KR20240171351A - 지능형 실험동물 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사육용 케이지의 배기 오염원 공기에 대하여 1차로 AOP 램프를 활용하여 오염원에 포함되어 있을 수 있는 세균, 곰팡이 및 바이러스를 살균하고 오염물질과 악취를 분해 및 제거하고 2차로 UV 램프 조사를 통하여 살균처리한 후, 필터(프리필터, 헤파 필터)를 거쳐 배기가능하도록 하는 멸균정화장치를 제공함으로써, 실험동물 사육용 케이지를 원격으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명을 실시하는 경우, 사육용 케이지 내부의 오염원을 효율적으로 살균하여 제거할 수 있음과 아울러 흡기관 배기관의 크기 및 사육용 케이지 내부 환경 정보에 따라 사육용 케이지 내부의 공기 환경을 최적으로 유지시킬 수 있으며, 원격지에서도 실험동물 사육용 케이지의 상태를 감시할 수 있고 실험동물 사육용 케이지를 원격지에서도 제어할 수 있다는 이점이 있다.

Description

지능형 실험동물 관리방법{Intelligent Experimental Animal Management Method}

본 발명은 실험동물 사육용 케이지의 배기 오염원 공기를 효율적으로 살균 및 정화시키기 위하여 사육용 케이지를 IoT 기반하에서 지능형으로 원격 관리하는 방법에 관한 것이다.

현대의 첨단과학에 있어서 연구를 위한 생명과학분야에서 실험용 동물은 필연적이다.

실험용 동물들은 짧게는 수일에서부터 길게는 수년 또는 수십년동안 사육을 하면서 이들의 생체변화를 실험하게 된다.

이와 같이 사육하는 과정에서 실험용 동물을 실험조건에 맞게 사양관리(사료급여, 음수급여, 사료그릇 및 음수 그릇의 청소, 배설물 청소, 실험조건 및 실험동물의 종류에 따라 제각기 다른 온도조절, 동물의 행동 관찰 등)하여 최적의 환경조건 하에서 실험이 이루어지기를 과학자들은 간절히 원하고 있다.

이러한 요구조건에도 불구하고 기존에 있는 사육케이지의 결함과 경제적인 이유 등으로 사양조건이 달라야 하는

동물임에도 불구하고 연구조건이 열악한 곳에서는 서로 다른 사양조건을 요구하는 실험용 동물군을 같은 사육실 공간에서 사육하고 있는 경우가 많다.

공지의 예로서, 대한민국 등록특허 제10-1482648호는 동물사육실 등에서 개별 관리되는 다수개의 생쥐 배양용 개별 환기 케이지 사육장비를 동물사육실 등의 외부에 연결된 서버 컴퓨터 화면을 통하여 작업자가 동물 사육실 등의 외부에서 직접 통합 관리할 수 있게 하여, 생쥐 배양용 개별 환기 케이지 사육장비들을 정확하고, 편리하며, 통합적으로 관리할 수 있는 생쥐 배양용 개별 환기 케이지 사육장비 통합관리방법을 제공하고 있다.

그러나, 상기 공지의 예는 사육장비 들의 관리에 주안점을 둔 것으로 개별적 사육장비의 개선 및 시스템에 관해서는 개선의 여지가 남아 있는 문제점이 발생하였다.

즉, 이와 같은 종래기술은 단순히 사육용 케이지의 악취를 배출하는 것에 초점을 맞출 뿐, 사육용 케이지 내부의 환기 상태를 최적의 상태로 유지하고 이러한 상태를 유지하기 위한 시스템 내부의 오류 여부를 판단할 수 있는 수단이 개시되어 있지 않은 문제점이 존재하고 있었다.

특히, 사육용 케이지 내부의 공기 흐름이나 공기 흐름으로 인한 소음 등으로 실험 동물들이 스트레스를 받을 수 있으므로, 사육용 케이지 내부의 ACH(Air Change per Hour: 시간당 환기 횟수) 관리는 매우 중요하다. 따라서, 위와 같은 문제점의 해결과 함께 사육용 케이지 내부의 ACH를 효율적으로 관리하기 위한 시스템 및 그 방법이 필요하다.

이하 도 1 내지 도 13을 참조하여 종래 시스템에 대하여 간단하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1에 따르면, 블로어 모터를 이용한 사육용 케이지(10) 환기 관리 시스템으로서, 상세히는 흡기부(20), 측정부(30), 배기부(40) 및 제어부(50)를 포함한다.

배기부(40)는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 상기 사육용 케이지의 외부로 배출시킨다. 배기의 사전적 의미는 내부에서 외부로 공기를 배출하는 것을 의미한다.

도 2에 따르면, 배기부(40)는 배기관(41), 배기를 위한 제1 블로어 모터(42), 제1 블로어 모터(42)를 이용하여 배기되는 공기를 정화하기 위한 1차 필터, 제1 블로어 모터(42)를 이용하여 배기되는 공기의 정보를 측정하는 제1 측정부(31)를 포함할 수 있다.

배기관(41)은 복수의 사육용 케이지(10)들과 배기부(40) 사이를 연결하는 관을 말한다.

1차 필터는, 상대적으로 큰 먼지 등을 걸러내기 위한 프리 필터(Pre-Filter) 및 공기 중의 미립자를 걸러내기 위한 헤파 필터(Hepa Filter)를 포함할 수 있다.

1차 필터로 인하여 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 항상 깨끗하게 유지할 수 있다. 다만, 적절한 시기에 프리 필터 또는 헤파 필터를 교체해주는 것이 바람직하다.

이때, 공기의 정보란 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기에 대한 모든 정보를 의미할 수 있다. 구체적으로 환경 정보는 공기의 성분(CO2, NH3, O2, H2O 등), 공기가 흐르는 속도(즉, 유속), 공기가 흐르는 방향, 냄새 성분, 온도, 습도 등을 모두 포함할 수 있다.

도 2에 따르면, 제1 측정부(31)는 배기부(40)에 의하여 배기된 공기의 정보를 측정하는 구성으로서, 다양한 센서를 포함할 수 있다. 이때 사용되는 센서들은 상기 공기의 정보를 측정하는 모든 센서를 의미할 수 있다.

흡기부(20)는 제1 측정부(31)에 의하여 공기의 정보가 측정된 공기를 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부로 보낸다.

도 2에 따르면, 흡기부(20)는 흡기관(21), 흡기를 위한 제2 블로어 모터(22), 제2 블로어 모터(22)를 이용하여 흡기되는 공기를 정화하기 위한 2차 필터, 제2 블로어 모터(22)를 이용하여 흡기되는 공기의 정보를 측정하는 제2 측정부(32)를 포함할 수 있다.

