• 제목/요약/키워드: Dissolved $O_2$ sensor

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세포대사 기능 분석을 위한 광학센서 기반 용존산소와 pH 측정 시스템의 제작 및 특성 분석 (Characteristics and Fabrication of Dissolved Oxygen and pH Measurement System based on the Optical Sensor for Analysis of Cell Metabolic Functions)

  • 장지운;황인숙;이종목;이선민;강소라;김영미;김나영
    • 센서학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.51-56
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    • 2016
  • This study evaluates the performance of an optical sensor and measurement system (CMA-24) which can analyze the fluctuation of dissolved oxygen and pH simultaneously. In the optical sensor system, the fluorescent materials, Rudpp and HPTS which are sensitive to dissolved oxygen and pH, respectively, are coated on the bottom of a 24-well -plate by the sol-gel technology. The detection times of the emission light of the oxygen sensor were $4,186{\pm}13.90{\mu}s$ and $4,452{\pm}36.68{\mu}s$ for the dissolved oxygen of 17% $O_2$ and 7.6% $O_2$, respectively. On the other hand, the detection times of the pH sensor were $6,699.43{\pm}14.64{\mu}s$, $6,722.24{\pm}6.21{\mu}s$, and $6,748.52{\pm}2.63{\mu}s$ using pH 6, 7, and 8, respectively. When we determined cellular respiration levels of C2C12 myocytes with CMA-24, $O_2$/pH measurement system, the ratio of the uncoupled to coupled OCR (oxygen consumption rate) was 1.41. The results mean that this CMA-24 system shows almost the same sensitiveness as the commercial system.

HPTS, Rudpp를 활용한 pH 및 용존산소 모니터링 시스템 연구 (Development of a pH/dissolved- oxygen Monitoring System Using HPTS and Rudpp)

  • 정동혁;정대웅
    • 센서학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.82-87
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    • 2023
  • This study proposes a pH-dissolved-oxygen monitoring system using 8-HydroxyPyrene-1,3,6-trisulfonic acid Trisodium Salt (HPTS) and tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)Ruthenium(II) chloride (Rudpp). Commercial water-quality sensors are electrochemical devices that require frequent calibration and cleaning, are subject to high maintenance costs, and have difficulties conducting measurements in real-time. The proposed pH-dissolved-oxygen monitoring system selects a thin-film sensing layer to measure the change in fluorescence intensity. This change in fluorescence intensity is based on reactions with hydrogen ions in an aqueous solution at a given pH and specific amount of dissolved oxygen. The change in fluorescence intensity is then measured using light-emitting diodes and photodiodes in response to HPTS and Rudpp. This method enables the development of a relatively small, inexpensive, and real-time measureable water-quality measurement system.

Solid Electrochemical Method of Measuring Hydrogen Concentration with O2-/H+ Hetero-Ionic Junction

  • Chongook Park
    • 센서학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.63-69
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    • 2024
  • A novel method for measuring hydrogen concentration is introduced, along with its working principle and a novel detection algorithm. This configuration requires no additional reference compartment for potentiometric electrochemical measurements; therefore, it is the most suitable for measuring dissolved hydrogen in the liquid phase. The sensor's electromotive force saturates at a certain point, depending on the hydrogen concentration during the heating process of the sensor operation. This dynamic temperature scanning method provides higher sensitivity than the constant temperature measurement method.

사진식각법을 이용한 FET형 용존 $CO_{2}$ 센서의 수화젤막 및 가스 투과막 제작 (Fabrication of Hydrogel and Gas Permeable Membranes for FET Type Dissolved $CO_{2}$ Sensor by Photolithographic Method)

