A portable electronic tongue (E-Tongue) system using an array of ion-selective electrode (ISE) and personal digital assistants (PDA) for recognizing and analyzing food and drink have been designed. By the employment of PDA, the complex algorithm such as fuzzy c-means algorithm (FCMA) could be used in E-Tongue, PUMA could iteratively solve the cluster centers of pre-determined standard patterns. And the membership between the standard patterns and unknown pattern could be analyzed easily by the present E-Tongue combined with PDA.
In this paper, we investigate the visual and quantitative analysis at the same time with an electronic tongue(e-tongue) system using an array of ISE(ion-selective electrode). We apply the FCM(fuzzy c-means) algorithm combined with PCA(principal component analysis), which can be reduced multi-dimensional data to third-dimensional data, to classify data patterns detected by E-Tongue system. The proposed technique can be designed to solve the cluster centers and membership grade of patterns combined with the output results obtained by PCA method. According to the proposed technique, the membership grade of unknown pattern, which does not shown previously can be determined and analyzed visually. Conclusionally, the relationship between the standard patterns and unknown pattern can be easily analyzed. Throughout the experimental trials, the proposed technique has been confirmed using developed E-Tongue system.
소형 고체상 전극에 단일 조성 실온 경화형(one-component room temperature vulcanizing type) 실리콘러버 730(730 RTV)을 지지체로 도입하여 가소제가 필요 없는 탄산이온선택성 전극막을 개발하였다. 본 연구에서 최적화된 탄산이온선택성 전극막의 조성은 85.75 wt%의 730 RTV, 11.08 wt%의 trifluoroacetyl-p-decylbenzene(TFADB), 3.17 wt%의 tridodecyl-methylammonium chloride(TDMACl)로 제조 되었고, 우수한 전기화학적 특성(감응기울기 (26.3 mV/dec.), 선택성($logKT^{pot}_{CO_{2},Cl^-}$= -4.00, $logKT^{pot}_{TCO_{2},Sal^-}$=1.69), 검출한계(4.0${\times}10^{-4}M$))을 보였으며, 이와 같은 조성의 막을 도입한 평면형 고체상 센서는 60일 이상 초기특성을 유지하였다.
Current status of soil contamination with fluorine and its source were investigated. The basic principles and procedures of various techniques for the analysis of fluorine contents in soil and solid phase samples were summarized in this review. Analysis of fluorine in solid matrices can be achieved by two types of techniques: (i) UV/Vis spectrophotometer or ion selective electrode (ISE) analysis after performing appropriate extraction steps and (ii) direct solid analysis. As the former cases, the standard method of Korean ministry of environment, alkali fusion-ISE method, pyrohydrolysis, oxygen bomb combustion, aqua regia digestion-automatic analysis, and sequential extraction-ISE method were introduced. In addition, direct analysis methods (i.e., X-ray fluorescence spectrometry and proton induced gamma-ray emission spectrometry) and atomic spectrometry combining with the equipment for introducing solid phase sample were also reviewed. Fluorine analysis techniques can be reasonably selected through site-specific information such as matrix condition, contamination level, the amount of samples and the principles of various methods for the analysis of fluorine presented in this review.
본 연구는 양액 내 존재하는 다량 영양소의 농도를 실시간으로 측정하기 위해 이온 선택 전극 (ISE) 으로 구성된 임베디드 시스템의 개발을 보여준다. NO3, K 및 Ca 이온을 감지하기위한 PVC ISE, H2PO4를 감지하기위한 코발트 전극, 기준 전극, 샘플 용액이 담기는 챔버, 펌프 및 밸브를 사용하여 측정하는 시스템으로 구성된다. 양액 샘플양 조절과 데이터 수집을 위해서 데이터 Due 보드가 사용되었고, 각각의 샘플 측정 전에, 측정 중 발생하는 드리프트를 최소화시키기 위해 2 점 정규화 방법을 사용하였다. PVC 멤브레인을 기반으로 한 NO3 및 K 전극의 농도 예측 성능은 표준 분석기의 결과와 근접한 일치 (R2 = 0.99) 나타내며 만족스러운 결과를 나타냈다. 하지만, Ca II 이온 투과체 제조된 Ca 전극은 고농도 양액 농도에서 Ca 농도를 55 %로 낮게 측정하였다. 코발트 전극 기반 인산 측정은 반복측정 중에 발생한 코발트 전극의 불안정한 신호로 인해 표준 방법과 비교하여 45 ~ 155 mg / L의 인산 농도 범위에서 24.7 ± 9.26 %의 비교적 높은 오차를 나타냈다. 수경 P 감지의 예측 능력을 향상시키기 위해 코발트 전극의 신호 컨디셔닝에 대한 추가 연구가 필요함으로 판단된다.
