• 제목/요약/키워드: KINETICS

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마비성 패류독 허용기준치 재설정을 위한 연구 3. 마비성 패류독의 내열성 (Reestablishment of Approval Toxin Amount in Paralytic Shellfish Poison-Infested Shellfish 3. Thermal Resistance of Paralytic Shellfish Poison)

  • 신일식;김영만
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.143-148
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    • 1998
  • 마비성 패류독(Paralytic Shellfish Poison, PSP)에 의하여 독화된 패류의 유효이용에 대한 자료를 제공하고자 독화된 진주담치의 중장선 균질육, 0.1N HCI로 추출한 조독소 용액, 중장선으로부터 정제한 gonyautoxin(GTX) group 과 saxitoxin(STX) group 등 4가지 형태의 PSP 독소에 대한 내열성을 조사하였다. 독화된 진주담치의 중장선육 균지액, 산추출 조독소액, GTX group, STX group, STX group 등 4종류의 반응속도 상수는 $120^{\circ}C$에서 $3.28{\times}10^{-2},\;1.20{\times}10^{-2},\;5.88{\times}10^{-2},\;2.58{\times}10^{-2}$이었으며 4종류의 독소 중 0.1 N HCl로 추출한 조독소용액의 D-value가 가장 높았다. 반응속도 상수를 이용한 살균 온도 산정에 있어서, 최초 독력이 $200\;\mu\textrm{g}/100g$인 독화된 진주 담치육의 경우, 독력을 마비성 패류독 규제치인 $80\;\mu\textrm{g}/100g$으로 감소시키는데는 $90^{\circ}C$에서는 약 129분, $100^{\circ}C$에서는 약 82분, $110^{\circ}C$에서는 약 48분, $120^{\circ}C$에서는 약 28분 걸렸다. 이러한 결과는 최초 독력이 $200\;\mu\textrm{g}/100g$인 패류의 경우, 통조림 살균공정 후 잔존 독력이 규제치인 $80\;\mu\textrm{g}/100g$ 이하로 감소시키는 데에는 현재의 살균조건($115^{\circ}C$, 70분) 으로는 충분하다는 것을 입증한다.

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유류오염 토양 내 석유계 탄화수소 화합물의 분해에 대한 퇴비의 시용 효과 (The Effect of Compost Application on Degradation of Total Petroleum Hydrocarbon in Petroleum-Contaminated Soil)

  • 김성은;김용균;이상몽;박현철;김근기;손홍주;노용동;홍창오
    • 한국환경농학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.268-273
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    • 2015
  • 본 연구는 유류로 오염된 토양의 정화를 위한 생물자극법에서 퇴비의 시용효과를 알아보기 위해 실시되었다. TPH로 오염된 토양에 퇴비를 수준별로 처리 한 후 TPH 함량 변화를 관찰 한 결과, 퇴비 처리량이 증가 할수록 토양 내 TPH 함량이 감소하는 경향이 나타났다. TPH 분해율을 알아보고자 퇴비 처리수준에 따른 TPH 함량 변화를 1차와 2차 kinetics 모델에 적용하여 결정계수(R2)를 비교 한 결과 second order kinetic 모델의 결정계수 값이 잘 적용되었다. 퇴비를 처리하였을 때 seond-order kinetic 모델의 reaction rate constant 값은 퇴비를 30 Mg/ha 이상 처리하였을 때 무처리 보다 4배 정도 높게 나타났으며, 퇴비 처리 수준이 높아질수록 그 값은 증가하는 경향을 보였다. 퇴비의 처리량을 증가시킴에 따라 토양 내 미생물의 수는 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 퇴비의 처리량은 토양 내 미생물 수와 TPH 함량의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주었다. 따라서 TPH로 오염된 토양 내 적합한 양의 퇴비 처리는 토양 내 미생물 수를 증가시켜 TPH 함량의 감소를 가속화시킬 수 있을 것으로 판단된다.

