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THE CURRENT STATUS OF BIOMEDICAL ENGINEERING IN THE USA

  • Webster, John G.
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1992년도 춘계학술대회
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    • pp.27-47
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    • 1992
  • Engineers have developed new instruments that aid in diagnosis and therapy Ultrasonic imaging has provided a nondamaging method of imaging internal organs. A complex transducer emits ultrasonic waves at many angles and reconstructs a map of internal anatomy and also velocities of blood in vessels. Fast computed tomography permits reconstruction of the 3-dimensional anatomy and perfusion of the heart at 20-Hz rates. Positron emission tomography uses certain isotopes that produce positrons that react with electrons to simultaneously emit two gamma rays in opposite directions. It locates the region of origin by using a ring of discrete scintillation detectors, each in electronic coincidence with an opposing detector. In magnetic resonance imaging, the patient is placed in a very strong magnetic field. The precessing of the hydrogen atoms is perturbed by an interrogating field to yield two-dimensional images of soft tissue having exceptional clarity. As an alternative to radiology image processing, film archiving, and retrieval, picture archiving and communication systems (PACS) are being implemented. Images from computed radiography, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medicine, and ultrasound are digitized, transmitted, and stored in computers for retrieval at distributed work stations. In electrical impedance tomography, electrodes are placed around the thorax. 50-kHz current is injected between two electrodes and voltages are measured on all other electrodes. A computer processes the data to yield an image of the resistivity of a 2-dimensional slice of the thorax. During fetal monitoring, a corkscrew electrode is screwed into the fetal scalp to measure the fetal electrocardiogram. Correlations with uterine contractions yield information on the status of the fetus during delivery To measure cardiac output by thermodilution, cold saline is injected into the right atrium. A thermistor in the right pulmonary artery yields temperature measurements, from which we can calculate cardiac output. In impedance cardiography, we measure the changes in electrical impedance as the heart ejects blood into the arteries. Motion artifacts are large, so signal averaging is useful during monitoring. An intraarterial blood gas monitoring system permits monitoring in real time. Light is sent down optical fibers inserted into the radial artery, where it is absorbed by dyes, which reemit the light at a different wavelength. The emitted light travels up optical fibers where an external instrument determines O2, CO2, and pH. Therapeutic devices include the electrosurgical unit. A high-frequency electric arc is drawn between the knife and the tissue. The arc cuts and the heat coagulates, thus preventing blood loss. Hyperthermia has demonstrated antitumor effects in patients in whom all conventional modes of therapy have failed. Methods of raising tumor temperature include focused ultrasound, radio-frequency power through needles, or microwaves. When the heart stops pumping, we use the defibrillator to restore normal pumping. A brief, high-current pulse through the heart synchronizes all cardiac fibers to restore normal rhythm. When the cardiac rhythm is too slow, we implant the cardiac pacemaker. An electrode within the heart stimulates the cardiac muscle to contract at the normal rate. When the cardiac valves are narrowed or leak, we implant an artificial valve. Silicone rubber and Teflon are used for biocompatibility. Artificial hearts powered by pneumatic hoses have been implanted in humans. However, the quality of life gradually degrades, and death ensues. When kidney stones develop, lithotripsy is used. A spark creates a pressure wave, which is focused on the stone and fragments it. The pieces pass out normally. When kidneys fail, the blood is cleansed during hemodialysis. Urea passes through a porous membrane to a dialysate bath to lower its concentration in the blood. The blind are able to read by scanning the Optacon with their fingertips. A camera scans letters and converts them to an array of vibrating pins. The deaf are able to hear using a cochlear implant. A microphone detects sound and divides it into frequency bands. 22 electrodes within the cochlea stimulate the acoustic the acoustic nerve to provide sound patterns. For those who have lost muscle function in the limbs, researchers are implanting electrodes to stimulate the muscle. Sensors in the legs and arms feed back signals to a computer that coordinates the stimulators to provide limb motion. For those with high spinal cord injury, a puff and sip switch can control a computer and permit the disabled person operate the computer and communicate with the outside world.

