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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 6종의 상용 간접구를 대상으로 하여 연소 시 온도 변화와 최고온도, 자극시간 등을 관찰하여 상용 간접구로 인한 자극량을 조사하여 앞으로의 연구에 응용할 수 있는 기초자료로서 발표하는 바이다.
- 반면에 Riadh 등24)은 47～50℃의 온도에서 10분 이상의 온열자극은 조직 괴사와 응고, 단백질 변성이 일어날 수 있음을 경고하였고, Landsberg 등25)은 42℃이상의 온도를 유지하되 47℃ 이상의 온도에서 10분을 넘기면 안되며 50℃를 넘기지 않아야 한다고 하였다. 따라서 본 연구에서는 agarose-gel plate를 이용하여 6종의 상용 간접구의 열자극량의 차이를 비교하는 연구를 진행하여 열특성을 비교하였다.
- 열량의 비율을 이용한 위의 열자극량의 비교는 단순히 열자극량의 상대적인 양의 비교에 그칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이에 더하여 시간-온도적인 2차원적 평면에서 제품별 열자극량의 안정도를 비교하였다. 최고온도를 x축으로, 최고온도 도달시간을 y축으로 하는 온도-시간좌표에 각각의 뜸에 따른 최고온도와 최고온도 도달시간을 표시한 후, (최고온도의 중앙값, 최도온도 도달시간의 중앙값)으로 표현되는 중앙값 좌표를 중심으로 하는 최고온도와 최고온도 도달시간의 표준편차값을 장축과 단축으로 하는 타원을 그려 그 범위 안에 드는 시료의 비율을 관찰하였다.
- 본 연구에서는 agarose-gel을 이용한 피부 대용 열자극량 측정기를 개발하기에 앞서 agarose-gel plate를 이용하여 6종의 상용 간접구 열자극량의 차이를 비교하는 연구를 진행하여 각각의 제품에 따른 연소 시의 온도변화, 최고온도, 최저온도를 측정하여 상용 간접구의 열특성과 열자극량의 안정성에 대해 조사하였다. 그러나 본 연구에서는 실제 인체에서의 온열치료의 적절한 열자극량을 기준으로 한 제품별 열자극량의 비교를 시행하지 못하고 각 제품에 따른 상대적인 비교에 그치고 있다.
제안 방법
- 각각의 간접구는 크기와 무게를 측정하기 전 48시간 이상 가로, 세로, 높이가 각각 160, 100, 40mm인 밀폐용기에 적정량의 silicagel blue (삼전순약, 대한민국)와 함께 넣어 조화하였다.
- 온도측정용 prove를 장착한 agarose gel plate와 점화장치는 가로 · 세로 · 높이가 80cm, 80cm, 30cm인 배기장치가 설치된 상자에 넣고 연소하였다.
- 3mm의 cell culture plate (35x10 dish, SPL, Korea) 바닥면 가운데에 지름 약 1～2mm의 구멍을 뚫은 후 온도측정용 열전대를 넣어 열전대의 온도측정 부분이 plate 뚜껑에 닿도록 하여 열전대를 고정하였다. 이와 같이 준비된 plate에 온도 측정 3시간 전에 생리식염수에 agarose(Cambrix Bio Science Rockland. Inc. USA)를 3% 농도로 녹여 부은 후 plate 뚜껑을 닫고 상온에서 응고시켜 agarose gel의 표면에 열전대의 용접부가 위치하도록 하였다 (Fig. 1A).
- 간접구 점화장치는 2.4V 차량용 시거잭(Plug assyciger lighter, 현대모비스, 대한민국)의 코일 부분을 분리하여 직류전원장치(WYSP 150s24A, (주)우영상사, 대한민국)를 통해 전원을 공급하였으며, magnetic base의 arm을 이용하여 뜸 상단면에서 약 1mm 위에 위치하도록 고정하였다(Fig. 1B).