막 전위 감지 탈인산화 효소, Ci-VSP의 유사 탈인산화 효소 도메인의 발현과 정제 (Expression and Purification of the Phosphatase-like Domain of a Voltage-Sensing Phosphatase, Ci-VSP)

  • 김성재;김혜민;최훈;김영준
    • 생명과학회지
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    • 제21권7호
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    • pp.1032-1038
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    • 2011
  • 최근에 Ciona intestinalis에서 확인된 막 전위 감지 탈인산화 효소는 이온 채널과 유사한 막 통과 도메인과 유사 탈인산화 효소 도메인으로 이루어져 있다. 이 Ci-VSP는 그 막 통과 도메인에 의해 막 전위 변화를 감지하고 유사 탈인산화 효소에 의해 인산화된 이노시틸 인지질들에 대한 탈인산화 활성을 보이는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 6개의 히스티딘이 융합된 Ci-VSP의 유사 탈인산화 효소 도메인의 발현 시스템 구축을 추구하였다. 그래서 본 논문은 그 시스템의 구축과 발현 그리고 정제 조건 확립, 마지막으로 그 효소 동력학적인 활성을 pNPP에 대한 검토한 결과를 보고한다. 본 연구 결과에 따르면 Ci-VSP(248-576)-His 단백질 발현 및 정제시에 다른 단백질들의 정제 조건과 다르게 25 mM NaCl과 100 mM 정도의 이미다졸이 필요함을 확인하였다. 정제된 단백질을 가지고 탈인산화 효소의 대표적인 기질인 pNPP를 이용하여 그 동력학적인 상수 측정을 시도한 결과 정상 상태 동력학 측정 조건으로 온도 $37^{\circ}C$, pH 5.0 내지 5.5, 반응 시간 30분 이내, 반응 단백질 양 $2.0\;{\mu}g$ 이내가 적합하다는 점을 알게 되었다. 이러한 확립된 조건을 토대로 pNPP에 대한 동력학적 상수를 측정한 결과 $K_m$ 값은 $354{\pm}0.143\;{\mu}M$이며 $V_{max}$$0.0607{\pm}0.0137\;{\mu}mol$/min/mg이며 $k_{cat}$ 값은 $2.359{\pm}0.009751\;min^{-1}$인 것으로 확인되었다. 이를 통해 본 연구는 Ci-VSP(248-576)-His의 순도 높은 정제 결과와 pNPP에 대한 높은 활성 보임을 제시하였다. 이러한 연구 결과를 통해 향후 Ci-VSP에 대한 구조적인 연구 등을 포함하는 다양한 생화학적인 연구가 수행되리라 본다.

프로스타글란딘 D2와 E2의 생성에 대한 허파 마크로파이지의 역할 (Role of Alveolar Macrophages in Productions of Prostaglandin D2 and E2 in the Inflamed Lung)

