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Bacillus sp. B1 사균과 Polysulfone으로 이루어진 미생물 담체를 이용한 중금속 오염 지하수 정화 (Remediation of Heavy Metal Contaminated Groundwater by Using the Biocarrier with Dead Bacillus sp. B1 and Polysulfone)

  • 이민희;이지영;왕수균
    • 자원환경지질
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    • 제43권6호
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    • pp.555-564
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    • 2010
  • 유류 및 중금속 오염 토양으로부터 분리한 토착 미생물인 Bacillus sp, B1 사균(dead biomass)과 polysulfone + DMF(N,N-dimethylformamide) 용액을 혼합하여 제조한 비드(지름 2mm 이하)형 미생물 담체를 이용하여 중급속 오염 지하수를 정화하는 배치실험을 실시하였으며, 담체에 흡착된 중금속의 특성과 구조를 분석하여 미생물 담체에 의한 중금속 제거 기작을 규명하였다. 담체 내 Bacillus sp. B1 사균 비율을 달리하여 제조한 담체들을 이용하여 오염수로부터 납 제거효율을 규명함으로써 미생물 담체 제조에 사용되는 최적의 사균 농도(%)를 결정하였으며, 오염수에 대하여 첨가하는 미생물 담체의 농도변화에 따른 중금속 제거효율을 규명하는 실험을 실시하여 최적의 중금속 제거효율을 가지는 오염수 내 담체 첨가량(농도; g/L)을 결정하였다. 담체 내 사균 농도가 0%(유기중합체로만 형성)와 1%인 경우 제조된 담체의 납 제거효율이 3% 미만으로 polysulfone + DMF 만으로 이루어진 담체는 중금속 제거효과가 거의 없으며, 담체 내 미생물 기질 부분에 의해 대부분의 중금속이 제거되는 것으로 나타났다. 실험 결과 미생물 담체 비용과 제거효율을 고려하면 사균 5%를 혼합하여 제조한 미생물 담체를 2g/50mL 농도로 오염수에 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다. 담체와 오염수의 반응(흡착)시간에 따른 납과 구리의 제거 반응 실험 결과 두 시간 이내에 평형상태에 도달하여, 현장에서 다량의 중금속 오염 지하수를 짧은 시간(수 시간 이내)에 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체의 중금속 제거효율은 넓은 pH 범위에서 높게 나타났으며, 특히 pH 2-3인 경우 제거효율이 최대로 나타나 pH가 낮은 침출수, 산성폐수의 중금속 처리에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 오염수의 중금속(Pb, Cu, Cd) 초기 농도변화에 따른 미생물 담체의 제거율 실험 결과 납, 구리, 카드뮴의 경우 10mg/L 이하의 농도를 가지는 오염수에서 80% 이상의 제거 효율을 나타내어, 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 이보다 낮은 것을 감안할 때 본 실험에서 사용된 조건을 적용하여 미생물 담체를 이용하는 경우 다량의 중금속 오염 지하수를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체를 이용한 납 제거 배치 실험 전/후 미생물 담체(bead)의 내/외부 구조를 SEM/EDS 및 TEM으로 분석한 결과 담체 내/외부 모두 다양한 크기의 다공질로 형성되어 있었으며, 외부 표면뿐 아니라 내부 면까지 납이 다량 흡착되어있는 것으로 나타나 본 실험에서 제조한 미생물 담체가 외부 표면 흡착에만 제한되었던 기존의 polysulfone 담체보다 중금속 제거 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 미생물 담체에 형성된 납의 구조를 분석한 결과 담체의 주된 중금속 제거기작은 담체 내/외부 표면(특히 사균 기질과 polysulfone 물질 경계부)에 의한 다양한 형태의 흡착이었다.

주암호 집수유역 내 용존 및 입자상 미량원소의 거동 특성 (The Behavior of Dissolved and Particulate Phases of Trace Elements within the Watershed of Juam Reservoir)