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친환경 한우 생산을 위한 메탄 저감용 사료 배합 및 적정 사육밀도에 관한 연구 (Studies on Feed Formulation to Reduce Methane Emission and Optimal Rearing Density for Environmental-Friendly Hanwoo Production)

  • 신종서;최병양;김미정;김승기;라창식
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제17권sup호
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    • pp.7-20
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    • 2011
  • 본 연구는 친환경 한우생산을 위해 다양한 원료사료의 선택 및 구성비율 변경을 통해 메탄 저감용 사료배합비의 작성 및 적정 사육밀도에 관한 연구를 규명하기 위하여 실시하였다. 본 연구의 메탄 저감용 사료배합에 활용한 원료사료는 파쇄 옥수수와 알팔파 외 21종이었다. 또한 적정 사육밀도를 조사하기 위한 공시동물은 평균 체중 150 kg의 한우 송아지 12두를 선정하여 4개월간 실험을 수행하였다. TMR 1, 2, 3에 비해 TMR 4에서 약 3~4배정도 낮은 메탄가스 발생량을 보였으며, 사료가격에서도 저렴한 결과를 보였다. TMR 4는 TMR 1, 2 및 3에 비해 건물 소실율에서 낮은 경향을 보였으며, 메탄생성량은 24~37%정도 감소하는 결과를 보였다. 한편, 한우 육성우의 적정 사육밀도 실험에서 저밀도 ($18m^2/head$) 및 일반 처리구 ($9m^2/head$)는 과밀도 처리구 ($6m^2/head$)에 비해 총 증체량, 일당증체량 및 사료요구율이 개선되는 결과를 보였다. 또한 건강과 질병에 관련된 혈액성분에서 저밀도 및 일반 처리구는 영양대사 및 건강에 관련된 total protein, glucose, AST, ALT 및 GGT 농도가 과밀도 처리구에 비해 효과적으로 개선되는 결과를 보였다. 체위 발육(development of body size)의 경우 저밀도 및 일반 처리구의 체중, 흉폭, 요각폭 및 곤폭은 고밀도 처리구에 비해 현저하게 증가하였으며, 특히, 저밀도 처리구는 일반 처리구보다 체위발육이 우수한 결과를 보였다. 그리고 저밀도 및 일반 처리구는 고밀도 처리구에 비해 깔짚의 수분 함량, 대장균 및 콕시듐의 조절에서도 긍정적인 결과를 보였다. 이와같이 한우 육성우의 적정 사육밀도는 두당 $6m^2$ 이상이 바람직한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 원료사료의 선택 및 구성비율 변경을 통해 메탄 생성량을 저감시킬 수 있는 가능성을 사료자원의 배합비 조정으로 메탄 저감용 사료생산의 가능성을 제시하였으며, 사육밀도는 한우의 성장과 발육에 중요한 요인임을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 적절한 원료사료의 선택 및 구성비율 변경을 통해 메탄 발생량 조절의 가능성을 제시하였으며, 사육밀도는 한우의 성장과 발육에 중요한 요인임을 확인할 수 있었다.

Review of Production, Husbandry and Sustainability of Free-range Pig Production Systems

