• 제목/요약/키워드: 원심성 펌프

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원심성 바이오 펌프를 이용한 혈전 생성의 생체 외 검사에 관한 연구 (A Study on the In-Vitro Test of Thrombogenesis in Centrifugal Biopump)

  • 나명훈;김원곤;김주현;김미형;유재현;임승평;이영
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제32권10호
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    • pp.863-873
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    • 1999
  • 배경: 혈전 생성은 심혈관계 삽입물이나 순환 보조장치의 발전에 있어서 중요한 문제이므로 이러한 장치들의 혈전성에 대한 평가는 필수적이다. 따라서 이러한 장치들의 혈전성 연구를 시행하기 위한 효과적인 생체 외 실험 방식이 개발되어 원심성 순환 펌프의 발전에 큰 도움이 되고 있으며, 최근 엄밀하게 혈액과 공기의 접촉을 차단하는 방식이 믿을 수 있는 생체 외 실험 방식으로 강조되고 있다. 본 논문에서는 모의 순환 회로를 이용하여 기존에 행해진 연구 방법 상의 공기 접촉에 따른 핼액 응고 기전의 활성화 여부를 알아보기 위하여 공기 접촉 여부에 따른 혈액 인자의 변화를 관찰하여 확인하고, 또한 회로 내에서 생성된 혈전을 생체 내에서 형성된 혈전과 비교 분석하여 이 모의 순환 회로를 이용한 생체 외 검사가 새로 고안된 심혈관계 장치들의 혈전성을 평가하는데 있어서 동물실험을 대신할 수 있다는 기존의 주장을 검증하고자 하였다. 연구재료 및 방법: 바이오펌프를 이용한 같은 모의 순환 회로 한 쌍을 준비하고 동일 개체에서 얻은 헤파린을 첨가한(1u/$m\ell$) 신선한 혈액을 공기와 접촉시키지 않도록 한 A-회로와 공기와 접촉시킨 B-회로에 충전시켜 실험을 동시에 진행하여 결과를 얻었으며 총 12번 시행하였다. 회로에 충전한 혈액의 activated clotting time(ACT)은 정상의 3~5배였으며 ACT가 정상 범위의 1.5배가되면 실험을 끝냈고, Hematocrit(HCT), 혈소판, 동맥혈가스분석(ABGA), factor Ⅷ, factor \ulcorner, 섬유소원, thromboxane B2(TXB2), free hemoglobin(fHb) 등을 측정하였다. 실험이 끝난 후 A-회로와 B-회로에서 얻은 각 검사를 평가하고 분석하였으며 생성된 혈전을 생체 내에서 생성된 혈전과 조직 검사로 비교하였다. 본 연구의 자료분석은 SPSS 통계 프로그램을 이용하였고 유의수준 0.05를 기준으로 유의도를 판단하였다. 결과: 정상 ACT는 186.9$\pm$20.5초(평균$\pm$표준편차)이었고, 헤파린을 넣은 초기 ACT는 982.2$\pm$165.5초이었으며, 실험시간은 보통 60분에서 180분 사이였다. HCT, fHb, 혈소판, TXB2, factor Ⅷ, factor \ulcorner, 섬유원소의 초기값은 35.5$\pm$3.2%, 12.4$\pm$6.5 mg/dL, 354$\pm$56($\times$103)/$\mu$L, 72.6$\pm$15.1 mg/dL, 29.3$\pm$1.2%, 137.9$\pm$42.1 mg/dL, 그리고 17.7$\pm$9.7%이었다. 공기 접촉에 따른 차이를 보았을 때 ACT(p=0.398), HCT(p=0.988), fHb(p=0.898), 혈소판 (p=0.904), TXB2(p=0.985), factor Ⅷ(p=0.872), factor \ulcorner(p=0.489), 섬유원소(p=0.973)으로 전 예에서 통계적 유의성이 없었다. 실험 후 양 군에서 생성된 혈전의 현미경 소견은 B-회로의 혈전에 여러 군데 공기 방울이 관찰되는 것 이외에 A-회로에서 생성된 혈전과 차이가 없었고, 생체에서 생성된 혈전과 비교했을 때 그 양상이 같았다. A-회로와 B-회로에서 생성된 혈전의 총 량은 8.4$\pm$3.7 mL와 9.4$\pm$3.1 mL로 통계상 유의성은 없었다. (p=0.624). 결론: 모의 순환 회로를 이용한 혈전성 평가를 위한 생체 외 실험에 있어서 공기와의 접촉 여부는 혈액 응고 기전의 활성화나 혈전 생성에 별다른 영향을 미치지 않는다. 모의 순환 회로에서 형성된 혈전과 문헌에 있는 인체 내에서 형성된 혈전을 비교한 결과 그 형태가 일치하므로 이 모의 순환회로를 이용한 실험이 동물실험을 대신할 수 있다고 판단된다.