- 온도측정용 prove를 장착한 agarose gel plate와 점화장치는 가로 · 세로 · 높이가 80cm, 80cm, 30cm인 배기장치가 설치된 상자에 넣고 연소하였다. 점화 전 60초간의 온도를 측정한 후 점화하였으며, 점화 후 1,800초 동안의 온도변화를 0.1℃ 단위로 측정하였다. 연소온도의 측정은 4개의 시료가 동시에 이루어졌으며, 온도를 측정하는 동안 소형 팬을 이용하여 뜸 연기를 배출하였다.
- 1℃ 단위로 측정하였다. 연소온도의 측정은 4개의 시료가 동시에 이루어졌으며, 온도를 측정하는 동안 소형 팬을 이용하여 뜸 연기를 배출하였다. 상자에 설치된 배기장치는 뜸의 연소에 영향을 주지 않도록 장치되었다.
- 간접구 연소시의 온도 profile은 온도의 변화량을 표시하였다. 간접구에 점화하기 전 60초간의 온도 평균을 기준온도로 하고 매 초단위로 측정된 온도에서 기준온도를 빼서 온도변화량을 계산하였다. 제품군별로 측정된 20개 샘플의 온도변화량의 평균과 표준편차로 각 제품군별 연소 시 온도 프로파일을 제작하였다.
- 간접구에 점화하기 전 60초간의 온도 평균을 기준온도로 하고 매 초단위로 측정된 온도에서 기준온도를 빼서 온도변화량을 계산하였다. 제품군별로 측정된 20개 샘플의 온도변화량의 평균과 표준편차로 각 제품군별 연소 시 온도 프로파일을 제작하였다.
- 상용 간접구의 최고온도와 도달시간의 분포범위를 입체적으로 관찰하기 위하여 각각의 제품군별 최대온도-도달시간의 중앙값 좌표를 중심으로 최대온도, 도달시간의 표준편차 범위의 영역을 원으로 그린 후 각각 시료의 최대온도-도달시간을 좌표에 표시하여 그 분포를 살펴보았다. 그 결과 서암뜸은 10개, 백령알뜸은 6개, 기황 구장뜸은 8개, 태양으뜸은 8개, 태극뜸은 9개, 동방알뜸은 11개의 시료가 위에서 정한 범위 안에 들어 동방알뜸이 범위 외 제품이 가장 적은 것을 알 수 있었다(Fig.
- 온열요법에 있어 치료효과는 온도와 시간과 유관하다는 기존 연구결과에 의거하여 열자극량을 계산하였는데, 본 연구에서는 온도-시간 곡선에서 연소 시작부터 최고온도까지의 면적으로 계산하였다. 이는 각각의 간접구의 열량으로 agarose gel의 비열을 나눈 것으로, 열자극량의 상대적인 양을 비교하는 데 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 따라서 본 연구에서는 이에 더하여 시간-온도적인 2차원적 평면에서 제품별 열자극량의 안정도를 비교하였다. 최고온도를 x축으로, 최고온도 도달시간을 y축으로 하는 온도-시간좌표에 각각의 뜸에 따른 최고온도와 최고온도 도달시간을 표시한 후, (최고온도의 중앙값, 최도온도 도달시간의 중앙값)으로 표현되는 중앙값 좌표를 중심으로 하는 최고온도와 최고온도 도달시간의 표준편차값을 장축과 단축으로 하는 타원을 그려 그 범위 안에 드는 시료의 비율을 관찰하였다. 그 결과 동방알뜸과 서암뜸에서 절반 이상의 시료가 표준편차 타원의 범위 안에 들었으며, 백령알뜸의 경우에는 표준편차 타원범위 안에 든 시료의 비율은 0.
- 3에 그쳐 동일한 제품군 내에서 고르지 않은 열자극량의 분포를 보였다. 이와 같은 분석의 경우 이상값을 제외하고 중앙값과 표준편차를 설정하는 경우도 있겠으나, 의료환경에서는 이와 같은 이상값의 제품으로 인해 뜸의 치료효과가 감소하거나 화상을 입는 경우가 발생할 수 있기 때문에 본 연구에서는 이상값을 제외하지 않고 분석하였다.