  • Miao, Z.H.;Glatz, P.C.;Ru, Y.J.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제17권11호
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    • pp.1615-1634
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    • 2004
  • A review was undertaken to obtain information on the sustainability of pig free-range production systems including the management, performance and health of pigs in the system. Modern outdoor rearing systems requires simple portable and flexible housing with low cost fencing. Local pig breeds and outdoor-adapted breeds for certain environment are generally more suitable for free-range systems. Free-range farms should be located in a low rainfall area and paddocks should be relatively flat, with light topsoil overlying free-draining subsoil with the absence of sharp stones that can cause foot damage. Huts or shelters are crucial for protecting pigs from direct sun burn and heat stress, especially when shade from trees and other facilities is not available. Pigs commonly graze on strip pastures and are rotated between paddocks. The zones of thermal comfort for the sow and piglet differ markedly; between 12-22$^{\circ}C$ for the sow and 30-37$^{\circ}C$ for piglets. Offering wallows for free-range pigs meets their behavioural requirements, and also overcomes the effects of high ambient temperatures on feed intake. Pigs can increase their evaporative heat loss via an increase in the proportion of wet skin by using a wallow, or through water drips and spray. Mud from wallows can also coat the skin of pigs, preventing sunburn. Under grazing conditions, it is difficult to control the fibre intake of pigs although a high energy, low fibre diet can be used. In some countries outdoor sows are fitted with nose rings to prevent them from uprooting the grass. This reduces nutrient leaching of the land due to less rooting. In general, free-range pigs have a higher mortality compared to intensively housed pigs. Many factors can contribute to the death of the piglet including crushing, disease, heat stress and poor nutrition. With successful management, free-range pigs can have similar production to door pigs, although the growth rate of the litters is affected by season. Piglets grow quicker indoors during the cold season compared to outdoor systems. Pigs reared outdoors show calmer behaviour. Aggressive interactions during feeding are lower compared to indoor pigs while outdoor sows are more active than indoor sows. Outdoor pigs have a higher parasite burden, which increases the nutrient requirement for maintenance and reduces their feed utilization efficiency. Parasite infections in free-range pigs also risks the image of free-range pork as a clean and safe product. Diseases can be controlled to a certain degree by grazing management. Frequent rotation is required although most farmers are keeping their pigs for a longer period before rotating. The concept of using pasture species to minimise nematode infections in grazing pigs looks promising. Plants that can be grown locally and used as part of the normal feeding regime are most likely to be acceptable to farmers, particularly organic farmers. However, one of the key concerns from the public for free-range pig production system is the impact on the environment. In the past, the pigs were held in the same paddock at a high stocking rate, which resulted in damage to the vegetation, nutrient loading in the soil, nitrate leaching and gas emission. To avoid this, outdoor pigs should be integrated in the cropping pasture system, the stock should be mobile and stocking rate related to the amount of feed given to the animals.

질소 합성 균주의 분리에 의한 특성검토와 합성폐수중의 암모니아성질소 제거 (A study on characteristic by isolation of nitrogen synthetic microorganism and ammonia nitrogen removal in artificial wastewater)

  • 김수일;이기형;배재근
    • 유기물자원화
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    • 제10권3호
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    • pp.117-125
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    • 2002
  • 본 연구에서는 일반적인 생물학적 질소제거공정을 거치지 않고, 수중의 $NH_3-N$을 유기질소형태로 합성시키는 특수미생물을 분리, 이용하여 암모니아성질소로 오염된 폐수의 고도처리 가능성에 대해서 검토해 보았다. $NH_3-N$을 기질로 다량 이용할 수 있는 3종류의 특수미생물을 순수 분리한 후 무(無)염분조건과 염분조건(3%NaCl)에서 배양해 본 결과 M11은 염분조건에서, M12는 무(無)염분조건에서, M71의 경우는 양쪽 조건에서 높은 성장률을 보였다. 탄소원(glucose)의 영향을 검토한 실험에서는 Glucose농도가 $5g/{\ell}$ 일 때, 미생물의 증식과 $NH_3-N$의 제거율이 가장 높았으나, 고농도(약 1000mg/L as $NH_3-N$) 조건하에서 $NH_3-N$의 제거율은 높지 않은 결과를 보였다. $NH_3-N$의 농도는 100mg/L 일 때 제거효율이 가장 우수했고, 이 때 $NO_2-N$$NO_3-N$의 증가는 일어나지 않는 것으로 보아 제거된 $NH_3-N$은 유기질소로 변환되었음을 추측할 수 있었다. pH완충과 인의 공급을 위한 $K_2HPO_4$ 농도는 미생물마다 최적 성장 농도는 조금씩 달랐으나, $5g/{\ell}$에서 적절한 성장조건을 보였다. 또한 질소원으로 특수미생물은 $NH_3-N$뿐만 아니라 $NO_2-N$$NO_3-N$도 질소원으로 이용할 수 있는 것으로 나타났다. 본 실험 결과 미생물의 증식이 활발할수록 $NH_3-N$의 제거율이 증가하는 뚜렷한 양상을 나타내어 추후 $NH_3-N$으로 오염된 폐수처리에의 높은 적용가능성을 보였다.

