Glomerular filtration rate (GFR)검사는 사구체의 여과기능을 나타내는 중요한 지표로서 신장기능과 그 기능의 정도를 검사하기 위하여 시행되고 있다. 사구체의 혈액 여과 작용은 신장의 중요한 기능 중 하나로 여과 장벽을 구성하여 체내에 필요한 혈구와 단백질은 빠져나가지 못하게 하고 크기가 작은 물질이나 수분, 노폐물은 자유롭게 통과시킨다. 하지만 사구체의 여과기능이 제대로 이루어 지지 않을 경우 혈뇨 및 단백뇨가 검출된다. 이와 같이 사구체의 기능에 문제가 있을 경우 급성 사구체 신염, 만성 사구체 신염 등 신장질환이 발생하게 되고 GFR검사를 통해 사구체 기능의 정도를 판단하고 있다. GFR검사는 $^{51}Cr$-EDTA으로 방사선의약품을 만들어 정맥주사를 하고 경과시간에 따라 EDTA Tube에 채혈하여 Plasma 내 방사능을 측정하여 결과 값을 도출해 낸다. 따라서 진료과 및 병동에 통보하여 동위원소를 사용하는 PET-CT, Bone Scan과 혈액에 영향을 주는 투석 및 수혈은 GFR검사와 병행하지 않도록 사전에 통보하고 있다. 검사방법으로는 먼저 $^{51}Cr$-EDTA 2 mL와 생리식염수 5 mL를 잘 혼합하고 혼합된 용액 중 5 mL로 환자에게 주입 할 방사성 의약품을 만든다. 먼저 주사 전 주사무게를 측정하고 환자의 정맥에 주사를 시행하고 난 뒤 주사 후 주사무게를 측정한다. 채혈은 총 2번 시행되고 성인의 경우에는 주입 후 3시간, 5시간 뒤, 소아의 경우 주입 후 2시간, 5시간 뒤 EDTA Tube에 5 mL채혈한다. 채혈 된 검체는 3300rpm에 5분간 원심분리 시키고 Plasma $500{\mu}L$를 Test tube에 분주하여 Sample rack에 준비해 둔다. Standard용액 제조방법은 200 mL Volumetric flask에 표시된 눈금까지 Diluent water를 채워주고 난 후 $500{\mu}L$을 버리고 $^{51}Cr$-EDTA $500{\mu}L$를 주입한 후 잘 혼합해준다. 제조 된 Standard 용액은 2개의 Test tube에 각각 $500{\mu}L$씩 분주하고 측정대상인 환자의 Plasma와 함께 Gamma Counter로 계측한다. 계측으로 얻은 CPM과 환자의 신장, 체중, 주사 전 후 무게 등을 GFR함수식에 입력하여 결과 값을 도출해 낸다. Reference range는 남성은 $119.5{\pm}30.3ml/min/1.73m^2$ 이고 여성은 $125.2{\pm}28.2ml/min/1.73m^2$ 설정되어 있지만 본원에서는 성별에 관계없이 $97.0ml/min/1.73m^2$ 이상일 경우 신장이식이 가능하다고 판단하고 있다. GFR검사 결과 값에 따라 신장기능의 정도가 반영 되기 때문에 병행하지 않아야 할 검사들과 주의사항을 준수한다면 보다 더 신뢰할 수 있는 결과 값을 얻을 수 있을 것이라 생각한다.
난백 단백질 중 ovotransferrin을 gel chromato- graphy와 heparin affinity chromatography를 통하여 분리 하였다. 1차 gel filtration의 경우에 샘플인젝션 후 65-70min(fraction No. 14) 이후에는 ovalbumin이 ovotransferrin과 혼입되어 분리되고 오히려 ovalbumin의 농도가 더 높은 분포를 보였다. 고순도의 ovotransferrin을 분리하기 위하여 다시 fraction No. 12-14을 농축한 뒤 gel filtration을 실시한 결과 ovotransferrin이 완전히 분리되지 않았는데 이는 gel filtration만의 반복을 통해서 순수한 ovotransferrin을 얻는 것이 비효과적임을 의미하는 것으로 판단된다. Ovotransferrin을 heparin affinity chromatography을 이용하여 분리한 경우 칼럼에 Fe2+를 고정시킨 후 50mM EDTA를 흘려 주었는데 ovalbumin이 5-10분경에 용출이 되었고 10-15분경에 ovalbumin과 ovotransferrin이 같이 용출되었다. 그 후에 50mM Phosphate buffer (pH 7.2, 0.15M salt)를 흘려주었는데 여전히 ovalbumin의 밴드가 보여 순수하지 않음을 확인하였다. Fe3+를 컬럼에 고정시킨 후 50mM EDTA를 흘려주었을 때 ovalbumin이 10-15분경에 용출이 되었고 15-20분경에 ovalbumin과 ovotransferrin이 같이 용출되었지만 50mM Phosphate buffer (pH 7.2, 0.15M salt free)를 흘려주었을 때 156-165분경에 ovalbumin이 혼입되지 않은 매우 순수한 ovotransferrin이 용출되는 것을 확인하였다. 위의 결과를 종합해볼 때 gel chromatography를 반복적으로 실시한 경우 보다는 heparin affinity chromatography를 이용하여 분리하고 컬럼에 Fe2+를 고정시킨 경우보다 Fe3+를 고정시켰을 때 더욱 순수한 ovotransferrin을 분리해낼 수 있었다.