  • 이평구;지세정;염승준
    • 자원환경지질
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    • 제41권4호
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    • pp.405-425
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    • 2008
  • 하천수와 하천퇴적물에 의한 주암호 내 미량원소의 유입량 및 하천퇴적물 입도에 따른 미량원소의 지구화학적 거동을 규명하기 위하여 주암호 주변의 3 4차 수계 32 지점에서 채취한 하천퇴적물과 하천수의 미량원소(비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연)를 분석하였고, 하천수의 경우에는 주요 양이온 및 음이온을 함께 분석하였다. 또한 집수 유역 내 모암 및 오염원 분포를 고려하여, 대표적인 8개 지점의 하천퇴적물을 선택하고, 입도($2\;mm{\sim}200\;{\mu}m$, $200{\sim}100\;{\mu}m$, $100{\sim}50\;{\mu}m$, $50{\sim}20\;{\mu}m$, < $20\;{\mu}m$) 별로 미량원소 함량을 구하였다. 주암호 집수유역 하천수는 오염원(탄광, 금속광, 농경지, 주거) 별로 4개 유형의 수질유형(Ca-Mg-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl, Ca-Na-$HCO_3-SO_4$, Ca-Na-$HCO_3$)의 특성을 반영하고 있다. 하천퇴적물의 입도와 미량원소 농도와의 상관성은 주암호으로 유입되는 미량원소의 지화학적 거동을 규명하는데 중요하다. 하상퇴적물의 입도가 작아질수록 미량원소 함량이 증가되는 뚜렷한 경향을 나타내고 있다. 폐금속광산 하류 하천퇴적물의 구리, 아연 및 납은 실트 입도(< $20\;{\mu}m$)에서 급격하게 증가되는 경향을 보이는 반면, 비소의 경우는 모래 입도($2\;mm{\sim}100\;{\mu}m$)에서 높은 함량을 나타내고 있다. 이는 퇴적물내의 구리, 아연, 납, 등 미량원소들은 실트 크기의 입자에 흡착된 상태고 주암호로 쉽게 이동됨을 지시해주고 있는 반면, 비소는 함 비소 광물상으로 이동되어 주암호로 유입될 가능성이 미약한 것으로 판단된다.

우분퇴비 시용후 토양수분 조절에 따른 질소 및 탄소의 전환 (Mineralization of Cattle Manure Compost at Various Soil Moisture Content)

  • 김필주;정덕영;장기운;이병렬
    • 한국환경농학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.295-303
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    • 1997
  • 수분조건(${\theta}$m 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) 변화에 따른 토양내 우분퇴비의 질소와 탄소의 전환특성을 조사하기 위해 7월말에서 11월 초 사이 15주간 실내에서 Incubation 실험을 실시하였다. 실험기간동안에 토양 pH는 질산화 과정중 발생되는 수소의 영향으로 낮은 폭으로 지속적인 감소를 보였으며, 유기물과 수분처리량이 증가할수록 암모니아 질소의 발생률의 증대와 환원물질의 생성으로 토양 pH가 높아졌다. 전 질소의 감소율은 수분량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 전 탄소는 이와 반대의 경향을 보였다. 따라서 낮은 수분조건(${\theta}$m 0.2)에서 C/N율은 시험기간동안 지속적으로 감소되어 지력이 증진됨을 볼 수 있었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 높은 수분조건에서는 지속적인 C/N율 증가가 발생되어 지력 감소와 토양 pH 감소 원인으로 작용하였다. 우분처리에 따른 $NO_3\;^--N$ 발생량은 ${\theta}$m 0.3 이하의 수분조건에서는 비교적 양호한 통기조건 때문에 지속적으로 증가되었으나, ${\theta}$m 0.4 이상의 조건에서는 초기에 큰 폭의 감소가 발생되었으며, 특히 ${\theta}$m 0.5에서는 2∼3주 이후 $NO_3\;^--N$가 발생되지 않았다. 그러나 $NH_4\;^+-N$의 발생량은 위와 반대경향을 보여, 수분함량이 증가함에 따라 발생량이 증대되는 경향을 보였다. 전 질소에 대한 무기태 질소의 비율로 나타낸 질소의 무기화율은 낮은 수분조건에서는 꾸준히 증가하였으나, 높은 수분조건에서는 초기 큰 폭의 감소가 발생된 후 서서히 증가되는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합할 때, 토양내 유기물 시용시 지력 유지 측면에서 토양내 수분조건은 대단히 중요하며, 높은 수분조건에서는 질소 손실량 증대에 의한 지력 감소가 발생될 것으로 예측되었다.${\theta}$ m 0.2 정도의 적정 수분조건에서는 양호한 통기성과 수분유지로 인한 질소 손실을 줄일 수 있었다.

