KR20190061546A - 미세먼지 동물노출실험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 실험용 동물이 수용되는 챔버 내의 미세먼지 농도가 정확하게 제어될 수 있는 미세먼지 동물노출실험장치를 제공한다. 여기서, 미세먼지 동물노출실험장치는 미세먼지 생성부, 미세먼지 희석부, 챔버부 그리고 제어부를 포함한다. 미세먼지 생성부는 연료 및 제1희석기체를 이용하여 제1농도의 제1미세먼지를 생성한다. 미세먼지 희석부는 제2희석기체 및 제1희석공기를 이용하여 미세먼지 생성부에서 생성되는 제1미세먼지를 제1농도보다 낮은 제2농도의 제2미세먼지로 희석시킨다. 챔버부는 하우징과, 하우징의 내측에 구비되고 실험용 동물이 수용되는 케이지를 가지며, 미세먼지 희석부에서 공급되는 제2미세먼지가 채워진다. 제2공기공급부는 챔버부의 내측으로 제2희석공기를 공급한다. 제어부는 챔버부에 채워지는 제2미세먼지의 농도를 제2농도보다 낮도록 설정된 목표농도와 비교하고, 챔버부 내의 제2미세먼지의 농도가 목표농도와 동일해지도록 제2공기공급부에서 공급되는 제2희석공기의 양을 제어하여 제2미세먼지를 목표농도를 가지는 목표미세먼지로 희석시킨다.
Description
본 발명은 미세먼지 동물노출실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실험용 동물이 수용되는 챔버 내의 미세먼지 농도가 정확하게 제어될 수 있는 미세먼지 동물노출실험장치에 관한 것이다.
일반적으로 래트, 마우스, 모르모트 등의 소형 실험동물에게 약물을 경기 투여하여 약물의 생체에 대한 영향을 조사하는 흡입 실험의 방법으로서, 비부(卑部) 노출 방식과 전신 노출 방식이 알려져 있다.
통상적으로, 비부 노출 방식은 피검 물질이 함유된 에어가 공급되는 내통관과, 이 내통관에 장착된 비부 노출 노즐과, 피검 물질이 함유된 에어가 노출된 잔가스와 실험동물의 호기의 혼합 가스를 배출하기 위해서 내통관의 외측에 설치된 외통관과, 비부 노출 노즐에 대향하는 위치의 외통관에 부착된 실험동물 홀더로 이루어지고, 실험동물의 흡기에 의해 비부 노출 노즐로부터의 피검 물질을 실험동물에게 경기 투여한다. 비부 노출 방식은 전신 노출 방식에 비해 보다 작은 노출 용적으로 시험을 할 수 있으므로, 고가인 시험 물질이나, 소량의 시험 물질을 사용한 노출 실험에 적합하다.
그리고, 전신 노출 방식은 실험 용기 내에 실험동물을 수용하여 이것을 밀봉한 후, 이 용기의 한쪽으로부터 피검 물질을 공급하고, 다른 쪽으로부터 피검 물질의 잔가스와 실험동물의 호기의 혼합 가스를 배출시킨다.
일반적으로 흡입 실험장치는 담배연기, 유해 에어로졸 등의 노출 독성 평가에 적합하도록 구성되는데, 담배연기나 에어로졸은 실험실과 같은 적은 공간에서도 생성시키기가 용이하고, 비부 노출 방식이나 전신 노출 방식을 위한 구성도 상대적으로 간단하다.