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수치적(數値的) 접근방법(接近方法)에 의(依)한 산림토양(山林土壤)의 비옥도(肥沃度) 평가(評價) (Numerical Approach for Evaluation of Forest Soil Fertility)

  • 마상규
    • 한국산림과학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.1-8
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    • 1977
  • 산림토양(山林土壤)의 비옥도(肥沃度)를 수치분석방법(數値分析方法)으로 평가(評價)하였다. 본연구(本硏究)에서 35개(個) 토양통(土壤統)의 화학분석치(化學分析値)를 인용(引用)하였다. (표(表) 2) 조림수종(造林樹種)이 만족할 생장(生長)을 할 수 있는 최소양료함량(最小養料含量)의 평가(評價)는 표(表) 1과 같이 Wild씨(氏)의 기준치(基準値)에 준(準)했다. 시비요구수준(施肥要求水準)은 식(式)1을 사용(使用)하여 표(表)5와 같이 평가(評價)되었다. 토양통간(土壤統間)의 화학분석(化學成分)의 유사성(類似性)은 식(式)2를 이용(利用)하여 5개특성군(個特性群)으로 구분(區分)하였다. 1. 표토(表土)의 일반적(一般的)인 화학성질(化學性質) 공시통양토중(公試土壤統中) 약(約) 40%가 각각(各各) 유기물함량(有機物含量) 2%이하(以下), 인산함량(燐酸含量) 10ppm이하(以下), 치환성석회(置換性石灰)와 고토함량(苦土含量)이 1.25m.e/l00g 과 0.5m.e/100g 이하(以下)인 토양(土壤)이다. 치환성가리(置換性加里) 함량(含量)의 부족현상(不足現象)은 나타나지 않고 있다. CEC함량(含量)이 10m.e/100g 이하(以下)가 전체(全體)의 2/3가 되며 pH5.5이하(以下)인 강산성토양(强酸性土壤)이 전체(全體)의 4/5가 된다. 2. 각토양통(各土壤統)의 시비요구(施肥要求) 여부는 CEC, OM, MgO의 화학분석치(化學分析値)를 상대치화(相對値化)하여 공식(公式)1을 적용 간접적(間接的)으로 평가(評價)하였다. 35개(個) 토양통중(土壤統中) 8개통(個統)의 화학성분량(化學成分量)이 부족(不足)하여 시비요구(施肥要求)가 높은 것으로 생각되며 13개통(個統)의 화학성분(化學成分)으로 보아 시비(施肥)의 필요성(必要性)이 낮은 것으로 보여진다. 3. 토양통간(土壤統間) 화학성분(化學成分)의 유사성(類似性)을 비교(比較)한 결과(結果) 비옥도(肥沃度)는 다음과 같이 5개군(個群)으로 구분(區分)함이 적합(適合)한 것으로 생각된다. 1. CEC가 낮은 토양(土壤) 1-1 유기물함량(有機物含量)이 2%이라(以下)의 토양(土壤) 1-2 유기물함량(有機物含量)이 4%이라(以下)의 토양(土壤) 2. CEC와 유기물함량(有機物含量)이 높은 토양(土壤) 2-1 고토함량(苦土含量)이 낮은 토양(土壤) 2-2 고토함량(苦土含量)이 높은 토양(土壤) 3. 석회(石灰)와 고토함량(苦土含量) 높은 석회암질토양(石灰岩質土壤).

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구연산을 이용한 돈분슬러지의 중금속 제거 및 안정성평가를 위한 사료용 옥수수의 시비반응 연구 (The City Rhinoreaction Research of the Corn Feed for the Heavy Metal Removal of the Pig Ordure Sludge Using the Citric Acid and Stability Evaluation)