- 6종의 상용 간접구를 대상으로 하여 연소 시 온도 변화와 최고온도, 자극시간 등을 관찰하여 상용 간접구로 인한 자극량을 조사한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
대상 데이터
- 상용 간접구의 품질 균일성을 조사하기 위하여 서암뜸((주)구암, 대한민국), 백령알뜸(백령물산, 대한민국), 기황 구장뜸(기황산업, 대한민국), 태양으뜸 (태양산업, 대한민국), 태극뜸(행림서원, 대한민국), 동방알뜸(동방침구제작소, 대한민국)의 여섯 가지 상용 간접구 제품을 의료기상사를 통해 제공받아 사용하였다.
- 측정을 위한 시료는 제품군 별로 1갑에서 무작위로 4개씩 5갑에서 20개의 시료를 선택하였다. 다만 동방 알뜸은 한 봉에 5갑 분량의 제품이 들어 있었기 때문에 한 봉에서 무작위로 20개의 시료를 선택하였다.
- 측정을 위한 시료는 제품군 별로 1갑에서 무작위로 4개씩 5갑에서 20개의 시료를 선택하였다. 다만 동방 알뜸은 한 봉에 5갑 분량의 제품이 들어 있었기 때문에 한 봉에서 무작위로 20개의 시료를 선택하였다.
데이터처리
- 본 연구에 사용된 평균, 표준편차의 계산과 온도 profile의 제작에는 Microsoft사의 Excel 2010을 사용하였으며, 제품간의 차이는 PASW Statistics 18(Polar Engineering and Counsulting, USA)를 사용하여 Tukey's HSD Posthoc 검정에 따라 ANOVA를 시행하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
- And it shows ‘Seoam’ brand commercial indirect moxibustion has significantly greater heat compaired with other brands except ‘DongBang’ brand as a result of ANOVA test.
- It shows ‘Seoam’ brand commercial indirect moxibustion has longer time taken to reach the maximum temperature of agarose surface significantly; and ‘Baekryoung’ brand has shorter time taken to reach the maximum temperature of agarose surface significantly as a result of ANOVA test.
이론/모형
- 간접구 연소 시 온도측정은 접촉식 프로브가 장착된 디지털 온도계(DaqPRO 5300, FOURIER, Israel)를 이용하였다. 온도측정용 prove를 장착한 agarose gel plate와 점화장치는 가로 · 세로 · 높이가 80cm, 80cm, 30cm인 배기장치가 설치된 상자에 넣고 연소하였다.
성능/효과
- 87℃로 제품군간의 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 6 개 제품군의 분포범위는 모두 비슷하였으나, 타 제품군에 비해 동방알뜸과 서암뜸, 태극뜸의 최고온도의 분포가 보다 중앙값에 가깝게 밀집되어 있는 것을 알 수 있었다(Table 1. Fig. 4,).
- 296.05±48.35초가 소요되었으며, 서암뜸의 도달시간이 타 제품군에 비해 유의하게 길었으며 백령알뜸의 도달 시간은 타 제품군에 비해 유의하게 짧았다(Table 2, Fig. 5).
- 각 상용 간접구의 제품별로 피부에 전달되는 열량의 비는 중앙값을 기준으로 서암뜸 · 동방알뜸 · 태극뜸 · 태양 으뜸 · 구장뜸 · 백령알뜸의 순으로 높았으며, 다른 제품군에 비해 백령알뜸이 agarose gel에 전해준 열량이 유의하게 적은 것을 알 수 있었다.
