• 대한화학회지
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• 제65권4호
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• pp.260-267
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• 2021

친환경 천연 소재에 대한 필요성이 증가하면서, 천연 염료에 대한 연구에도 많은 관심이 증가하고 있다. 자연에서 얻을 수 있는 천연 염료 중 하나인 커큐민(Curcumin)은 인체 무독성의 친환경 분자로, 강황에서 발견되는 원료 중 하나이다. 본 연구에서는 커큐민을 잉크화 한 후 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 방법을 통해 종이와 면직물에 프린트하여 암모니아 및 염화 수소 가스에 대한 색채 감지 거동 특성을 분석하였고, 이를 이용하여 음식물 부패여부를 확인할 수 있는 비색 센서로 제안하였다. 이를 위해 종이와 면직물에 프린트된 시료의 암모니아 가스 노출에 따른 색차를 비교하고, 가역성과 내수성을 확인하였다. 두 시료 모두 암모니아와 염화 수소에 대한 가역반응을 보였으며, 부패한 음식에서 발생하는 미량의 암모니아에 대해서도 육안으로 관찰할 수 있을 정도의 색상 변화를 나타내어, 식품 부패 비색 센서로 활용 가능함을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.125-133
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• 2022

현장 진단 검사가 가능한 센서에 대한 수요가 급증함에 따라, 이동성과 편리성이 개선된 센서에 대한 필요성이 대두되고 있다. 다양한 형태의 센서들 중에서도, 전기 변색 물질을 도입하여 분석 물질의 존재 유무 및 농도를 색 변화를 통해 나타낼 수 있는 전기 변색 센서들은 기존의 전기화학 센서 및 비색 센서의 강점들을 합친 형태의 센서로 각광받고 있다. 전기 변색 센서들은 기존 센서들에 비해 소형화 및 단순화하기 용이하며, 결과 해석이 간편하다는 장점을 지니고 있어 넓은 범위의 분석 물질들에 대해 활발히 연구되어 왔다. 더 나아가, 최근에는 전기 변색 센서를 유연한 기판 위에 형성하거나, 센서 자체에서 자가 발전이 가능하도록 발전이 이루어지고 있어 분석 물질에 대한 실시간 모니터링이 가능한 웨어러블 센서로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 리뷰에서는 다양한 형태의 전기 변색 센서들을 주요 전략 및 특징에 따라 나누어 그 원리 및 응용을 소개하였다.

• 센서학회지
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• 제29권4호
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• pp.270-274
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• 2020

In this study, a read-out integrated circuit (ROIC) that can be applied to a colorimetry-based optical sensor for analyzing total phosphorus and total nitrogen was developed and characterized. The proposed ROIC minimizes the effect on temperature fluctuation, improves sensitivity, and extends the dynamic range by utilizing a dual optical path and feedback control circuit. Using a dual optical path makes it possible to calibrate the output signal of the optical sensor automatically, along with the temperature fluctuation. The calibrated voltage is fed back into the measurement stage; thus, the output current of the measurement is adaptively controlled. As a result, the sensitivity and dynamic range of the proposed ROIC are improved. Finally, a total-phosphorus analysis was conducted by utilizing the ROIC. The ROIC was found to operate stably over a wide temperature range.

• KSBB Journal
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• 제11권5호
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• pp.518-523
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• 1996

효소 purine nucleoside phosphoryrase(NP)하 고 xanthine oxidase(XOD) 두 효소를 하나로 고정화시켜 산소 전극으로부터 ATPase 활성 계측용 바 이오 센서를 개발했다. 개발된 ATPase센서를 이용 해서 Thunnus albacares(Yeliowfin tuna), Tetra~ t turus audax(Striped marlin), Prognichthys agoo (Japanese flyingfish) 그리고 Cyprinus carpio ( ( Carp) 등의 각 4종의 어근육 단백질중의 $K^+-, Ca^{2}+- 그리고 Mg^{2+}-$ATPase 활성을 측정하였고, 시료 1 개를 측정는데 3분의 시간을 필요로 하였다. $K^+-, Ca^{2}+-$ATPase 활성의 경우 본 연구에셔 개발한 센 셔를 이용한 측정 결과와 종래(비색측정)법으로 측 정한 결과와의 사이에서 좋은 상관치를 얻었다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권1호
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• pp.72-76
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• 2010