  • 오태석;김창호;최봉수
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.395-408
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    • 2011
  • 본 연구는 돈분슬러지에 함유되어 있는 구리와 아연을 제거하여 합리적인 돈분슬러지 자원화비료 생산법을 연구하였고, 돈분슬러지 자원화비료를 시비 후 사일리지 옥수수의 생육특성과 사료가치를 조사하여 돈분슬러지 자원화비료의 효용성을 평가하였다. 돈분슬러지의 화학적 특성으로 질소와 인산의 함량은 각각 4.4와 6.29%였으며, 구리와 아연의 함량은 각각 805와 $1,704\;mg\;kg^{-1}$이었다. 구연산을 유기산 용액으로 제조하여 돈분슬러지의 구리와 아연 제거율은 유기산용액의 혼합비율이 많아질수록 증가하였고, 유기산용액 100% 수준에서 구리는 59%, 아연은 97%까지 제거하였다. 구연산으로 구리와 아연을 제거한 후 퇴비화과정에서도 처리구 2는 15일 후 발아지수가 100으로 가장 높았고 처리구 3이 80으로 가장 낮은 수준으로 나타나 안정적인 자원화비료로 생산되었다고 판단할 수 있다. 돈분슬러지로 제조된 자원화비료를 시비한 후 재배한 옥수수는 대조구와 비교하여 처리구 1과 2는 통계적 유의차가 나타나지 않았으나 돈분슬러지만을 자원화한 뒤 시비한 처리구 3에서 엽면적 등의 생육특성이 불량하였으며 조명나방과 깨씨무늬병의 발생으로 인한 피해가 많았다. 옥수수의 사료가치 측면에서 처리구 2는 ADF, NDF 및 조단백질 함량이 대조구와 차이가 없었으며, 처리구 3은 줄기와 잎의 노화정도가 높아 ADF 값이 낮았으나 돈분슬러지가 가진 질소성분과 정의상관관계를 보인 조단백질 함량은 다른 처리구 보다 높았다. 안정성측면에서는 구리와 아연이 제거된 처리구 2의 토양은 처리구 3 보다 구리의 경우에는 44%, 아연의 경우에는 19% 수준으로 낮았고 옥수수내의 구리와 아연의 함량도 처리구 3이 가장 높게 나타나고 있으며 처리구 2와 처리구 3 사이에 통계적인 유의차가 인정되었다.

호남지역(湖南地域) 고냉채소단지(高冷菜蔬團地)의 토양환경연구(土壤環境硏究) (A Survey on the Soil Environments of Alpine Vegetable Housing in Honam Area)

  • 유철현;조국현;최정원;박건호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.246-253
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    • 1988
  • 남부고냉지(南部高冷地) 채소주산지(菜蔬主産地)의 토양성(土壤性)을 조사(調査)하여 소득작물(所得作物) 안전다수확(安全多收穫) 재배(栽培)를 위(爲)한 기초자료(基礎資料)를 제공(提供)코자 호남지역(湖南地域)의 채소단지(菜蔬團地)를 대상(對象)으로 작부유형(作付類型), 토양형태적(土壤形態的) 특성(特性) 및 화학성(化學性)을 조사(調査)하였던바 그 결과(結果)를 보고(報告)하는 바이다. 1. 진안(鎭安)과 장수지역(長水地域)은 무우가 각각(各各) 76.5%와 65.4%, 운봉지역(雲峰地域)은 배추(71.1%)재배(栽培)가 주종(主種)을 이루어 년(年)2작(作)을 하고 있었다. 2. 지형(地形)은 진안(鎭安), 장수(長水), 운봉지역(雲峰地域) 공(共)히 산록경사지(山麓傾斜地)에서 각각(各各) 69, 77, 85%가 재배(栽培)되고 있으며, 표고(標高)는 진안(鎭安) 및 운봉지역(雲峰地域)은 준고냉지(準高冷地)에서 각각(各各) 85, 69%, 장수(長水)는 고랭지(高冷地)에서 62.0%가 분포(分布)되어 있었다. 3. 작토심(作土深)은 진안(鎭安)과 장수(長水)는 0~10cm, 운봉(雲峰)은 11~15cm였으며, 표토(表土)의 석력함량등급(石礫含量等級)은 진안(鎭安)이 4급지(級地), 장수(長水)와 운봉지역(雲峰地域)은 공(共)히 3급지(級地)였다. 4. 토양(土壤)의 유형별(類型別) 분포(分布)는 운봉지역(雲峰地域)이 보통전(普通田)(69.2%), 진안(鎭安)은 사질(砂質)이면서 역질형(礫質型)(46.1%), 장수(長水)는 보통전(普通田)과 역질(礫質)의 사질전(砂質田)이 각각(各各) 39, 38%였다. 5. 적성등급(適性等級)은 진안(鎭安), 장수(長水) 및 운봉지역(雲峰地域)에서 전(田)으로의 부적지(不適地)인 5급지(級地)가 각각(各各) 46, 38, 31%로 밝혀졌다. 6. 지형별(地形別) 화학적(化學的) 특성(特性)은 곡간지(谷間地)에서 산록경사지(山麓傾斜地), 산악지(山岳地)로 갈수록 유효인산(有效燐酸)$(-0.344^*)$, 칼슘$(-0.398^*)$, 칼륨$(-0.485^{**})$, 양(陽)이온치환용량(置換容量)$(-0.325^*)$ 등(等)이 뚜렷하게 낮아졌다. 7. 경작연수별(耕作年數別) 화학적(化學的) 성질(性質)은 경작연수(耕作年數)가 경과(經過)할 수 양(陽)이온치환용량(置換容量)$(-0.552^{**})$, 전질소(全窒素)$(-0.559^{**})$의 함량(含量)은 낮아진 반면(反面) 유효인산(有效燐酸)$(-0.671^{**})$, 칼륨$(-0.543^{**})$ 함량(含量) 등(等)은 높아졌다.

