Earticle

본 연구에서는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 이산화납($PbO_2$)/탄소 반죽 전극을 제작하고, 이를 전기화학 방법의 과일 천연당(포도당, 자당, 과당) 측정용 센서로 이용하였다. 이산화납/탄소 반죽전극은 탄수화물과 같은 유기화합물의 전기화학적 산화촉매 신호를 측정함으로써 효소를 사용하지 않고도 당의 측정이 가능하다. 또한 측정 시 심각한 방해작용을 하는 아스코르브산(ascorbic acid)은 Nafion 막을 전극표면에 도입함으로써 효과적으로 감소시켰다. 최적화된 Nafion/이산화납/탄소 반죽 전극은 사람이 느끼는 상대당도(과당>자당>포도당)와 유사하게 각 당에 대한 감응신호를 나타내었다.

A strip sensor based on $PbO_2$/carbon paste electrode was prepared by a screen-printing method, and employed to electrochemically determine the concentration of fruit sweeteners(i.e. glucose, sucrose, and fructose). The $PbO_2$/carbon paste electrode could monitor electrocatalytic oxidation of organic compounds such as carbohydrates, and measure the levels of natural sweeteners without enzyme. Severe interference from ascorbic acid was effectively reduced by modifying the electrode surface with a Nafion membrane. The response level of the Nafion/$PbO_2$/carbon paste electrode increased in the order of fructose, sucrose, and glucose, which corresponds to the order of sweetness perceived by humans.

수질 분석에서 염소 소독제 잔류량 측정은 세균학적 안전성 확보와 염소의 과다 주입을 억제하기 위한 수단으로 매우 중요한 의미를 갖는다. 이러한 휴대용 잔류염소 측정기 개발을 위한 일회용 유리염소 스트립 센서를 스크린 프린팅 기술을 이용한 탄소 전극으로 제작하였다. 탄소 전극은 금과 백금 전극에 비해 결합염소(특히 $NH_2Cl$) 방해종에 대한 영향이 적었으며, -0.3 V(vs. Ag/AgCl) 인가전위에서 유리염소에 대해 안정한 감응성을 나타냈다. 이렇게 제작된 탄소 전극에 모세관현상으로 일정량의 시료를 재현성 있게 도입할 수 있는 유로구조를 갖는 일회용 스트립센서로 제작하였고, 잔류 유리염소의 분석에 적용하였다.

The measurement of residual chlorine as a disinfectant is very important to ensure the safety against the pathogenic microbes and to suppress injection. The portable free chlorine sensor was fabricated with a disposable strip format by a screen printing method. The strip sensors prepared with a carbon-Ag/AgCl(cathode-anode) combination exhibited less interfering responses towards combined chlorine species(especially $NHCl_2$) and oxygen than the sensors prepared with other metals(i.e., gold and platinum). Free chlorine was determined chronoamperometrically with carbon-based electrodes at an applied potential of -0.3 V(vs. Ag/AgCl). A channel was built on the strip-type electrode for easy sampling, and the resulting strip sensors were employed to determine the concentrations of residual free chlorine.