하상여과에서 집수관의 최적 설계를 위한 방편으로 여러 개의 모래통을 이용하여 모형 집수관 실험을 수행하였다. 집수정의 수위, 집수관의 직경, 집수관의 길이, 그리고 모래의 투수계수를 변화시키면서 모형 집수관을 운영하였으며, 집수관 표면에서의 잔류 수두와 집수관 각 부위에서의 여과수 유입율, 그리고 집수정에서의 산출유량을 측정하였다. 실험결과 모래층에서의 저항에 비해 집수관에서의 저항이 작아서 집수관 표면에서의 잔류수두가 수평에 가까운 경우 효율적인 집수관임을 알 수 있었다. 집수관의 여과수 유입율은 집수정에 근접할수록 지수함수적으로 증가하였고, 집수관의 직경이 작을수록 그리고, 대수층의 투수계수가 클수록 이 지수함수의 기울기는 증가하였다. 집수관의 길이와 직경이 증가하면 산출유량은 증가하지만 그 한계생산성은 감소하였다. 효율적인 하상여과를 위해서는 집수관에서의 축방향 유속을 줄이는 것이 중요함을 알 수 있었으며, 본 연구의 조건에서는 이 유속이 1 m/sec를 넘을 경우 우물의 효율이 크게 감소함을 알 수 있었다.
다목적 여과저류지에 하상여과를 적용하기 위한 인공하천의 최적설계를 찾기 위해서 하천수의 에너지경사와 Manning의 평균유속공식을 이용하여 물 흐름에 대한 수학적 모델을 수립하였고, Euler의 방법을 이용한 수치해법으로 해석하였다. 모델을 이용하여 다양한 시나리오에 대한 모사를 수행함으로써 하상여과용 인공하천의 여러 설계요소를 검토하였다. 검토결과 면적이 100 ha인 강변저류지의 경우, 인공하천의 종단경사는 2/10,000, 하상에서의 침투율은 $2.5m^3/m^2-day$가 적당한 것을 알 수 있었다. 이 경우 수심은 1 m 이내이고 하상에서의 Manning의 조도계수는 0.026 정도로 예측되었으며, 인공하천의 길이가 길수록 유리함을 알 수 있었다. 한편, 인공하천에 빠른 유속을 발생시킴으로써 하상여과에 수반하는 하상의 폐색을 방지하는 방법은 효율적이지 않음을 알 수 있었고, 낙차가 큰 보의 주변에서 본 설비의 효율이 더 좋아짐을 알 수 있었다.
좁쌀 약주의 가열살균에 따른 품질열화의 대안으로 비 가열공정 시스템인 미세 및 한외여과용 중공사막(hallow fiber membrane) 카트리지 (cartridge)의 도입을 통한 좁쌀 약주의 고품질화를 시도하였다. 비 가열살균 좁쌀 약주의 제조 및 저장 중 품질변화를 조사하기 위하여 0.65, 0.45, 0.2및 0.1 $\mu$m의 MF(micro-filtration) 카트리 지와 500 K의 UF(ultrafiltration) 카트리지 등 중공사막의 공극의 크기에 따른 제조공정상의 효용성을 시험하였다. 시험한 모든 막 카트리지에서 미생물 제거 능력은 확인되었으나 여과 속도 및 안전성 면에서 0.45 $\mu$m 막 카트리지가 적당한 것으로 조사되었다. 저장 중 모든 시료에서 환원당 및 색택 변화의 차이가 측정되었는데, 6개월 저장 결과 가열살균 약주가 비 가열 약주에 비하여 투명도(L 값)가 감소하고 황청도(b 값)는 크게 증가하여 색택이 어두워지는 현상이 관찰되었다. 저장 중 환원당의 감소는 색택이 진해지는 비효소적 갈변과 관련이 있는 것으로 추정되며, 다른 화학적 성분에 대한 변화는 가열 살균과 비 가열 간에 차이가 거의 없는 것으로 조사되었다. 관능검사 결과 카트리지의 종류에 따른 좁쌀약주의 품질에 대한 차이는 인정되지 않았으나, 가열살균과 비 가열에 대한 품질은 유의적인 차이가 있었으며 비 가열처리 공정이 더 우수한 것으로 평가되었다.