그러나, 미세먼지의 독성을 평가하기 위해서는 미세먼지를 발생시키기 위한 장치가 필요한데, 미세먼지 중 특히 문제가 되는 연소장치에서 배출되는 매연의 경우, 실험실 내에서 엔진이나 대형연소기와 같은 대형 장비를 운전하여 매연을 발생시키기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한, 수십 나노미터에서 수백 나노미터에 이르는 매연입자의 크기와 물리적, 화학적 성질 등 여러 요인으로 인해 부유 상태에서 매연입자의 농도를 다양하고 정밀하게 제어하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 실험용 동물이 수용되는 챔버 내의 미세먼지 농도가 정확하게 제어될 수 있는 미세먼지 동물노출실험장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 제1희석기체를 공급하는 제1기체공급부; 연료 및 상기 제1희석기체를 이용하여 제1농도의 제1미세먼지를 생성하는 미세먼지 생성부; 제2희석기체를 공급하는 제2기체공급부; 제1희석공기를 공급하는 제1공기공급부; 제2희석기체 및 상기 제1희석공기를 이용하여 상기 미세먼지 생성부에서 생성되는 상기 제1미세먼지를 상기 제1농도보다 낮은 제2농도의 제2미세먼지로 희석시키는 미세먼지 희석부; 하우징과, 상기 하우징의 내측에 구비되고 실험용 동물이 수용되는 케이지를 가지며, 상기 미세먼지 희석부에서 공급되는 상기 제2미세먼지가 채워지는 챔버부; 상기 챔버부의 내측으로 제2희석공기를 공급하는 제2공기공급부; 그리고 상기 챔버부에 채워지는 상기 제2미세먼지의 농도를 상기 제2농도보다 낮도록 설정된 목표농도와 비교하고, 상기 챔버부 내의 상기 제2미세먼지의 농도가 상기 목표농도와 동일해지도록 상기 제2공기공급부에서 공급되는 상기 제2희석공기의 양을 제어하여 상기 제2미세먼지를 상기 목표농도를 가지는 목표미세먼지로 희석시키는 제어부를 포함하는 미세먼지 동물노출실험장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 미세먼지 생성부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제1계측부와, 상기 미세먼지 희석부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제2계측부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1계측부에서 측정되는 제1계측정보 및 상기 제2계측부에서 측정되는 제2계측정보를 기조로, 상기 미세먼지 희석부 내의 미세먼지의 농도가 상기 제2농도가 되도록 상기 제1공기공급부를 제어하여 상기 제1희석공기의 양을 조절하고, 상기 제2기체공급부를 제어하여 상기 제2희석기체의 양을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 챔버부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제3계측부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3계측부에서 측정되는 제3계측정보를 기초로, 상기 제2공기공급부에서 공급되는 상기 제2희석공기의 양을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 챔버부와 연결되는 덕트부와, 상기 덕트부에 연결되고, 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 송풍력을 제공하는 송풍부와, 상기 챔버부 내의 산소 및 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 제4계측부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제4계측부에서 측정되는 상기 이산화탄소의 농도가 설정된 기준값을 초과하거나 상기 산소의 농도가 설정된 기준값 미만이 되는 경우, 상기 송풍부를 제어하여 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 송풍부를 제어하여 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 하면서 상기 제2공기공급부에서 상기 제2희석공기가 상기 챔버부의 내측으로 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 챔버부는 상기 하우징의 적어도 일측면에 구비되는 필터와, 상기 필터를 개폐하는 커버를 가지고, 상기 제어부에 의해 상기 송풍부가 제어되어 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되는 동안에, 외부의 공기가 상기 필터를 통해 상기 챔버부의 내측으로 유입되도록 상기 커버는 개방될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 챔버부는 상기 하우징에 관통 형성되는 배출구를 가지고, 상기 제2공기공급부에서 상기 제2희석공기가 공급되면 상기 챔버부의 내측은 양압이 형성되어 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기는 상기 배출구를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 챔버부는 상기 하우징의 바닥에 구비되고, 미세먼지, 산소 및 이산화탄소의 농도가 균일해지도록 상기 하우징 내측 중앙의 공기를 상향으로 밀어올려 상기 하우징 내에 공기의 순환 유동을 발생시키는 순환팬을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미세먼지 생성부에서 생성되는 미세먼지를 미세먼지 희석부에서 1차로 희석한 후 챔버부에서 2차로 희석하여 목표농도를 가지는 목표미세먼지를 생성할 수 있기 때문에, 챔버부 내의 미세먼지 농도가 정확하게 제어될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치에서 제어부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치의 챔버부를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치에서 제어부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치의 챔버부를 나타낸 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치에서 제어부를 중심으로 나타낸 예시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 동물노출실험장치의 챔버부를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 미세먼지 동물노출실험장치는 제1기체공급부(110), 미세먼지 생성부(200), 제2기체공급부(140), 제1공기공급부(130), 미세먼지 희석부(300), 챔버부(400), 제2공기공급부(150) 그리고 제어부(500)를 포함할 수 있다.