흡기관(21)은 복수의 사육용 케이지(10)들과 흡기부(20) 사이를 연결하는 관을 말한다.

2차 필터는 프리 필터와 헤파 필터를 포함하는 1차 필터와 동일한 구성일 수 있다. 이와 같이 1차 및 2차 필터를 이용하여 이중으로 공기를 정화시킴으로써, 실험 동물들이 느낄 수 있는 스트레스를 최소화하는 효과가 있다.

제어부(50)는 제1 측정부(31) 및/또는 제2 측정부(32)에서 측정된 값에 따라 제1 블로어 모터(42) 및/또는 제2 블로어 모터(22)의 RPM을 조절하여 사육용 케이지(10)의 ACH(Air Change per Hour)를 제어한다. 이때, ACH(Air Change per Hour)는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 관리에 있어서 아주 중요한 요소이다.

사육용 케이지에서 사육되는 실험 동물들은 상기 케이지 내부에서 사료를 섭취하거나 배설을 한다. 실험 동물들의 배설물에서 발생하는 암모니아 등의 기체 성분과 실험 동물들의 호흡에서 발생되는 이산화탄소, 수증기 및 실험 동물의 체열로 인하여 발생하는 내부 온도 상승 등은 실험 동물의 건강에 해로운 영향을 줄 수 있다.

또한, 실험 동물의 스트레스 관리에 영향을 줄 수 있다.

따라서, 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 순환시키고 정화하는 것은 매우 중요한 작업이다. 실험 동물에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 흡기부(20)와 배기부(40)의 차압은 0이거나 0에 가까운 것이 바람직하다.

이와 같이 흡기부(20)와 배기부(40)의 차압을 0으로 하면서, 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 순환시키기 위하여 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10)의 환기 관리 시스템이 정밀하게 가동되는 것이 중요하다.

도 3은 블로어 모터의 RPM에 따른 풍량을 나타낸 그래프이다.

블로어 모터란 특정 공간 내부의 공기를 순환시키기 위하여 팬을 회전시키는 모터를 의미할 수 있다. 여기서는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 순환시키기 위한 모든 구성을 의미한다.

실험 동물 배양을 위한 실험 동물의 사육의 경우에는 공기의 흐름마저 실험 동물에 스트레스를 주는 등의 변수를 초래할 수 있으므로, 이때 사용되는 블로어 모터는 소음이 거의 없는 것이 바람직하다.

또한, 블로어 모터로 인하여 발생되는 압력의 변화 역시 거의 없는 것이 바람직하다.

이러한, 블로어 모터는 RPM(Revolutions Per Minute)을 컨트롤하여 그 풍량을 조절할 수 있다.

도 3에 따르면, RPM과 풍량은 비례관계에 있음을 알 수 있다.

도 4는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구현한 사진이다.

도 4에 따르면, 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10)의 환기 관리 시스템은 복수의 사육용 케이지(10)들, 고정틀(11), 흡기부(20), 측정부(30), 배기부(40), 제어부(50), 표시부(60) 및 공조기를 포함할 수 있다. 이때, 흡기부(20), 측정부(30), 배기부(40) 및 제어부(50)는 도 1에 따라 설명한 바와 같다.

복수의 사육용 케이지(10)들은 육면체 형상이며, 상면과 저면보다 측면의 길이가 길고, 내부공간은 실험 동물이 사육되는 사육공간(미도시)과 실험동물이 배설하는 변과 뇨가 낙하되고 저장되는 저장공간(미도시)으로 구분될 수 있다.

즉, 각각의 사육용 케이지(10)들은 받침대(미도시)를 포함할 수 있으며, 받침대의 상부공간은 사육공간(미도시)이고, 하부공간은 저장공간(미도시)으로 구획된다. 각각의 사육용 케이지(10)의 측면에는 노즐이 연결되어 있고, 이 노즐을 통하여 각각의 사육용 케이지(10)로 공기를 흡기하거나 배기할 수 있다.

또한, 각각의 사육용 케이지(10)의 상면은 실험 동물을 사육공간으로 넣거나 뺄 수 있도록 개폐 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 각각의 사육용 케이지(10)의 측면에는 실험 동물에게 물을 공급할 수 있는 물 공급부와 사료를 공급할 수 있는 먹이공급부(미도시)가 연결될 수 있다.

고정틀(11)은 복수의 사육용 케이지(10)들을 보관할 수 있는 틀을 의미한다. 해당 고정틀(11)은 사육용 케이지(10) 크기만큼의 보관 공간을 다수개 구비하고 있다. 각각의 사육용 케이지(10)들은 상기 보관 공간에 보관되며, 필요에 따라 출입이 가능할 수 있다.

표시부(60)는 측정부(30)의 측정 결과를 실시간으로 나타내는 제1표시부 및 제어부(50)의 제어 기능을 표시하고 제어부(50)의 제어 기능을 조절할 수 있는 제2 표시부를 포함할 수 있다.

표시부(60)의 구체적인 실시예는 이하, 제3실시예에서 자세히 설명한다.

공조기는 공기의 온도를 서늘하게 조절할 수 있는 장치를 의미한다.

이하, 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 방법을 나타낸 도면이다.

도 5에 따르면, 블로어 모터를 이용한 사육용 케이지(10)의 환기 관리 시스템이 수행하는 상기 사육용 케이지 내부의 환기 관리 방법에 대한 것이다.

이때, 사육용 케이지(10) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 단계(S100), 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200), 측정된 공기를 사육용 케이지(10) 내부로 돌려보내는 단계(S300) 및 측정된 값에 따라 상기 블로어 모터의 RPM(Revolutions Per Minute)을 조절하여 사육용 케이지(10)의 ACH(Air Change per Hour)를 제어하는 단계(S400)를 포함한다.

한편, 사육용 케이지(10)의 환기 관리 시스템이 에러 상태에 있는지를 자가검증하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.

사육용 케이지(10) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 단계(S100)는, 블로어 모터를 이용하여 공기를 빨아들이는 단계(S110) 및 블로어 모터 내부에 설치된 적어도 하나의 필터를 거쳐 상기 공기를 정화하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기 정화와 동시에 또는 그 이후에 상기 공기에 대한 정보를 측정할 수 있다.

이때, 공기의 정보란 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지(10) 내부의 공기에 대한 모든 정보를 의미할 수 있다. 구체적으로 공기의 성분(CO2, NH3, O2, H2O 등), 공기가 흐르는 속도(즉, 유속), 공기가 흐르는 방향, 냄새 성분, 온도, 습도 등을 모두 포함할 수 있다.