본 연구는 현장에서 신속히 토양양분을 측정하기에 적합한 집적형 미세 이온선택성 전극을 토양화학성 분석에 이용하기 위하여, 이에 적합한 침출액의 종류와 양과 같은 분석방법을 개발 하는 데에 목적을 두었다. 대상 토양화학성들은 교환성 양이온들($K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Na^+$)과 무기태 질소들($NH_4{^+}$, $NO_3{^-}$) 이었으며, 분석법 개발의 목표는 다 성분 동시침출액 종 선발에 있었다. 침출액 자체에 존재하는 화학종들은 이온간 방해작용으로 이온선택성 전극의 분석능에 영향을 미친다. 순수 용액 내에서는 0.01M HCl 과 1M LiCl 이 모든 분석대상 화학종과 그들의 존재 농도범위($10^{-1}M{\sim}10^{-4}M$)에 대하여 가장 Nernst 이론값에 근접하였다. 그러나 실제 토양 침출용액에서 1M LiCl은 고농도(1M)의 $Li^{+}$ 존재로 말미암아 분석대상 화학성분의 선택성이 현저히 낮아짐을 알 수 있었다. 반면에, 0.1M HCl로 침출하여 10배 희석 측정하거나 또는 0.01M HCl로 직접 침출하여 측정하는 것은 표준분석 방법과 고도의 유의성이 있는 상관관계를 보이므로 최적 분석 방법으로 밝혀졌다. 토양에 대하여 집적형 이온선택성 미세 전극을 사용한 분석치와 표준분석법 분석치의 사이의 회귀상관에서는 $K^+$, $Na^+$, $Ca^{2+}$, $NO_3{^-}$가 매우 우수한 회귀상관 관계를 보였다. 그러나 $NH_4{^+}$이온은 $K^+$이온과 혼재할 때 $K^+$이온의 간섭으로 매우 낮은 선택성을 나타내었다. 또한, $Mg^{2+}$이온은 현재까지 이온선택성 막을 위한 최적의 Ionophore(이온투과 담체)가 개발되어 있지 않아 분석의 어려움이 있었다.

The primary goal of this research was to develop an optimized analytical procedure for soil analysis based on ion-selective microelectrodes for agricultural purposes, which can perform on-site measurement of various ions in soil easily and rapidly. For the simple and rapid on-site diagnosis, an analysis of soil chemicals was performed employing a multicomponent-in-situ-extractant and an evaluation of ionselective microelectrodes were conducted through the regressive correlation method with a standard analytical approach widely employed in this area. Examination of sensor responses between various soil nutrient extractants revealed that 0.01M HCl and 1M LiCl provided the most ideal Nernstian response. However, 1M LiCl deteriorated the selective response for analytes due to high concentration (1M) of lithium cation. Thus, employing either 0.1M HCl as an extractant followed by 10 times dilution, or 0.01M HCl as an extractant without further dilution was chosen as the optimal extractant composition. A study of regressive correlation between results from ion-selective microelectrodes and those from the standard analytical procedure showed that analyses of $K^+$, $Na^+$, $Ca^{2+}$, and $NO_3{^-}$ showed the excellent consistency between two methods. However, the response for $NH_4{^+}$ suffered the severe interference from $K^+$. In addition, the selectivity for $Mg^{2+}$ over $Ca^{2+}$ was not sufficient enough since available ionophores developed so far do not provide such a high selectivity for $Mg^{2+}$. Therefore, as an agricultural on-site diagnostic instrument, the device in development requires further research on $NH_4{^+}$ analysis in the soil sample, development of $Mg^{2+}$-selective ionophore, and more detailed study focused on potassium, one of the most important plant nutrients.

본 연구에서는 갈락토오즈의 현장검사(point-of-care testing, POCT)를 위한 일회용 갈락토오즈 바이오센서 개발에 관해 논하고자 한다. Galactose oxidase(GAO)와 horseradish peroxidase(HRP) 두 효소를 0.05 M phosphate 완충용액에 용해시킨 후 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 제작한 전극위에 고정화하여 센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 센서를 이용하여 $100{\mu}L$ 이하의 시료를 이용하여 갈락토오즈를 90초 이내에 측정하였다. 전극에서의 반응을 최적화하기 위하여 GAO 효소가 가장 우수한 활성을 나타내는 pH 7.0 완충용액을 이용하여 GAO와 HRP 효소를 1:1로 고정화하고, 1mM 1,1'-ferrocene-dimethanol 전자전달매개체를 도입하여 센서를 제작하였다. 유리 탄소전극의 경우 100 mV (vs Ag/AgCl), 스크린 프린트된 전극의 경우 -100 mV(vs Ag/AgCl)의 인가전압을 적용하였다. 본 연구에 의해 개발된 센서는 $0{\sim}400{\mu}M$의 갈락토오즈 농도에 대하여 우수한 직선성($r^2$ = 0.997, S/N = 3)을 나타내었고 낮은 인가전압을 적용하여 갈락토오즈를 측정하므로, ascorbic acid, uric acid 그리고 acetaminophen과 같은 방해물질의 영향을 최소화 할 수 있었다. 또한 갈락토오즈 표준 용액에 대하여 만족할 만한 재현성을 나타내었다(CV = 5%).