제1기체공급부(110)는 미세먼지 생성부(200)로 제1희석기체를 공급할 수 있다. 제1희석기체는 질소일 수 있다.
그리고, 미세먼지 동물노출실험장치는 연료공급부(120)를 포함할 수 있다. 연료공급부(120)는 미세먼지 생성부(200)로 연료를 공급할 수 있다.
미세먼지 생성부(200)는 연료 및 제1희석기체를 이용하여 미세먼지를 생성할 수 있다. 미세먼지 생성부(200)는 제1농도의 제1미세먼지를 생성할 수 있다. 이를 위해, 미세먼지 생성부(200)는 제1농도를 가지는 제1미세먼지를 생성하도록 설정될 수 있다.
미세먼지 동물노출실험장치는 제1계측부(160)를 포함할 수 있다. 제1계측부(160)는 농도센서를 포함할 수 있으며, 미세먼지 생성부(200) 내의 미세먼지 농도를 측정할 수 있다.
제어부(500)는 제1계측부(160)에서 측정되는 제1계측정보를 기초로 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지가 제1농도를 가지도록 제어할 수 있다. 제1농도는 범위값을 가질 수 있다.
미세먼지 생성부(200)는 버너 또는 열분해장치 등의 형태로 이루어질 수 있다.
미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 제1미세먼지는 동물노출실험에 사용할 미세먼지보다 높은 농도를 가질 수 있다. 따라서 제1미세먼지를 희석하는 과정이 필요하며, 이를 위해, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 제1농도의 제1미세먼지는 미세먼지 희석부(300)로 이동될 수 있다.
제2기체공급부(140)는 제2희석기체를 미세먼지 희석부(300)로 공급할 수 있다. 제2희석기체는 미세먼지 희석부(300)로 직접 공급될 수 있으나, 바람직하게는 미세먼지 생성부(200)와 미세먼지 희석부(300)를 연결하는 제1연결유로(141)를 통해 제1미세먼지에 혼합되도록 공급될 수 있다.
제2희석기체는 질소일 수 있다. 제2희석기체는 미세먼지 생성부(200)에서 생성되어 이동되는 고농도, 고온의 제1미세먼지를 희석함과 동시에 냉각시킬 수 있다.
제1공기공급부(130)는 미세먼지 희석부(300)로 제1희석공기를 공급할 수 있다. 제1희석공기는 대기 중의 공기가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 정해진 공정을 거쳐 처리된 공기일 수도 있다.
미세먼지 희석부(300)로 유입되는 미세먼지는 제2희석기체에 의해 냉각되기 때문에, 미세먼지 희석부(300)로 제1희석공기가 유입되었을 때 안전성이 확보될 수 있다.
즉, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 제1미세먼지는 고온 상태이기 때문에, 이 상태에서 산소가 바로 더해지면 폭발 위험이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 제2희석기체를 이용하여 미세먼지 생성부(200)에서 생성되어 이동되는 제1미세먼지를 냉각시키기 때문에, 이러한 위험이 효과적으로 제거될 수 있다.
미세먼지 희석부(300)는 제2희석기체 및 제1희석공기를 이용하여 미세먼지 생성부(200)에서 생성되어 유입되는 제1미세먼지를 제2미세먼지로 희석시킬 수 있다. 제2미세먼지는 제2농도를 가질 수 있으며, 제2농도는 제1농도보다 낮은 농도일 수 있다. 제2농도는 범위값을 가질 수 있다.
그리고, 미세먼지 동물노출실험장치는 제2계측부(170)를 포함할 수 있다. 제2계측부(170)는 농도센서를 포함할 수 있으며, 제2계측부(170)는 미세먼지 희석부(300) 내의 미세먼지 농도를 측정할 수 있다.
제어부(500)는 제2계측부(170)에서 측정되는 제2계측정보를 기초로 미세먼지 희석부(300)에서 생성되는 미세먼지가 제2농도를 가지도록, 제1공기공급부(130)를 제어하여 공급되는 제1희석공기 양을 조절하고, 제2기체공급부(140)를 제어하여 공급되는 제2희석기체의 양을 조절할 수 있다.