  • 박이순;김상태;고광락
    • 센서학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.207-213
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    • 1997
  • $H^{+}$ 이온에 선택적으로 감응하는 field effect transistor(pH-ISFET)를 바탕소자로 하고, 그 gate 주위에 Ag/AgCl 기준전극을 형성한 다음, 이를 둘러싼 수화젤(hydrogel)막 및 기체투과막의 이중막 구조를 가진 용존이산화탄소($CO_{2(aq)}$) 센서소자를 사진식각(photolithography)법으로 제작하였다. PVA-SbQ 혹은 PVP-PVAc/감광제 형의 광가교형 감광액은 수화젤막 형성에 적합하지 않았으나, 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA) 및 acrylamide를 포함하는 광중합형 감광액을 사용할 경우에는 사진식각법에 의한 수화젤막이 좋은 해상도로 얻어졌다. 기체투과막은 urethane acrylate계 UV-oligomer를 주성분으로 한 감광액을 써서 사진식각법으로 수화젤막위에 형성할 수 있었다. 또한 수화젤막 및 기체투과막을 사진식각법으로 형성할 때 N,N,N',N'-tetramethyl ethplenediamine(TED) 을 $O_{2}$ quencher로서 감광액 중에 도입함으로써 UV 노광시에 polyester film을 부착하는 번거로운 공정을 생략할 수 있음을 알았다. 이렇게 제조된 $pCO_{2}$ 센서는 수용액 중에서 $10^{-3}{\sim}10^{0}\;mol/{\ell}$$CO_{2}$ 농도변화에 대하여 직선적인 검정곡선(calibration curve)을 얻을 수 있었다.

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혼합 Bacillus sp. BOD 센서 (Mixed Bacillus sp. BOD sensor)

  • 강태영;박현주;박경량;김진두;차근식;남학현
    • 분석과학
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    • 제20권1호
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    • pp.1-9
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    • 2007
  • 용존산소(dissolved oxygen; DO) 전극에 미생물 막과 보호막을 장착하여 BOD(biochemical oxygen demand) 센서를 제작하였다. 토양과 물 그리고 활성슬러지에서 분리한 다양한 미생물들을 BOD 센서에 적용하여 그 감응특성을 조사하여 빠른 산소 호흡력과 회복력을 나타내는 미생물로 Bacillus 종인 HN24와 HN93을 선별하였다. 최종적으로 최적화한 BOD 센서는 Bacillus subtilis, Bacillus sp. HN24 그리고 Bacillus sp. HN93을 혼합한 미생물 막과 DO 전극의 기체투과막을 silicon rubber(SR) 막으로 사용한 것이며, 측정조건으로 완충용액에 50% 산소(질소와의 비율)를 주입하여 감응특성을 향상시켰다. 본 실험에서 제작된 BOD 센서는 100 mg/L BOD 농도 이상까지 우수한 직선감응성($r^2=0.9986$)을 나타냈다.

생물공정 모니터링을 위한 Fiber Optic 생물센서 개발

  • 손옥재;이종일
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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    • pp.819-822
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    • 2001
  • In this study a fiber optic biosensor has been developed to on-line monitor the concentrations of oxygen and glucose. The oxygen concentrations in solution and gas phase monitored by the fiber optic sensor has been compared with those by a dissolved oxygen electrode and an IR-type $O_2$ analyzer. The fiber optic glucose sensor has been made by immobilizing glucose oxidase on the tip of the optic fiber and used to on-line monitor the concentration of glucose in a fermentation process.

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ZnO양자점 기반 센서의 초고감도 수소 검지 특성 (Ultra Sensitive Detection of H2 in ZnO QD-based Sensors)

  • 이현숙;김원경;이우영
    • 센서학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.105-111
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    • 2020
  • Interest and demand for hydrogen sensors are increasing in the field of H2 leakage detection during storage/transport/use and detection of H2 dissolved in transformer oil for safety issues as well as in the field of breath analysis for non-invasively diagnosing a number of disease states for a healthy life. In this study, various ZnO-based sensors were synthesized by controlling the reduction in crystallite size, decoration of Pt nanoparticles, doping of electron donating atoms, and doping of various atoms with different ionic radii. The sensing response of the various prepared ZnO-based nanoparticles and quantum dots (QDs) for 10 ppm H2 was investigated. Among the samples, the smallest-sized (3.5 nm) In3+-doped ZnO QDs showed the best sensing response, which is superior to those in previously reported hydrogen sensors based on semiconducting metal oxides. The higher sensing response of In-doped ZnO QDs is attributed to the synergic effects of the increased number of oxygen vacancies, higher optical band gap, and larger specific surface area.