사육용 케이지(10)의 외부로 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200)는, 사육용 케이지(10) 내부의 공기가 배출되는 제1 지점과, 상기 사육용 케이지(10) 내부로 공기가 유입되는 제2 지점의 차압을 측정하는 단계(S210), 및 상기 차압이 0인지 여부를 확인하는 단계(S220)를 포함할 수 있다.

블로어 모터의 RPM(Revolutions Per Minute)을 조절하여 사육용 케이지(10)의 ACH(Air Change per Hour)를 제어하는 단계(S400)는, 기절정된 ACH에 따른 공기유량을 계산하는 단계(S410) 및 상기 계산된 공기유량에 따라 RPM을 조절하는 단계(S420)를 포함할 수 있다.

사육용 케이지(10)의 환기 관리 시스템이 에러 상태에 있는지를 자가 검증하는 단계(S500)는, 사육용 케이지(10)의 실제 ACH를 계산하는 단계(S510), 계산된 실제 ACH 및 기설정된 ACH를 비교하여 차이값을 산출하는 단계(S520), 및 산출된 차이값을 기초로 상기 시스템에 에러가 발생했는지를 판단하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.

도 6은 타코미터 센서를 이용한 RPM 측정 방법을 도시한 도면이다.

사육용 케이지(10) 외부로 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200)는, 상기 공기의 정보 이외에, 타코미터 센서를 사용하여 블로어 모터의 RPM을 측정하는 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.

도 6에 따르면, 타코미터 센서를 이용하여 블로어 모터의 클락(Clk) 및 1회전에 소요되는 주기(TC)를 측정할 수 있다. 타코미터(Tachometer)란, 기기에 있어서 축의 회전수(회전속도)를 지시하는 계량기, 측정기이며, 회전계의 일종을 말한다.

사육용 케이지(10) 외부로 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200)는, 상기 공기의 정보 이외에, 공기 유량에 따라 블로어 모터의 RPM을 측정하는 단계(S240)를 더 포함할 수 있다.

도 7은 유량에 따라 블로어 모터의 RPM을 측정하는 방법을 도시한 도면이다.

도 7에 따르면, 블로어 모터의 유량-차압 그래프를 참고하여 블로어 모터의 RPM을 계산할 수 있다. 이때, 유압의 단위는 CFM(Cubic Feet per Minute)이다.

또한, 차압이란, 사육용 케이지(10)와 배기부(40)가 연결되는 제1 지점 및 상기 사육용 케이지(10)와 흡기부(20)가 연결되는 제2 지점의 압력 차이를 의미할 수 있다. 이경우, 실험 동물 사육 특성상 차압은 0에 가깝게 하였다.

도 7의 (a)는 블로어 모터의 고유한 유압-차압 관계를 도시한 그래프의 한가지 예시이다.

또한, 도 7의 (b)는 블로어 모터의 고유한 데이터 시트의 한가지 예시이다.

도 7의 (a) 및 (b)에서 사용된 블로어 모터의 모델명은 G1G140-AV17-02일 수 있다. 이때, 해당 모델명의 모터의 특성상 최소 RPM은 450일 수 있다. 다만, 상기 기재된 모터의 모델명은 블로어 모터의 하나의 예시일 뿐이다.

도 7의 (c)는 타코미터 센서 등을 활용한 측정 등을 통해 측정한 RPM 값을 바탕으로 유량에 따른 RPM 계산식을 유추하여 도시한 직선 그래프이다. 이 경우, 상기 차압을 일정하게 유지한 상태로 타코미터를 통해 RPM을 측정할 수 있다.

또한, 사육용 케이지(10) 외부로 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200)는, 상기 공기의 정보 이외에, 공기 블로어 모터의 RPM에 따라 공기의 유량을 측정하는 단계(S250)를 더 포함할 수 있다.

도 8은 RPM에 따라 블로어 모터의 유량을 측정하는 방법을 도시한 도면이다.

도 8에 따르면, 블로어 모터의 유량-차압 그래프를 참고하여 블로어 모터에 의한 유량을 계산할 수 있다. 이때, 유량을 계산하기 위해서는 RPM을 알아야 하므로, RPM은 도 6과 같이 타코미터 센서를 활용하여 측정할 수 있다.

도 8의 (a)는 블로어 모터의 고유한 유압-차압 관계를 도시한 그래프의 한가지 예시이다.

또한, 도 8(b)은 블로어 모터의 고유한 데이터 시트의 한가지 예시이다.

도 8의 (a) 및 (b)에서 사용된 블로어 모터의 모델명은 G1G140-AV17-02일 수 있다. 이때, 해당 모델명의 모터의 특성상 최소 RPM은 450일 수 있다. 다만, 상기 기재된 모터의 모델명은 블로어 모터의 하나의 예시일 뿐이다.

도 8의 (c)는 타코미터 센서 등을 활용한 측정 등을 통해 측정한 RPM 값을 바탕으로 RPM에 따른 유량 계산식을 유추하여 도시한 직선 그래프이다. 이 경우, 상기 차압을 일정하게 유지한 상태로 타코미터를 통해 RPM을 측정할 수 있다.

또한, 사육용 케이지(10) 외부로 배출된 공기의 정보를 측정하는 단계(S200)는, 상기 공기의 정보 이외에, 흡기관(21)/배기관(41)의 유속을 측정하여 공기의 유량을 계산하는 단계(S260)를 더 포함할 수 있다.

흡기관(21)/배기관(41)의 유속을 측정하여 공기의 유량을 계산하는 단계(S260)는, 먼저 흡기관(21)/배기관(41)의 단면적을 측정하고, 해당 단면적을 통과하는 유속을 측정하여 유량을 계산할 수 있다.

이하, 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

해당 컴퓨터 프로그램은 표시부(60)에 표시될 수 있다. 사용자는 해당 컴퓨터 프로그램의 메뉴를 클릭하여 원하는 동작을 명령할 수 있다.

도 9는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “메인화면”을 나타낸 도면이다.

도 9에 따르면, 해당 컴퓨터 프로그램은 최상단에 탭 메뉴를 포함하며, 탭 메뉴의 하단에 해당 프로그램 이름 및 현재 시각을 표시할 수 있으며, 그 하단에는 흡기부(20) 및 배기부(40)에서 측정되는 측정값들이 표시된다. 이때, 상기 측정값은 모터속도, 온도, NH3, 공기속도, 습도, CO2를 포함할 수 있다.

또한, 해당 컴퓨터 프로그램의 최하단에는 측정된 ACH와 측정된 차압을 표시할 수 있다.

도 10은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “환경설정”을 나타낸 도면이다.