제어부(500)는 미세먼지 희석부(300)에서 생성되는 미세먼지가 제2농도를 가지도록 제어하기 위해, 제1계측부(160)에서 측정되는 제1계측정보를 더 참고할 수 있다. 즉, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도는 범위값을 가지기 때문에, 기준값 및 편차값을 가질 수 있다. 따라서, 제어부(500)는 제1농도의 편차값을 참고하여, 미세먼지 희석부(300)에서 생성되는 미세먼지의 제2농도를 조절할 필요가 있다.
예를 들어, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도가 99~101인 경우, 기준값은 100이 되고, 편차값은 ±1이 된다. 미세먼지 희석부(300)에서 제1미세먼지가 1/10의 농도로 희석되는 경우, 제2농도는 9.9~10.1이 되고, 이때의 기준값은 10되고 편차값은 ±0.1이 된다. 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도가 100인 경우, 제어부(500)는 미세먼지 희석부(300)에서 희석되어 생성되는 미세먼지의 제2농도가 10이 되도록 제어할 수 있다. 그러나, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도가 99 또는 101인 경우, 제어부(500)는 미세먼지 희석부(300)에서 희석되어 생성되는 미세먼지의 제2농도가 9.9 또는 10.1이 되도록 제어하게 된다. 즉, 제어부(500)는 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도의 편차값도 함께 참고할 필요가 있다. 제어부(500)는 제1계측부(160)에서 측정되는 제1계측정보 및 제2계측부(170)에서 측정되는 제2계측정보를 실시간으로 비교하여 미세먼지 희석부(300)에서 생성되는 미세먼지의 제2농도를 조절할 수 있다.
한편, 미세먼지 동물노출실험장치는 송풍부(190), 덕트부(191), 제3계측부(180) 및 제4계측부(181)를 포함할 수 있으며, 이와 관련하여서는 챔버부(400)와 함께 설명한다.
챔버부(400)는 미세먼지 희석부(300)에서 공급되는 제2미세먼지가 이동되어 채워질 수 있다.
챔버부(400)는 하우징(410), 케이지(420), 필터(430) 및 커버(440)를 가질 수 있다.
하우징(410)은 챔버부(400)의 외형을 형성할 수 있다. 하우징(410)은 내측에 수용되는 실험용 동물이 외부에서 관찰이 가능하도록 적어도 일부분이 투명하게 형성될 수 있다.
하우징(410)의 상면부(411)에는 결합구(413)가 구비될 수 있으며, 결합구(413)에는 덕트부(191)가 연결될 수 있다. 또한, 덕트부(191)에는 송풍부(190)가 연결될 수 있다. 송풍부(190)는 챔버부(400) 내의 미세먼지 및 공기가 덕트부(191)를 통해 배출되도록 송풍력을 제공할 수 있다.
그리고, 하우징(410)의 상면부(411)에는 제1흡입구(414) 및 제2흡입구(415)가 구비될 수 있다.
제1흡입구(414)에는 미세먼지 희석부(300)와 연결되는 제2연결유로(301)가 연결될 수 있으며, 미세먼지 희석부(300)에서 공급되는 제2미세먼지는 제2연결유로(301) 및 제1흡입구(414)를 통해 챔버부(400)로 유입될 수 있다.
제1흡입구(414)는 복수개가 구비될 수 있으며, 제2연결유로(301)도 복수개가 마련될 수 있다. 각각의 제2연결유로(301)에는 밸브(미도시)가 마련될 수 있으며, 챔버부(400)로 공급될 미세먼지의 유량에 따라 제2연결유로(301)의 개폐량은 조절될 수 있다.
또한, 제2흡입구(415)에는 제3연결유로(151)가 연결될 수 있으며, 제3연결유로(151)에는 제2공기공급부(150)가 연결될 수 있다. 각각의 제3연결유로(151)에는 밸브(미도시)가 마련될 수 있으며, 챔버부(400)로 공급될 제2희석공기의 유량에 따라 제3연결유로(151)의 개폐량은 조절될 수 있다.