In principle, the blood galactose level may be determined conveniently with a strip-type biosensor similar to that for glucose. In this study, we describe the development of a disposable galactose biosensor strip for point-of-care testing. The sensor strip is constructed with screen-printed carbon paste electrode (SPCE) and sample amount (< $100{\mu}L$). The developed strip the galactose level in less than 90 s using bienzymatic system of galactose oxidase (GAO) and horseradish peroxidase (HRP). The effects of pH, mediator (1,1-ferrocenedimethanol) concentration, ratio of enzymes, and applied potential were determined preliminarily with glassy carbon electrodes, and optimized further with the strip-type electrodes. The sensor exhibits linear response in the range of $0{\sim}400{\mu}M$ ($r^2$ = 0.997, S/N = 3). Since a low working potential, in principle, the fabricated disposable galactose biosensor has -100 mV (vs. Ag/AgCl), it is applied for the detection of galactose, interfering responses from common interferents such as ascorbic acid, uric acid and acetaminophen could be minimized. The sensor has been used to determine the total galactose level in standard samples with satisfactory reproducibility (CV = 5 %).

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.

The BOD (biochemical oxygen demand) sensor was fabricated by covering a dissolved oxygen (DO) probe with a microbe-impregnated membrane and a dialysis membrane. Various microorganisms isolated from the soils, water and activated sludge have been evaluated for measuring biochemical oxygen demand (BOD); Bacillus species HN24 and HN93 were selected as they exhibited rapid oxygen consumption and fast recovery. Improved BOD sensor could be prepared by using mixed microbes (Bacillus subtilis, Bacillus sp. HN24 and Bacillus sp. NH93) and silicon rubber gas-permeable membrane for DO probe, and by bubbling 50% $O_2$ ($N_2$ valence) through background buffer solution. This system exhibited excellent analytical performance resulting in good linearity ($r^2=0.9986$) from 0 to 100 mg/L level of BOD.

Pediococcus에서 추출된 lactate oxidase(LOD)를 poly(vinyl alcohol)(PVA)에 고정화하여 2전극계로 구성된 lactate 바이오센서를 제조하였다. Lactate는 LOD 효소와의 반응에서 생성되는 $H_2O_2$를 전기화학적으로 금(Au)위에 형성시킨 Pt-black 층에서 산화시켜 정량 할 수 있었다. Pt-black으로 만들어진 센서는 과산화수소에 대해서 낮은 전위(+300 mV vs. Ag/AgCl)에서 큰 산화전류를 보여주었으며, ascorbic acid, acetaminophen, uric acid 등과 같이 산화되기 쉬운 산화 종들의 영향을 감소시켜주었다. 외부보호막으로는 다양한 종류의 친수성 폴리우레탄을 사용하였다. 센서는 in vitro 방식으로 흐름계와 비흐름계 모두에서 성능을 평가하였다. 제작된 센서는 0.05 M NaCl을 포함하는 0.05 M 인산염 완충용액(pH 7.6)에서 성능을 시험하였으며, 0.1 mM에서 9.0 mM의 lactate 농도구간에서 직선적 감응성을 나타내었다. 최적화된 센서는 $4^{\circ}C$ 완충용액에 보관하였으며, 25일 이상 감응도(sensitivity)가 거의 변화하지 않았다.

Two electrode-based lactate biosensor was prepared by immobilizing lactate oxidase (LOD) obtained from pediococcus species in a poly(vinyl alcohol). Hydrogen peroxide ($H_2O_2$) produced by the reaction of lactate and LOD was detected on the Pt-black that was electrochemically deposited on the Au electrode. Sensors fabricated with Pt-black deposited Au electrode provided a high current of $H_2O_2$ oxidation at a substantially lowered applied potential (+300 mV vs. Ag/AgCl), resulting in reduced interferences from easily oxidizable species such as ascorbic acid, acetaminophen, and uric acid. An outer membrane is formulated by adjusting water uptake of hydrophilic polyurethane (HPU). The sensor performance was evaluated in vitro with both flow-through arrangement and static mode. The sensor showed a linear range from 0.1 mM to about 9.0 mM in 0.05 M phosphate buffer (pH 7.6) containing 0.05 M NaCl. Storing the sensors prepared in this work at $4^{\circ}C$ buffer solution while not in use, they provided same electrochemical performance for more than 25 days.