도 10에 따르면, 해당 컴퓨터 프로그램은 최상단에 탭 메뉴를 포함하며, 그 하단에 기본 설정 메뉴를 더 포함할 수 있다. 기본 설정 메뉴에는 Auto모드 및 Manual 모드를 선택할 수 있는 메뉴가 포함된다. 이때, Manual모드인 경우의 기본 설정값을 설정할 수 있도록 케이지 개수, 차압, ACH, 차압 범위 등의 수치를 입력하는 메뉴가 더 포함될 수 있다.

기본 설정 메뉴의 하단에는 흡기부(20) 및 배기부(40)의 상한값을 설정할 수 있는 메뉴가 포함될 수 있다. 상한값을 설정할 수 있는 메뉴에는, 모터속도, 온도, NH3, 공기속도, 습도, CO2 등의 메뉴가 포함될 수 있다.

상한값 설정 메뉴의 하단에는 해당 설정값을 초기화하는 버튼과, 해당 설정값을 적용시키는 버튼이 더 포함될 수 있다.

도 11은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “그래프”를 나타낸 도면이다.

도 11에 따르면, 해당 컴퓨터 프로그램은 최상단에 탭 메뉴를 포함하며, 그 하단에 센서 설정 메뉴를 포함할 수 있다. 센서 설정 메뉴에는, 차압, CO2, 습도, NH3, 온도 및 공기속도 메뉴가 포함될 수 있다.

또한, 센서 설정 메뉴의 하단에는 흡기부(20) 및 배기부(40)에서 측정한 측정값을 표시한 그래프를 포함할 수 있다.

도 12는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “시스템”을 나타낸 도면이다.

도 12에 따르면, 해당 컴퓨터 프로그램은 최상단에 탭 메뉴를 포함하며, 그 하단에 측정된 센서값을 바탕으로 에러리스트를 출력할 수 있다.

또한, 상기 에러리스트 하단에는 상기 시스템의 흡기부(20) 및 배기부(40)에 사용되는 헤파 필터의 수명이 표시될 수 있다.

도 13은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램으로 “에러”를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 13에 따르면, 흡기부(20) 및 배기부(40)에 포함되는 제1 측정부(30) 및 제2 측정부(30)에 의하여 산출된 차이값이 기설정된 값 이상인 경우 상기 시스템에 에러가 발생하였다고 판단할 수 있다. 상기 시스템에 에러가 발생하였다고 판단되는 경우에는, 해당 내용이 도 13의 에러리스트에 출력될 수 있다.

또한, 상기 산출된 차이값이 기설정된 값 미만인 경우 상기 시스템은 정상 상태라고 판단할 수 있다. 이 경우에는 해당 내용이 도 13의 에러리스트에 출력되지 않는다.

그런데, 이러한 종래 기술의 경우 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

1. 사육용 케이지 내부 공기의 오염원이 제대로 살균 정화되지 못한다는 문제점이 있었다

2. 사육용 케이지와 연결되는 흡기관과 배기관의 크기(직경)에 다른 경우 모든 설계를 다시해야 하는 문제점이 있다. 즉, 범용성이 떨어진다는 문제점이 있다.

3. 사육용 케이지 사육환경은 차압을 0에 가깝게 유지하는 것보다는 기본적으로 음압을 유지하고 필요에 따라 양압을 유지하는 것이 더 바람직함에도 종래 기술에서는 차압을 0로 유지하는 방식을 채택한 문제점이 있다.

4. 사육용 케이지 내부의 환경 정보 (환경 정보는 공기의 성분(CO2, NH3, O2, H2O 등), 공기가 흐르는 속도(즉, 유속), 공기가 흐르는 방향, 온도, 습도 등을 포함할 수 있다)는 실험 동물의 건강 상태와 직결되므로 청정한 환경 유지를 위하여 음압 상태를 기본적으로 유지함과 동시에 환경 정보에 맞추어 사육용 케이지 내부로 유입되거나 배기되는 공기의 양을 최적 상태로 조절하기 위하여 블로어를 작동시켜야 하지만 이에 대한 연구가 미비한 점이 있었다.

1. 특허출원번호 제10-2012-0116386호, 발명의 명칭 :"생쥐 배양용 개별 환기 케이지 사육장비 통합관리방법"

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 사육용 케이지의 배기 오염원 공기에 대하여 1차로 AOP 램프를 활용하여 오염원에 포함되어 있을 수 있는 세균, 곰팡이 및 바이러스를 살균하고 오염물질과 악취를 분해 및 제거하고 2차로 UV 램프 조사를 통하여 살균처리한 후, 필터(프리필터, 헤파 필터)를 거쳐 배기가능하도록 하는 멸균정화장치를 제공함으로써, 실험동물 사육용 케이지의 배기 오염원을 멸균 정화하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 실험동물 사육용 케이지의 배기 오염원을 멸균 정화하는 방법과 더불어, 사육용 케이지 내부로의 흡기 또는 외부로의 배기시 흡기관 및 배기관의 크기를 반영하고 블로어의 회전수를 조절 가능하여 최적의 사육 환경을 조성하고, 사육용 케이지 내부의 환경 정보에 맞추어 사육용 케이지 내부로 유입되거나 배기되는 공기의 양을 최적 상태로 조절하기 위한 블로어 최적 제어를 가능하게 하는 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법을 함께 제안하고자 한다

또한, 본 발명은 사육용 케이지의 배기 오염원 공기에 대하여 1차로 AOP 램프를 활용하여 오염원에 포함되어 있을 수 잇는 세균, 곰팡이 및 바이러스를 살균하고 오염물질과 악취를 분해 및 제거하고 2차로 UV 램프 조사를 통하여 살균처리한 후, 필터(프리필터, 헤파 필터)를 거쳐 배기가능하도록 하는 멸균정화장치를 구비하는 사육용 케이지를 IoT 기반하에서 원격으로 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 외부 공기가 사육용 케이지 내부로 급기되는 흡기관과, 사육용 케이지의 내부 공기가 배기되는 배기관과, 상기 배기관에서 배기되는 내부 공기를 공급받아 멸균 정화하기 위하여 하나 이상의 AOP 램프 및 적어도 하나 이상의 UV 램프 및 필터를 구비하는 멸균 정화 장치와, 상기 흡기관과 연결되는 흡기부(제 1 모터와 제 1 블로어 구비)와, 상기 멸균 정화 장치와 연결되는 배기부(제 2모터와 제 2블로어 구비)와, 상기 흡기관 내부에 설치되는 유속 센서와, 상기 배기관 내부에 설치되어 배기되는 공기의 정보를 측정하는 환경 정보 측정용 센서와, 상기 제 1 및 제 2 모터의 듀티비를 제어하는 제어부를 구비하는 실험동물 사육용 케이지를 IoT 기반하에서 원격으로 제어하는 방법에 관한 것으로,