제2공기공급부(150)는 제3연결유로(151)를 통해 챔버부(400)의 내측으로 제2희석공기를 공급할 수 있다. 제2희석공기는 대기 중의 공기가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미리 정해진 공정을 거쳐 처리된 공기일 수도 있다.
제3계측부(180)는 농도센서를 포함할 수 있으며, 제3계측부(180)는 챔버부(400) 내의 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다.
제어부(500)는 제3계측부(180)에서 측정되는 제3계측정보를 기초로, 미세먼지 희석부(300)에서 공급되어 챔버부(400)에 채워지는 미세먼지의 농도를 목표농도와 비교할 수 있다. 목표농도는 제2농도보다 낮은 농도로써, 동물노출실험에 사용될 미세먼지의 농도일 수 있다. 목표농도는 미리 설정될 수 있으며, 범위값을 가질 수 있다.
제어부(500)는 챔버부(400)에 채워지는 제2미세먼지의 농도를 목표농도와 비교하고, 챔버부(400) 내의 제2미세먼지의 농도가 목표농도와 동일해지도록 제2공기공급부(150)에서 공급되는 제2희석공기의 양을 제어할 수 있다. 그리고 이를 통해, 챔버부(400) 내의 제2미세먼지가 목표농도를 가지는 목표미세먼지가 되도록 희석시킬 수 있다.
더하여, 제어부(500)는 제2희석공기의 공급양을 제어함에 있어서, 제1계측정보 및 제2계측정보를 더 포함하여 참고할 수 있다.
본 발명에서는 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 고농도의 미세먼지를 미세먼지 희석부(300)에서 1차로 희석시키고, 챔버부(400)에서 2차로 희석시켜 목표농도를 가지는 목표미세먼지를 얻을 수 있다.
만일, 본 발명에서와 같이 1차로 미세먼지를 희석하는 미세먼지 희석부(300)의 구성이 생략되는 경우, 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 고농도의 미세먼지는 챔버부(400)에서 한번에 희석되어야 한다.
예를 들어, 챔버부(400)에서 희석되어 생성되어야 하는 목표농도가 미세먼지 생성부(200)에서 생성되는 미세먼지의 제1농도의 1/100 수준이 되어야 하는 경우, 제1농도가 99~101이면, 목표농도는 0.9~1.1이 되어야 한다. 이를 위해서는 챔버부(400)에 많은 양의 희석기체와 희석공기가 공급되어야 하고, 이에 따라 송풍량이 증가되기 때문에, 챔버부(400) 내부 환경은 실험동물에게 강한 바람이 불어 넣어지는 환경이 될 수 있다. 즉, 챔버부(400)의 내부가 실험동물이 살기에 적절하지 않은 환경이 될 수 있다. 또한, 제1농도를 한 번에 1/100 수준으로 희석해야 하기 때문에, 제1농도의 편차값인 ±1에 대응하기 위해서는 ±0.01 수준의 정밀한 농도제어가 필요하므로 목표농도로의 조절이 어려울 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 미세먼지 희석부(300)에서 1차로 미세먼지를 희석하고 챔버부(400)에서 2차로 미세먼지를 희석함으로써 이러한 문제점이 해결될 수 있다.
예를 들어, 미세먼지 희석부(300)에서 제1농도의 1/10 수준 농도의 제2농도를 가지는 미세먼지를 생성하여 챔버부(400)로 공급하고, 챔버부(400)에서는 제2농도의 1/10 수준의 목표농도를 생성하는 경우, 챔버부(400)에는 상대적으로 적은 양의 희석공기가 공급될 수 있다. 따라서, 챔버부(400)의 내부에 실험동물이 살기에 적절한 송풍량이 공급되도록 할 수 있다. 또한, 제2농도의 1/10 수준 농도의 목표농도를 생성하기 위해서는 제2농도의 편차값을 고려하더라도 ±0.1 수준의 농도제어가 필요하므로, 목표농도로의 조절이 용이해질 수 있다.
제어부(500)는 제1계측부(160)에서 측정되는 제1계측정보, 제2계측부(170)에서 측정되는 제2계측정보 및 제3계측부(180)에서 측정되는 제3측정정보를 실시간으로 비교하고 참고할 수 있다.