  • 주명수
    • 생명과학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.845-852
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    • 2010
  • 프로스타글란딘 D2 (PGD2)와 E2 (PGE2)는 COX-2로부터 유래되는 주요 프로스타노이드로서, 슈도모나스에 의한 폐감염이 발생하였을 경우 폐에서 합성되어 슈도모나스 세균감염을 조절할 수 있음을 밝힌바 있음. 본 연구에서는 두 프로스타노이드의 생성 비율을 조절하는 기전을 연구하고자함. 마크로파아지에 의해 PGD2/PGE2 비율이 결정되는 지 조사하기 위해, 마우스의 허파로부터 마크로파아지를 분리하고 LPS로 처리할 경우, COX-2, PGD2합성 효소인 L-PGDS, PGE2의 합성효소인 mPGES-1 등의 발현이 두 프로스타노이드의 생성 비율에 미치는 영향을 조사하였음. 또한 이 효소들의 발현이 일차 허파 마크로파아지에 특이적인지의 여부를 조사하기 위해, 허파 마트로파이지 세포주인 MH-S와 비교 조사하였음. COX-2가 프로스타글린딘 비율에 미치는 영향을 조사하기 위해, COX-2 특이적 siRNA릉 이용하여 COX-2의 발현을 억제하고 L-PGDS, mPGES-1 등의 발현을 조사하였음. 결과에 따르면, 일차 허파 마트로파아지는 MH-S과는 달리 많은 양의 PGE2를 생성하나, 두 세포간 COX-2, L-PGDS, mPGES-1의 발현에는 큰 차이가 없었음. 이는 이들 효소 외에 다른 인자들이 두 프로스타노이드의 비율을 결정하는데 관여함을 제시함. LPS의 처리에 의해 폐염증을 발생시키고 허파에서의 PGD2/PGE2 비율을 조사한 결과, LPS에 의해 폐염증이 발생할 경우 LPS를 처리한 일차 허파 마크로파아지와 유사하게 PGE2의 발현이 PGD2에 비해 상당히 높았음. 결과적으로 본 연구의 결과는, 허파에서의 PGD2/PGE2 비율은, COX-2, L-PGDS, mPGES-1 등 PGD2나 PGE2의 합성에 직접적인 영향을 주는 효소에 의해 결정되지 않으며, 허파마크로파아지의 PGD2/PGE2 비율을 반영할 가능성을 제시함.

개에서 cold shock이 정소상체유래의 정자의 기능과 형태에 미치는 영향 (The Effect of Cold Shock on Function and Morphology of Dog Epididymal Spermatozoa)

  • 유일정
    • 한국임상수의학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.329-335
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    • 2004
  • 냉각이 개 정자의 기능(생존력, 활력, 첨체고유성)과 형태(기형율)에 미치는 영향을 알아보기 위해 23마리 개의 정소상체에서 정자를 회수하여 다음과 같은 실험에 사용하였다. 정자를 3% BSA가 첨가된 0.3M glucose(G-BSA)에 희석한 후 실험 1에서 서로 다른 온도, 0, 10, $37^{\circ}C$에 30분동안 냉각하여 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력, 생존력, 첨체고유성을 검사하였다. 실험 2에서 $0^{\circ}C$와 4$^{\circ}C$에서 정자를 서로 다른 시간 (5, 10, 15, 30분)동안 노출시켜 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력 및 생존력을 검사하였다. 또한 sugars가 개정자의 기능과 형태에 미치는 영향을 알아보기 위해 여러 종류의 sugars (0.3M)를 준비하고 $0^{\circ}C$에서 정자를 sugardyddor에 노출시켜 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력, 생존력 및 기형정도를 관찰하였다. 본 실험결과 개 정조상체유래의 정자는 냉각온도가 감소할수록 정자의 기능이 급격하게 감소하여 냉각에 민감하게 나타났다.(P<0.05), 특히 정자의 활력이 다른 정자의 기능, 생존력과 첨체고유성에 비해 냉각에 민감하게 나타났다. 정자를 $0^{\circ}C$$4^{\circ}C$에서 서로 다른 시간(5, 10, 15, 30분) 동안 냉각하였을 때 30분 동안 냉각된 정자가 그 외의 시간 동안 냉각된 정자에 비해 생존력이 저하되었다. (P<0.05). 이상의 결과 개 정소상체유래의 정자는 냉각에 비교적 민감하였으며 정자의 냉각에 대한 민감성을 완화시키는 첨가제로 단당류뿐만 아니라 다당류에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.선택에 대한 인식이 낮음을 알 수 있었다. 부페식당에서 가장 좋아하는 음식의 국적은 54.4%가 한국음식으로 나타났다. 부페식사에서 '약간' 또는 ‘대단히 과식했다'고 응답한 경우가 64.0%로 많은 대상자들이 과식하는 것으로 나타났는데 이로 인한 건강 및 영양문제에 대한 교육이 필요하고 운영면에서는 이러한 일종의 음식의 낭비를 줄일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다고 사료되었다. 5) 향후 부페식당의 발전방향에 대한 의견 부페식당의 발전방향에 대해 '가지수를 줄여서라도 가격을 짜게 하자'는 의견이 82.9%로 대부분 조사 대상자들이 현재 부페가격에 대해 부정적인 반응을 보였다. '한국음식을 더 많이 해서 전통음식과 친밀한 장소로 발전시키자', '계절식품을 이용하고 비슷한 종류의 음식은 빼서 가격을 낮추자', '연령에 따라서, 또, 성인에서는 성별에 따라 가격 차이를 두자'는 의견 등이 있었다.이용한 배반포의 체외생산에 있어서 배양액내 항산화제의 첨가는 체외성숙단계에서만 효과적이었다. 이것은 아마도 항산화제가 체외성숙 시 난포란 내에서 일어나는 여러 가지 생화학 반응의 처리시간과 관련하여 활성화시킴으로써 난포란의 생존력을 높인 것이라고 사료되기 때문에 앞으로는 돼지 난포란의 효율적인 체외성숙에 대해서 배양액내 첨가물질은 물론 나아가서 방법론적인 측면에서 더욱 연구되어져야 할 것이다.ed from Nusselt's film condensation theory on tilted plate. Using those two expressions, a correlation was formulated as a function of heat flux and tilt angle, to determine the total thermal resistance of a tilted thermosyphon. The correlation formula showed a good agreement with the experimental