상기 배기관으로부터 상기 멸균 정화 장치로 공급되는 상기 사육용 케이지의 내부 공기는 적어도 상기 하나 이상의 AOP 램프 및 상기 적어도 하나 이상의 UV 램프를 거쳐 살균 처리된 후 상기 필터를 거쳐 상기 배기부로 공급되며,

상기 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어를 위하여

(a) 상기 사육용 케이지 내부 환기를 위하여 설정하고자 하는 설정 ACH(Air Change per Hour: 시간당 환기 횟수)를 제어부에 전송하는 단계;

(b) 상기 설정 ACH에 대응하여, 상기 흡기관으로 급기되는 공기 유량을 상기 제어부에서 계산하는 단계;

(c) 상기 공기 유량에 대응하는 제 1 공기 유속을 상기 제어부에서 계산하는 단계;

(d) 상기 제어부에서 상기 제 1 공기 유속에 대응하는 상기 제 1 블로어의 RPM을 계산하는 단계;

(e) 상기 제어부가 상기 제 1 블로어의 상기 RPM 유지를 위하여 상기 제 1 블로어를 제어하는 상기 제 1 모터의 듀티비를 계산하는 단계;

(f) 상기 제 1 모터를 작동시키는 단계;

(g) 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시키는 단계;

(h) 상기 흡기관 내부에 설치된 유속 센서를 통하여 상기 흡기관으로 급기되는 제 2 공기 유속이 측정되어 상기 제어부로 전송되는 단계;

(i) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유속에 대응하는 제 2 공기 유량을 계산하는 단계;

(j) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유량에 따라 계산되는 측정치인 측정 ACH를 도출하고 상기 설정 ACH와의 차이를 비교하는 단계;

(k) 상기 설정 ACH와 상기 측정 ACH의 차이가 제로로 수렴할 때까지 상기 단계 (f) ~ 단계 (j)를 반복 실시하되, 상기 단계 (f)의 상기 제 1 모터 작동을 위한 듀티비를 소정 수치 증가 또는 감소시킨 후 반복 실시하는 단계;로 이루어지며,

상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시키기 위하여,

상기 사육용 케이지 내부를 음압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 낮도록 하며,

상기 사육용 케이지 내부를 양압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 높도록 하며,

상기 배기관 내부에 설치된 상기 환경 정보 측정용 센서는 상기 배기관을 통하여 배기되는 환경 정보인 공기의 온도, 습도, 산소, 이산화탄소, 암모니아 정보중 적어도 어느 하나 이상을 측정하며, 상기 환경 정보 측정용 센서에서 측정된 환경 정보의 오염도가 제어부에서 기설한 기준치를 이탈하는 경우, 상기 단계 (f)와 상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 듀티비를 기존 상태 대비 5% 증가시키며,

상기 제어부는 상기 환경 정보를 유선 또는 무선 통신을 이용하여 서버로 정송하며,

상기 서버는 환경 정보 데이터베이스에 상기 환경 정보를 저장하고,

휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 상기 서버의 환경 정보 데이터베이스에 접속하여 상기 환경 정보를 수신할 수 있으며,

상기 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 상기 제어부를 제어할 수 있는 제어 정보를 상기 서버로 전송하면 상기 서버는 상기 제어 정보에 기초하여 상기 제어부를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실험동물 사육용 케이지의 배기 오염원 멸균 정화 방법을 사용하는 경우 사육용 케이지 내부의 오염원을 효율적으로 살균하여 제거할 수 있음과 아울러 흡기관 배기관의 크기 및 사육용 케이지 내부 환경 정보에 따라 사육용 케이지 내부의 공기 환경을 최적으로 유지시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 블로어 모터의 RPM에 따른 풍량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구현한 사진이다.
도 5은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 타코미터 센서를 이용한 RPM 측정 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 유량에 따라 블로어 모터의 RPM을 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 RPM에 따라 블로어 모터의 유량을 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “메인화면”을 나타낸 도면이다.
도 10은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “환경설정”을 나타낸 도면이다.
도 11은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “그래프”를 나타낸 도면이다.
도 12는 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램의 “시스템”을 나타낸 도면이다.
도 13은 실험 동물 배양을 위한 사육용 케이지의 환기 관리 시스템을 구동하기 위한 컴퓨터 프로그램으로 “에러”를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에서 제안하는 "사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법"을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실험의 일예이다.
도 16은 본 발명이 실시되는 실험동물 사육용 케이지의 기능 블록도를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 멸균 전화 장치에서 실시되는 과정을 설명하는 기능 블록도이다.
도 18에는 본 발명에서 사용된 프리필터와 헤파필터의 일예가 도시되어 있다.
도 19는 본 발명에 따른 실험동물 사육용 케이지의 제어부와 서버 및 휴대 단말 또는 컴퓨터간의 연동 과정을 도식적으로 보여주는 도면이다.
도 20과 도 21은 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 실험동물 사육용 케이지의 제어부를 제어하는 일 양태를 보여주는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 지능형 실험동물 관리방법을 전체적인 개념도에 대한 일예이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에서 제안하는 지능형 실험동물 관리방법을 설명하기로 한다

도 14는 본 발명에서 제안하는 "사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법"을 설명하는 흐름도이다.

본 발명 시스템은 기본적으로, 사육용 케이지 내부로 외부 공기가 급기되는 흡기관과, 사육용 케이지 내부 공기가 배기되는 배기관과, 상기 흡기관과 연결되는 흡기부(제 1 모터와 제 1 블로어 구비)와, 상기 배기관과 연결되는 배기부(제 2모터와 제 2블로어 구비)와, 상기 흡기관 내부에 설치된 유속 센서와, 상기 배기관 내부에 설치되어 배기되는 공기의 정보를 측정하는 환경 정보 측정용 센서와, 상기 제 1 및 제 2 모터의 듀티비를 제어하는 제어부를 구비한다. 참고로, 본 발명의 사육용 케이지는 복수개의 단위 케이지가 랙 타입으로 적층되어 매트리스 타입을 유지하고 있으며, 임의의 단위 케이지 중의 하나에는 압력 센서가 장착되어 있다. 이는 사육용 케이지 내부를 양압 상태를 유지할 것이지 음압 상태로 유지할 것인지를 판단할 때 사용된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법은 다음 단계로 제어된다.

(a) 설정하고자 하는 설정 ACH를 제어부로 전송하는 단계

본 단계는 도 4의 표시부에서 선택할 수 있다.

즉 사용자는 표시부를 통하여 ACH를 설정할 수 있다

(b) 상기 설정 ACH에 대응하여, 상기 흡기관으로 급기되는 공기 유량을 상기 제어부에서 계산하는 단계

제어부는 입력되는 설정 ACH에 대응하는 공기 유량을 계산한다

설정 ACH 값에 따른 필요한 공기 유량 계산으로 다음과 같다.

