The fabrication and experimentation of multi-channel electrodes which enable detecting and recording of multi-site neuronal signals have been investigated. A multi-channel electrode array was fabricated by depositing 2000${\AA}$ thick Au layer on the 1000${\AA}$ thick Ti adhesion layer on a glass wafer. The metal paths were patterned by wet etching and passivated by depositing a PECVD silicon nitride insulation layer to prevent signals from intermixing or cross-talking. After placing a thin slice of rat cerebellar granule cell in the culture ring located in central portion of the multi-channel electrode plate, a neuronal signal from an electrode which is in contact with the cerebellar granule cell has been detected. It was found that the electrode impedance ranges 200㏀∼1㏁ and the impedance is not changed by cleaning with nitric acid. Also, the impedance is inversely proportion to the exposed electrode area and the cross-talk is negligible when the electrode spacing is bigger than 600$\mu\textrm{m}$. The amplitude and frequency of the measured action potential were 38㎷ and 2㎑, which are typical values. From the experimental results, the fabricated multi-channel electrode array proved to be suitable for multi-site neuronal signal detection for the analysis of a complicated cell network.
Kim, Jong-Hoon;Jang, Min-Ho;Choe, Jun-Seok;Kim, Do-Young;Tak, Yong-Sug;Cho, Bo-Hyung
Journal of Power Electronics
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제11권1호
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pp.82-89
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2011
Differences in the frequency characteristic applied to a ripple current may shorten fuel cell life span and worsen the fuel efficiency. Therefore, this paper presents an experimental analysis of the ripple current applied variable frequency characteristic in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). This paper provides the first attempt to examine the impact of ripple current through immediate measurements on a single cell test. After cycling for hours at three frequencies, each polarization and impedance curve is obtained and compared with those of a fuel cell. Through experimental results, it can be absolutely concluded that low frequency ripple current leads to long-term degradation of a fuel cell. Three different PEMFC failures such as membrane dehydration, flooding and carbon monoxide (CO) poisoning that lead to an increase in the impedance magnitude at low frequencies are simply introduced.
Electrode impedances are measured to quantitatively characterize the electrode-electrolyte or cell-electrode interfaces. In the case of high-density microelectrode arrays(MEAs) that have been developed for brainmachine interface applications, the characterization process becomes a repeating and time-consuming task; a system that can perform the measurement and analysis in an automated fashion with accuracy and speed is required. However, due to the large number of channels, parasitic capacitance and off-capacitance components of the switching system become the major factors that decreased the accuracy for the measurement of high impedance microelectrodes. Here we investigated the implementation of automatic impedance measurement system with analyzing the causes of possible measurement-related problems in multichannel switching configuration. Based on our multi-channel measurement circuit model, we suggest solutions to the problems and introduce a novel impedance measurement scheme using electro-mechanical relays. The implemented measurement system could measure |Z| < 700 $k{\Omega}$ of impedance in - 10% errors, which can be widely applicable to high density neural recording MEAs.
Kim, Jaehyung;Lee, Mansup;Baik, Seungwan;Kim, Gunho;Hwang, Youngjun;Jeon, Gyerok
한국멀티미디어학회논문지
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제20권10호
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pp.1678-1688
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2017
Infiltration is one of detrimental problems occurring in nursing or medical settings. Early detection of infiltration is essential to minimize the risk of injury from infiltration. To perform a preliminary study on the point of care and automated infiltration detection system, bioelectrical impedance was investigated using bioelectrical impedance analyzer. We would like to report experimental results that allow impedance parameters to effectively distinguish infiltration. Electrodes were attached to both sides of the transparent dressing on the fusion site where IV solution was being infused. Then, impedance parameters before and after infiltration were measured as a function of time and frequency. The experimental results are as follows. After infiltration was intentionally induced by puncturing the vein wall with a needle, the resistance gradually decreased with time. That is, when an alternating current having a frequency of 20 kHz was applied to the electrodes, the resistance gradually decreased with time, reflecting the accumulation of IV solution in the extracellular fluid since the current could not pass through the cell membrane. Impedance parameters and equivalent circuit model for human cell were used to examine the mechanism of current flow before and after infiltration, which could be used for early detection of infiltration.
