A back-gated MOSFET on silicon-on-insulator (SOI) substrate for pH sensor was investigated. We used concentrations of pH solution from 6 to 9. The fabricated back-gated MOSFET has current difference and threshold voltage shift by pH concentrations. Therefore, It can be used to simplification of conventional pH sensor.
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.
본 연구에서는 넓은 면적의 나노필라 배열 필름을 기반으로 포토 및 소프트 리소그래피 기술과 화학적 희석 고분자 중합을 조절하여 3차원 다공성의 폴리아닐린 필름을 제조하였다. 3차원 폴리아닐린 필름은 계층 간 연결된 폴리아닐린 나노파이버들로 구성되어 있어, 넓은 표면적과 개방형의 다공성 구조를 가지는 3차원 계층형 나노웹 필름을 형성한다. 전기화학분석법을 기반으로 3차원 폴리아닐린 필름이 유연한 pH 센서 전극이 되는 것을 증명하였다. 3차원 폴리아닐린 필름은 이상적인 네른스트 거동과 근접한 60.3 mV/pH의 높은 민감도를 보였다. 또한, 3차원 폴리아닐린 전극은 10 min의 빠른 반응 속도, 우수한 반복성 그리고 높은 선택성을 나타내었다. 3차원 폴리아닐린 전극을 기계적으로 굽힌 상태에서 센서 특성을 측정하였을 때, 전극이 60.4 mV/pH의 높은 민감도를 보여줌으로써, 유연한 pH 센서 성능을 증명하였다.
최근 전류 법적인 Clark형 센서의 단점을 극복하기 위해 FET형 용존 산소 센서가 제안되었다. 그러나 제안된 센서의 출력은 작업전극에서 발생하는 pH의 변화를 감지하기 때문에 유속에 대한 영향을 받는다. 본 논문에서는 FIA(flow injection analysis)를 이용하여 유속의 영향을 최소화 할 수 있는 방향을 결정하였다. 그리고 완충막을 작업전극과 감지막 위에 형성시켜 작업전극과 감지부가 측정용액에 직접 노출되어 용액의 유동에 의해 센서의 출력이 불안정한 문제를 개선하였다. TEOS(tetraethylorthosilicate)와 DEDMS(diethoxydimethylsilane)를 혼합하여 졸-겔법으로 완충막을 형성하였다.
반도체 집적회로 공정에서 사용되는 폴리이미드 포토레지스트(P12723, Dupont)를 감습막으로 사용하는 마이크로 습도센서 소자를 제작하였다. 마이크로 습도센서는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 $SiO_2$ 박막을 건식열산화 공정으로 제작하고, Al 박막을 포토리소그라피 공정으로 패터닝 한 IDT (Interdigital Transducer)를 전극 위에 폴리이미드 포토레지스트를 공정변수를 다양하게 조절하면서 감습막으로 제작하였다. 폴리이미드 감습막은 스핀코팅법으로 제작하였으며, 회전수를 조절하여 두께를 변화시켰다. 완성된 마이크로 습도센서 소자의 상대습도 변화$(10{\sim}90% RH)$에 따른 정전용량 값 변화를 항온항습조 내에서 다양한 온도에서 HP4192A Impedance Analyzer를 사용하여 조사함으로써, 폴리이미드 포토레지스트를 사용하는 마이크로 정전용량형 습도센서의 제작 가능성을 검토하였다. 폴리이미드 정전용량형 마이크로 습도센서는 다양한 인가 전원 주파수에서 기준 센서로 사용된 상용 Vaisala Hygrometer와 유사한 감습특성 및 응답특성을 보였다.
We investigated a pH sensor using an Indium tin oxide (ITO) nanoparticle (NP) film printed on a flexible substrate. First, the printing precision and mechanical stability of the ITO-printed film were investigated. In particular, the factors that influence the crystallinity of ITO films were studied using X-ray diffraction pattern analysis. The response of the ITO pH sensor was calibrated using a series of standard pH solutions (pH 3-11). The pH values of various specimens were measured using an ITO pH sensor, and the results were compared with those of various pH measurement methods. As a result of the experiment, the maximum error was approximately ± 0.04 pH (0.4 %) at pH 9, which indicated that the ITO pH sensor is highly suitable for pH measurement. Finally, we used the ITO pH sensor to the measure of general specimens such as solvents and beverages and compared the results in comparison with those obtained from several conventional methods.