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원심펌프 벌류트 혀의 균열 원인분석 및 건전성 평가 (Integrity Evaluation and Root Cause Analysis of Cracks at the Volute Tongue of Centrifugal Pump)

  • 박치용;김진원;김양석
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제3권4호
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    • pp.7-14
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    • 2000
  • This paper provides integrity evaluation and root cause analysis for defects observed at volute tongue, or cutwater, of the operating centrifugal pump in power plant. The cause of the cracks are analyzed and reviewed from the viewpoint of the operation and maintenance of the pumps, and the sample obtained from the cracked volute tongue of the pump are examined. At first, in-situ hardness test and microstructure examination were performed to understand the cause of cracking at volute tongue. The evaluation of structural integrity and the possibility of the crack propagation is also evaluated. Cracks were typical intergranular cracking and propagated along with prior austenite grain boundary. At easing volute tongue, the hardness was higher than ASTM requirement and a large amount of intergranular Cr carbide was precipitated. These were due to high C content in material. P content was also higher than ASTM requirement. Therefore, Cr carbide precipitation and P segregation at grain boundary, caused by higher C and P content in material, resulted in intergranular cracking of casing volute tongue. This procedure for integrity evaluation and root cause analysis is used to guide, and support the pump designer and manufacturer's material selection and process design to avoid a costly, unplanned outage of plant.

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열 펌프의 식품 농축에의 이용 연구 (The Heat Pump Application to the Food Concentration)

  • 박노현;김병삼;강통삼;신동화
    • 한국식품과학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.486-491
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    • 1987
  • 고효율의 열발생장치인 열펌프중, 국내에서 이용중인 압축식 열펌프에 대해 성능시험 및 식품농축분야에 이용코자 실증시험을 하였다. 국내에서 $43^{\circ}C$의 온천수를 $51^{\circ}C$까지 가열하기 위해 설치, 운전중인 냉매압축식열펌프(프레온12, 150HP)의 성적계수는 가열측이 4.03, 냉각측이 3.5로 나타났으며, 압축기 효율(${\alpha}$)은 0.477이었다. 또, 압축식열펌프를 국산화하기 위해 개발된 10HP의 열펌프(프레온22)에서 시수를 $39^{\circ}C$까지 가열하는 경우의 성적계수는 가열측이 3.0, 냉각측이 1.87이었다. 원심식농축기(${\alpha}$-LAVAL, CT1B)에 열펌프를 부착한후 설탕물의 농축실험을 한 결과, 수증기 응축에 소비된 열량이 농축에 필요한 증발잠열보다 15%정도 많이 소비되었고, 총괄열전달계수는 $1196\;Kcal/m^{2}{\cdot}h{\cdot}^{\circ}C$이었다. 또, 열펌프에서 제조되는 $60^{\circ}C$$15^{\circ}C$의 물을 열원으로 하여 마늘추출액을 저온농축(증발온도 : $30{\sim}35^{\circ}C$, 진공도 : $28{\sim}40$Torr)한 결과 농축에 소비된 열량과 수증기 응축열량과의 비는 0.961로 나타나 열펌프의 냉매 응축열과 증발열이 열수지 조절이 용이한 조건이었다. 따라서, 열펌프의 식품농축 분야에의 적용성은 매우 좋은 것으로 나타났다.

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체외순환에서 박동 혈류와 비박동 혈류가 관상동맥 혈류양상에 미치는 영향에 대한 비교 (Comparison of Pulsatile and Non-Pulsatile Extracorporeal Circulation on the Pattern of Coronary Artery Blood Flow)

