KR102289600B1 - 탄소 나노 벽에 기초한 호기 내의 물질 검출하는 센서 및 방법 - Google Patents

탄소 나노 벽에 기초한 호기 내의 물질 검출하는 센서 및 방법 Download PDF

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박혜빈
이수한
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Abstract

사람의 호기 내의 타겟 물질을 검출하기 위한 호기 센서는, 기판, 기판 상에 형성된 전극 어레이, 및 적어도 일부에 리셉터가 부착된 탄소 나노 벽을 포함하고, 리셉터는 호기 내의 타겟 물질과 결합한다.

Description

탄소 나노 벽에 기초한 호기 내의 물질 검출하는 센서 및 방법{SENSOR AND METHOD FOR DETECTING SUBSTANCES IN EXHALED AIR BASED ON CARBON NANO WALLS}
아래의 실시예들은 호기 내의 특정 물질을 검출하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 보다 상세하게는 전기-화학적 방법으로 물질을 검출할 수 있는 센서 및 그 방법에 관한 것이다.
기존에는 암, 신장질환, 당뇨병 등과 같은 질병을 진단하기 위해 환자의 혈액 및 조직 등 체액에 존재하는 생화학적 마커들을 측정하는 방법이 이용되었다. 이러한 방법은 비특이적 결합에 의한 낮은 신호 대 잡음비, 표적 물질에 대한 균일한 표지, 표지물질의 반응 저해, 샘플 채취를 위한 침습 등의 문제가 있었다.
일 실시예는 전기-화학적 방법으로 타겟 물질과 결합하는 센서를 제공할 수 있다.
일 실시예는 호기 내의 타겟 물질을 검출하는 방법을 제공할 수 있다.
일 측면에 따른, 호기 센서를 생성하는 방법은, 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 상에 전극 어레이(electrode array)를 생성하는 단계, 상기 전극 어레이 상에 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs)을 생성하는 단계, 및 상기 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 상기 탄소 나노 벽의 적어도 일부에 리셉터를 부착시키는 단계를 포함하고, 상기 리셉터는 호기(expiratory air) 내의 타겟 물질과 결합한다.
상기 탄소 나노 벽은PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 통해 상기 전극 어레이 상에 생성될 수 있다.
상기 전극 어레이의 제1 극의 단부들 및 제2 극의 단부들은 서로 교차되는 형태(interdigitated)일 수 있다.
상기 탄소 나노 벽의 상기 리셉터와 상기 타겟 물질이 결합하는 경우 상기 탄소 나노 벽의 저항이 변화하고, 상기 전극 어레이를 통해 상기 저항의 변화가 측정될 수 있다.
상기 도핑 물질은, 플루오린(C2F6) 및 질소(N2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 타겟 물질은 아민 그룹(NHx)의 물질일 수 있다.
다른 일 측면에 따른, 호기 센서는 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs)에 기초하여 형성된다.
상기 호기 센서는, 기판, 상기 기판 상에 형성된 전극 어레이(electrode array), 및 적어도 일부에 리셉터가 부착된 탄소 나노 벽을 포함하고, 상기 리셉터는 호기(expiratory air) 내의 타겟 물질과 결합할 수 있다.
상기 리셉터는 상기 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 상기 탄소 나노 벽의 적어도 일부에 부착될 수 있다.
또 다른 일 측면에 따른, 호기에 포함된 타겟 물질을 검출하기 위한 진단 장치는, 상기 진단 장치 내로 공급된 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 호기 센서, 상기 호기 센서에 전원을 공급하는 회로, 및 상기 호기 센서 및 상기 회로를 내부에 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 타겟 물질이 상기 호기 센서와 결합하는 경우, 상기 호기 센서의 저항(resistance)이 변화될 수 있다.
상기 호기 센서는, 기판, 상기 기판 상에 형성된 전극 어레이(electrode array), 및 적어도 일부에 리셉터가 부착된 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs)을 포함하고, 상기 리셉터는 상기 호기 내의 상기 타겟 물질과 결합할 수 있다.