본 연구는 전자 코 시스템을 이용하여 센서의 감응도, 주성분 분석, 판별분석을 통해 한우육의 향기 패턴을 구명하고, 이를 pH 및 TBARS 값과 비교함으로써 쇠고기의 신속한 향기 평가방법의 가능성을 모색하기 위해 실시하였다. 시료는 도축 후 24시간이 경과한 쇠고기의 등심을 5$\pm$1$^{\circ}C$에서 7일간 저장하면서 실험에 사용하였다. 저장기간이 증가함에 따라 SY/G, SY/AA, SY/Gh, SY/gCTl, SY/gCT 센서의 감응도(dR/R0) 값은 감소하였으나, SY/LG, T30/1, P10/1, P10/2, P40/1, T70/2, PA2 센서의 dR/R0 값은 증가하였다. 저장 1일과 3일째에서는 dR/R0 값이 SY/AA#, T70/2 센서에서만 유의적인 차이를 보였으나(p<0.05), 저장 7일째에서 저장1일과 비교하였을 때 12개의 센서가 모두 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). 감응도의 결과를 주성분 분석으로 mapping 하였을 때 저장 1일에 오른쪽 중간, 3일에 오른쪽 하단, 7일에 왼쪽에 길게 퍼져 군락이 형성되었다. 다시 판별분석으로 mapping을 하면 동일 저장기간내 군락이 집중되고, 저장기간별 군락군이 분산되어 뚜렷하게 구별되었다. 저장기간동안 육의 pH와 TBARS는 모두 어떤 항목과도 상관성을 보이지 않았으나, 모든 센서의 값이 각각 정 또는 역의 높은상관성을 가지고 있었다(p<0.001).
A reflection-type fiber-optic pH sensor, which is composed of a pH sol-gel film, plastic optical fibers, a mirror, a light source and a spectrometer, is developed in this study. As pH indicators, a bromthymol blue, a cresol red and a thymol blue are used, and they are immobilized in the sol-gel films. The emitted light from a light source is guided by a fiber-optic Y-coupler and plastic optical fibers to the pH sol-gel film in a pH sensing probe. The pH change in the sensing probe gives rise to a change in the color of the pH sol-gel film, and the optical characteristic of reflected light through the pH sol-gel film is also changed. Therefore, we have measured the spectra of reflected lights, which are changed according to the color variations of the pH sol-gel films with different pH values, by using of a spectrometer. Also, the relationships between the pH values and the intensities of reflected lights are obtained on the basis of the color variations of the pH sol-gel films.
본 논문은 지하수 수질을 모니터링하기 위한 다중센서기반의 센서 디바이스를 제작 및 성능을 제시하고자 한다. 신규로 제작된 시스템은 데이터 수집을 위하여 원격 제어기반의 다중센서 디바이스를 채택하였으며 원격모니터링 관리를 위하여 윈도우 모바일을 사용하였습니다. 지하 수질 센서장치와 모니터링 시스템 간의 통신 인터페이스로 직렬 포트 CAN 및 RS485를 채택하였고 신규 제작된 직렬 연결형 다중 센서 장치를 사용하여 지하수의 깊이에 따른 기존 센서와의 성능 비교 분석(온도계 오차범위 ${\pm}0.2^{\circ}C$, 수소이온농도(pH) < 0.85unit ) 결과를 제시하였다. 무선 연결된 센서 네트워크를 기반으로 한 지하수 모니터링 시스템을 위한 설계 및 통신방법을 제시하여 장치의 성능을 비교 분석하였다.
S. marcescens LSY4가 충전된 BOD센서를 제작하여 표준오염물질을 포함한 수용액의 BOD를 측정하였다. 배양시간이 9∼16시간일 때에는 배양시간에 따른 BOD센서의 감응도에 큰 차이를 나타내지 않았으며, 균체량도 0.22~0.75mg $cm^{-2}$의 범위에서는 거의 동일한 센서의 감응도를 나타내었다. 수용액의 pH가 4~9사이로 변화할 경우 센서의 감응도가 가역적으로 변화하였으나 수용액이 더 산성이거나 더 염기성이 되면 센서의 감응도가 비가역적으로 저하되었다. 수용액에 중금속이온이 첨가되면 센서의 감응도가 감소하였으며, $Zn^{2+}$나 $Cd^{2+}$보다 $Cu^{2+}$혹은 $Ag^+$가 첨가되었을 때 센서의 감응도가 더 급격히 감소하였다. 중금속에 대한 내성이 유도된 균체를 충전하였을 때 중금속이온의 첨가에 따른 센서의 감응도 감소가 크게 완화되었으며, 이런 효과는 $Cd^{2+}$내성주보다 $Cu^{2+}$내성주에서 더 현저하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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