• KSBB Journal
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• v.16 no.5
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• pp.493-499
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• 2001

This work presented the monitoring technique of biological processes by a 2-dimensional fluorescence sensor. The 2-dimensional fluorescence sensor can be used to monitor some important variable during cultivation processes simultaneously. In this study we have monitored fermentation processes of a few microorganisms such as recombinant E.coli, A. terreus and T. vulgaris. and investigated the change of the fluorescence spectra in the fermentation processes qualitatively. The 2-dimensional fluorescence sensor can be also used to monitor biochemical reactions and separation processes and applied for the optimization of biological processes.

• Information Display
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• v.17 no.2
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• pp.25-31
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• 2016

압광 기술의 발전으로 인하여 압광 소재가 형광 페인트나 박막 형태로 제조되어, 응력을 받고 있는 소재의 표면에 적용됨으로써 실시간으로 가해지는 응력과 변형의 정도 및 그 변화를 가시적으로 표시 하고자 하는 센서 기술이 지난 10 여 년간 비약적으로 발전하였다. 이러한 성과를 바탕으로 본 기술 특집 원고에서는 압광 및 형광 기반의 스마트 센서 개발과 관련된 분야에 특화된 내용을 중점적으로 요약 소개 하였다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.18 no.4
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• pp.304-309
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• 2015

To evaluate the degree of contamination caused by oil spill accident in the sea, the in-situ sensors which are based on the scientific method are needed in the real site. The sensors which are based on the fluorescence detection theory can provide the useful data, such as the concentration of oil. However these kinds of sensors commonly are composed of the ultraviolet (UV) light source such as UV mercury lamp, the multiple excitation/emission filters and the optical sensor which is mainly photomultiplier tube (PMT) type. Therefore, the size of the total sensing platform is large not suitable to be handled in the oil spill field and also the total price of it is extremely expensive. To overcome these drawbacks, we designed the fluorimeter for the oil spill detection which has compact size and cost effectiveness. Before the detail design process, we conducted the experiments to measure the excitation and emission spectrum of oils using five different kinds of crude oils and three different kinds of processed oils. And the fluorescence spectrometer were used to analyze the excitation and emission spectrum of oil samples. We have compared the spectrum results and drawn the each common spectrum regions of excitation and emission. In the experiments, we can see that the average gap between maximum excitation and emission peak wavelengths is near 50 nm for the every case. In the experiment which were fixed by the excitation wavelength of 365 nm and 405 nm, we can find out that the intensity of emission was weaker than that of 280 nm and 325 nm. So, if the light sources having the wavelength of 365 nm or 405 nm are used in the design process of fluorimeter, the optical sensor needs to have the sensitivity which can cover the weak light intensity. Through the results which were derived by the experiment, we can define the important factors which can be useful to select the effective wavelengths of light source, photo detector and filters.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.8 no.3
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• pp.221-227
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• 1995

The fiber optic fluorosensor that shows a specific selectivity for calcium ion is studied. This sensor employs protein Calmodulin(CaM) which forms a fluorescent chelate with $Ca^{2+}$. A dialysis membrane is used to entrap a fluorescein isothiocyanate-labeled CaM solution at the common end of a bifurcated fiber optic bundle. The sensing mechanism of this sensor is based on the shifts in the fluorescence spectrum of metal-calmodulin complexes which FCaM forms a chelate with $Ca^{2+}$. Upon binding with $Ca^{2+}$, CaM undergoes a conformational change which induces a change in the fluorescence of FCaM. This change in fluorescence signal which is measured by photomultiflier tube is related to the concentration of $Ca^{2+}$ for calibration curve. Detection limit for $Ca^{2+}$ and the interference effects by $Mg^{2+}$, $Eu^{3+}$ and $La^{3+}$ for this sensor are studied. Response time and life time for this fluorosensor are also investigated.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.64 no.2
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• pp.74-78
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• 2020

A push-pull conjugated dye (DCMP) was covalently immobilized on a silanized glass surface to produce a high sensitivity pH sensor film for operating in the acidic region. A pH-sensitive sensor film was prepared by photo-initiating copolymerization of a modified DCMP (DCMA), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and triethylene glycol dimethacrylate on the silanized glass surface. The absorbance of the sensor film increased with increasing pH between pH 2.0 and 5.0, and the fluorescence intensity of the film also increased about 50 times with increasing pH in the same pH range. The sensor film was reversible and reproducible under acidic conditions. The sensor film showed a relatively short response time between 20-50 seconds and high selectivity for proton in the presence of various metal ions.

• KSBB Journal
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• v.19 no.1
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• pp.27-32
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• 2004

2-Dimensional fluorescence sensor has a wide range of excitation and emission wavelengths, that some biogenic fluorphors in a biological process can be monitored simultaneously. The production processes of 5-aminolevulinic aicd (ALA) by recombinant E. coli BL21 (DE3) pLysS harboring plasmid pFLS45 were on-line monitored by a 2-dimensional fluorescence sensor The characteristics of fluorescence spectrum was dependent upon physical and biological factors of a bioprocess such as culture pH, cell mass etc. Some off-line data were correlated to the fluorescence intensity well, which was monitored at some combination of excitation and emission wavelengths by the 2-dimensional fluorescence sensor.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.51 no.3
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• pp.258-264
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• 2007

Novel fluoride sensory systems have been successfully developed. Previously developed method of the fluoride-induced lactonization to fluorescent molecules was detailed, and newly developed fluoride-induced aromatic cyclization scheme was introduced. Based on the strategies using the specific affinity of fluoride to silicon, our systems are highly selective for fluoride ion. Incorporation of the developed sensor to a conjugated polymer has successfully enhanced its sensitivity to fluoride ion.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.25 no.3
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• pp.37-41
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• 2018

This paper presents the integrated fluorescent oxygen sensor probe module based on planner lightwave circuits using UV imprint lithography. The oxygen sensor system is consisted of the optical source part, optical detector part and optical sensing probe part to be composed of the planner lightwave circuit and oxygen sensitive thin film layer. Firstly, we optimally designed the planner lightwave circuit with asymmetric $1{\times}2$ beam splitter using beam propagation method. Then, we fabricated the planner lightwave circuits using UV imprint lithography process. This planner lightwave circuits transmitted the optical power with 76% efficiency and the fluorescence signal with 70% efficiency. The oxygen sensitive thin film layer is coated on the end face of planner lightwave circuit. The oxygen sensor system using this sensor probe module with planner lightwave circuit could measure the concentration with 0.3% resolution from 0% to 20% gas range. This optical oxygen sensor probe module make it possible to compact, simple and cheap measurement system.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2002.04a
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• pp.305-308
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• 2002

선택적인 이온센서의 개발은 환경적, 생리학적, 의학적 중요성에 의해 높은 관심을 받고 있다. 지금까지 전기 화학적인 검출, 형광검출, 그리고 다른 광학적인 방법들에 근거한 매우 다양한 이온센서들이 연구되어 왔다. 금속이온들의 선택적인 결합은 음이온들이나 중성물질 보다 상당히 쉽게 결합하기 때문에, 금속이온 인식을 위한 형광 화학센서들의 개발이 일찍부터 이루어졌다. (중략)