The characteristics of electric current for the voltaic cell are important for electric power applications. In this paper, an electrical equivalent model consist of three resisters and a capacitance for the Cu/NaCl solution/Zn electrochemical cell is proposed. The capacitance which exists in the Zn electrode/electrolytic interface increased according to Zn electrode area, but cannot affect almost in electric current. Complex impedance plot was used to analysis the interface effect for Zn/electrolyte. This result shows that the interface is similar with the electric transmission line. The short current measurements were conducted to investigate the effects of hydrogen peroxide, the watery sulfuric acid and NaCl aqueous solution. As the hydrogen peroxide increased, the electric current increased because the hydrogen gas being converted with the water. Also electric current increased significantly with increase of the hydrogen ion with the watery sulfuric acid and increased with increase of $Na^+$ ion and $Cl^-$ion in the NaCl electrolyte.
A novel analytic solution has been derived for the bird-cage receiver coil of a magnetic resonance imaging (MRI) system, which is widely used in 3-dimensional medical imaging, by transforming the coil into an equivalent circuit model by using a transmission matrix-based circuit analysis. The bird-cage coil composed of N legs is divided into a cell for which input impedance is to be analyzed and the remaining N-1 cells, and then a transmission matrix corresponding to the N-1 cells is converted into a circuit to transform the 3-dimensional bird-cage coil into the 2-dimensional equivalent circuit model, which is suitable to derive the analytic solution for the input impedance. The proposed method derives directly the analytic solution for the input impedance at an arbitrary point of the coil unlike the conventional analytic solution of a bird-cage coil, so that it can be used not only for resonance frequency calculations but also for various coil characteristics analyses. Since the analytic solution agreed well with the results of computational simulations, it can be useful for the impedance matching of a coil and the analysis and the design of a multi-tune bird-cage coil.
With a specially designed electrochemical cell, the changes in impedance behavior for Inconel 600 and aluminide diffusion coatings under molten sulfate film with thermal cycles (from $800^{\circ}C$ to $350^{\circ}C$) were monitored with electrochemical impedance measurements. It was found that corrosion resistance for both materials increased with lower temperatures. At the same time, the state of molten salt was also monitored successfully by measuring the changes in impedance at high frequency, which generally represents the resistance of molten salt itself. After two thermal cycles, both Inconel 600 and aluminide diffusion coatings showed excellent corrosion resistance. The results from SEM observation and EDS analysis correlated well with the results obtained by electrochemical impedance measurements. It is concluded that electrochemical impedance is very useful for monitoring the corrosion resistance of materials under molten salt film conditions even with thermal cycles.
Kim, J.H.;Kim, S.S.;Kim, S.H.;Baik, S.W.;Jeon, G.R.
센서학회지
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제25권1호
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pp.1-7
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2016
Bioelectrical impedance (BI) at popliteal regions was measured using a bioelectrical impedance measurement system (BIMS), which employs the multi-frequency and the two-electrode method. Experiments were performed as follows. First, a constant AC current of $800{\mu}A$ was applied to the popliteal regions (left and right) and the BI was measured at eight different frequencies from 10 to 500 kHz. When the applied frequency greater than 50 kHz was applied to human's popliteal regions, the BI was decreased significantly. Logarithmic plot of impedance vs. frequency indicated two different mechanisms in the impedance phenomena before and after 50 kHz. Second, the relationship between resistance and reactance was obtained with respect to the applied frequency using BI (resistance and reactance) acquired from the popliteal regions. The phase angle (PA) was found to be strongly dependent on frequency. At 50 kHz, the PA at the right popliteal region was $7.8^{\circ}$ slightly larger than $7.6^{\circ}$ at the left popliteal region. Third, BI values of extracellular fluid (ECF) and intracellular fluid (ICF) were calculated using BIMS. At 10 kHz, the BI values of ECF at the left and right popliteal regions were $1664.14{\Omega}$ and $1614.08{\Omega}$, respectively. The BI values of ECF and ICF decreased sharply in the frequency range of 10 to 50 kHz, and gradually decreased up to 500 kHz. Logarithmic plot of BI vs. frequency shows that the BI of ICF decreased noticeably at high frequency above 300 kHz because of a large decrease in the capacitance of the cell membrane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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