소형의 이온선택성 전극을 흐름계 어레이로 구성하여 전자혀 시스템을 제작하였다. 제작된 전자혀 시스템에 음용수 및 알코올성 음료를 저 농도의 완충용액 (0.005 M Tris-$H_2SO_4$ pH 7.2)에 묽힌 후 9개의 전극이 장착된 흐름계에 흘려 보내어 전위차를 측정하였다. 얻어진 자료는 주성분 분석 (principal component analysis; PCA)을 통하여 식음료의 맛을 평가할 수 있도록 2차원 및 3차원 좌표계에 표시하였다. 본 연구에서 제작한 전자혀 시스템은 식품의 생산공정관리의 목적으로 또는 시중에서 구할 수 있는 식음료 맛의 변화 추이를 구분해 내는 목적으로 유용하게 사용될 수 있다.

A taste sensor system composed of mini electrode array was built in a flow cell. Potentiometric signals from 9 electrodes were collected for drinking waters and alcoholic beverages which were diluted in a low concentration buffer solution (0.005 M Tris-$H_2SO_4$ pH 7.2) for the measurement. The measured results were treated with the principal component analysis (PCA), and grouped on a two or three dimensional PCA coordinate to discriminate the tastes of each beverage. It is demonstrated that the taste sensor system of this work may be used for the quality control of beverages in production or the examination of their taste variation in the market.

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.

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.

고농도의 과산화수소(10-75%)를 생산현장에서 손쉽게 측정할 수 있는 전극 센서 시스템을 연구하였다. Teflon 전극체는 휴대에 간편하도록 길이 10 cm, 지금 1.5 cm의 봉 형태로 제작하였고, 작업 극으로는 직경 3 mm의 glassy carbon을, 보조전극으로는 내경 5 mm, 외경 9 mm의 흑연을 전극물질로 사용하였다. 과산화수소 산화전위는 0.8 V의 전위를 걸어주었다. 공장에서 생산된 고농도의 과산화수소를 일정 이온강도의 전해질 용액으로 희석해 10% 이하의 농도가 되도록 하면 과산화수소에 첨가된 안정제의 방해작용과 과산화수소의 산화작용으로 인한 전극표면의 변성을 최소화할 수 있었고, 손쉽게 정량적인 측정을 할 수 있었다. 또한 과산화수소 투과막(teflon membrane${\leq}100{\mu}m$)을 입힌 전극을 이용하면 고농도의 과산화수소를 희석하지 않고 재현성 있게 정량할 수 있었다. 반면 투과막을 이용하는 방법을 내부전해질을 자주 교환해야 하는 단점이 있었다.

Portable-type two electrode system for the determination of highly concentrated hydrogen peroxide (10-75%) has been studied. The electrode body was made with teflon rod (length=10 cm, diameter=1.5 cm) to withstand the highly corrosive power of hydrogen peroxide. Glass carbon rod (diameter=3 mm) was used as the working electrode and a carbon cylinder (i.d.=5 mm; o.d.=9 mm) was used as counter electrode. The applied voltage for the determination of $H_2O_2$ was 0.8 V. Diluting the highly concentrated samples taken from the industrial batch to 10% or less, it was possible to make quantitative determinations, while eliminating the interference from the stabilizer contained in the sample and preventing the surface of the electrode from oxidative corrosion. Employing hydrogen peroxide permeable membrane (teflon membrane${\leq}100{\mu}m$) for the electrode system, it was possible to measure the content of $H_2O_2$ in highly concentrated samples directly, quantitatively and reproducibly with no extra dilution step. However, it was necessary to change the internal electrolyte frequently to maintain the analytical performance of the electrode.