Zinc(Ⅱ) Tetraaza-Crown-Allkanoic Acids 착물의 형성 및 해리 반응속도론 (Formation and Dissociation Kinetics of Zinc(II) Complexes of Tetraaza-Crown-Alkanoic Acids)

  • 최기영;김동원;김창석;박병빈;최석남;홍춘표;류해일
    • 대한화학회지
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    • 제44권5호
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    • pp.403-409
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    • 2000
  • 1,4,7,10-tetraaza13,16-dioxacyclooctadecane-N,N',N",N'"-tetraacetic acid (1), 1,4,7,10-tetraaza-13,16-dioxactclootadecane-N,N',N",N'"-tramethylacetic acid (2), 및 1,4,7,10-tetraaza-13,16-dixacyclooc-tedecane-N,N',N",N'"-tetrapropionic acid (3)와 $Zn^{2+}$ 착물의 형성 및 해리 속도를 멈춤-흐름법 및 분광학적방법으로 측정하였다. 측정 조건을 온도 25.0$\pm$0.1 $^{\circ}C$ 및 이온강도 0.10 M NaClO4 이었다. $Zn^{2+}$이온과 1과 2의 형성 반응은 빠르게 중간 생성물($ZnH_3L^+$)를 형성한다. 여기서 $Zn^{2+}$ 이온은 부분적으로 배위되어 있고 속도 결정 단계는 최종 생성물이었다. pH범위 4.76-5.76에서, 2가 양성자($H_2L^{2-}$) 형태가 매우 낮은 농도임에도 불구하고 속도론적으로 활성화종임을 알 수 있었다. 또한 중간체 착물의 안정도 상수(log$K_{(ZnH_3L^+)}$)와 고유 물분자-보조 속도상수(KOH)가 속도론적 자료로부터 계산되었다. $Zn^{2+}$이온과 1,2, 및 3의 해리 반응은 아세테이트 완충 용액 하에서 청소군 $Cu^{2+}$ 이온을 이용하여 측정하였다. 모든 착물의 해리 반응은 산-무관 및 산-촉매 반응으로 진행됨을 알 수 있었다. $Zn^{2+}$ 착물의 해리 속도에 영향을 미치는 완충 용액 및 $Cu^{2+}$농도의 효과를 알아보았으며, 아울러 리간드 효과를 곁가지에 매달려있는 치환기와 킬레이트 고리크리로 논하였다.