상기 호기 센서는 복수 개이고, 상기 복수의 호기 센서들 각각의 리셉터는 서로 상이하여 서로 다른 타겟 물질과 결합할 수 있다.
또 다른 일 측면에 따른, 호기에 포함된 타겟 물질을 검출하기 위한 방법은, 상기 호기가 공급된 진단 장치에 전원을 공급하는 단계, 상기 전원에 의해 발생하는 전류를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 전류에 기초하여 상기 호기 내의 타겟 물질을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 진단 장치는, 상기 진단 장치 내로 공급된 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 호기 센서, 상기 호기 센서에 전원을 공급하는 회로, 및 상기 호기 센서 및 상기 회로를 내부에 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 타겟 물질이 상기 호기 센서와 결합하는 경우, 상기 호기 센서의 저항(resistance)이 변화될 수 있다.
전기-화학적 방법으로 타겟 물질과 결합하는 센서가 제공될 수 있다.
호기 내의 타겟 물질을 검출하는 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 진단 장치를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 호기 센서를 생성하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 일 예에 따른 전극 어레이 상에 형성된 탄소 나노 벽을 도시한다.
도 4는 일 예에 따른 도핑 물질로 도핑된 탄소 나노 벽의 분자 구조를 도시한다.
도 5는 일 예에 따른 호기에 의해 탄소 나노 벽의 저항이 변환하는 실험 결과를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 진단 장치의 구성도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 호기 내의 타겟 물질을 검출하는 방법의 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 예에 따른 진단 장치를 도시한다.
암, 신장질환, 당뇨병 등의 환자의 호흡에는 정상인과 구별되는 특유의 냄새를 나타내는 분자가 있다. 이러한 냄새 분자는 인체 질병의 바이오 마커로 알려져 있다. 사용자의 호기 내의 냄새 분자가 검출되는 경우 질병의 진단에 도움을 줄 수 있다. 질병의 진단을 위해 사용자의 호기를 이용하는 경우 사용자의 체액 등을 이용하는 것 보다 신속성, 정확성, 가격 효율성, 이용 편리성, 비침습의 장점이 있을 수 있다.
예를 들어, 신장질환의 환자의 호기 내에는 암모니아(NH3)를 비롯한 아민 그룹(NHx)을 가지는 가스가 포함될 수 있다. 예를 들어, 가스는 암모니아, 디메틸아민(dimethylamin: DMA), 트리메틸아민(trimethylamin: TMA) 등을 포함할 수 있다. 사용자의 호기 내에서 이러한 아민 그룹의 가스가 검출되는 경우 사용자의 질병 진단에 도움이 될 수 있다.
일 측면에 따르면, 도시된 진단 장치(100)는 사용자의 호기 내의 특정 물질을 검출한다. 진단 장치(100)는 사용자의 호기가 주입되는 주입구(110), 진단 장치(100)의 상태 및 물질 검출 결과 등을 나타내는 디스플레이(120) 및 사용자가 진단 장치(100)를 제어하기 위한 조작부(130)를 포함한다. 도시되지는 않았지만 진단 장치(100)는 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 센서를 내부에 더 포함한다.
아래에서 도 2 내지 도 7을 참조하여 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 센서 및 이를 이용하여 타겟 물질을 검출하는 방법에 대해 상세히 설명된다.
도 2는 일 실시예에 따른 호기 센서를 생성하는 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하여 전술된 호기 센서는 아래의 단계들(210 내지 240)을 통해 생성될 수 있다.
단계(210)에서, 기판이 제공된다. 예를 들어, 기판은 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 다른 예로, 기판은 유리 또는 플라스틱으로 생성될 수 있다. 기판은 사출형으로 제작될 수 있다.
단계(220)에서, 기판 상에 전극 어레이(electrode array)가 생성된다. 전극 어레이는 호기 센서에 타겟 물질이 결합함으로써 변화되는 호기 센서의 저항 또는 임피던스의 변화를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 실시예에 따라, 전극 어레이는 선택적으로 생성될 수 있다.