(c) 다음, 상기 공기 유량에 대응하는 제 1 공기 유속을 상기 제어부에서 계산한다

(d) 다음, 상기 제어부에서 상기 제 1 공기 유속에 대응하는 상기 제 1 블로어의 RPM을 계산한다.

계산 방식은 다음과 같다

즉, 본 발명의 경우 흡기관의 크기(직경 또는 면적 정보)에 따라 제 1 블로어의 회전수를 적절하게 조절할 수 있음을 알 수 있다 즉, 범용성이 매우 우수하다 볼 수 있다

(e) 다음, 상기 제어부가 상기 제 1 블로어의 상기 RPM 유지를 위하여 상기 제 1 블로어를 제어하는 상기 제 1 모터의 듀티비를 계산한다

블로어의 RPM은 모터 제어용 PWM 신호에 의하여 결정되고 따라서 PWM의 듀티비를 조절하여 블로어의 회전수를 조절할 수 있기 때문이다.

(f) 다음, 흡기부에 있는 상기 제 1 모터를 작동시킨다.

이때 제 2 모터의 듀티비는 제 1 모터의 듀티비와 소정 값이 차이가 나도록 자동 연동된다

(g) 본 발명에서는 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시킨다.

이는 사육 모드에 따라 다르다

여기서 사육 모드란 사육용 케이지 내부가 양압 상태인지 음압 상태인지를 의미한다

일반적으로 쾌적한 상태를 유지하고 오염을 방지하기 위해서는 음압 상태를 유지하는 것이 바람직할 수 있다

본 발명에서는 압력 센서가 장차된 케이지 내부의 압력을 이용하여 제어부에서 양압 상태인지 음압 상태인지를 판단한다

도 15는 본 발명의 차압 실험의 일예이다.

실험 결과에서 알 수 있듯이, 압력 센서가 장착된 케이지의 차압 비교 실험결과, 흡기부의 제 1 블로어와 배기부의 제 2 블러어 듀티비가 10% 차이인 경우 적절한 사육 모드를 위한 양압 또는 음압 상태를 유지함을 알 수 있었다.

즉, 음압 상태인 경우에는 제 1 블로어의 듀티비가 제 2 블로어의 듀티비 보다 10% 낮고, 양압 상태인 경우에는 제 1 블로어의 듀티비가 제 2 블로어의 듀티비 보다 10% 높도록 설정하는 것이 바람직하였다.

(h) 다음, 상기 흡기관 내부에 설치된 유속 센서를 통하여 상기 흡기관으로 급기되는 제 2 공기 유속이 측정되어 상기 제어부로 전송되는 단계; (i) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유속에 대응하는 제 2 공기 유량을 계산하는 단계; (j) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유량에 따라 계산되는 측정치인 측정 ACH를 도출하고 상기 설정 ACH와의 차이를 비교하는 단계를 실시한다

;

(k) 다음, 상기 설정 ACH와 상기 측정 ACH의 차이가 제로로 수렴할 때까지 상기 단계 (f) ~ 단계 (j)를 반복 실시하되, 상기 단계 (f)의 상기 제 1 모터 작동을 위한 듀티비를 소정 수치 증가 또는 감소시킨 후 반복 실시하는 단계를 실시하면서 최적 상태를 유지한다

전술한 바와 같이, 상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시키기 위하여, 상기 사육용 케이지 내부를 음압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 낮도록 하며, 상기 사육용 케이지 내부를 양압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 높도록 하는 것이 바람직하다

한편, 본 발명의 배기관 내부에는 환경 정보 측정용 센서가 설치되어 제어부로 그 정보가 전송된다.

환경 정보 측정용 센서는 상기 배기관을 통하여 배기되는 환경 정보인 공기의 온도, 습도, 산소, 이산화탄소, 암모니아 정보중 적어도 어느 하나 이상을 측정한다.

상기 환경 정보 측정용 센서에서 측정된 환경 정보의 오염도가 제어부에서 기설한 기준치를 이탈하는 경우, 제어부는 상기 단계 (f)와 상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 듀티비를 기존 상태 태비 5% 증가시켜 사육용 케이지 내부의 오염원을 신속하게 제거시킬 수 있다

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법을 실시하는 경우, 흡기관 배기관의 크기 및 사육용 케이지 내부 환경 정보에 따라 사육용 케이지 내부의 공기 환경을 최적으로 유지시킬 수 있다는 이점이 있다.

즉, 본 발명을 실시하는 경우, 사육용 케이지 내부로의 흡기 또는 외부로의 배기시 흡기관 및 배기관의 크기를 반영하고 블로어의 회전수를 조절 가능하여 최적의 사육 환경을 조성하고, 사육용 케이지 내부의 환경 정보에 맞추어 사육용 케이지 내부로 유입되거나 배기되는 공기의 양을 최적 상태로 조절하기 위한 블로어 최적 제어를 가능하게 할 수 있다

다음, 본 발명에에서 사육용 케이지 내부 공기의 오염을 제거하기 위한 추가적인 방법인 "실험동물 사육용 케이지의 배기 오염원 멸균 정화 방법"에 대하여 설명하기로 한다

도 16은 본 발명이 실시되는 실험동물 사육용 케이지의 기능 블록도를 나타낸다.

도 16에서 살균 정화 장치가 추가되어 있다는 것을 제외하고는 기본적으로 앞에서 설명한 구성과 큰 차이가 없으므로 반복적인 설명은 생략한다

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실험동물 사육용 케이지는 사육용 케이지, 외부 공기가 사육용 케이지 내부로 급기되는 흡기관과, 사육용 케이지의 내부 공기가 배기되는 배기관과, 상기 배기관에서 배기되는 내부 공기를 공급받아 멸균 정화하기 위하여 하나 이상의 AOP 램프 및 적어도 하나 이상의 UV 램프 및 필터를 구비하는 멸균 정화 장치와, 상기 흡기관과 연결되는 흡기부(제 1 모터와 제 1 블로어 구비)와, 상기 멸균 정화 장치와 연결되는 배기부(제 2모터와 제 2블로어 구비)와, 측정부와, 제어부를 구비한다

본 발명에서 있어서, 상기 흡기관 내부에는 유속 센서가 설치될 수 있으며, 상기 배기관 내부에는 배기되는 공기의 정보를 측정하는 환경 정보 측정용 센서가 구비될 수 있으며, 제어부는 비도시된 조작부를 통하여 외부 입력을 수신하고 각종 센서 정보를 취득할 수 있으며, 특히 제 1 및 제 2 모터의 듀티비를 제어하는 기능을 구비한다

동작에 있어서, 배기관으로부터 상기 멸균 정화 장치로 공급되는 상기 사육용 케이지의 내부 공기는 적어도 상기 하나 이상의 AOP 램프 및 상기 적어도 하나 이상의 UV 램프를 거쳐 살균 처리된 후 필터를 거쳐 상기 배기부로 공급된다. 따라서, 정화된 공기의 제공이 가능해지는 이점이 있다.