  • 손호성;방영호;황진욱;민병주;조종호;박성민;이성호;김광택;선경
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제38권2호
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    • pp.101-109
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    • 2005
  • 배경: 심정지와 같은 위급상황에서 관상동맥의 혈류를 유지하는 것은 심장근육의 보존과 회복 및 환자의 생명을 보존하는 데 중요하다. 최근 들어 Extra-Corporeal Life Support System (ECLS)의 기계식 순환장치의 사용으로 심정지 환자의 생명을 보존하고자 하는 노력이 시도되고 있다 본 연구는 체외순환 모델에서 박동성 혈류와 비박동성 혈류가 관상동맥의 혈류량 및 심근에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 실험은 $25\~35Kg$의 돼지 14마리를 각각 7마리씩 두 군으로 나누어 진행하였다. 제 1군은 비박동성 혈류 펌프인 원심펌프를 사용하였고 제2군은 이중 박동형 펌프를 사용하였다. 체외순환은 우심방에서 상행대동맥으로 심폐바이패스를 하고, 9V의 전기 충격으로 심실세동을 만들었다. 체외순환은 2시간 동안 유지하였으며, 펌프량은 두 군 모두 2 L/min로 유지하였다. 초음파를 이용한 관상동맥 혈류 측정장치를 이용하여 좌전하행지의 관상동맥 관류량을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 20분마다 측정하였다. 또한 관상 정맥동의 혈액을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 1시간, 2시간에 채취하여 두 군간의 심근효소의 차이와 대사물질의 차이를 비교하였다. 각 관찰지표의 군간 비교는 STATISTICA 통계프로그램(Version 6.0)의 Mann-Whitney U test를 이용하였고 통계적 유의수준은 p값이 0.05 이하인 경우로 하였다. 결과: 관상동맥의 저항지수는 제 2군에서 낮게 나타났으며, 펌프 구동 후 40분, 80분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있게 나타났다 (p<0.05). 관상동맥의 평균 혈류 속도는 제 2군에서 펌프 구동 후 20분부터 의미 있게 높게 유지되었다(p<0.05). 관상동맥의 혈류량도 제2군에서 높게 유지되었으며, 펌프 구동 후 40분, 60분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다(p<0.05). 그러나, 관상정맥동의 혈액학적 검사에서는 두 군간에 차이가 없었다. 결론: 박동성 혈류는 비박동성 혈류보다 좌전하행지 관상동맥의 저항지수를 낮추고, 관상동맥의 관류속도를 빠르게 하여, 관상동맥으로의 혈류량을 높게 유지하였다.

원심펌프 베어링 유닛의 열신뢰성 분석 (Thermal Reliability Analysis of the Bearing Units in a Centrifugal Pump)

  • 문정환;문승재;이재헌
    • 설비공학논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.313-320
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    • 2007
  • In this paper, the experimental study has been carried out to investigate the reliability lifetime of two bearing units based on the oil temperature. Measurements for the oil temperature as well as the bearing temperature during normal operation were performed to study the effects of oil viscosity and oil submergence percentages in the two bearing units. The optimal lubrication condition to increase the lifetime of the bearing unit A was found that its viscosity and submergence percentage were VG32 and 25%, respectively. For the bearing unit B, when the oil viscosity and submergence percent were VG32 and 75%, the lubrication condition was the most efficient. Finally, the adjusted rating times of both the bearing units were calculated to be over 28,000 h, which is greater than the minimum adjusted rating times of 25,000 h. Therefore, they satisfied the regulated lifetime of API 610.

환형수조의 내부 흐름특성 및 바닥전단응력 산정에 대한 연구 (A Study on the estimation of the flow characteristics and the bottom shear stress in an annular flume)

  • 양수현;임익태;황규남
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.176-176
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    • 2011
  • 환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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흉골에 접한 재발성 대동맥류에서 초저체온 순환정지하에서의 흉골재절개 (Resternotomy for Recurrent Aortic Aneurysm Adherent to the Sternum Under Deep Hypothermic Circulatory Arrest)

  • 김상헌;김영학;김혁;정원상;강정호;지행옥;이철범
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제37권1호
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    • pp.108-111
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    • 2004
  • 흉골에 인접한 재발성 대동맥류의 재수술 시, 흉골재절개 중 발생할 수 있는 동맥류의 뜻하지 않은 천공으로 인한 대량출혈의 위험성이 당면한 문제로 남아있다. 대퇴 동, 정맥 삽관을 통한 체외순환으로 초 저체온하 완전순환정지 방법은 안전한 흉골 재절개를 가능하게 한다. 그러나 체온을 떨어뜨리는 동안에 생기는 심실세동을 동반하는 심근수축력 감소는 좌심실의 팽창을 일으키기 쉽다. 따라서 중심체온 저하 시 좌심실의 팽창을 방지하기 위하여 충분한 정맥혈의 배수가 필수적이다. 저자들은 흉골재절개를 시행하기 전에 원심펌프를 이용한 적극적인 정맥혈의 배수를 통해 좌심실의 팽창없이 초 저체온하 완전순환정지에 도달한 방법을 보고하고자 한다.