단계(230)에서, 전극 어레이 상에 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs)이 생성된다. 탄소 나노 벽은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 통해 전극 어레이 상에 생성될 수 있다. PECVD를 통해 탄소 나노 벽을 생성함으로써 대면적의 탄소 나노 벽이 생성될 수 있다. 예를 들어, 4인치 이상의 탄소 나노 벽이 생성될 수 있다. 또한, PECVD를 통해 촉매 없이 탄소 나노 벽이 직접 성장될 수 있고, 성장된 탄소 나노 벽은 넓은 표면적을 가진다.
탄소 나노 벽에 대해 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
단계(240)에서, 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 탄소 나노 벽의 적어도 일부에 리셉터를 부착한다. 호기 내의 타겟 물질(표적 물질)을 검출하기 위해, 타겟 물질과 결합할 수 있는 물질인 확인 물질이 리셉터로서 이용된다. 리셉터는 분자 또는 원자의 형태일 수 있다. 리셉터 및 확인 물질은 분자 구조에 따른 전기적 인력에 기초하여 결합할 수 있다. 예를 들어, 도핑 물질은 플루오린(C2F6) 및 질소(N2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 탄소 나노 벽에 부착된 리셉터는 불소 원자(F) 또는 질소 원자(N)일 수 있다. 리셉터를 부착하는 방법에 대해, 아래에서 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
도 3은 일 예에 따른 전극 어레이 상에 형성된 탄소 나노 벽을 도시한다.
일 측면에 따르면, 기판(300) 및 전극 물질 상에 탄소 나노 벽(320)이 생성될 수 있다. 전극 물질은 제1극(311) 및 제2 극(312)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스트(photo resist)와 같은 방법을 통해 서로 교차되는 형태(interdigitated)를 갖도록 제1극(311) 및 제2 극(312)이 기판(300) 상에 형성될 수 있다. 다른 예로, FET(field effect transistor)와 같은 반도체의 소스 및 드레인과 같은 단자가 되도록 제1극(311) 및 제2 극(312)이 형성될 수 있다. 전극 물질은 금 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 물질일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.
전극 물질 및 전극 물질이 증착되지 않은 기판(300) 상에 탄소 나노 벽(320)이 생성될 수 있다. 예를 들어, PECVD 시스템을 이용하여 800도 이하(더욱 적절하게는 400도 이하)의 합성온도에서 탄소 나노 벽(320)이 생성될 수 있다. 저온에서 탄소 나노 벽(320)이 생성될 수 있으므로, 기판(300)의 재료로서 플렉서블 필름이 이용될 수도 있다.
탄소 나노 벽(320)이 전극 물질의 제1극(311) 및 제2 극(312) 사이의 부하 역할을 함으로써 제1극(311) 및 제2 극(312) 사이에 전류가 흐를 수 있다.
도 4는 일 예에 따른 도핑 물질로 도핑된 탄소 나노 벽의 분자 구조를 도시한다.
일 측면에 따르면, 기판(300) 및 전극 물질 상에 탄소 나노 벽(320)이 생성된 경우, 탄소 나노 벽(320)을 도핑 물질로 도핑함으로써 탄소 나노 벽(320)의 적어도 일부에 리셉터(401)를 부착할 수 있다. 예를 들어, 플루오린(C2F6) 또는 질소(N2)와 같은 도핑 물질을 이용하는 플라즈마 처리를 통해 탄소 나노 벽(320)의 적어도 일부에 리셉터(401)가 부착될 수 있다.
예를 들어, 플루오린(C2F6)을 이용하는 경우 부착되는 리셉터(401)는 불소 원자(F)일 수 있다. 불소 원자(F)가 리셉터(401)인 경우, 생성된 호기 센서는 P-타입 센서일 수 있다. 타겟 물질인 NH3의 N 원자와 리셉터(401)의 F원자 간의 F-N 흡수 에너지(adsorption energy)는 -0.5eV이므로 리셉터(401)와 타겟 물질은 상당히 강하게 결합할 수 있다.
