Kim, Jeong-Do;Kim, Dong-Jin;Ham, Yu-Kyung;Jung, Young-Chang;Yoon, Chul-Oh
Journal of Sensor Science and Technology
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v.13
no.6
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pp.446-453
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2004
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.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.2
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pp.109-116
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2005
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.
Kim, Mi-Kyoung;Yoon, In-Jun;Cho, Sung-Ho;Shin, Hye-Ra;Han, Jong-Ho;Ha, Jeong-Han;Nam, Hak-Hyun;Cha, Geun-Sig
Journal of the Korean Chemical Society
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v.48
no.3
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pp.266-272
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2004
We developed a miniaturized solid-state carbonate ion-selective electrode (carbonate ISE) based on one-component room temperature vulcanizing type silicone rubber 730 (730 RTV) without adding plasticizer to the matrix. The optimized carbonate ion selective membrane is prepared with 85.8 wt% of 730 RTV, 11.1 wt% of trifluoroacetyl-p-decylbenzene (TFADB), and 3.1 wt% of tridodecyl-methylammonium chloride (TDMACl). This carbonate ISE exhibited excellent potentiometric properties (i.e., slope: 26.3 mV/dec; selectivity: $logKT^{pot}_{CO_{2},Cl^-}$= -4.00 and $logKT^{pot}_{TCO_{2},Sal^-}$=1.69); and detection limit for $TCO_2:\;4.0{\times}10^{-4}M$). In addition, the early potentiometric properties of the solid-state sensor with optimized membrane composition were not deteriorated for more than 60 days.
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.
The rapid on-site measurement of hydroponic nutrients allows for the more efficient use of crop fertilizers. This paper reports on the development of an embedded on-site system consisting of multiple ion-selective electrodes (ISEs) for the real-time measurement of the concentrations of macronutrients in hydroponic solutions. The system included a combination of PVC ISEs for the detection of NO3, K, and Ca ions, a cobalt-electrode for the detection of H2PO4, a double-junction reference electrode, a solution container, and a sampling system consisting of pumps and valves. An Arduino Due board was used to collect data and to control the volume of the sample. Prior to the measurement of each sample, a two-point normalization method was employed to adjust the sensitivity followed by an offset to minimize potential drift that might occur during continuous measurement. The predictive capabilities of the NO3 and K ISEs based on PVC membranes were satisfactory, producing results that were in close agreement with the results of standard analyzers (R2 = 0.99). Though the Ca ISE fabricated with Ca ionophore II underestimated the Ca concentration by an average of 55%, the strong linear relationship (R2 > 0.84) makes it possible for the embedded system to be used in hydroponic NO3, K, and Ca sensing. The cobalt-rod-based phosphate electrodes exhibited a relatively high error of 24.7±9.26% in the phosphate concentration range of 45 to 155 mg/L compared to standard methods due to inconsistent signal readings between replicates, illustrating the need for further research on the signal conditioning of cobalt electrodes to improve their predictive ability in hydroponic P sensing.
Misong Han;Byoung-Young Choi;Seung-Woo, Lee;Jinyoung Park;Soochun Chae;Jun-Hwan Bang;Kyungsun Song
Applied Chemistry for Engineering
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v.34
no.2
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pp.111-120
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2023
The nucleation mechanism was studied using a calcium ion selective electrode (Ca ISE) to observe the formation of CaCO3, a representative mineral in the CO2 cycle, and to analyze the effect of the Mg/Ca-ratio and temperature on the formation of pre-nucleation cluster (PNC) and CaCO3. As a result of the experiment, a small amount of crystal was formed. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used for surface element analysis, and a field emission scanning-electron microscope (FE-SEM) was used for the morphology analysis of synthesized carbonates. These results showed that various shapes of crystalline CaCO3 (calcite, aragonite, etc.) were observed for each Mg/Ca ratio and temperature. In addition, the calibration plot obtained from Ca ISE showed information on the formation process of CaCO3. Our results showed that as magnesium ions interfered with the binding of calcium and carbonate ions and delayed the aggregation between PNCs, the nucleation and formation of CaCO3 were delayed. On the other hand, the temperature showed an opposite trend as compared to the effect of magnesium under our experimental conditions, indicating that temperature accelerated the formation of CaCO3. Furthermore, the morphology of CaCO3 clearly changed according to the Mg/Ca ratio and temperature, and it was confirmed that the two factors are very important for CaCO3 formation in that they could affect the overall process.
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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v.29
no.2
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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.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2017.04a
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pp.122-122
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2017
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.
The complex formation constants (${\beta}_{MLn}$) of potassium and various sodium-selective neutral carriers in solvent polymeric membranes have been determined using solvent polymeric membrane-based optodes and ion-selective electrodes (ISEs). Two different types of PVC-based membranes containing the H^+selective chromoionophore (ETH 5294) with and without a sodium ionophore (4-tert-bntylcalix[4]arenetetraacetic acid tetraethyl ester, ETH 2120, bis[(12-crown-4)methyl] dodecylmethylmalonate or monensin methyl ester) were prepared and their optical responses to either the changes in alkali metal cation (e.g., sodium and potassium) concentrations at a fixed pH (0.05 M Tris-HCl, pH 7.2) or varying pH at a fixed alkali metal cation concentration (0.1 M) were measured. The same type of membranes were also mounted in conventional electrode body and their potentiometric responses to varying pH at a fixed alkali metal cation concentration (0.1 M) were measured. The complex formation constants of the ligand could be calculated from the calibration plots of the relative absorbance vs. the activity ratios of cation and proton ($a_{M^+}/a_{H^+}$) and of the emf vs. pH. It was confirmed that the ratio values of the complex formation constants for the primary and interfering ions are closely related to the experimental selectivity coefficients of ISEs.
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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