케이지(420)는 하우징(410)의 내측에 구비될 수 있으며, 케이지(420)에는 실험용 동물이 수용될 수 있다.
케이지(420)는 팔레트(421)의 상면에 구비될 수 있으며, 하나의 팔레트(421) 상에는 복수의 케이지(420)가 마련될 수 있다.
하우징(410)의 측면부(412)의 내측면에는 수평방향을 따라 단차부(416)가 형성될 수 있으며, 단차부(416)는 서로 대향되는 측면부(412)에 한 쌍으로 형성될 수 있다. 팔레트(421)는 양단부가 각각 단차부(416)의 상부에 올려짐으로써 하우징(410)의 내부에 위치될 수 있다.
필터(430)는 하우징(410)의 측면부(412)에 구비될 수 있다. 필터(430)는 하우징(410)의 적어도 어느 하나의 측면부(412)에 구비될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 서로 대향되도록 구비될 수도 있다. 필터(430)는 미세입자를 고효율로 여과할 수 있는 헤파(HEPA: High Efficiency Particulate Air)필터일 수 있다.
커버(440)는 하우징(410)의 측면부(412)에 구비되어 필터(430)는 개폐할 수 있다.
그리고, 제4계측부(181)는 농도센서를 포함할 수 있으며, 제4계측부(181)는 챔버부(400) 내의 산소 및 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
제어부(500)는 제4계측부(181)에서 측정되는 산소의 농도가 설정된 기준값 미만이 되거나, 측정되는 이산화탄소의 농도가 설정된 기준값을 초과하는 경우, 송풍부(190)를 제어하여 챔버부(400)내의 미세먼지 및 공기가 덕트부(191)를 통해 배출되도록 할 수 있다.
제어부(500)는 챔버부(400)내의 미세먼지 및 공기가 덕트부(191)를 통해 배출되도록 하면서 제2공기공급부(150)에서 제2희석공기가 제3연결유로(151) 및 제2흡입구(415)를 통해 챔버부(400)의 내측으로 공급되도록 할 수 있다.
또는 제어부(500)는 챔버부(400)내의 미세먼지 및 공기가 덕트부(191)를 통해 배출되는 동안에 커버(440)가 개방되도록 하여 외부의 공기가 필터(430)를 통해 챔버부(400)의 내측으로 유입되도록 할 수 있다.
챔버부(400)는 배출구(417) 및 및 순환팬(450)을 가질 수 있다.
배출구(417)는 하우징(410)에 관통 형성될 수 있다. 제2공기공급부(150)에서 제2희석공기가 공급되면 챔버부(400)의 내측은 양압이 형성될 수 있으며, 챔버부(400) 내의 미세먼지 및 공기는 배출구(417)를 통해 자연적으로 배출될 수 있다. 배출구(417)에는 배출덕트(미도시)와 같은 유로부가 연결될 수 있어 배출구(417)에서 배출되는 미세먼지 및 공기에 의해 미세먼지 동물노출실험장치가 설치된 공간이 오염되지 않도록 할 수 있다.
순환팬(450)은 하우징(410)의 바닥에 구비될 수 있다. 순환팬(450)은 하우징(410) 내측 중앙의 공기를 상향으로 밀어 올려 하우징(410) 내에 공기의 순환 유동을 발생시킬 수 있으며, 이를 통해, 하우징(410) 내에서 전체적으로 미세먼지의 농도, 산소 및 이산화탄소의 농도가 균일해지도록 할 수 있다.