- 각 상용 간접구의 제품별로 피부에 전달되는 열량의 비는 중앙값을 기준으로 서암뜸 · 동방알뜸 · 태극뜸 · 태양 으뜸 · 구장뜸 · 백령알뜸의 순으로 높았으며, 다른 제품군에 비해 백령알뜸이 agarose gel에 전해준 열량이 유의하게 적은 것을 알 수 있었다. 태극 뜸과 백령알뜸의 열량은 다른 제품이 비해 상대적으로 안정적이었으며, 구장뜸의 열량은 상대적으로 그 변화폭이 큰 것을 알 수 있었다(Fig. 6).
- 상용 간접구의 최고온도와 도달시간의 분포범위를 입체적으로 관찰하기 위하여 각각의 제품군별 최대온도-도달시간의 중앙값 좌표를 중심으로 최대온도, 도달시간의 표준편차 범위의 영역을 원으로 그린 후 각각 시료의 최대온도-도달시간을 좌표에 표시하여 그 분포를 살펴보았다. 그 결과 서암뜸은 10개, 백령알뜸은 6개, 기황 구장뜸은 8개, 태양으뜸은 8개, 태극뜸은 9개, 동방알뜸은 11개의 시료가 위에서 정한 범위 안에 들어 동방알뜸이 범위 외 제품이 가장 적은 것을 알 수 있었다(Fig. 7, 8).
- 상용 간접구 연소 시의 온도 변화 형태를 보면 6종의 간접구 모두에서 그 연소온도의 변화 형태는 일정하고 다만 최고온도, 최고온도 도달시간, 표준편차만이 차이가 있음을 알 수 있었다. 이는 6종의 상용 간접구가 동일한 연소-냉각에 있어서 동일한 형태를 지니고 있다고 볼 수 있으며, 다만 제품의 규격에 차이26)가 나기 때문에 발생하는 열자극량의 차이가 있다고 사료된다.
- 최고온도에의 도달시간은 서암뜸이 다른 제품에 비해 유의하게 길었으며, 백령알뜸은 유의하게 짧았다. 최고온도와 도달시간 간의 Pearson 상관분석 결과 Pearson 상관계수는 0.
- 이는 각각의 간접구의 열량으로 agarose gel의 비열을 나눈 것으로, 열자극량의 상대적인 양을 비교하는 데 사용할 수 있을 것으로 사료된다. 실험에 사용한 6가지 제품의 열자극량을 비교해본 결과 서암뜸의 열자극량이 다른 제품에 비해 유의하게 높았으나, 동방알뜸에서는 서암뜸과 유의한 차이가 발견되지 않았다. 따라서 서암뜸은 다른 뜸에 비해 화상의 위험이 크고, 백령알뜸은 자극량이 적어 치료효과가 적을 수 있다고 사료된다.
- 최고온도를 x축으로, 최고온도 도달시간을 y축으로 하는 온도-시간좌표에 각각의 뜸에 따른 최고온도와 최고온도 도달시간을 표시한 후, (최고온도의 중앙값, 최도온도 도달시간의 중앙값)으로 표현되는 중앙값 좌표를 중심으로 하는 최고온도와 최고온도 도달시간의 표준편차값을 장축과 단축으로 하는 타원을 그려 그 범위 안에 드는 시료의 비율을 관찰하였다. 그 결과 동방알뜸과 서암뜸에서 절반 이상의 시료가 표준편차 타원의 범위 안에 들었으며, 백령알뜸의 경우에는 표준편차 타원범위 안에 든 시료의 비율은 0.3에 그쳐 동일한 제품군 내에서 고르지 않은 열자극량의 분포를 보였다. 이와 같은 분석의 경우 이상값을 제외하고 중앙값과 표준편차를 설정하는 경우도 있겠으나, 의료환경에서는 이와 같은 이상값의 제품으로 인해 뜸의 치료효과가 감소하거나 화상을 입는 경우가 발생할 수 있기 때문에 본 연구에서는 이상값을 제외하지 않고 분석하였다.
- 1. 6종의 상용 간접구 연소 시 연소형태에는 차이가 없었다.
