파 신호에 의해 조사된다.
배양기의 조작패널(36)에는 배양되는 세포의 종류에 따라서 온도, 습도 및 이산화탄소 등을 포함하는 인큐베이터의 내부 조건을 조절하기 위한 배양조절스위치 및 인큐베이터 내부 조건을 표시하는 디스플레이(37)가 설치된다.
한편, 인큐베이터의 일측에는 TEM 셀(32)에 연결되는 동축선(21)이 관통하는 구멍이 형성될 수 있으며, 이와 같이 구멍이 형성된 경우에는 관통구멍을 통하여 외부공기가 유입되지 않도록 완전히 차단시킬 필요가 있다.
도 4를 참조하여 세포를 배양하면서 전자파 신호를 조사시키는 과정에 대하여 설명한다.
먼저 배양기의 조작패널(36)에 형성되어 있는 전원스위치를 온(ON)시켜 인큐베이터(31)에 전원을 공급하고, 배양조절스위치(38)를 이용하여 배양될 세포에 알맞은 온도, 습도 및 이산화탄소 농도를 설정한다(단계 S402).
인큐베이터(31) 내의 배양조건이 충분히 도달되었을 때에 배양될 세포를 페트리 접시(33)에 놓고, 페트리 접시(33)를 TEM 셀(32)의 내부에 위치시킨다(단계S404). 이때, TEM 셀(32)의 상부 일측에 인큐베이터(31)와 연결되는 구멍이 형성되기 때문에 TEM 셀(32)의 내부는 인큐베이터(31)와 동일한 배양 조건을 유지할 수 있다.
그 후, TEM 셀(32)의 뚜껑을 닫고 배양기(30)의 상부에 위치하는 전자파발생기(10)의 제어패널(15)에 설치되어 있는 세포선택스위치(18)를 이용하여 배양되는 세포를 선택한다(단계 S406). 이와 같이, 세포의 종류를 선택하는 이유는 같은 SAR 값일지라도 세포의 종류에 따라 인가되는 전자파 전력이 달라져야하기 때문이다. 예를 들면 혈액(blood)의 경우 세포의 전기적 특성은 전도율(σ)이 1.19이고 비유전율(εr)이 74이며, 밀도가 1000Kg/㎥이다. 따라서 인가되는 전자파 전력인 전력 증폭기의 출력은 수학식 1과 같이 결정된다.
[W/Kg]
원하는 SAR에 따라 TEM 셀 내 전계와 인가 전력의 관계는 수확식 2와 같다.
여기서,는 377ohm이다. 이로부터 구한 결과는 표 1과 같다.
SAR(W/Kg) E(V/m) P(W)
1.6 51.86 0.15
2.0 58.0 0.19
3.0 71.0 0.28
4.0 82.0 0.38
이러한 결과에 따라서 SAR 조절스위치(19)를 이용하여 배양되는 세포에 인가되는 SAR 값을 선택한다(단계 S408). 이때, 핸드폰에서 발생되는 전자파 신호에 대한 주파수인 경우에는 SAR 값으로 1.6mW/g로 설정한다.
선택된 SAR 값에 대응되는 전자파 신호의 주파수가 설정되면, 전자파발생부(12)는 설정된 주파수에 해당하는 전자파 신호를 발생시키고(단계 S410), 전력증폭부(14)는 발생된 전자파 신호를 증폭시킨다(단계 S412).
증폭된 전자파 신호는 안테나연결부(16) 및 동축선(21)을 거쳐 TEM 셀(32)로 전송된다(단계 S414).
TEM 셀(32)로 전송된 전자파 신호는 페트리 접시(33)가 위치하는 내부로 균일하게 방사되어 배양되는 세포를 피폭시킨다(단계 S416).
이러한 과정을 통하여 전자파 신호가 배양 세포에 미치는 유해 여부를 체계적으로 관찰한다(단계 S418). 즉, 이러한 관찰을 통하여 휴대폰, 송전선 등에서 발생되는 전자파 신호가 조사된 세포의 세포막 변화와 같은 단백질 변화, 세포 활동의 변화, 세포의 구성물질의 변화, 세포의 생사여부, 이상세포의 발생, 암세포의 전이 등을 관찰하여 인체에 미치는 안전 유무를 간접적으로 판단할 수 있다.
이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 첨부된 청구범위에 정의된 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 본 고안을 여러 가지로 설계 변경하거나 또는 변형하여 실시할 경우 모두 본 고안의 범주에 속한다 할 것이다.
상기와 같이 본 고안의 배양세포 조사용 전자파 방사장치는 송전선, 휴대폰 등에서 발생되는 각종 전자파 신호가 인체에 미치는 유해 여부를 체계적으로 연구할 수 있는 장점이 있다.
또한, 세포가 배양되는 인큐베이터 내에 TEM 셀을 설치함으로써 세포의 배양과 동시에 전자파 신호를 고르게 조사할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생기와, 내부에 세포인 피실험체가 배양될 수 있도록 수납되고 상기 전자파발생기로부터 전송받은 전자파 신호를 상기 피실험체에게 방사시키는 배양기를 포함하며;
    상기 전자파발생기는 각종 전자파 신호를 발생시키는 전자파발생부(oscillator)와, 상기 전자파발생부에서 발생된 전자파 신호를 증폭시키는 전력증폭부(power amplifier)와, SAR 선택에 따라 상기 전자파 신호의 증폭 출력을 조절하는 출력조절부(power controller)와, 상기 전력증폭부에서 증폭된 전자파 신호를 상기 안테나에 전송하는 안테나연결부, 및 상기 전자파 신호의 종류를 선택하는 SAR 조절스위치, 상기 수납부 내의 온도를 표시하는 온도표시기가 장착된 제어패널을 포함하고,
    상기 배양기는 세포 배양조건을 조절하는 인큐베이터와, 상기 인큐베이터 내부에 위치하고 내부에는 세포가 배양되는 페트리 접시가 놓여지며 상기 전자파발생기에서 발생된 전자파 신호를 균일하게 방사시키는 TEM 셀, 및 상기 인큐베이터 내부의 세포 배양 조건을 설정하는 조작패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 배양세포 조사용 전자파 방사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배양세포 조사용 전자파 방사장치는 상기 전자파발생기에서 발생된 전자파 신호를 상기 TEM 셀로 전송하는 동축선을 포함하는 것을 특징으로 하는 배양세포 조사용 전자파 방사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 TEM 셀의 일측 상부에는 인큐베이터의 배양조건과 동일한 내부 조건을 유지하도록 상기 TEM 셀의 내부와 외부가 서로 관통되는 소정의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 배양세포 조사용 전자파 방사장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109207365A (zh) * 2018-11-06 2019-01-15 中国医科大学附属盛京医院 一种癌细胞照射实验用细胞培养装置

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