기능성 박막이 코팅된 수정진동자 저울 센서를 이용한 인간호흡의 암모니아 측정

전문가 제언

○ 실리카 나노입자와 다고리 방향족탄화수소(PAH)를 포함하는 다공성박막의 수정진동자저울(QCM)센서에 아크릴산(PAA)을 주입해서 암모니아가스에 대단히 민감한 QCM센서 디바이스를 제작하였다. FTIR 측정으로 센서 디바이스계면에서 화학적 상호작용의 원리를 밝혔다. QCM센서를 활용해서 인간이 호흡할 때에 방출되는 암모니아 농도에 대한 측정한계는 수분 함유상태에서 2ppm(가스 상태에서 약0.5ppm 임.)이다.

 

○ (SiO2/PAH)10이 코팅된 QCM에 PAA를 주입 유무에 따른 두 개의 QCM전극센서로 습도와 암모니아를 감지해서 인간의 호흡에서 발생하는 암모니아를 측정할 수 있었다. 상용화를 위해서는 2가지 점에서 개선이 요구된다. 첫째는 QCM센서에 대한 첫 번째의 측정치에 대한 신뢰성 확보이다. 두 번째는 높은 습도에서 증가하는 습도에 대한 낮은 민감도이다. 이것은 물과 암모니아의 흡착에 대한 PAA의 교차-민감도에 기인하는 것으로 복합적인 PAA재료가 요구된다.

 

○ 인간의 호흡에서 발생하는 암모니아에 대한 발표는 국내에서 거의 없으며 해외에서는 활발하게 발표되고 있다. 존 홉킨스대학에서 호흡으로 발생하는 암모니아를 QEPAS(Quartz enhanced photoacoustic spectroscopy)방법으로 빠르고 정확하게 측정하였다 (J. Vis. Exp. 88(2014) e51658). Kyle Owen은 양자 연쇄반응레이저를 사용해서 호흡에서 발생하는 암모니아를 5% 불확실성에서 8ppb 농도의 한계까지 측정하였다(Applied Physics B 116(2014) 371).

 

○ 인간의 건강상태, 질병을 진단할 수 있는 방법으로 호흡에서 발생하는 암모니아를 측정하는 방법은 대단히 효과적인 방법이다. 건강의 상태에 따라 호흡에서 발생하는 암모니아 농도가 변하는 것은 의학적으로 확인된 것이다. 바이오분야에 센서를 이용하는 연구는 미국, 일본 등의 선진국에서 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 암모니아의 측정시스템개발해서 2020년에 23조로 예상되는 국내 사물인터넷시장에 적용해야 할 것이다.

저자

Yusuke Ogimoto, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2015

권(호)

215()

잡지명

Sensors and Actuators, B: Chemical

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

428~436

분석자

박*식

분석물

• 기능성 박막이 코팅된 수정진동자 저울 센서를 이용한 인간호흡의 암모니아 측정.pdf [483,646 byte]

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