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Sous Vide 가공 시금치의 품질에 미치는 포장단위 및 살균온도의 영향 (Effect of Package Size and Pasteurization Temperature on the Quality of Sous Vide Processed Spinach)

  • 장재덕;김기태;이동선
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.195-200
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    • 2004
  • Sous vide 방법에 의하여 가공된 시금치 식자재 제품에 대해서 포장단위 및 저온살균 조건이 살균치와 제품에 미치는 영향을 분석하였다. 포장단위로 500g, 1kg 및 2kg에 대하여 차단성 플라스틱 포장필름에 데친 시금치를 진공포장하고 저온 살균한 후에 3$^{\circ}C$의 물에서 급냉 하는 조건에 대하여 공정조건의 영향을 검토하였다. 우선 각 포장단위 제품의 열침투 특성을 측정하고, 이를 이용하여 제품의 중심부를 가열단계에서 L. monocytogenes 의 6D 사멸조건으로 살균하는 살균시간을 계산하였다. 8$0^{\circ}C$, 9$0^{\circ}C$, 97$^{\circ}C$에서의 가열살균조건에 얻어질 수 있는 시금치의 품질로서 ascorbic acid와 chlorophyll의 보존정도를 예측 평가하였고, 아울러 실제 공정 조건에서 이들 성분의 보존 및 색택, texture, drip을 측정하였다. 예측에서는 제품의 열전달 특성과 이들 영양성분 파괴의 kinetics를 결합하여 제품에서 얻어지는 평균 영양성분의 함량을 얻었다. 포장단위가 클수록 긴 살균소요시간으로 인하여 중심부에서는 높은 살균치와 낮은 ascorbic acid와 chlorophyll의 보존을 얻는 것으로 예측되었고 실험적으로도 확인되었다. 낮은 살균온도에서 상대적으로 긴 살균시간으로 인하여 중심부의 낮은 살균치와 낮은 ascorbic acid 함량을 유지시키지만 chlorophyll 보존에서는 살균온도의 영향은 미미한 것으로 예측되었다. 실제적 제품의 살균 실험에서는 ascorbic acid와 chlorophyll의 보존에서 소포장과 고온의 단시간 살균이 양호하였다. 그리고 texture와 색택의 보존, drip의 양을 모두 고려한 경우에도 소포장 시금치를 고온에서 단시간의 조건으로 살균하는 것이 바람직한 것으로 나타났다./TEX>g)가 19.0로 감잎에 비해 높았다.systems including hardware and software and guarantee the service continuity of he systems.어지지 않았을 것이다.질 분해물이 비교적 강한 쓴맛을 나타내었다. 분해물의 단맛은 시료별로 큰 차이가 나타나지 않았으나 Bacillu megarerium Bl6과 Aspergillus oryzae M4를 조합하였을 때 상대적으로 단맛의 정도가 높게 나타났다. 따라서 이와 같은 효소특성을 이용하여 대두단백질을 가수분해를 하였을 때 다양한 단백질 분해물의 제조에 이용이 가능할 것으로 사료된다.EX> 조건에서 저장한 시료의 경우 성숙이 억제되었으며, 저장 품질 분석실험결과 저장품질이 우수한 것으로 나타났다. 관능검사에서 대조구에 비해 낮은 점수를 받았으나, 이는 시료의 성숙도가 다른데 기인하는 것으로 분석되었다. 이상의 모든결과를 분석해 볼 때 환경기체조절저장은 방울토마토의 성숙 억제 및 저장품질유지에 효과가 있는 것으로 나타났다. 환경기체조성은 일반토마토의 저장조건보다 이산화탄소농도가 다소 높은 산소농도 3%~5% 이산화탄소 농도 5~8%에서 저장하는 것이 효과적일 것으로 판단되었다.철쭉군목으로 대표되나 군단이 하의 군목들은 다소 차이를 보이는 것으로 나타났다. 중간상인이론의 수정이 필요하다고 본다.가\ulcorner 본 논문에서는 표면적 형태에도 불구하고 [-wh]의미의 겹의문사는 병렬적 관계의 합성어가 아니라 내부구조를 지니지 않은 단순한 단어(minimal $X^{0}$ elements)로 가정한다. 즉, [+wh] 의미의 겹의문사는 동일한 구성요 소를 지닌 병렬적 합성어([$[W1]_{XO-}$ $[W1]_{XO}$ ]$_{XO}$)로 그리고 [-wh] 의미의 겹의문사는 중복된 발은을 지닌 한 단어로