- 2. 6종의 상용 간접구 연소 시 최고온도는 서암뜸과 동방알뜸이 백령알뜸과 태양알뜸에 비해 높았다.
- 3. 6종의 상용 간접구 연소 시 최고온도에의 도달 시간은 서암뜸이 다른 제품에 비해 유의하게 길었으며, 백령알뜸은 유의하게 짧았다.
- 4. 6종의 상용 간접구 연소 시 열자극량은 서암뜸이 가장 크고 백령알뜸이 가장 작았다.
- 5. 6종의 상용 간접구 연소 시 동방알뜸이 가장 안정적인 열자극량을 보였다.
- 각각의 상용 간접구 제품의 최고온도의 분포를 비교해 본 결과 구장뜸의 최대온도변화는 평균 19.85± 3.50℃, 동방알뜸의 최대온도변화는 20.88±3.35℃, 백령알뜸의 최대온도변화는 17.60±3.61℃, 서암뜸의 최대온도변화는 22.10±2.64℃, 태극뜸의 최대온도변화는 20.11±2.67℃, 태양으뜸의 최대온도변화는 17.96±2.87℃로 제품군간의 유의한 차이는 관찰되지 않았다.
- 6종의 상용 간접구의 온도변화 곡선을 겹쳐 그 형태와 크기를 비교한 결과, 각각의 온도변화곡선은 그 형태는 동일하지만, 최고점의 높이와 최고점에 도달하는 시간에 차이가 있음을 알 수 있었다. 서암뜸과 동방알뜸이 agarose gel 표면의 온도를 가장 크게 변화시켰으며, 백령알뜸과 태양으뜸이 agarose gel 표면의 온도를 가장 적게 변화시켰다.
후속연구
- 온열요법에 있어 치료효과는 온도와 시간과 유관하다는 기존 연구결과에 의거하여 열자극량을 계산하였는데, 본 연구에서는 온도-시간 곡선에서 연소 시작부터 최고온도까지의 면적으로 계산하였다. 이는 각각의 간접구의 열량으로 agarose gel의 비열을 나눈 것으로, 열자극량의 상대적인 양을 비교하는 데 사용할 수 있을 것으로 사료된다. 실험에 사용한 6가지 제품의 열자극량을 비교해본 결과 서암뜸의 열자극량이 다른 제품에 비해 유의하게 높았으나, 동방알뜸에서는 서암뜸과 유의한 차이가 발견되지 않았다.
- 따라서 이후의 연구에서는 agarose gel의 열특성에 대한 연구를 진행하여 agarose gel을 이용한 피부대체 온열자극모델을 제작, 이를 통해 동물모델이나 인체실험을 거치지 않고도 뜸으로 인한 피부의 온도변화를 예측해 치료효과를 최대화하면서도 화상의 위험은 최소화하는 뜸의 규격 또는 시술법을 제안할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 보다 많은 수의 시료의 분석을 통해 상용 간접구의 열자극량에 대한 품질관리가 이루어지기를 바라는 바이다.
- 따라서 이후의 연구에서는 agarose gel의 열특성에 대한 연구를 진행하여 agarose gel을 이용한 피부대체 온열자극모델을 제작, 이를 통해 동물모델이나 인체실험을 거치지 않고도 뜸으로 인한 피부의 온도변화를 예측해 치료효과를 최대화하면서도 화상의 위험은 최소화하는 뜸의 규격 또는 시술법을 제안할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 보다 많은 수의 시료의 분석을 통해 상용 간접구의 열자극량에 대한 품질관리가 이루어지기를 바라는 바이다.
- 위의 결과를 통해 6종의 상용 간접구 연소 시의 열특성을 알고 제품별 열자극량을 비교할 수 있었으나, 적절한 열자극량에 대해서는 밝힐 수 없었다. 앞으로의 연구에서는 피부대체 모델의 확립으로 적절한 열자극량을 가진 뜸의 정보를 얻을 수 있기를 기대한다.
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