동해안의 유용 이매패류인 대복 (Gomphina veneriformis; Bivalvia)을 대상으로 기초 생리, 생태적 특성을 파악하기 위해 수온과 염분에 따른 대복의 여과율 변동을 측정하였다. 실험에 사용된 먹이생물은 황색편모조강 Isochrysis galbana (KMCC H-002)를 f/2배지를 이용하여 고농도로 단일배양한 후 사용하였다. 여과율 측정은 간접 측정법을 이용하였고, 실험에 사용된 먹이생물은 광학현미경 하에서 혈구계산판을 이용하여 계수하였다. 수온별 대복의 여과율은 2, 3, 4년생 모두 저온에서 수온이 상승할수록 여과율이 급격히 증가하여 $15^{\circ}C$에서 최대로 나타났으며, 이 후 감소하는 동일한 경향을 보였다. 염분별 대복의 여과율은 2, 3, 4년생 모두 30-35 psu의 염분범위에서 최대로 나타났다. 연령별 대복의 여과율은 수온, 염분변화에 관계없이 2년생 대복이 가장 높은 여과율을 기록했고, 4년생 대복의 여과율이 가장 낮았다. 다항회귀분석 결과 수온별 대복의 여과율 곡선은 모든 연령군에서 대체적으로 저온 구간으로 치우친 경향을 나타내었고 온도계수 $Q_{10}$ 값 역시 저온에서 높게 나타나 저온의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 염분별 여과율 곡선은 모든 연령군에서 대체적으로 고염 구간으로 치우친 경향이 나타나 저염분으로 갈수록 여과율이 감소한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 조하대 부유섭식 이매패류인 대복은 비교적 저온에서 서식하며 넓지 않은 온도범위에서 서식하는 협온성생물이며, 좁은 염분범위에서 높은 여과율을 보이는 협염성종임을 확인할 수 있었다.
In this research, we tried to combine the coagulation/sedimentation process as pre-treatment with UF membrane filtration to reduce the membrane fouling and to improve the permeate water quality. We used the Jet Mixed Separator (JMS) as coagulation/sedimentation process. We observed that the HPC and E.Coli can't be removed through the direct UF memebrane filtation of surface water. The removal efficiency of dissolved organic substances, indicated by E260 and DOC, was 40% and 15%, respectively. However, the removal efficiency of it increased two time as a result of combination of JMS process as coagulation/sedimentation pre-treatment. This was resulted from the formation of high molecular humic micro-floc through JMS process. The accumulation amount of irreversible cake layer which was not removed by backwashing was less than direct UF membrane filtration of surface water. Moreover, the loading rate of fouling induced substances, such as humic substances and suspended substances, on membrane surface decreased drastically through JMS process. As a result, the accumulation amount of irreversible cake on membrane surface was decreased.
Filtration studies, using simulated test nanoparticles or diesel nanoparticles, have been performed about Inconel foam filters for DPF combined with electrostatic precipitation. The simulated test particles were synthesized by laser ablation in the nitrogen atmosphere at the standard condition. The diesel particles were exhausted from the diesel engine driven on the condition of idle or load mode. Filtration efficiency of the metal foam filter is very low because most of particles are penetrated through the large pores of filter. However, the efficiency was considerably improved by applying the electric field to the filter and/or charging the nanoparticles. Nevertheless, the pressure drop of filter hardly increased because the filter-pores were not clogged by deposited particles and kept open.
항생물질 발효액의 균사체 분리에 있어서 Modified regenerated cellulose 막을 이용한 Cross-flow filtration으로 높은 Flux를 얻을 수 있었다. 막분리시 가급적 높은 유속, 높은 온도, 특정 균사체농도(약 20% PMV)에서 높은 Flux를 보여주었으며 Fouling 정도는 균사체 농도가 높을수록 또한 유속이 낮을수록 심각한 것으로 나타났다. 발효액을 농축 분리할 때의 Flux profile은 1단계 Sublayer형성에 의한 급속감소, 2단계 평형, 3단계 Fouling에 의한 급속감소의 세 구간으로 나눌 수 있었으며 Diafiltration의 적용으로 3단계의 Flux 감소 현상을 현저히 완화시킬 수 있었다. 한편 Diafiltration에 의한 항생물질 회수시 초기부터Diafiltration하는 것보다는 특정 PMV까지 농축시킨 후 Diafiltration하는 경우에 작업시간과 여액의 Volume을 최소화 할 수 있었으며 본 실험에서는 98%의 회수율을 얻기 위해서 Di-afiltration을 시작하는 Optimum PMV는 20%였다.
There are many design parameters affecting filtration efficiency such as filteration rate, media packing depth, size distribution, and so on. The sphericity, the ratio of the surface area of an equal volume sphere to the real surface area of the particles, is one of major physical characters of media. The effect of sphericity on the performance of anthracite filter has been investigated. Media from eight water treatment plants have been collected. The sphericity of each media has been calculated by using well known headloss equations such as Kozeny equation, Dahmarajah equation etc.. Columns packed with anthracite media having different sphericity have been used to compare headloss development, floc accumulation in the bed, particles in bed water, filtrate turbidities after backwash and so on. The repeated experiments have indicated that the sphericity of anthracite media may not have remarkable influence on the filter performance as it has been suspected. It also has been prospected in the experiment that the media of higher sphericity would store more particles in the bed and give better filtrate quality, if provided that the effective size and the size distribution of media would be the same.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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