본 연구에서는 탄소 유기물과 CoPh를 혼합하여 농약 잔류량을 측정 할 수 있는 바이오센서를 구현 하였다. 작동 전극은 탄소유기물과 CoPh를 섞어 사용하였고 비율은 CoPh를 7%로 제작하였다. CoPh가 7%인 경우 저농도 thiocholine 농도에서도 민감하게 반응하였다. 대표적인 농약인 카보후란에 대하여 센서의 감도 한계는 약$0.5{\mu}g/L$ 수준이며, 농약 농도에 따른 전극의 출력이 선형적인 결과를 얻었다. 또한 EPN 및 클로로피리포스 농약에 대하여 실험 한 결과 카보후란과 같이 농도에 따라 효과적으로 반응하는 것을 확인하였다. 이러한 센서는 현재 농약 잔류량 측정에 사용되는 비색법과 비교하여도 감도 및 선형성 면에서 뒤떨어지지 않으며, 간이 농약 잔류량 측정기 센서로 사용가능성이 있다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권5호
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• pp.397-403
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• 2002

뇨당 측정 시스템은 소변 속의 글루코오스 농도를 측정함으로서 당뇨 수치를 모니터링하는 비침습적인 당뇨병 자가 진단 장치이다. 본 논문에서는 기존의 침습형 혈당측정방법의 불편성과 비색계를 이용한 뇨당 검사법의 단점을 보완한 뇨당 측정시스템을 설계하였다. 뇨당 측정시스템은 뇨당 측정용 화학센서, 신호검출부, 디지털 제어 및 신호분석부, 디스플레이부 및 전원부로 구성된다. 뇨당측정용 센서로는 재현성이 뛰어나고 다루기가 간편하며 저렴한 가격으로 대량 생산할 수, 있는 일회용 뇨당측정용 전류화학센서를 개발하였다. 설계한 뇨당 측정시스템의 성능을 평가하기 위하여 사람의 소변에 임의의 농도의 글루코오스 성분을 섞은 용액에 대하여 글루코오스 성분 분석시 사용되는 표준장비와의 비교분석을 통해서 글루코오스 농도 검출에 대한 신뢰성 평가를 수행하였다. 회귀분석에 기초한 신뢰성 평가를 수행한 결과 표준오차는 2.85282로 나타났다. 또한, 화학센서를 사용해서 측정하는 시스템을 평가 시 중요한 파라미터인 S.D(Standard Deviation)는 10%로서 임상적으로 유효한 15% 범주 내에 있음을 확인하였고, C.V(Coefficient of Validation)값은 ,5%이내이므로 혈당센서의 기준으로 평가해 볼때 만족하는 결과를 보였다.

• 센서학회지
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• 제33권2호
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• pp.112-116
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• 2024

Gas-sensor technology for volatile organic compounds (VOC) biomarker detection offers significant advantages for noninvasive diagnostics, including rapid response time and low operational costs, exhibiting promising potential for disease diagnosis. Colorimetric gas sensors, which enable intuitive analysis of gas concentrations through changes in color, present additional benefits for the development of personal diagnostic kits. However, the traditional method of visually monitoring these sensors can limit quantitative analysis and consistency in detection threshold evaluation, potentially affecting diagnostic accuracy. To address this, we developed a machine vision platform based on metal-organic framework (MOF) for colorimetric gas sensor arrays, designed to accurately detect disease-related VOC biomarkers. This platform integrates a CMOS camera module, gas chamber, and colorimetric MOF sensor jig to quantitatively assess color changes. A specialized machine vision algorithm accurately identifies the color-change Region of Interest (ROI) from the captured images and monitors the color trends. Performance evaluation was conducted through experiments using a platform with four types of low-concentration standard gases. A limit-of-detection (LoD) at 100 ppb level was observed. This approach significantly enhances the potential for non-invasive and accurate disease diagnosis by detecting low-concentration VOC biomarkers and offers a novel diagnostic tool.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.380-386
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• 2016