산소 민감 발광 염료를 이용한 마이크로 채널 내에서 배양되는 세포 주변의 산소 농도 측정 (Method for the Measurement of Dissolved Oxygen in a Cell Culture Microchannel Using Oxygen-Sensitive Luminescence)

  • 이승열;진송완
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제36권5호
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    • pp.533-538
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    • 2012
  • 본 논문에서는 산소 민감 발광 염료를 이용하여 마이크로 채널 내에서 세포가 배양되고 있을 때 산소농도를 측정하였다. 현재까지 알려진 여러 산소 민감 발광 염료 중 본 논문에서는 물에 잘 녹으며 장 시간 동안 사용하여도 독성이 없는 것으로 알려진 $[Ru(bpy)_3]^{2+}$를 사용하였으며 이와 더불어 산소 민감 염료 측정법의 단점을 보완하기 위하여 칼세인 염료를 이용하여 두 염료의 밝기 비율을 구하여 농도를 측정하였다. SCOMS 카메라와 마이크로 채널을 이용하여 캘리브레이션을 실시하고 농도와 밝기와의 관계를 구하였으며 이 관계를 이용하여 세포가 배양되는 조건에서의 배양액의 산소농도를 측정하였다. 실험 결과 채널입구에서 점점 멀어질수록 마이크로 채널 내에서 산소농도는 점점 낮아진다는 것을 관찰 할 수 있었다.

Alcohol oxidase 효소센서를 이용한 알코올 음료 중의 에탄올 정량 (Determination of Ethanol in Alcoholic Beverages by Alcohol Oxidase Sensor)

  • 이옥경;김태진;노봉수
    • 한국식품과학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.266-269
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    • 1995
  • 알코올 함량을 보다 신속하고 정확하게 측정하고자, 알코올 센서를 사용하였다. Alcohol oxidase를 glutaraldehyde로 nylon net에 고정화시킨 다음 산소전극에 연결하여 기질과의 반응에서 소모되는 용존산소 소비량의 변화를 용존산소측정기로 측정하여 알코올을 정량하였다. 알코올 센서의 최적조건에서 시판되는 각종 주류를 측정해 본 결과, 각각 맥주는 $4{\sim}5%$, 저알코올성 음료는 0.71%, 포도주는 10.06%, 청주는 16.12%, 소주는 25.71%, 탁주는 6.18%로 정량되었으며, 이는 가스 크로마토그래피로 측정한 값과 좋은 상관관계를 가졌다.

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Quantification of Oxygen Transfer in Test Tubes by Integrated Optical Sensing

  • Wittmann, Christoph;Schutz, Verena;John, Gernot;Heinzle, Elmar
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제14권5호
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    • pp.991-995
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    • 2004
  • Immobilized sensor spots were applied for online measurement of dissolved $O_2$, in test tubes. Oxygen transport was quantified at varied shaking frequency and filling volumes. The k$_{L}$ a increased with increasing shaking frequency and decreasing filling volume. In non-baffled tubes the maximum $k_{L}a$ value was $70h^{-1}$, equivalent to a maximum $O_2$ transfer capacity of 15mMh^{-1}$. Monitoring of the hydrodynamic profile revealed that the liquid bulk rotated inside the tube with an inclined liquid surface, whereby the angle between the surface and tube wall increased with increasing shaking frequency. The $k_{L}a$ clearly correlated to the surface area. Placement of four baffles into the tubes improved the oxygen transfer up to 3-fold. The highest increase in $k_{L}a$ was observed at high filling volume and high shaking frequency. The maximum $k_{L}a$ in baffled tubes was $100 h^{-1}$.