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폐금속광산 하류 논토양의 중금속에 대한 인체흡수도 평가 (Assessment of Human Bioavailability Quotient for the Heavy Metal in Paddy Soils Below Part of the Closed Metalliferous Mine)

  • 김민경;홍성창;김명현;최순군;이종식;소규호;정구복
    • 한국환경농학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.161-167
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    • 2015
  • 폐금속광산 하류 토양의 중금속 인체위해성을 평가하기 위하여 Pb Zn 폐광산 하류 논토양 30점을 대상으로 SBET(Simple Bioavailability Extraction Test) 분석하여 중금속의 인체흡수도(Human bioavailability quotient)를 평가한 결과는 다음과 같다. 토양 중 Cd, Cu, Pb, Zn 및 As의 인체흡수도는 각각 28.1, 17.3, 34.1, 14.6 및 2.3%로 나타났다. 특히 토양 중 Cd, Pb 및 Zn의 인체흡수도 최고치는 73.3, 81.5 및 58.1%로 매우 높았고, 채취지역 및 지점 간의 편차가 크게 나타났다. 토양 중 Cd, Cu, Pb 및 Zn의 인체흡수도는 pH 값, 유기물, 치환성 칼슘 함량과 정의 상관을, 치환성 칼륨 및 마그네슘과는 부의 상관을 보였다. 또한 토양 내 As의 인체흡수도는 유기물과 부의 상관, 치환성 칼륨 및 마그네슘과는 정의상관을 보였다. 토양 내 Cd, Cu, Pb 및 Zn의 인체흡수도는 0.1M HCl 침출성, 그리고 총함량과 정의상관을, As성분과는 부의 상관을 보였다. 특히 Zn의 인체흡수도는 상관계수가 0.1M HCl 침출성함량(r=0.967) 및 전함량(r=0.917)에서 다른 성분보다 높게 나타났다. 이상의 결과에서 폐광산 하류 토양의 중금속 인체흡수도를 볼 때 광산지역에서 거주하는 주민들에게 장기간 노출된다면 건강상의 잠재적인 위해성이 있을 것으로 판단되었다.

실내 인공강우를 이용한 강원도 고랭지 토양의 토성 및 경사도별 농약 이동특성 (Mobility of pesticides in different slopes and soil collected from Ganwon alpine sloped-land under simulated rainfall conditions)

  • 김성수;김태한;이상민;박동식;;허장현
    • 농약과학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.316-329
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    • 2005
  • 강원도 고랭지 경사지 경작지에서 채취한 토양의 토성(미사질식양토, 태백; 사양토, 횡성) 및 경사도(15%, 30%, 45%)별로 carbendazim, carbofuran, chlorpyrifos, cypermethrin, dimethomorph, diniconazole, endosulfan 등 7종의 농약을 처리한 실내 시험구에 인공강우하여 유출수 및 용탈수 그리고 강우 종료 후 토양 시료를 채취하였고, 이들 각각의 시료 중 농약 잔류량을 근거로 농약 이동특성을 파악하고자 본 연구를 수행하였다. 유출수 중 시간에 따른 농약 잔류량을 비교한 결과, 토성이 다른 두 토양과 모든 경사도에서 유사한 경향으로 수용해도가 가장 낮은 cypermethrin을 제외한 6종의 농약이 시료채취 초기 60분 이내에 최고 96% 이상 검출되었다. 용탈수 중 농약의 잔류량은 유출수와 유사한 경향을 보였으나 다소 낮은 농도로 검출되었으며, 특히 수용해도가 낮은 chlorpyiifos, cypermethrin, diniconazole 및 endosulfan은 시료채취 60분 이후에 검출되어 물 시료 중 농약 잔류량은 농약의 수용해도와 관련이 있음을 확인하였다. 토양 시료 중 농약 잔류량은 두 토양과 모든 경사도에서 $0{\sim}5$ > $5{\sim}10$ > $10{\sim}15$ cm의 순으로 표토에서 많이 검출되었으며, clay 함량이 높은 미사질식양토에서 더 높은 농약 잔류를 보였다. 경사도 및 시험구 상, 하단의 비교에서는 두 토양 모두에서 특별한 경향을 보이지 않았다. 물과 토양 시료 중 농약 이동성 비교 결과, 미사질식양토에서는 토양, 사양토에서는 물 시료로 더 많이 이동하는 것으로 나타나 두 시료간의 비교에서는 수용해도 보다 토성에 우선하는 것으로 나타났다.