이산화탄소 순환 물질 중 대표적인 광물인 탄산칼슘의 형성 과정을 관찰하고, 대표적 조절 변수인 마그네슘-칼슘 이온의 혼합 비율(Mg/Ca 비)과 온도가 pre-nucleation cluster (PNC) 및 탄산칼슘 형성에 미치는 영향을 분석하고자 실험과정에서 칼슘 이온 선택성 전극(calcium ion selective electrode, Ca ISE)을 이용하여 핵형성 과정을 연구하였다. 실험결과 미량의 결정이 형성되었으며 표면 원소 분석을 위해 에너지 분산 X선 분석법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)을 사용하였고, 형상 분석을 위해 주사 전자 현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 사용하였다. Mg/Ca 비와 온도 조건에 따라 다양한 형상의 결정질 탄산칼슘(방해석, 아라고나이트 등)을 확인하였으며 Ca ISE로부터 얻은 칼슘 이온 농도 그래프는 탄산칼슘 형성 과정을 보여주었다. 칼슘 이온 농도 그래프 분석을 통해 마그네슘 이온은 칼슘 이온과 탄산 이온의 결합을 방해하고 PNC 간 응집을 지연시켜 핵형성 및 탄산칼슘의 형성을 지연시킴을 확인하였다. 반면 온도는 이와 반대되는 효과를 보였으며, 본 실험 조건에서는 마그네슘 이온보다 더 큰 영향을 미쳤다. 또한 Mg/Ca 비와 온도에 따라 탄산칼슘의 형상이 뚜렷하게 변화하여 두 인자는 탄산칼슘 형성 과정에 전반적으로 영향을 미치는 중요 조절 변수임을 확인하였다.
Kim, Hong-Seok;Bae, Seon-Yun;Kim, Ki-Soo;Choi, Jun-Hyeak;Choi, Heung-Jin;Shim, Jun-Ho;Cha, Geun-Sig;Nam, Hak-Hyun
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제29권2호
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pp.417-421
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2008
The efficient synthesis of four mesitylene-based receptors 1-4 and their potentiometric response characteristics to alkali metal, alkaline earth metal, and transition metal ions, under various pH conditions are outlined. Receptor 1-based electrode exhibited more sensitive response to Ag+ ion (49 mV/decade of range from 10-6 to 10-2 M) than the 2-based electrode (47 mV/decade of range from 3 ´ 10-5 to 10-2 M), while the 3- and 4-based ones revealed sub-Nernstian below 40 mV/pAg+. All electrodes showed substantial responses to Ag+ ion under acidic condition, but there was almost nil-response to other transition metal ions (Fe2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+ and Hg2+). The association constant of receptor 1 toward Ag+ ion, measured by 1H NMR titration, showed the largest value (200 M-1) among the tested receptors. The results were interpreted with semi empirically-modeled structures.