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저장 중 무화과(Ficus carica L) 선도유지를 위한 고농도 이산화탄소 처리된 포장 시스템 적용 연구 (Effect of Packaging Systems with High CO2 Treatment on the Quality Changes of Fig (Ficus carica L) during Storage)

  • 김정수;정대성;이윤석
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.799-806
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    • 2012
  • 본 연구는 국내 무화과의 저장 중 품질 개선효과를 관찰하기 위하여 고농도 $CO_2$ 처리와 미세천공포장 필름을 적용하였다. 포장된 내부의 고농도 $CO_2$ 처리를 위하여 70%의 초기 $CO_2$로 유지하였으며, 가스투과도가 다른 포장재들(일반 OPP필름과 미세천공 MP필름)로 밀봉하여 5와 $25^{\circ}C$의 저장조건에서 수확 후 무화과의 선도유지를 평가하였다. 70% 이상의 고농도 $CO_2$로 전처리한 무화과의 중량 감소율과 경도, 부패과 발생율이 무처리구와 비교하여 선도유지에 긍정적인 효과가 있음을 관찰한 결과를 기반으로 70% 고농도 $CO_2$처리와 포장재로 밀봉한 무화과의 저장실험에서 일반 OPP필름, 일반 OPP필름+70% $CO_2$, 미세천공 MP필름+70% $CO_2$ 처리구가 중량감소율, 경도, 부패율 감소에 효과가 있음을 확인하였다. 그중 미세천공 필름에 70%의 고농도 $CO_2$로 충진하여 밀봉 포장한 무화과가 저장기간동안 호흡률 및 포장재의 가스투과도로 인한 포장내부에 변화된 환경을 최적조건으로 유지시켜 주는 것으로 관찰되었다. 따라서 고농도 $CO_2$처리된 미세천공 필름을 적용한 포장설계는 수확 후 무화과의 선도유지 개선에 큰 효과를 가져다줄 뿐만 아니라 유통과정 중 쉽게 발생할 수 있는 물리적 충격에 인한 외형적 손상으로부터 무화과의 상품성을 유지할 수 있는 효과 또한 기대할 수 있다.

고등어 필렛의 품질유지에 미치는 변형기체포장의 효과 (Effect of Modified Atmosphere Packaging on Quality Preservation of Mackerel Fillets)

  • 박어진;김수찬;안덕순
    • 한국포장학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.131-139
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    • 2024
  • MAP(변형기체포장)가 고등어 필렛의 품질유지에 미치는 효과를 5℃에서 10일 동안 저장하면서 확인하였다. 포장내 CO2 농도가 높은 CO2(60):O2(30):N2(10), CO2(60):O2(5):N2(35), CO2(60):O2(0):N2(40)의 MA 조건에 포장된 고등어 필렛에서 총 호기성균 증식 억제 효과가 있었다. 포장내 CO2 농도가 높으면서 O2를 함유하고 있는 CO2(60):O2(30):N2(10)와 CO2(60):O2(5):N2(35)의 MA 조건에서 총 휘발성 염기질소 함량이 낮았다. 지질의 산패도를 나타내는 POV와 TBARS 함량은 포장 내 O2 함량이 높은 CO2(60):O2(30):N2(10)의 MA 조건에서 높은 수치를 보였으며, 이때 고등어의 외관적 색변화도 빨라지는 것으로 확인되었다. 종합적으로 검토해 본 결과, CO2(60):O2(5):N2(35)과 CO2(60):O2(0):N2(40)의 MAP 조건이 고등어 필렛의 품질유지에 효과가 있는 것으로 보인다.