Nd2Fe14B 화합물 결정의 산화 및 보자력에 관한 연구 (Study on Oxidation and Coercivity of Nd2Fe14B Compound Crystal)

  • 권해웅;유지훈
    • 한국자기학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.85-90
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    • 2012
  • $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화 및 미세 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자의 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금 잉곳 중의 과잉 성장시킨 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정립을 이용하여 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화는 이 결정상의 ${\alpha}$-Fe, $Fe_3B$, 및 Nd 산화물 복합상으로의 분해에 의해 일어 났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 결정 방위와는 무관하였다. 산화반응 속도 식은 단순한 직선관계로 나타났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화에 대한 활성화에너지는 약 26.8 kJ/mol로 계산되었다. HDDR 처리한 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금을 볼밀링하여 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자를 제조하고, 이 입자들을 이용하여 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자(${\fallingdotseq}0.3\;{\mu}m$)는 9 kOe 이상의 높은 보자력을 가졌다. 그러나, 이 보자력은 공기 중에서 온도 상승에 따라 급격하게 저하하였다($200^{\circ}C$에서 2 kOe 이하). 이러한 급격한 보자력의 감소는 산화에 의해 미세 입자의 표면에 형성된 연자성 ${\alpha}$-Fe 및 $Fe_3B$ 상 때문으로 판단되었다.

한우에서 Albendazole의 대사 및 약물동태학 (Metabolism and Pharmacokinetics of Albendazole in Korean Native Cattle)

  • Yun, Hyo-in;Park, Byung-Kwon;Park, Kyoung-hwan;Lim, Jong-hwan;Hwang, Youn-hwan
    • 한국임상수의학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.195-200
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    • 2001
  • 한우에서 albendazole을 경구투여하였을 때의 albendazole의 생체내 대사 및 약물동태학적 특성을 밝히고자 하였다. 거의 모든 가축종에서 albendazole은 투여 후 신속하게 대사산물로 전환되기 때문에 albendazole 대사산물에 대한 분석법 확립이 albendazole의 생체내 거동을 파악하기 위하여 매우 긴요하다. 본 연구에서는 albendazole 및 그 대사산물인 albendazole sulfoxide(ABZSO)와 albendazole sulfone(ABZS $O_2$)을 LC/MS을 이용하여 높은 분석능을 획득할 수 있었다. Albendazole을 한우에 5 mg/kg을 경구토여하였을 때 모약인 albendazole은 첫 두 채혈시점인 0.5 h 1h에서만 측정되었을 뿐 그 이후에는 측정되지 않았다. 한편, ABZSO와 ABZS $O_2$은 첫 채혈 시점인 0.5h부터 측정되어 투여 후 각각 48h 및 72h까지 측정이 가능하였다. 두 대사산물의 초기 생성속도는 비슷하였다. 혈중최고농도 도달시간 ($T^{max}$)은 ABZSO가 12.00 h로서 ABZS $O_2$의 22.50$\pm$3.00h보다 빨랐으며 (p<0.005), ABZSO의 최고농도 ( $C_{max}$)는 0.96$\pm$0.15 $\mu\textrm{g}$/ml이었고 ABZS $O_2$의 그것을 1.05$\pm$0.05 $\mu\textrm{g}$/ml를 나타내었다. 소실반감기 ($t^$\frac{1}{2}$, ke/$)는 ABZSO는 4.14$\pm$0.30 h로 ABZS $O_2$의 6.95$\pm$0.36 h보다 빨랐으며 (p<0.005), MRT (mean residence time)는 각각 13.11$\pm$0.05 h와 21.60$\pm$1.99h로서 ABZS $O_2$가 생체내에 더욱 오래 머물렀다 (p<0.005). ABZSO는 AU $C_{0}$$\longrightarrow$$\infty$/는 ABZS $O_2$의 그것보다 작았다. 이러한 사실로 미루어보아 ABZ을 한우에 구충목적으로 투여할 때 구충활성을 가진 것으로 알려져 있는 ABZSO의 생체내 거동을 고려하여 용법용량을 설정하여야 할 것으로 사료된다.