스크린 프린팅 기술을 이용하여 일회용 에탄올 센서를 개발하고 전기화학적 방법으로 그 성능을 조사하였다. 일회용 에탄올 센서는 폴리에스테르 기질 위에 탄소와 은 반죽 그리고 절연체 잉크로 작업 및 기준전극의 감응부위와 전기적 접촉부위의 형상을 차례로 인쇄한 후 알코올탈수소효소(ADH) 또는 알코올산화효소(AOD)를 알려진 전자전달 매개체(mediator)와 함께 작업전극에 고정시켜 제작하였다. 일회용 센서의 제작 과정에서 감응도와 재현성을 높이기 위하여 프린팅한 탄소 작업전극을 전처리 하는 몇 가지 방법들을 적용하고 그 결과들을 비교하였다. 제작된 일회용 센서는 소량의 혈액시료로 음주측정을 하는데, 그리고 발효공정 제어 등에 유용하게 사용될 수 있다.

A single use, screen-printed sensor for the measurement of liquid phase ethanol was developed and its electrochemical performance was investigated. Disposable type edthanol sensor was fabricated by serially screen printing the carbon paste, silverd pasted and insulator inlon a polyester substrate to pattern working and reference electrode sites and electrical contact. Alcohol dehydrogenase(ADH) or alcohol oxidase(AOD) together with appropriate electron transfer mediators was immobilized on the working electrode. To improve the sensitivity and reproducibility of carbon paste electrode, some pretreatment procedures were applied and their resultant electrochemical performance was examined. The disposable type electrochemical ethanol sensor developed in this study conveniently determines the ethanol in liquid samples such as blood and in fermentation process.

아민기를 함유한 Eriochrome Black T 유사체 염료에 cynauric chloride를 반응시켜 합성한 반응성 염료를 셀룰로오스 막(cellulose membrane)에 화학적으로 고정시켜서 2가 전이금속을 검출할 수 있는 광센서를 구성하였다. 이 광센서는 용액상 Eriochrome Black T와 마찬가지로 전이금속의 농도에 민감하게 감응한다. 이 광센서는 대표적으로 $Zn^{2+}$와 $Co^{2+}$에 대해서 각각 $6.3{\times}10^{-5}mol/l$와 $2.5{\times}10^{-4}mol/l$의 검출한계를 나타냈다. 이 광센서는 또한 흐름용액의 pH가 계속해서 변하는 조건하에서도 상당 시간 동안 그 감응성이 감소하지 않았다.

A reactive dye synthesized with an amine containing Eriochrome Black T derivative and cynauric chloride was immobilized on a cellulose membrane to construct an optical sensor for the detection of divalent transition metal ions in aqueous solution. The response of this reactive dye-based optical sensor was as sensitive as that of Eriochrome Black T in solution phase. Its typical detection limits for $Zn^{2+}$ and $Co^{2+}$ were $6.3{\times}10^{-5}mol/l$ and $2.5{\times}10^{-4}mol/l$, respectively. No loss in the sensitivity of reactive dye-based sensor was observed even the pH of flowing solutions continually varied for an extended period of time.

5, 10, 15, 20-tetraphenyl(porphyrinato)manganase(III) chloride(Mn(TPP)Cl)를 감응성 물질로 사용하는 염화이온 선택성 전극의 감응 메카니즘을 동일한 막 조성을 갖는 optode의 가시광선 스펙트럼 변화를 관찰하여 연구하였다. 고분자막 내에서 망간포르피린의 리간드인 염화이온은 물분자와 치환되며, 시료 용액의 할로겐족 음이온들은 고분자막으로 들어와 망간포르피린에 치환된 물분자 리간드를 다시 치환함으로써, 그리고 살리실산과 같은 지용성 음이온들은 포르피린 주변의 염화이온들과 이온 교환을 함으로써 감응전위를 발생하는 것으로 보인다. 또한 각 음이온들에 대한 선택성을 결정하는 중요한 요소는 망간포르피린-음이온 리간드의 결합상수와 음이온의 수화엔탈피의 균형에 의하여 결정되는 것임을 확인할 수 있었다.