Cefoperazone(T-1551)의 약리학적 연구 (Pharmacological Studies of Cefoperazone(T-1551))

  • 임정규;홍사악;박찬웅;김명석;서유헌;신상구;김용식;김혜원;이정수;장기철;이상국;장우현;김익상
    • 대한약리학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.55-70
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    • 1980
  • The pharmacological and microbiological studies of Cefoperazone (T-1551, Toyama Chemical Co., Japan) were conducted in vitro and in vivo. The studies included stability and physicochemical characteristics, antimicrobial activity, animal and human pharmacokinetics, animal pharmacodynamics and safety evaluation of Cefoperazone sodium for injection. 1) Stability and physicochemical characteristics. Sodium salt of cefoperazone for injection had a general appearance of white crystalline powder which contained 0.5% water, and of which melting point was $187.2^{\circ}C$. The pH's of 10% and 25% aqueous solutions were 5.03 ana 5.16 at $25^{\circ}C$. The preparations of cefoperazone did not contain any pyrogenic substances and did not liberate histamine in cats. The drug was highly compatible with common infusion solutions including 5% Dextrose solution and no significant potency decrease was observed in 5 hours after mixing. Powdered cefoperazone sodium contained in hermetically sealed and ligt-shielded container was highly stable at $4^circ}C{\sim}37^{\circ}C$ for 12 weeks. When stored at $4^{\circ}C$ the potency was retained almost completely for up to one year. 2) Antimicrobial activity against clinical isolates. Among the 230 clinical isolates included, Salmonella typhi was the most susceptible to cefoperazone, with 100% inhibition at MIC of ${\leq}0.5{\mu}g/ml$. Cefoperazone was also highly active against Streptococcus pyogenes(group A), Kletsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus and Shigella flexneri, with 100% inhibition at $16{\mu}g/ml$ or less. More than 80% of Escherichia coli, Enterobacter aerogenes and Salmonella paratyphi was inhibited at ${\leq}16{\mu}/ml$, while Enterobacter cloaceae, Serratia marcescens and Pseudomonas aerogenosa were somewhat less sensitive to cefoperagone, with inhibitions of 60%, 55% and 35% respectively at the same MIC. 3) Animal pharmacokinetics Serum concentration, organ distritution and excretion of cefoperazone in rats were observed after single intramuscular injections at doses of 20 mg/kg and 50 mg/kg. The extent of protein binding to human plasma protein was also measured in vitro br equilibrium dialysis method. The mean Peak serum concentrations of $7.4{\mu}g/ml$ and $16.4{\mu}/ml$ were obtained at 30 min. after administration of cefoperazone at doses of 20 mg/kg and 50 mg/kg respectively. The tissue concentrations of cefoperazone measured at 30 and 60 min. were highest in kidney. And the concentrations of the drug in kidney, liver and small intestine were much higher than in blood. Urinary and fecal excretion over 24 hours after injetcion ranged form 12.5% to 15.0% in urine and from 19.6% to 25.0% in feces, indicating that the gastrointestinal system is more important than renal system for the excretion of cefoperazone. The extent of binding to human plasma protein measured by equilibrium dialysis was $76.3%{\sim}76.9%$, which was somewhat lower than the others utilizing centrifugal ultrafiltration method. 4) Animal pharmacodynamics Central nervous system : Effects of cefoperazone on the spontaneous movement and general behavioral patterns of rats, the pentobarbital sleeping time in mice and the body temperature in rabbits were observed. Single intraperitoneal injections at doses of $500{\sim}2,000mg/kg$ in rats did not affect the spontaneous movement ana the general behavioral patterns of the animal. Doses of $125{\sim}500mg/kg$ of cefoperazone injected intraperitonealy in mice neither increased nor decreased the pentobarbital-induced sleeping time. In rabbits the normal body temperature was maintained following the single intravenous injections of $125{\sim}2,000mg/kg$ dose. Respiratory and circulatory system: Respiration rate, blood pressure, heart rate and ECG of anesthetized rabbits were monitored for 3 hours following single intravenous