다른 예로, 질소(N2)를 이용하는 경우 부착되는 리셉터(401)는 질소 원자(N)일 수 있다. 질소 원자(N)가 리셉터(401)인 경우, 생성된 호기 센서는 N-타입 센서일 수 있다. 타겟 물질인 NH3의 N 원자와 리셉터(401)의 N원자 간의 N-N 흡수 에너지는 -0.12eV이므로 리셉터(401)와 타겟 물질은 상당히 강하게 결합할 수 있다.
상기의 실시예들에서는 도핑 물질로서 플루오린(C2F6) 및 질소(N2)를 이용하였으나, 검출하고자 하는 타겟 물질의 성질에 따라 리셉터(401)가 다르게 결정될 수 있고, 결정된 리셉터(401)를 탄소 나노 벽(320)에 부착시키기 위해 적절한 도핑 물질이 이용될 수 있다. 리셉터(401)의 물질에 따라 다양한 질병들의 바이오 마커 물질들이 검출될 수 있다.
도 5는 일 예에 따른 호기에 의해 탄소 나노 벽의 저항이 변환하는 실험 결과를 도시한다.
일 측면에 따르면, 암모니아(NH3)를 포함하는 호기가 호기 센서에 공급된 경우, 호기 센서의 탄소 나노 벽의 리셉터는 암모니아(NH3)와 결합하고, 호기 센서 또는 탄소 나노 벽의 저항 값이 변화한다.
암모니아(NH3)를 포함하는 호기가 공급되는 시간(520)에 따른 탄소 나노 벽의 저항 값의 변화 궤적(510)이 도시된다. 호기가 공급되는 구간 내에서 탄소 나노 벽의 저항 값이 피크 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 진단 장치의 구성도이다.
일 측면에 따른, 진단 장치(600)는 진단 장치(600) 내로 공급된 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 하나 이상의 호기 센서들(612, 613), 호기 센서들(612, 613)에 전원을 공급하는 회로(611), 및 호기 센서들(612, 613) 및 회로(611)를 내부에 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 추가적으로, 진단 장치(600)는 전원을 공급하기 위한 배터리를 더 포함할 수 있다.
회로(611)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. "프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
호기 센서들(612, 613)의 각각에는 서로 다른 리셉터가 부착될 수 있고, 이에 따라 호기 센서들(612, 613)은 서로 다른 타겟 물질들과 결합할 수 있다.
타겟 물질이 호기 센서(612)와 결합하는 경우, 호기 센서(612)의 저항이 변화되고, 회로(611)는 변화된 전류의 크기를 검출할 수 있다. 예를 들어, 회로(611)는 전류의 크기에 기초하여 검출되는 타겟 물질의 양(예를 들어, 농도)를 결정할 수 있다. 타겟 물질의 양에 기초하여 해당 질병의 진행 정도 등이 결정될 수 있다.
일 측면에 따르면, 진단 장치(600)는 진단 장치(600)의 상태를 나타내는 표시부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시부는 제1 인티케이터(621) 및 검출 결과 등을 나타낼 수 있는 제2 인디케이터(622)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 인디케이터(621)는 진단 장치(600)의 복수의 모드들을 서로 다른 색깔로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 인디케이터(622)는 검출된 타겟 물질의 양을 서로 다른 색깔로 나타낼 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 호기 내의 타겟 물질을 검출하는 방법의 흐름도이다.
일 측면에 따르면, 아래의 단계들(710 내지 730)은 도 1 및 6을 참조하여 전술된 진단 장치(100, 600)에 의해 수행될 수 있다.
단계(710)에서, 진단 장치는 호기가 공급된 진단 장치에 전원을 공급한다. 예를 들어, 진단 장치(600)의 회로(611)는 배터리를 이용하여 진단 장치에 전원을 공급한다. 사용자는 진단 장치에 전원이 공급된 경우, 진단 장치에 호기를 주입할 수 있다.
