Human exhaled breath contains thousands of kinds of volatile organic compounds and some of these volatile organic compounds can be used as bio-marker of diseases. Therefore diagnostic method which is detecting bio-marker gases in our exhaled breath using gas sensor is investigated. Among the various gas sensors, especially metal oxide gas sensor is highlighted for daily health care device because it is cheap, easy to miniaturize, and real-time detectable. However, gas sensing characteristics such as response and selectivity should be improved to apply for exhaled breath gas sensor device.
In this thesis, highly sensitive porous metal oxide nanofibers networks gas sensing active materials were synthesized by modified electrospinning method. Gas sensing properties were dramatically improved by increased surface area, catalytic effect, and effective decoration of catalyst. In addition, gas sensing mechanisms was demonstrated by various analysis tools. Possibility of applying the breath analysis sensor is verified by gas sensing testing in highly humid atmosphere which is similar with exhaled breath.
사람의 날숨에는 수천가지 휘발성 유기 화합물이 포함되어 있으며, 이들 중 특정 가스들은 질병을 나타내는 바이오마커로 사용 될 수 있다. 때문에 가스센서를 이용하여 날숨 속에서 바이오마커 가스를 검출해 질병을 진단하는 방법이 연구되고 있다. 다양한 가스센서 중 특히 금속 산화물 가스센서는 저렴하고 소형화가 가능하며, 실시간 감지가 가능해 휴대용 헬스케어 진단기기로 각광을 받고 있다. 그러나 금속산화물 가스센서를 날숨센서에 적용하기 위해서는 감도, 선택성과 같은 가스 감지 특성을 향상시켜야만 한다.
본 학위논문에서는 개선된 전기방사법을 이용하여 촉매가 결착된 다공성의 금속산화물 나노섬유 망상구조 고감도 감지소재를 합성하였다. 비표면적 향상과 촉매의 작용 및 촉매의 효과적인 결착을 통해 가스감지 특성의 획기적인 향상을 이루었다. 또한 다양한 분석을 이용하여 가스 감지 특성 향상 메커니즘을 규명하였다. 합성한 감지소재는 날숨과 비슷한 고습환경에서 가스 특성 테스트를 통해 날숨 분석 센서의 소재로 적용 가능성을 확인하였다.
