고에너지 전자선을 조사한 피부의 세포막모델에서 공기 중의 O 2 -N 2 혼합기체의 분리투과 특성

• 영문명: Separation Permeation Characteristics of N 2 -O 2 Gas in Air at Cell Membrane Model of Skin which Irradiated by High Energy Electron
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 고인호(In-Ho Ko) 여진동(Jin-Dong Yeo)
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』 제13권 제2호, 261~270쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2019.04.30

국문 초록

본 논문에서는 고에너지 전자선(6MeV)을 조사한 피부의 세포막 모델에서 공기의 주요 구성성분인 N 2 -O 2 혼합기체가 압력차에 따른 투과도차의 변화를 나타내고 결국 N 2 -O 2 분리투과성의 변화로 나타내어 기체분 자가 분리 전달되는 특성을 연구하였다. 이 실험에 사용한 재료로 피부의 세포막 모델은 polydimethyl siloxa ne (PDMS)분말을 polysulfone과 결합시킨 비다공성 복합막, 압축공기와 순도 99.9%인 산소, 질소기체통, 산소분석기(LC-700H, Japan), soap-bubble flow meter, wet-test meter, pressure regulator, back-pressure regulator, permeation cell, Linac 전자선 조사기 등을 사용하였다. 실험방법으로는 N 2 -O 2 기체투과 장치를 이용하여 피부세포막모델의 온도는 36.5℃로 고정한 후에 기체의 온도도 15℃로 고정하고 조작압력법위를 1∼6 kg f /㎠ 로 하며 각각 1 kg f /㎠ 단위로 측정하였다. 방사선을 조사한 피부의 고분자막(세포막모델)에서 공기를 구성한 N 2 -O 2 혼합기체의 분자가 압력차에 따른 투과도차가 발생하여 피부세포에 비정상적으로 전달되는 과정을 실험을 한 결과 아래와 같은 결론을 추론하게 되었다. 피부의 고분자 막(세포막모델)에서 N 2 -O 2 혼합기 체의 투과분리특성의 변화에 대하여 알아본 결과 방사선을 조사하지 않은 때 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 1.19 × 10 -4 ∼ 2.43 × 10 -4 과 1.72 × 10 -4 ∼ 2.6 × 10 -4 [㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 방사선조사로 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 0.19 × 10 -4 ∼ 0.56 × 10 -4 과 0.41 × 10 -4 ∼ 0.76 × 10 -4 [㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 4∼10배 정도 낮아짐을 알 수가 있었고 방사선을 조사하지 않은 때 질소에 대한 산소의 이상분리인자 α * 의 값은 1.32∼0.42로 나타내었으며 방사선조사로 질소에 대한 산소의 이상분리인자 α * 의 값은 0.237∼0.125이며 4∼5배 정도 낮아짐을 나타내었다. 또한, 압력차가 1∼6 kg f /㎠로 증가함에 따라서 작업변수인 cut가 0에 접근할수록 투과도상의 산소부화도는 증가하지만 반면에 압력비 Pr이 0에 가까워 질수록 투과도상의 산소부화도는 방사선조사로 4∼19배 정도 감소하였다. 방사선의 조사 유·무에 관계없이 압력차가 1∼6 kg f /㎠ 로 증가함에 따라서 질소, 산소 및 공기의 투과도는 증가하였지만 질소에 대한 산소의 선택성은 감소하였다.

영문 초록

The separation permeation characteristics of N 2 -O 2 gas in air at cell membrane model of skin which irradiated by high energy electron(linac 6 MeV) were investigated. The cell membrane model of skin used in this experiment was a sulfonated polydimethyl siloxane(PDMS) non-porous membrane . The pressure range of N 2 and O 2 gas were appeared from 1 kg f /cm 2 to 6 kg f /cm 2 . In this experiment(temperature 36.5 ℃), the permeation change of N 2 and O 2 gas in non-porous membrane by non-irradiation were found to be 1.19 × 10 -4 - 2.43 × 10 -4 , 1.72 × 10 -4 - 2.6 × 10 -4 cm 3 (STP)/cm 2 ·sec·cmHg, respectively. That of N 2 and O 2 gas in non-porous membrane by irradiation were found to be 0.19 × 10 -4 - 0.56 × 10 -4 , 0.41 × 10 -4 - 0.76 × 10 -4 cm 3 (STP)/cm 2 ·sec·cmHg, respectively. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-10 times than membrane which was not irradiated. And ideal separation factor of N 2 and O 2 gas by non-irradiation was found to be from 1.32 to 0.42 and that of N 2 and O 2 gas by irradiation was found to be from 0.237 to 0.125. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-5 times than membrane which was not irradiated. When the operation change(cut) and pressure ratio(Pr) by non-irradiation were about 0, One was increased to the oxygen enrichment and the other was decreased to the oxygen enrichment. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-19 times than membrane which was not irradiated. As the pressure of N 2 and O 2 gas was increased, the selectivity was decreased. As separation permeation characteristics of N 2 -O 2 gas in cell membrane model of skin were abnormal, cell damages were appeared at cell.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

Ⅲ. RESULT

Ⅳ. DISCUSSION

키워드

고에너지 전자선 N 2 -O 2 혼합기체의 분리특성 슬폰화 폴리디메틸실로산 비다공성복합막high energy electron separation characteristics of N 2 -O 2 gas sulfonated polydimethyl siloxane membrane