단계(720)에서, 진단 장치는 전원에 의해 발생하는 전류를 측정한다. 진단 장치의 호기 센서와 호기 내의 타겟 물질이 결합한 경우, 호기 센서의 저항이 변화되고 이에 따라 전류가 변화한다.
단계(730)에서, 진단 장치는 측정된 전류에 기초하여 초기 내의 타겟 물질을 검출한다. 예를 들어, 진단 장치는 전류의 크기에 대응하는 타겟 물질의 양을 결정할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
300: 기판
320: 탄소 나노 벽
401: 리셉터

Claims (15)

  1. 호기 센서를 생성하는 방법은,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 전극 어레이(electrode array)를 생성하는 단계;
    PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 통해 상기 전극 어레이 상에 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs)을 생성하는 단계 - 상기 탄소 나노 벽은 상기 기판의 수직 방향으로 성장함 -; 및
    플라즈마 처리를 통해 상기 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 상기 탄소 나노 벽의 복수의 면들에 리셉터를 부착시키는 단계 - 상기 도핑 물질은 플루오린 및 질소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 리셉터는 불소 원자 및 질소 원자 중 적어도 하나를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 리셉터는 호기(expiratory air) 내의 타겟 물질과 결합하는,
    호기 센서 생성 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 어레이의 제1 극의 단부들 및 제2 극의 단부들은 서로 교차되는 형태(interdigitated)인,
    호기 센서 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 나노 벽의 상기 리셉터와 상기 타겟 물질이 결합하는 경우 상기 탄소 나노 벽의 저항이 변화하고,
    상기 전극 어레이를 통해 상기 저항의 변화가 측정되는,
    호기 센서 생성 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  8. 삭제
  9. 호기 센서는,
    기판;
    상기 기판 상에 형성된 전극 어레이(electrode array); 및
    복수의 면들에 리셉터가 부착된 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs) - 상기 탄소 나노 벽은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 통해 상기 전극 어레이 상에 생성되고, 상기 기판의 수직 방향으로 성장함 -
    을 포함하고,
    상기 리셉터는 플라즈마 처리를 통해 상기 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 상기 탄소 나노 벽의 상기 복수의 면들에 부착되고,
    상기 도핑 물질은 플루오린 및 질소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 리셉터는 불소 원자 및 질소 원자 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 리셉터는 호기(expiratory air) 내의 타겟 물질과 결합하는,
    호기 센서.
  10. 삭제
  11. 호기에 포함된 타겟 물질을 검출하기 위한 진단 장치는,
    상기 진단 장치 내로 공급된 호기 내의 타겟 물질과 결합하는 호기 센서;
    상기 호기 센서에 전원을 공급하는 회로; 및
    상기 호기 센서 및 상기 회로를 내부에 포함하는 하우징
    을 포함하고,
    상기 타겟 물질이 상기 호기 센서와 결합하는 경우, 상기 호기 센서의 저항(resistance)이 변화되고,
    상기 호기 센서는,
    기판;
    상기 기판 상에 형성된 전극 어레이(electrode array); 및
    복수의 면들에 리셉터가 부착된 탄소 나노 벽(carbon nanowalls: CNWs) - 상기 탄소 나노 벽은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 통해 상기 전극 어레이 상에 생성되고, 상기 기판의 수직 방향으로 성장함 -
    을 포함하고,
    상기 리셉터는 플라즈마 처리를 통해 상기 탄소 나노 벽을 도핑 물질로 도핑함으로써 상기 탄소 나노 벽의 상기 복수의 면들에 부착되고,
    상기 도핑 물질은 플루오린 및 질소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 리셉터는 불소 원자 및 질소 원자 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 리셉터는 호기(expiratory air) 내의 타겟 물질과 결합하는,
    진단 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 호기 센서는 복수 개이고,
    상기 복수의 호기 센서들 각각의 리셉터는 서로 상이하여 서로 다른 타겟 물질과 결합하는,
    진단 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
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‘탄소나노월 감지막을 활용한 스트레인 센서 제작 및 분석’, 한밭대학교 학위논문, (2017.08.) 1부.* *

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