감염 조절용 차단막의 두께가 광중합기의 중합광에 미치는 영향 (Effect of infection control barrier thickness on light curing units)

  • 장훈상;이석련;홍성옥;류현욱;송창규;민경산
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제35권5호
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    • pp.368-373
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    • 2010
  • 연구목적: 본 연구는 감염 조절용 차단막을 여러 겹으로 사용했을 때 광중합기의 광강도와 파장, light diffusion 등에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 연구 재료 및 방법: 감염 조절용 차단막은 투명 랩 (크린랩)을 사용하였고 광중합기는 할로겐 광중합기 (Optilux 360)와 LED 광중합기 (Elipar FreeLight 2)를 사용하였다. 차단막을 1겹, 2겹, 4겹, 8겹으로 광중합기의 광섬유말단을 감싸고 휴대용 광강도 측정기 (Cure Rite)로 광중합기의 광강도를 측정하였다. 광중합기를 주문제작한 optical breadboard에 고정시킨 후 휴대용 spectroradiometer (CS-1000)를 이용하여 광중합기의 파장을 측정하였고, DSLR (Nikon D70s)을 이용하여 광중합기의 light diffusion을 사진 촬영하였다. 결과: 광강도 측정 결과는 차단막의 두께가 증가할수록 광강도가 유의하게 감소하였으나 할로겐 광중합기에서 1겹과 2겹 사이에는 유의차가 없었으며, 4겹 이상의 차단막을 투과할 때 광강도가 더 많이 감소하였다. 여러 겹의 차단막을 투과한 광중합기의 전체적인 파장 형태와 peak wavelength의 변화는 관찰되지 않았다. Light diffusion 사진 촬영 시, LED 광중합기에서는 차단막의 두께가 미치는 영향이 없었으나 할로겐 광중합기에서는 차단막을 4겹 사용했을 때부터 중합광이 조사되는 각도가 감소하기 시작하여 8겹 사용했을 때 통계적으로 유의하게 감소하는 것을 볼 수 있었다 (p < 0.05). 결론: 광중합형 복합레진을 광중합할 경우 감염 조절용 차단막이 찢어지는 경우를 대비하여 1겹으로 사용하기 보다는 2겹으로 사용하는 것이 환자간의 교차감염을 예방하는데 유리할 것으로 사료된다.

("황제내경소문(黃帝內經素問)" 중(中) 사혈(瀉血)에 관한 연구(硏究) (A Study on the Blood-Letting Therapy in Elementary Questions)