injections of cefoperazone at doses of $125{\sim}2,000mg/kg$. The respiration rate decreased by $3{\sim}l7%$ at all the doses of cefoperazone administered. Blood pressure did not show any changes but slight decrease from 130/113 to 125/107 by the highest dose(2,000 mg/kg) injected in this experiment. The dosages of 1,000 and 2,000 mg/kg seemed to slightly decrease the heart rate, but it was not significantly different from the normal control. All the doses of cefoperazone injected were not associated with any abnormal changes in ECG findings throughout the monitering period. Autonomic nervous system and smooth muscle: Effects of cefoperazone on the automatic movement of rabbit isolated small intestine, large intestine, stomach and uterus were observed in vitro. The autonomic movement and tonus of intestinal smooth muscle increased at dose of $40{\mu}g/ml$ in small intestine and at 0.4 mg/ml in large intestine. However, in stomach and uterine smooth muscle the autonomic movement was slightly increased by the much higher doses of 5-10 mg/ml. Blood: In vitro osmotic fragility of rabbit RBC suspension was not affected by cefoperazone of $1{\sim}10mg/ml$. Doses of 7.5 and 10 mg/ml were associated with 11.8% and 15.3% prolongation of whole blood coagulation time. Liver and kidney function: When measured at 3 hours after single intravenous injections of cefoperaonze in rabbits, the values of serum GOT, GPT, Bilirubin, TTT, BUN and creatine were not significantly different from the normal control. 5) Safety evaluation Acute toxicity: The acute toxicity of cefoperazone was studied following intraperitoneal and intravenous injections to mice(A strain, 4 week old) and rats(Sprague-Dawler, 6 week old). The LD_(50)'s of intraperitonealy injected cefoperazone were 9.7g/kg in male mice, 9.6g/kg in female mice and over 15g/kg in both male and female rats. And when administered intravenously in rats, LD_(50)'s were 5.1g/kg in male and 5.0g/kg in female. Administrations of the high doses of the drug were associated with slight inhibition of spontaneous movement and convulsion. Atdominal transudate and intestinal hyperemia were observed in animals administered intraperitonealy. In rats receiving high doses of the drug intravenously rhinorrhea and pulmonary congestion and edema were also observed. Renal proximal tubular epithelial degeneration was found in animals dosing in high concentrations of cefoperazone. Subacute toxicity: Rats(Sprague-Dawley, 6 week old) dosing 0.5, 1.0 and 2.0 g/kg/day of cefoperazone intraperitonealy were observed for one month and sacrificed at 24 hours after the last dose. In animals with a high dose, slight inhibition of spontaneous movement was observed during the experimental period. Soft stool or diarrhea appeared at first or second week of the administration in rats receiving 2.0g/kg. Daily food consumption and weekly weight gain were similar to control during the administration. Urinalysis, blood chemistry and hematology after one month administration were not different from control either. Cecal enlargement, which is an expected effect of broad spectrum antibiotic altering the normal intestinal microbial flora, was observed. Intestinal or peritoneal congestion and peritonitis were found. These findings seemed to be attributed to the local irritation following prolonged intraperitoneal injections of hypertonic and acidic cefoperazone solution. Among the histopathologic findings renal proximal tubular epithelial degeneration was characteristic in rats receiving 1 and 2g/kg/day, which were 10 and 20 times higher than the maximal clinical dose (100 mg/kg) of the drug. 6) Human pharmacokinetics Serum concentrations and urinary excretion were determined following a single intravenous injection of 1g cefoperazone in eight healthy, male volunteers. Mean serum concentrations of 89.3, 61.3, 26.6, 12.3, 2.3, and $1.8{\mu}g/ml$ occured at 1,2,4,6,8 and 12 hours after injection respectively, and the biological half-life was 108 minutes. Urinary excretion over 24 hours after injection was up to 43.5% of administered dose.

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