본 연구에서는 인플루엔자 바이러스 표면에 존재하는 neuraminidase 효소의 활성을 평가 할 수있는 종이칩 기반의 분석 시스템을 구축하였다. 종이칩의 장점을 살려 분석 전문가와 장비 없이 현장 진단(Point-of-care)이 가능하도록 X-Neu5Ac 기질을 이용한 비색분석법을 통해 시료 내 neuraminidase 효소의 존재를 정량적으로 확인 할 수 있도록 설계 및 제작하였다. Neuraminidase 효소의 활성을 확인할 수 있는 종이칩 센서(Paper-based neuraminidase assay sensor; PNAS) 성능 실험 결과 neuraminidase를 0.004 U/mL 농도부터 검출 가능하였으며, 인간 혈청에 각기 다른 농도로 존재하는 neuraminidase 효소의 양을 활성 평가를 통해 정량적으로 검출할 수 있음을 입증하였다($R^2$ > 0.99). 또한, 보관기간에 따른 종이칩의 안정성 평가 결과 빛이 차단 된 $4^{\circ}C$ 환경에서 보관 시 70일까지 초기 성능이 안정하게 유지됨을 확인하였다. 마지막으로, PNAS 상에서 효소 반응의 신뢰성 평가를 위해 미카엘리스-멘텐 동역학 (Michaelis-Menten kinetics)을 적용하여 X-Neu5Ac 기질에 대한 neuraminidase의 동역학 분석 결과 $K_m$ 값은 $8.327{\times}10^{-3}M$으로 확인되었으며, 이 값은 용액상에서의 효소 반응 속도 계산으로부터 산출된 값과($K_m=8.327{\times}10^{-3}M$) 근사한 수치임을 확인하였다. 본 연구로부터 개발된 종이칩 기반의 neuraminidase 효소 활성 평가 시스템은 인플루엔자 바이러스의 신속하고 안전한 검출에 다양하게 응용 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.323-330
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• 2022

미세유체 종이-기반 분석 장치는 최근 현장 진단 및 환경 물질 감지를 포함한 다양한 적용가능성으로 주목을 받고 있다. 본 연구는 적은 비용과 간단한 검출 방법으로 중금속을 빠르게 검출할 수 있는 3D-μPAD를 제작하기 위해 PDMS 양면 인쇄 방법을 제안하였다. 3D-μPAD 디자인은 레이저 커팅으로 아크릴 스탬프에 적용할 수 있으며, 제작된 스탬프에 PDMS 고분자를 스핀 코팅 후 양면접촉인쇄 방식 도입을 통해 3차원 형태의 소수성 장벽 형성에 필요한 조건을 확인하였다. 구체적으로 소수성 장벽 형성 조건인 고분자 농도, 스핀 코팅 속도 및 접촉 시간에 따라 PDMS 소수성 장벽 면적과 친수성 채널의 면적 변화를 분석함으로써 3D-μPAD 제작 공정 조건 최적화를 수행하였다. 최적화된 μPAD로 니켈, 구리, 수은 이온, pH를 다양한 농도에서 검출하였고 이를 ImageJ 프로그램으로 분석하여 grayscale 값으로 정량화 하였다. 이를 통해 3D-μPAD를 제작함으로써 특별한 분석 기기 없이 다양한 중금속 비색 검출을 수행함으로써 조기진단 바이오 센서로의 응용 가능성을 증명하였다. 이 3D-μPAD는 휴대가 간편한 다중 금속이온 검출 바이오센서로서, 신속한 현장 모니터링이 가능하므로 개발도상국 같은 자원이 제한된 지역에서 유용하게 사용 가능하다.