  • 이준근
    • 대한한의정보학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.19-42
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    • 2008
  • Blood-Letting Therapy is a rational and ecological medical treatment by which we can heal most of the diseases by removing the static blood which precipitates in the blood vessel and blocks the flowing of blood. And the static blood is the generic term for the injurious, bad, dead and precipitated blood which is blocked the capillary vessel. The Yellow Emperor's Canon of Internal Medicine says that "the patient is treated with drugs internally and stone acupuncture externally. "In the old texts, the blood-letting therapy is mentioned as blood-letting, network vessel pricking, bloodletting, pricking, and arousing pulses etc and it is noted down as the method of network vessel pricking in 'On the Application of Needles' of Spiritual Pivot. Nine-pricking therapy, twelve-pricking therapy and five-pricking therapy are recorded in the methods of network vessel pricking and among them, the method of squeezing blood after pricking the affected part is explained as the network vessel pricking. There are four methods of network vessel pricking, pricking, picking, cluster needling and scatter-pricking and they are fluidly applied to the various symptoms of diseases. In 'On Discriminative Treating for Patients of Different Regions' in Elementary Questions, Ki-baek emphasizes "most of the local people, there are black in skin and loose in striate, and their diseases are mostly of carbuncle kind. It is suitable to treat the disease with stone therapy to prick with stone, so the stone therapy is transmitted from the east. "And in 'On the Corresponding Relation Between the Eum and Yang of Man and All Things' in Elementary Questions, when the Emperor asked Ki-Back, he answered "sthenia means the sthenia of evil, and deficiency means the deficiency of healthy energy. When the blood is sthenic, the evil should be discharged by pricking when out letting the blood; deficiency of vital energy is the asthenia of channels and network vessels, so the energy should drain from the channel which is not deficient, to replenish. "And in this case we can use the methods of 'Breaking out the static bloods', 'driving out the static bloods', blood-letting'. With this we can infer that the blood-letting therapy is made use of the important medical treatments from the ancient times. Especially in referring to the principles of treatment in The Yellow Emperor's Canon of Internal Medicine, it mostly alluded to acupuncture therapies and only eleven times to medicinal treatments. This is to verify that the blood-letting therapy formed the foundation of the medical art. In Dong's Therapy of Acupuncture-Moxibustion and Bloodletting, Dong Kyeong-Chang gave emphasis on the points that there must be extravasated bloods without exception in the serious illnesses which is old, unnatural, accompanying acute pains and so we can revive our body‘s sprit by circulating 'gi' and static blood piled up in the network vessel, regulating the weakness and strength, and controling the disharmony of the internal organs. The blood-letting therapy has effect on the orifice in emergency, such as fore draining, freeing network vessels, harmonizing gi and blood, relieving pain, dispersing swelling and concretion, sedation, resolving toxin as well as strengthening the heart, relieving itching. So it has distinguished effect on all kinds of medical treatment to the modern people. But by the change of social customs and the confucianism of confucius - it is widely spread on the period of North and South Dynasties, 'Wi' and 'Jin' in china and the period of the Three States in korea - The blood-letting therapy which was regarded as the most important medicinal treatment withered rapidly. And Confucius accentuated the importance of our body and all its members, loyalty and filial piety and banned any damage of our body under no circumstances. As a result of it, the therapy of blood-letting had a rapid decrease and barely kept itself in existence in both countries. What is worse, at the period of Japanese colonial rule of korea and our nation's founding of early stage, it has been withered by the high-handed policy to change Oriental Medicine into modern medical science. So the therapy of blood-letting barely kept itself in existence in some Buddhist temples. Another case, it has handed down as a old-fashioned quick fix in folk remedies. But all kinds of the contamination of heavy metals and the misuses of antibiotics are widely spread nowadays, which increased diseases of adult people and incurable diseases as modern society unavoidably made its way into a highly industrial society. To make us more miserable, the western medical science - the antibiotics and surgical operation medical science - already reveals itself into a limit. The necessity of a new medical science which can give a security to the patients who are suffering from the diseases of adult people and the incurable diseases is especially come into the force nowadays. In view of the results after bibliographically studying on the blood-letting Therapy in Elementary Questions of the Yellow Emperor's Canon of Internal Medicine, the blood-letting therapy has acted for the important Oriental medicinal science and has been clarified the prominent effects on the diseases of adult people and the incurable diseases. So it is regarded as an appropriate thing that we lay out a determined theory of the blood-letting therapy and of course prevent the unwanted side effects from inappropriate medicinal treatments, and make full use of clinic by elevating the curative value and that we win back our self-respect of medical treatment which is dominated from the western medical science and ultimately contribute to national medical welfare.

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접착강화제 도포후 인공타액에 오염된 표면의 처리방법에 따른 복합레진의 번연누출과 전단결합강도 (MARGINAL MICROLEAKAGE AND SHEAR BOND STRENGTH OF COMPOSITE RESIN ACCORDING TO TREATMENT METHODS OF ARTIFICIAL SALIVA-CONTAMINATED SURFACE AFTER PRIMING)