초친수성 표면에서 혈장 단백의 흡착 및 혈소판의 변화에 관한 연구 (Blood Protein Adsorption and Platelet Activation on an Ultra-hydrophilic Substrate)

  • 박남희;전배혁;제형곤;이준완;이재원
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제40권4호
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    • pp.273-279
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    • 2007
  • 배경: 체외순환으로 발생하는 전신성 염증반응을 줄이기 위해 체외순환 회로의 표면에 초친수성 표면개질을 시행한 후 혈장 단백의 흡착 및 혈소판의 변화를 관찰하였다 대상 및 방법: 60kg 내외의 돼지 10마리를 대상으로 하였다. 체외순환은 좌심방과 상행대동맥에 캐눌라를 거치하여 원심성 바이오펌프를 이용해 2시간 동안 정상체온 하에서 시행하였다. 이때 실험군(n=5)에서는 체외순환회로에 초친수성 표면처리를 하였으며 대조군(n=5)에서는 상용화된 일반적인 튜빙을 사용하였다. 체외순환에 따른 염증반응의 정도를 비교하기 위하여 혈소판 수 및 응집능 검사, 트롬빈-안티트롬빈 복합체 검사, 그리고 혈액 내 총 단백량을 측정하였다. 결과: 양 군에서 모두 혈소판의 수 및 응집능 기능검사에서 유의한 차이를 보이지 않았으며 또한 트롬빈-안티트롬빈 복합체의 농도에서도 두 군 간에 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 총 단백량의 측정에서는 체외순환 후 대조군에서 실험군에 비해 유의하게 감소되었다. 결론: 초친수성 표면처리는 체외순환 시 혈장 단백의 표면흡착에 따른 혈장 단백의 감소를 줄일 수 있었으나 이로 인한 염증반응의 감소효과는 관찰할 수 없었다.

허혈성 심질환으로 인해 병원 내에서 발생한 심정지 혹은 심정지 혹은 심인성 쇼크에 있어서의 경피적 심폐 보조장치의 치료 경험 (Experiences with Emergency Percutaneous Cardiopulmonary Support in In-hospital Cardiac Arrest or Cardiogenic Shock due to the Ischemic Heart Disease)

  • 이일;권성욱;조성우;권현철;이영탁;박표원;박계현;이상훈;성기익
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제39권3호
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    • pp.201-207
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    • 2006
  • 배경: 경피적 심폐 보조장치(PCPS)는 체내의 가스교환과 혈액의 관류를 간접적으로 도와줌으로써, 장기를 회복시키기 위한 다른 치료법의 사용을 용이하게 하고, 여러 다양한 임상 상황에서 출혈의 위험성을 최소화하면서 심각한 심폐부전에 빠진 환자의 생명을 구해준다. 본 저자들은 허혈성 심질환자들에서 발생한 심인성 쇼크 혹은 심정지를 PCPS로 치료한 경험을 보고하고자 한다. 대상 및 방법:1999년 5월부터 2005년 6월까지 발생한 심정지 혹은 심인성 쇼크 환자들을 대상으로 연구가 진행되었고, 환자들 중 7명에서 원심펌프인 Biopump (Medtronic inc., Minneapolis, MN), 나머지 13명에게는 자가 priming이 되는 헤파린-코팅된 EBS (Terumo, Japan)를 사용하였다. 삽관은 모든 환자에서 대퇴동맥과 대퇴 정맥을 통해서 이루어졌으며, 동맥용 케눌라는 17 Fr에서 21 Fr까지, 정맥용은 21 Fr에서 28 Fr까지 의 DLP (Medtronic inc., Minneapolis, MN) 또는 RMI (Edwards lifescienc LLC, Irvine, CA)의 비교적 긴 정맥용 케눌라를 사용하였다. 결과: 소생을 목적으로 PCPS가 시도되었던 총 20명의 환자들 중에서 심정지가 13명이었으며, 심인성 쇼크였던 환자가 7명이었다. 이들 중 11명에서 관동맥 우회술이 시행되었고, 나머지 9명의 환자에서 PCPS한 상태에서 경피적 관동맥 중재술이 시도되었다. 평균 PCPS가동 시간은 38$\pm$42시간이었으며, 총 20명의 환자들 중 PCPS 이탈이 가능하였던 11명($55\%$)의 환자 중 총 8명($40\%$)의 환자가 특별한 합병증 얼이 평균 27$\pm$17일만에 퇴원하였다. 퇴원한 환자는 현재 모두 생존하여 치장 31개월째 외래 추적관찰 중이다. 결론: PCPS를 시행함으로써 혈역학적 회복을 가져옴으로써 다른 방법으로는 살리기 힘들었던 심정지 또는 심인성 쇼크로부터 환자를 구할 수 있고, 일단 회복된 환자들은 장기 생존율을 보인다.