Recently, environmental problems have become an area of growing interests. In-situ monitoring of water quality is fundamental to most environmental applications. The accurate measurement of nitrate concentrations is fundamental to understanding biogeochemistry in aquatic ecosystems. Several studies have reported that one of the most feasible methods to measure nitrate concentration is the use of Ion Selective-electrodes (ISEs). The ISE application to water monitoring has several advantages, such as direct measurement methodology, high sensitivity, wide measurement range, low cost, and portability. However, the ISE methods may yield inconsistent results where there was a difference in temperature between the calibration and measurement solutions, which is associated with the temperature dependence of ionic activity coefficients in solution. In this study, to investigate the potential of using the combination of a temperature sensor and nitrate ISEs for minimizing the effect of temperature on real-time nitrate sensing in natural water, a prototype of on-site water monitoring system was built, mainly consisting of a sensor chamber, an array of 3 ISEs, an waterproof temperature sensor, an automatic sampling system, and an arduino MCU board. The analog signals of ISEs were obtained using the second-order Sallen-key filter for performing voltage following, differential amplification, and low pass filtering. The performance test of the developed water nitrate sensing system was conducted in a monitoring station of drinking water located in Jeongseon, Kangwon. A temperature compensation method based on two-point normalization was proposed, which incorporated the determination of temperature coefficient values using regression equations relating solution temperature and electrode signal determined in our previous studies.
용매고분자막 상에 칼륨과 다양한 나트륨이온 선택성 중성 운반체의 착물형성상수(${\beta}_{MLn}$)를 고분자막형 광센서(optode)와 이온선택성 전극(ISE)을 이용하여 결정하였다. 수소이온선택성 발색물질(chromoionophore : ETH 5294)에 가장 널리 쓰이는 나트륨 이온선택성 물질들(4-tert-butylcalix[4]arenetetraacetic acid tetraethyl ester, ETH 2120, bis[(12-crown-4)methyl] dodecyl-methylmalonate 및 monensin methyl ester)을 첨가한 막과 첨가하지 않은 막으로 두 가지 다른 조성의 PVC 막을 제작하여, 일정 pH(0.05 M Tris-HCl, pH7.2)에서 알칼리금속 양이온(나트륨과 칼륨)의 농도 변화에 따른 광학적 감응을 측정하고, 또 일정한 알칼리금속 양이온 농도(0.1M)에서 pH변화에 따른 광학적 감응을 측정하였다. 또한 유사한 조성의 막을 각각 재래식 전극체에 장착하고 일정한 알칼리금속 양이온의 농도(0.1M)에서 pH 변화에 따른 전위치를 측정하였다. 양이온/수소이온의 활동도 비($a_{M^+}/a_{H^+}$)와 상대흡광도로 도시한 광센서 감응곡선과 수소이온농도에 따른 전위차 감응곡선으로부터 나트륨 이온선택성 리간드들의 착물형성상수를 결정하였다. 목적이온과 방해이온에 대한 착물형성상수들의 비로부터 얻어진 값은 실험적으로 얻어진 이온선택성 전극의 선택계수와 근접함을 확인하였다.
Several methods of in-field measurements of Nitrogen and other soil properties using cores extracted by a hydraulic soil sampler were evaluated. A prototype core scanner was built to accommodate Veris Technologies commercial Vis-NIRS equipment. The testing result for pH, P and Mg were close to RPD (Ratio of Prediction to Deviation = Standard deviation/RMSE) of 2, however the scanner could not achieve the goal of RPD of 2 on some other properties, especially on nitrate nitrogen ($NO_3$) and potassium (K). In situ NIRS/EC probe showed similar results to the core scanner; pH, P and Mg were close to RPD of 2, while $NO_3$ and K were RPD of 1.5 and 1.2, respectively. Correlations between estimations using the probe and the core scanner were strong, with $r^2$ > 0.7 for P, Mg, Total N, Total C and CEC. Preliminary results for mid-IR spectroscopy showed an $r^2$ of 0.068 and an RMSE for nitrate (N) of 18 ppm, even after the removal of calcareous samples and possible N outlier. After removal of calcareous samples on a larger sample set, results improved considerably with an $r^2$ of 0.64 and RMSE of 6 ppm. However, this was only possible after carbonate samples were detected and eliminated, which would not be feasible under in-field measurements. Testing of $NO_3$ and K ion-selective electrodes (ISEs) revealed promising results, with acceptable errors measuring soil solutions containing nitrate and potassium levels that are typical of production agriculture fields.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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