Response mechanism for the chloride-selective membrane doped with 5, 10, 15, 20-tetraphenyl(porphyrinato)manganase(III) chloride(Mn(TPP)Cl) in PVC/DOS matrix is proposed by examining the visible spectra of the corresponding optode membrane. The visible spectra of Mn(TPP)Cl-doped membrane placed in aqueous solution show that the chloride ligand is easily replaced with water molecule. When other halogen ions, such as $F^-$, $Br^-$ and $I^-$, are added to the sample solution, they replace the water ligand, exhibiting distinctive change in the Soret band of Mn(TPP). On the other hand, bulky anions, such as SCN and salicylate, do not form a bond with the central metal. These results suggests that the potentiometric response of Mn(TPP)-based membrane results either from the ligand exchange (water with halides) at the central metal or from the counter ion exchange (chlorides with bulky lipophilic anions) around the positively charged porphyrin molecule in membrane phase. It was also noted that both hydration enthalpies of anions and their binding constants to Mn(TPP) play critical role in determining the potentiometric selectivity pattern of the membrane.

33중량%의 PVC와 66중량%의 o-NPOE 가소제에 1중량%의 중성 전극물질인 4'-benzothiazolyl-benzo-15-crown-5를 사용하여 성형한 막전극은 다른 15-크라운-5난 18-크라운-6 유토체들에 비하여 나트륨에 대하여 보다 낮은 선택성을 갖는 칼륨선택성을 나타내었다. 이 막전극의 전기화학적 성질들(감응기울기, 선택성, 섬출한계 및 수명)을 잘 알려져 있는 칼륨선택성 전극물질인 발리노마이신, benzo-15-crown-5, 4'-aminobenzo-15-15-crown-5, benzo-18-crown-6, dibenzo-18-crown-6 및 bis[(benzo-15-crown-5)-4'-ylnethuyl]pimelate를 사용한 전극막들의 것과 동일한 실험 조건하에서 비교하였다. 이러한 비교연구를 통하여 벤조티아졸기가 치환된 벤조크라운에테르 화합물이 증가된 칼륨이온 선택성을 나타내게되는 이유를 치환기의 효과와 이온의 분배계수효과로 설명하였다.

The ion-selective membrane fabricated with 33 wt% PVC, 66 wt% o-NPOE and 1 wt% 4'-benzothiazolylbenzo-15-crown-5 (TB15C5) as a neutral carrier exhibited an enhanced selectivity to potassium ion over sodium ion compared to those prepared with other 15-crown-5 or 18-crown-6 derivatives. The potentiometric properties (response slope, selectivity, detection limits and lifetime) of TB15C5-based ISE membranes along with those based on valinomycin, benzo-15-crown-5 (B15C5), 4'-aminobenzo-15-crouwn-5 (AB15C5), benzo-18-crown-6 (B18C6), dibenzo-18-crown-6 (DB18C6) and bis[(benzo-15-crown-5)-4'-ylmethyl]pimelate (PI-Ⅱ) ionophores were carefully examined under the same experimental conditions. The enhanced selectivity of TB15C5-based membrane to potassium is explained in terms of the effect of the benzothiazol functional group and the distribution coefficients of metal ions.

크롬도금 용액에 공존하고 있는 Cr(III)와 Cr(VI)의 양을 자외선/가시광선 분광기에 장착한 흐름계 장치를 이용하여 시료당 5분 이내에 두 가지 물질의 양을 동시에 분석하는 방법을 개발하였다. Cr(III)와 Cr(VI)는 각각 580 nm와 440 nm에서 0.05 g/L와 0.005 g/L 이상의 범위에서 Beer-Lambert 법칙에 따르는 특성 ${\lambda}_{max}$를 나타내며, 이 파장들에서의 흡광도는 pH<4의 조건에서는 pH변화에 거의 영향을 받지 않았다. 따라서 일반적으로 크롬의 농도가 수 g/L인 후처리 크롬 도금조의 용액을 흐름계의 장치에서 pH=1의 황산 용액으로 묽힌 후, 자외선/가시광선 분광기로 측정하면 Cr(III)와 Cr(VI)의 양 및 총 크롬의 양을 기존의 산화-환원 적정 방법(최소 40분/sample)보다 간편하고 신속정확하게 동시 정량할 수 있었다. 이 장치는 설치 및 사용이 간단하고, 설치 비용이 저렴하므로 많은 도금 산업 현장에서 용이하게 응용할 수 있다.

