The development of portable volatile organic compound (VOC) sensor are essential for home healthcare, workplace security because VOCs are critical environmental pollutant to human health. Here, we report capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT)-based portable sensor for the multiplex detection of various VOCs (toluene, acetone, ethanol and methanol). Three CMUT devices were functionalized with the layers of (1) peptide, (2) the colloids of single-walled nanotube and peptide, (3) poly(styrene-co-allyl alcohol). Each devices exhibit the different sensitivities to four VOCs and highest sensitivities to toluene and ethanol. Through principal component analysis, the selective detection of all four gases are achieved. For the simultaneous detection of VOCs on CMUT devices, the frequencies from each devices are measured by switching a single oscillator in every XXs. With a wireless system, the measured frequencies are displayed in smart phone and the concentration of VOCs are monitored. It is anticipated that CMUT-based sensor array can be applied as the portable VOC sensor system in workplace monitoring and home healthcare.
실시간으로 선택적이고 반응성 높은 가스 측정이 가능하면서도 휴대성을 지니는 휘발성 유기 화합물 감지 시스템을 개발하였다. 센서 어레이를 서로 다른 코팅을 하여 가스에 대한 반응 패턴을 다르게 함으로써 선택성을 가지면서도 하나의 측정 회로로 스위칭을 통해 모든 센서를 읽어드릴 수 있게 하여 휴대성을 지니게 하였고 활용성을 위하여 모든 과정을 실시간으로 진행할 수 있게 하였다. 또한 정전용량형 초음파 트랜스듀서를 감지 소자로 사용함으로써 반응성 또한 높게 하였다. 하나의 회로로 센서 어레이를 모두 실시간으로 읽어드리면서 가스 감지를 하는 최초의 논문이다.