미세먼지 동물노출실험장치는 챔버부(400) 내의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 계측부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제어부는 상기 계측부에서 측정되는 온도 및 습도 정보를 더 참고하여 챔버부(400) 내의 환경을 조절할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 제1기체공급부
120: 연료공급부
130: 제1공기공급부
140: 제2기체공급부
150: 제2공기공급부
160: 제1계측부
170: 제2계측부
180: 제3계측부
181: 제4계측부
190: 송풍부
200: 미세먼지 생성부
300: 미세먼지 희석부
400: 챔버부
430: 필터
440: 커버
450: 순환팬
500: 제어부
120: 연료공급부
130: 제1공기공급부
140: 제2기체공급부
150: 제2공기공급부
160: 제1계측부
170: 제2계측부
180: 제3계측부
181: 제4계측부
190: 송풍부
200: 미세먼지 생성부
300: 미세먼지 희석부
400: 챔버부
430: 필터
440: 커버
450: 순환팬
500: 제어부
Claims (8)
- 제1희석기체를 공급하는 제1기체공급부;
연료 및 상기 제1희석기체를 이용하여 제1농도의 제1미세먼지를 생성하는 미세먼지 생성부;
제2희석기체를 공급하는 제2기체공급부;
제1희석공기를 공급하는 제1공기공급부;
제2희석기체 및 상기 제1희석공기를 이용하여 상기 미세먼지 생성부에서 생성되는 상기 제1미세먼지를 상기 제1농도보다 낮은 제2농도의 제2미세먼지로 희석시키는 미세먼지 희석부;
하우징과, 상기 하우징의 내측에 구비되고 실험용 동물이 수용되는 케이지를 가지며, 상기 미세먼지 희석부에서 공급되는 상기 제2미세먼지가 채워지는 챔버부;
상기 챔버부의 내측으로 제2희석공기를 공급하는 제2공기공급부; 그리고
상기 챔버부에 채워지는 상기 제2미세먼지의 농도를 상기 제2농도보다 낮도록 설정된 목표농도와 비교하고, 상기 챔버부 내의 상기 제2미세먼지의 농도가 상기 목표농도와 동일해지도록 상기 제2공기공급부에서 공급되는 상기 제2희석공기의 양을 제어하여 상기 제2미세먼지를 상기 목표농도를 가지는 목표미세먼지로 희석시키는 제어부를 포함하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 생성부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제1계측부와,
상기 미세먼지 희석부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제2계측부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1계측부에서 측정되는 제1계측정보 및 상기 제2계측부에서 측정되는 제2계측정보를 기조로, 상기 미세먼지 희석부 내의 미세먼지의 농도가 상기 제2농도가 되도록 상기 제1공기공급부를 제어하여 상기 제1희석공기의 양을 조절하고, 상기 제2기체공급부를 제어하여 상기 제2희석기체의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제2항에 있어서,
상기 챔버부 내의 미세먼지의 농도를 측정하기 위한 제3계측부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제3계측부에서 측정되는 제3계측정보를 기초로, 상기 제2공기공급부에서 공급되는 상기 제2희석공기의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제1항에 있어서,
상기 챔버부와 연결되는 덕트부와,
상기 덕트부에 연결되고, 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 송풍력을 제공하는 송풍부와,
상기 챔버부 내의 산소 및 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 제4계측부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제4계측부에서 측정되는 상기 이산화탄소의 농도가 설정된 기준값을 초과하거나 상기 산소의 농도가 설정된 기준값 미만이 되는 경우, 상기 송풍부를 제어하여 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 송풍부를 제어하여 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되도록 하면서 상기 제2공기공급부에서 상기 제2희석공기가 상기 챔버부의 내측으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제4항에 있어서,
상기 챔버부는 상기 하우징의 적어도 일측면에 구비되는 필터와, 상기 필터를 개폐하는 커버를 가지고,
상기 제어부에 의해 상기 송풍부가 제어되어 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기가 상기 덕트부를 통해 배출되는 동안에, 외부의 공기가 상기 필터를 통해 상기 챔버부의 내측으로 유입되도록 상기 커버는 개방되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제1항에 있어서,
상기 챔버부는 상기 하우징에 관통 형성되는 배출구를 가지고,
상기 제2공기공급부에서 상기 제2희석공기가 공급되면 상기 챔버부의 내측은 양압이 형성되어 상기 챔버부 내의 미세먼지 및 공기는 상기 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치. - 제1항에 있어서,
상기 챔버부는 상기 하우징의 바닥에 구비되고, 미세먼지, 산소 및 이산화탄소의 농도가 균일해지도록 상기 하우징 내측 중앙의 공기를 상향으로 밀어 올려 상기 하우징 내에 공기의 순환 유동을 발생시키는 순환팬을 가지는 것을 특징으로 하는 미세먼지 동물노출실험장치.
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