  • 조영곤;고기종;이석종
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제25권1호
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    • pp.46-55
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    • 2000
  • During bonding procedure of composite resin, the prepared cavity can be contaminated by saliva. In this study, marginal microleakage and shear bond strength of a composite resin to primed enamel and dentin treated with artificial saliva(Taliva$^{(R)}$) were evaluated. For the marginal microleakage test, Class V cavities were prepared in the buccal surfaces of fifty molars. The samples were randomly assigned into 5 groups with 10 samples in each group. Control group was applied with a bonding system (Scotchbond$^{TM}$ Multi-Purpose plus) according to manufacture's directions without saliva contamination. Experimental groups were divided into 4 groups and contaminated with artificial saliva for 30 seconds after priming: Experimental 1 group ; artificial saliva was dried with compressed air only, Experimental 2 group ; artificial saliva was rinsed and dried. Experimental 3 group ; cavities were etched with 35% phosphoric acid for 15 seconds after rinsing and drying artificial saliva. Experimental 4 group ; cavities were etched with 35% phosphoric acid for 15 seconds and primer was reapplied after rinsing and drying artificial saliva. All the cavities were applied a bonding agent and filled with a composite resin (Z-100$^{TM}$). Specimens were immersed in 0.5% basic fuschin dye for 24 hours and embedded in transparent acrylic resin and sectioned buccolingually with diamond wheel saw. Four sections were obtained from one specimen. Degree of marginal leakage was scored under stereomicroscope and their scores were averaged from four sections. The data were analyzed by Kruscal-Wallis test and Fisher's LSD. For the shear bond strength test, the buccal or occlusal surfaces of one hundred molar teeth were ground to expose enamel(n=50) or dentin(n=50) using diamond wheel saw and its surface was smoothed with Lapping and Polishing Machine(South Bay Technology Co., U.S.A.). Samples were divided into 5 groups. Treatment of saliva-contaminated enamel and dentin surfaces was same as the marginal microleakage test and composite resin was bonded via a gelatin capsule. All specimens were stored in distilled water for 48 hours. The shear bond strengths were measured by universal testing machine (AGS-1000 4D, Shimaduzu Co., Japan) with a crosshead speed of 5 mm/minute. Failure mode of fracture sites was examined under stereomicroscope. The data were analyzed by ANOVA and Tukey's studentized range test. The results of this study were as follows : 1. Enamel marginal microleakage showed no significant difference among groups. 2. Dentinal marginal microleakages of control, experimental 2 and 4 groups were lower than those of experimental 1 and 3 groups (p<0.05). 3. The shear bond strength to enamel was the highest value in control group (20.03${\pm}$4.47MPa) and the lowest value in experimental 1 group (13.28${\pm}$6.52MPa). There were significant differences between experimental 1 group and other groups (p<0.05). 4. The shear bond strength to dentin was higher in control group (17.87${\pm}$4.02MPa) and experimental 4 group (16.38${\pm}$3.23MPa) than in other groups, its value was low in experimental 1 group (3.95${\pm}$2.51 MPa) and experimental 2 group (6.72${\pm}$2.26MPa)(p<0.05). 5. Failure mode of fractured site on the enamel showed mostly adhesive failures in experimental 1 and 3 groups. 6. Failure mode of fractured site on the dentin did not show adhesive failures in control group, but showed mostly adhesive failure in experimental groups. As a summary of above results, if the primed tooth surface was contaminated with artificial saliva, primer should be reapplied after re-etching it.

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Integrated Rotary Genetic Analysis Microsystem for Influenza A Virus Detection

  • Jung, Jae Hwan;Park, Byung Hyun;Choi, Seok Jin;Seo, Tae Seok
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.88-89
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    • 2013
  • A variety of influenza A viruses from animal hosts are continuously prevalent throughout the world which cause human epidemics resulting millions of human infections and enormous industrial and economic damages. Thus, early diagnosis of such pathogen is of paramount importance for biomedical examination and public healthcare screening. To approach this issue, here we propose a fully integrated Rotary genetic analysis system, called Rotary Genetic Analyzer, for on-site detection of influenza A viruses with high speed. The Rotary Genetic Analyzer is made up of four parts including a disposable microchip, a servo motor for precise and high rate spinning of the chip, thermal blocks for temperature control, and a miniaturized optical fluorescence detector as shown Fig. 1. A thermal block made from duralumin is integrated with a film heater at the bottom and a resistance temperature detector (RTD) in the middle. For the efficient performance of RT-PCR, three thermal blocks are placed on the Rotary stage and the temperature of each block is corresponded to the thermal cycling, namely $95^{\circ}C$ (denature), $58^{\circ}C$ (annealing), and $72^{\circ}C$ (extension). Rotary RT-PCR was performed to amplify the target gene which was monitored by an optical fluorescent detector above the extension block. A disposable microdevice (10 cm diameter) consists of a solid-phase extraction based sample pretreatment unit, bead chamber, and 4 ${\mu}L$ of the PCR chamber as shown Fig. 2. The microchip is fabricated using a patterned polycarbonate (PC) sheet with 1 mm thickness and a PC film with 130 ${\mu}m$ thickness, which layers are thermally bonded at $138^{\circ}C$ using acetone vapour. Silicatreated microglass beads with 150~212 ${\mu}L$ diameter are introduced into the sample pretreatment chambers and held in place by weir structure for construction of solid-phase extraction system. Fig. 3 shows strobed images of sequential loading of three samples. Three samples were loaded into the reservoir simultaneously (Fig. 3A), then the influenza A H3N2 viral RNA sample was loaded at 5000 RPM for 10 sec (Fig. 3B). Washing buffer was followed at 5000 RPM for 5 min (Fig. 3C), and angular frequency was decreased to 100 RPM for siphon priming of PCR cocktail to the channel as shown in Figure 3D. Finally the PCR cocktail was loaded to the bead chamber at 2000 RPM for 10 sec, and then RPM was increased up to 5000 RPM for 1 min to obtain the as much as PCR cocktail containing the RNA template (Fig. 3E). In this system, the wastes from RNA samples and washing buffer were transported to the waste chamber, which is fully filled to the chamber with precise optimization. Then, the PCR cocktail was able to transport to the PCR chamber. Fig. 3F shows the final image of the sample pretreatment. PCR cocktail containing RNA template is successfully isolated from waste. To detect the influenza A H3N2 virus, the purified RNA with PCR cocktail in the PCR chamber was amplified by using performed the RNA capture on the proposed microdevice. The fluorescence images were described in Figure 4A at the 0, 40 cycles. The fluorescence signal (40 cycle) was drastically increased confirming the influenza A H3N2 virus. The real-time profiles were successfully obtained using the optical fluorescence detector as shown in Figure 4B. The Rotary PCR and off-chip PCR were compared with same amount of influenza A H3N2 virus. The Ct value of Rotary PCR was smaller than the off-chip PCR without contamination. The whole process of the sample pretreatment and RT-PCR could be accomplished in 30 min on the fully integrated Rotary Genetic Analyzer system. We have demonstrated a fully integrated and portable Rotary Genetic Analyzer for detection of the gene expression of influenza A virus, which has 'Sample-in-answer-out' capability including sample pretreatment, rotary amplification, and optical detection. Target gene amplification was real-time monitored using the integrated Rotary Genetic Analyzer system.