The amount of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) in a chromium plating solution could be determined simultaneously within five minutes using UV/VIS spectrophotometer coupled with a flow-through analysis(FTA) setup. The λmax's at 580 nm and 440 nm which correspond to Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ), respectively, well obey the Beer-Lambert law in the range over 0.05 g/L for Cr(Ⅲ) and 0.005 g/L for Cr(Ⅵ). when the pH of the sample is less than 4.0, the absorption extinction coefficients of those peaks are not much dependent on the proton concentration. The amount of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ), and the total chromium in post treatment chromium plating solution, which normally has few g/L of Cr concentration, could be easily measured using UV/VIS spectrophotometry after the sample had been diluted with sulfuric acid of pH=1.0 in the flow-through analysis setup; this method is far more convenient and faster than the common redox titration (which requires at least 40 min/sample) method, while the accuracy of the method is highly comparable to conventional titrimetric method. Since the implementation of an PTA-UV/VIS setup in any plating industry is cost effective and easy to operate, the analytic method described in this paper may be applied directly for in situ analysis of plating solutions.

Silicone rubber-based sodium-selective membranes are developed for solid-state ion sensors. It was shown that the potetiometric performance of SR-based membranes are greatly dependent on the type of neutral carriers employed; among the three ionophores, N,N,N',N'-tetracyclohexyl-1,2-phenylenedioxydiacetamide (ETH 2120), bis[(12-crown-4)methyl]dodecylmethylmalonate (D12C4DMM) and monensin methyl ester (MME), examined, only ETH 2120 was compatible with the SR-based matrix. Addition of about 20 wt% plasticizer to the SR-based matrix provided the resulting membranes with potentiometric properties essentially equivalent to those of the corresponding PVC-based membranes. Owing to the strong adhesive strength of SR-based membranes, the CWEs coated \vith those membranes exhibited long lifetime with conventional electrode-like performance. Blending of PU into the SR matrix increased the lifetime of CWEs from two weeks to one month.

Nonactin을 이온운반체로 사용한 암모늄선택성 전극막 위에 urease를 고정시킨 형태의 요소센서는 혈액 중 여러가지 이온으로부터 방해작용을 받을 수 있다. 이 방해작용은고정화된 효소반응보다는 암모늄선택성 전극막 자체의 부적합한 선택성의 기인한 것이며 본 연구에서는 혈액 중의 요소를 측정할 경우 이들 방해이온에 의해 발생된 오차를 보정하고자 하였다. 이를 위해 혈액 속에 각 방해이온의 정상 평균농도를 포함하고 있는 용액을 검정용액으로 사용하여 이들 방해이온으로부터의 오차를 감소시키고자 하였다. 또한 칼륨이온선택성 전극을 부가적으로 사용하여 요소전극의 측정치를 보정하여 오차를 최소화하고자 하였다. 이와 같은 방법들에 의해 보정된 측정치의 오차는 보정하지 않았을 경우에 비해 현저히 감소함을 알 수 있었다.

Urea sensors, prepared by immobilizing urease on ammonium-selective membrane electrodes doped with nonactin, can show interference from several ionic species present in blood samples (e.g., sodium, potassium, and endogenous ammonium ions). This interference problem does not arise from the immobilized biocatalytic reaction but rather from the innate response of the base transducer to ionic species in the sample. In this work, the use of calibrators containing adequate amounts of ionic species is examined to reduce errors caused by endogenous ionic interferences with blood urea measurements. Simultaneous measurements of the interfering species with additional sensors and subsequent substractions of these values from the urea electrode signals are also described. It is shown that the use of a potassium-selective electrode with an adequate calibrator system greatly enhances the accuracy of the urea sensor measurements.