도 17은 본 발명의 멸균 전화 장치에서 실시되는 과정을 설명하는 기능 블록도이다.

알려진 바와 같이, AOP(Advanced Oxidation Process, 고급산화법) 공법은 공기나 수처리산화기술로 이미 국내외에서 검증된 산화 매커니즘인, 자외선(UV), 오전(O3), 과산화수소(H2O2) 및 광촉매(TiO2) 등을 융복합하여 반응성이 좋고 산화력이 강력한 산화물인, OH 라디칼을 대량 생성시켜 병원성 미생믈인 세균, 곰팡이 및 바이러스를 살균하고, 유해물질과 악취를 분해/제거하는 화학적 산화공정이다.

여기서, OH 라디칼은 반응성이 높고 강력한 산화제로서 대상물을 완벽히 산화 및 분해시키고, 오존이나 과산화수소보다 반응시간이 빠르고 산화력이 훨씬 탁월하다

이러한 AOP 공법은 수처리 분야에서는 지하수나 식수의 살균 및 정수, 염소 및 THM(트리할로메탄) 제거, 난분해성 유기물질 분해, 중금속 제거 및 산업 분야에서 폐수처리, 산업용 화학물질 및 독성화합물, 잔류성 유기물질, 내분비 교란물질, 의약품, 미용용품, 농약, 탈미/탈색/악취 제거 등의 다양한 분야로 적용 범위가 확대되고 있고, 공기처리 분야에서는 실내 공기 중의 세균, 곰팡이 및 바이러스 살균, HCHO(포름알데히드), VOC(휘발성유기화합물)같은 유해물질과 악취를 분해 및 제거에 주로 활용되고 있으며 본 발명에서도 이러한 기능을 활용하고자 하였다

본 발명에서는 AOP 공법을 적용하여 배기관에서 배기되는 공기에 대하여 1차로 악취제거 및 살균 처리하였다

즉, 사육용 케이지에서 배기된 공기를 멸균정화장치로 보내어 AOP 공법을 적용하여 1차로 악취제거 및 살균 처리 하였다

다음, 본 발명에서는 UV 램프를 사용하여 내부 공기에 대하여 2차로 악취제거 및 살균 처리하는 과정을 수행하였다

자외선 살균작용은 200 ~ 280nm의 자외선 영역인 UV-C에서 박테리아, 바이러스 등과 같은 각종 세균의 세포막을 투과하여, 더 이상 세포증식이 이루어지지 않도록 DNA를 손상키거나 파괴하는 것을 의미하는데, 253.7nm 자외선 살균력이 가장 높기 때문에 본 발명의 실시예로 253.7nm UV 램프를 적용하여 살균처리하였다.

마지막으로 본 발명의 멸균 정화 장치에서는 필터 즉 프리필터와 헤파필터를 적용하여 내부 공기에 대하여 3차로 공기정화가 가능하도록 하였다

참고로, 프리필터는 입자크기가 50 um 이상의 비교적 큰 먼지를 여과하는 필터이고, 헤파필터는 공기 중에 부유하는 입자크기가 0.3um 이상의 집먼지, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등의 오염물질을 여과하는 필터로 본 발명에서는 H-13등급이 적용되었다 여기서, H-13등급이란 의료용 목적으로 개발된 필터로 집진 성능은 99.75 ~ 99.95 % 정도로 알려져 있다

도 18에는 본 발명에서 사용된 프리필터와 헤파필터의 일예가 도시되어 있다.

한편, 본 발명에서는 실험동물 사육용 케이지의 제어부와 유무선으로 연동되는 서버를 더 구비할 수 있다.

도 19는 본 발명에 따른 실험동물 사육용 케이지의 제어부와 서버 및 휴대 단말 또는 컴퓨터간의 연동 과정을 도식적으로 보여주는 도면이고, 도 20과 도 21은 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 실험동물 사육용 케이지의 제어부를 제어하는 일 양태를 보여주는 도면이다.

도 19에서, 본 발명의 서버는 환경 정보 데이터베이스를 구비하여 실험동물 사육용 케이지의 제어부를 통하여 정송되는 환경 정보를 저장할 수 있다.

또한, 도 19에서 알 수 있듯이, 사용자는 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 원격에서 APP/WEB에 접속하여 서버로 소정의 정보 예컨대 환경정보 데이터베이스에 저장된 환경정보를 요청하여 수신할 수 있다(도 20 참고)

또한, 사용자가 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 소정의 제어 정보를 설정하여 서버로 전송할 수 있으며, 서버에서는 실험동물 사육용 케이지의 제어부를 제어할 수 있다(도 21 참고). 즉, 휴대 단말 또는 컴퓨터를 통하여 상기 제어부를 제어할 수 있는 소정의 제어 정보를 상기 서버로 전송하면 상기 서버는 상기 제어 정보에 기초하여 상기 제어부를 제어할 수 있다.

따라서, 원격지에서도 실험동물 사육용 케이지의 상태를 감시할 수 있고 실험동물 사육용 케이지를 원격지에서도 제어할 수 있다는 이점이 있다.

도 22는 본 발명에 따른 지능형 실험동물 관리방법을 전체적인 개념도에 대한 일예이다.

도시된 바와 같이, 개별환기 케이지인 IVC((Individually Ventilated Cage) 장비는 밀폐된 개별 케이지 내에서 실험동물 설치류를 사육하는 것으로 내부의 환기가 무엇보다도 중요하다. 실험동물의 호흡에 의해 발생되는 CO2와 배설물에 의해 발생되는 NH3는 적절한 환기회수(ACH)에 의해 규정치 이하로 관리되어 지며 직접적인 환기 접촉을 피하기 위해 흡배기 입구부 밸브에서는 최대한 공기 유입력을 분산시켜 케이지 내부로 투입 되는 풍속을 예컨대 0.2 m/s 이하 최소의 풍속으로 관리하여 동물이 스트레스를 받지 않도록 하는 것이 중요하다.

온도 또한 중요한 관리 규정이지만 장비가 설치되어 운영되는 외부 환경의 영향을 많이 받기 때문에 센서로 계측, 화면으로 디스플레이 및 모니터링만 하며 나머지 CAGE 내부의 CO2 농도, NH3 농도, 습도만 센서를 통하여 계측하여 환기를 통하여 설정 범위 이내로 자동 조절된다.