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유기농업 생태계로부터 담수 녹조류 분리 및 형태적 동정 (Isolation and Morphological Identification of Fresh Water Green Algae from Organic Farming Habitats in Korea)

  • 김민정;심창기;김용기;홍성준;박종호;한은정;지형진;윤종철;김석철
    • 한국유기농업학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.743-760
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    • 2014
  • 본 연구는 유기농업에서 생물자원으로서 담수 클로렐라의 활용 가능성을 연구하고자 유기농 생태계로부터 담수 녹조류를 분리, 동정하고, 생물학적인 특성을 조사하였다. 조사 지역의 수온은 $12.4{\sim}28.2^{\circ}C$, pH는 6.1~8.5이었다. 담수 녹조류를 분리할 때 고체배양법이 액체배양법보다 오염도가 낮고 분리 빈도가 높았다. 전국 9개 지역, 6개 담수 녹조류 서식처로 부터 총 115개의 균주를 분리하였다. 담수 녹조류의 분리 및 배양을 위해 질소원으로는 $NaNO_3$$KNO_3$, 탄소원으로 $Na_2CO_3$를 사용하였고, macro media의 구성 성분 중 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$$CaCl_2{\cdot}2H_2O$를 분리하여 제조한 BGMM(BG11 Modified Medium)배지를 고안하였다. 담수녹조류는 배양 후 4일째부터 급격히 흡광도가 증가하였고 8일째부터 흡광도가 감소하였다. 공시한 7개의 균주 중 CHK008 균주가 배양 7일째에 가장 높은 흡광도를 보였다. 담수 녹조류 배양에 적합한 BGMM 배지의 pH는 6~7이었고 조사되는 빛이 강할수록 생육이 증가하였으며 5종류 당류 중에서 Glucose와 Galactose를 첨가하였을 때 클로랄라의 생육이 좋았다. 순수 분리한 16개 녹조류 균주의 균총색은 녹색, 진녹색, 연녹색을 나타내었고, 11개의 균주가 형광현미경하에서 강한 형광 빛을 나타내었다. 녹조류 16개 균주의 형태적인 특징을 조사한 결과 C. vulgalis, C. sorokiniana, C. pyrenoidosa, C. kessleri, C. emersonii, and Chlamydomonas sp.의 2개 속 6개종으로 동정되었다. 담수 녹조류의 세포 크기는 종마다 다양한 변이를 보였다. 대부분의 담수 녹조류의 세포형태는 구형이었다. Chlamydomonas sp.는 타원형이었고 Chlorella sorokiniana는 구형과 타원형이 섞여 있었다. 6개 녹조류 종류 중 Chlamydomonas sp.를 제외한 모든 균주는 편모가 없었다. Chlamydomonas sp. 1개 균주와 C. sorokiniana 5개 균주는 세포에서 점질물을 분비하였다.