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공동이 있는 수직 분사 초음속 연소기 내의 불안정 연소유동 해석 (Numerical Analysis of Unstable Combustion Flows in Normal Injection Supersonic Combustor with a Cavity)

  • Jeong-Yeol Choi;Vigor Yang
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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    • pp.91-93
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    • 2003
  • A comprehensive numerical study is carried out to investigate for the understanding of the flow evolution and flame development in a supersonic combustor with normal injection of ncumally injecting hydrogen in airsupersonic flows. The formulation treats the complete conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration for a multi-component chemically reacting system. For the numerical simulation of supersonic combustion, multi-species Navier-Stokes equations and detailed chemistry of H2-Air is considered. It also accommodates a finite-rate chemical kinetics mechanism of hydrogen-air combustion GRI-Mech. 2.11[1], which consists of nine species and twenty-five reaction steps. Turbulence closure is achieved by means of a k-two-equation model (2). The governing equations are spatially discretized using a finite-volume approach, and temporally integrated by means of a second-order accurate implicit scheme (3-5).The supersonic combustor consists of a flat channel of 10 cm height and a fuel-injection slit of 0.1 cm width located at 10 cm downstream of the inlet. A cavity of 5 cm height and 20 cm width is installed at 15 cm downstream of the injection slit. A total of 936160 grids are used for the main-combustor flow passage, and 159161 grids for the cavity. The grids are clustered in the flow direction near the fuel injector and cavity, as well as in the vertical direction near the bottom wall. The no-slip and adiabatic conditions are assumed throughout the entire wall boundary. As a specific example, the inflow Mach number is assumed to be 3, and the temperature and pressure are 600 K and 0.1 MPa, respectively. Gaseous hydrogen at a temperature of 151.5 K is injected normal to the wall from a choked injector.A series of calculations were carried out by varying the fuel injection pressure from 0.5 to 1.5MPa. This amounts to changing the fuel mass flow rate or the overall equivalence ratio for different operating regimes. Figure 1 shows the instantaneous temperature fields in the supersonic combustor at four different conditions. The dark blue region represents the hot burned gases. At the fuel injection pressure of 0.5 MPa, the flame is stably anchored, but the flow field exhibits a high-amplitude oscillation. At the fuel injection pressure of 1.0 MPa, the Mach reflection occurs ahead of the injector. The interaction between the incoming air and the injection flow becomes much more complex, and the fuel/air mixing is strongly enhanced. The Mach reflection oscillates and results in a strong fluctuation in the combustor wall pressure. At the fuel injection pressure of 1.5MPa, the flow inside the combustor becomes nearly choked and the Mach reflection is displaced forward. The leading shock wave moves slowly toward the inlet, and eventually causes the combustor-upstart due to the thermal choking. The cavity appears to play a secondary role in driving the flow unsteadiness, in spite of its influence on the fuel/air mixing and flame evolution. Further investigation is necessary on this issue. The present study features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous works. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is not related to the cavity, but rather to the intrinsic unsteadiness in the flowfield, as also shown experimentally by Ben-Yakar et al. [6], The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The work appears to be the first of its kind in the numerical study of combustion oscillations in a supersonic combustor, although a similar phenomenon was previously reported experimentally. A more comprehensive discussion will be given in the final paper presented at the colloquium.

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