또한 케이지 내부에 흡배기 풍량 및 풍속에 의한 압력의 차이 즉 차압이 발생하는데 차압은 실험등급 BIO SAFETY LEVEL (이하 BSL)에 의해 관리되는 병원체에 대하여 중요한 역할을 한다. 양압 사육 시는 흡기부 환기회수(ACH)를 고정하고 배기부 환기회수를 적게 하여 환경 설정 기준치 및 범위 이내의 양압 형성이 가능하며 건강한 동물을 사육할 때 CAGE 외부의 위험 병원체가 내부로 유입되는 것을 방어할 목적으로 사용되어지며 음압의 경우 양압과는 반대로 배기부의 환기회수를 고정하고 흡기부의 환기회수를 적게 하여 환경 설정 기준치 및 범위 이내의 음압을 형성하여 고위험 병원체를 보유한 동물을 사육할 때 케이지 내부의 고 위험 병원균이 외부로 나가지 못하도록 하기 위한 목적으로 사용되어 진다. 즉 양압은 주로 BSL 1~2등급의 위험하지 않은 실험에 사용되어지며 음압은 BSL3등급 이상의 고위험 병원체 실험에 사용하는데 BSL3등급 실험의 경우 CAGE의 밀폐도가 무엇보다도 중요하다. 사육이 진행되면 최적의 환경 유지를 위한 장비의 환기회수를 선정하여 진행하며 흡배기 강제 환기를 하게 되고 이때 흡배기 차이에 의해 실험 목적별로 설정 차압을 형성하여 사육 진행하게 된다.

본 발명의 경우, 셋팅 되어진 차압설정 값(SV)을 유지하기 위하여 급기팬과 배기팬의 속도를 조절하는 방식으로 현재값(PV)이 SV보다 작으면 급기팬 스피드를 올려 차압 PV를 상승시키고. PV가 SV 보다 크면 배기팬의 스피드를 증속시켜 챔버 내의 차압을 유지하며, 이때 배기팬과 팬의 속도 결정 방식은 세부 실험을 통하여 결정하도록 하였다.

지금까지 설명한 본 발명의 멸균 정화 장치를 사용하는 경우, 사육용 케이지 내부의 오염원을 효율적으로 살균하여 제거할 수 있으며, 전술한 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어방법과 연동시켜 함께 실시하는 경우 보다 쾌적하고 정화된 공기의 제공이 가능하며, 원격지에서도 실험동물 사육용 케이지의 상태를 감시할 수 있고 실험동물 사육용 케이지를 원격지에서도 제어할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 외부 공기가 사육용 케이지 내부로 급기되는 흡기관과, 사육용 케이지의 내부 공기가 배기되는 배기관과, 상기 배기관에서 배기되는 내부 공기를 공급받아 멸균 정화하기 위하여 하나 이상의 AOP 램프 및 적어도 하나 이상의 UV 램프 및 필터를 구비하는 멸균 정화 장치와, 상기 흡기관과 연결되는 흡기부(제 1 모터와 제 1 블로어 구비)와, 상기 멸균 정화 장치와 연결되는 배기부(제 2모터와 제 2블로어 구비)와, 상기 흡기관 내부에 설치되는 유속 센서와, 상기 배기관 내부에 설치되어 배기되는 공기의 정보를 측정하는 환경 정보 측정용 센서와, 상기 제 1 및 제 2 모터의 듀티비를 제어하는 제어부를 구비하는 실험동물 사육용 케이지를 원격으로 제어하는 지능형 실험동물 관리방법에 관한 것으로,
   상기 배기관으로부터 상기 멸균 정화 장치로 공급되는 상기 사육용 케이지의 내부 공기는 적어도 상기 하나 이상의 AOP 램프 및 상기 적어도 하나 이상의 UV 램프를 거쳐 살균 처리된 후 상기 필터를 거쳐 상기 배기부로 공급되며,
   상기 사육용 케이지 내부의 환경 정보 맞춤형 공조 제어를 위하여
   (a) 상기 사육용 케이지 내부 환기를 위하여 설정하고자 하는 설정 ACH(Air Change per Hour: 시간당 환기 횟수)를 제어부에 전송하는 단계;
   (b) 상기 설정 ACH에 대응하여, 상기 흡기관으로 급기되는 공기 유량을 상기 제어부에서 계산하는 단계;
   (c) 상기 공기 유량에 대응하는 제 1 공기 유속을 상기 제어부에서 계산하는 단계;
   (d) 상기 제어부에서 상기 제 1 공기 유속에 대응하는 상기 제 1 블로어의 RPM을 계산하는 단계;
   (e) 상기 제어부가 상기 제 1 블로어의 상기 RPM 유지를 위하여 상기 제 1 블로어를 제어하는 상기 제 1 모터의 듀티비를 계산하는 단계;
   (f) 상기 제 1 모터를 작동시키는 단계;
   (g) 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시키는 단계;
   (h) 상기 흡기관 내부에 설치된 유속 센서를 통하여 상기 흡기관으로 급기되는 제 2 공기 유속이 측정되어 상기 제어부로 전송되는 단계;
   (i) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유속에 대응하는 제 2 공기 유량을 계산하는 단계;
   (j) 상기 제어부에서 상기 제 2 공기 유량에 따라 계산되는 측정치인 측정 ACH를 도출하고 상기 설정 ACH와의 차이를 비교하는 단계;
   (k) 상기 설정 ACH와 상기 측정 ACH의 차이가 제로로 수렴할 때까지 상기 단계 (f) ~ 단계 (j)를 반복 실시하되, 상기 단계 (f)의 상기 제 1 모터 작동을 위한 듀티비를 소정 수치 증가 또는 감소시킨 후 반복 실시하는 단계;로 이루어지며,
   상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터와 10% 차이가 나는 듀티비를 갖도록 상기 제 2 모터를 작동시키기 위하여,
   상기 사육용 케이지 내부를 음압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 낮도록 하며,
   상기 사육용 케이지 내부를 양압 상태로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 제 1 모터의 듀티비가 상기 제 2모터의 듀티비보다 10% 높도록 하며,
   상기 배기관 내부에 설치된 상기 환경 정보 측정용 센서는 상기 배기관을 통하여 배기되는 환경 정보인 공기의 온도, 습도, 산소, 이산화탄소, 암모니아 정보중 적어도 어느 하나 이상을 측정하며, 상기 환경 정보 측정용 센서에서 측정된 환경 정보의 오염도가 제어부에서 기설한 기준치를 이탈하는 경우, 상기 단계 (f)와 상기 단계 (g)의 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 듀티비를 기존 상태 대비 5% 증가시키는 것을 특징으로 하는 지능형 실험동물 관리방법.