I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   3 J u n e   201 7 ,   p p .   1154 ~ 1 1 6 0   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 7 i 3 . p p 1 1 5 4 - 1160           1154       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   I m pro v e m en o Alco ho l Brea th - A na ly z er E thano Bio sens o b a sed o n Ros elle - Chitos a n Blend       Ah m ed  M .   S.  E lj a li 1 ,   I rw a na   Na ing g o la n 2 ,   Sh a hrir  H a s him 3 ,   T ul us   I kh s a n Na s utio n 4   1, 3 P o ly m e En g in e e rin g   De p a rtm e n t,   F a c u lt y   o f   Ch e m ica En g in e e ri n g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay si a ,   8 1 3 0 0 ,   S k u d a i,   Jo h o r   Ba h ru ,   M a lay sia   2 S c h o o o f   M a teria ls  En g in e e ri n g ,   Un iv e rsity   M a la y sia   P e rli s,  P e rli s,  M a lay si a   4 P h y sic s De p a rt m e n t,   F a c u lt y   o f   M a th e m a ti c   a n d   Na tu ra S c ien c e ,   Un iv e rsitas   S u m a ter a   Uta ra ,   M e d a n   2 0 1 5 5 ,   S u m a tera   Uta ra ,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed     Sep   1 8 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   6 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   No v   2 0 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e p re se n ts   a   stu d y   o n   d e sig n in g   o f   a   b re a th - a n a ly z e e th a n o l   b i o se n so r   th ro u g h   v a p o riza ti o n   tec h n o l o g y .   ro se ll e   e x trac a n d   c h it o sa n   sm a rt  g e w e re   u se d   to   f a b rica te  th e   b io - se n si n g   m a t e rial.   S o l - g e e lec tro c h e m ica d e p o siti o n   m e th o d   w a u se d   to   c o a a   th in   f i lm   o f   th e   se n sin g   m a teria b len d   o n   p a tt e r n e d   g o ld e n   su rf a c e   p rin ted   c ircu it   b o a rd .   Dif fe re n ti a ti o n ,   re sp o n se   ti m e   a n d   re p e a tab il it y   p ro p e rti e w e re   stu d ied   b y   e x p o sin g   1 0 0 p p m ,   5 0 p p m   a n d   2 5 p p m   o f   e th a n o v a p o to   t h e   b re a th - a n a ly z e r.   T h e   a c c u ra c y   o f   th e   b re a th - a n a ly z e r   w a tes ted   b y   u sin g   I - V   e lec tri c a tes ti n g .   T h e   a n a l y z e d   d a ta  d e m o n stra ted   th a t   th e   b re a th - a n a ly z e e th a n o b io se n so is  c a p a b le  o f   id e n ti fy in g   th e   c o n c e n tratio n   o f   e th a n o v a p o a t   ro o m   tem p e ra tu re   su c c e ss f u ll y ,   w h ich   c a n   b e   u se d   a a n a ly z e o f   a lco h o c o n c e n tratio n   w h e n   th e   se n so e x p o se d   t o   th e   e x h a le  b re a th .   T h e   ro se ll e - c h it o sa n   f il m   se n so rs  h a v e   sh o w n   th e   c h a ra c teristic   o f   a   re li a b le  se n so i. e .   g o o d   se n siti v it y ,   s e lec ti v e ,   re p e a tab le,  a b le  to   re c o v e a n d   sta b le .   K ey w o r d :   B io s en s o r   B r ea th - a n al y ze r   C h i to s an - r o s elle  b le n d   E th an o l     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ed   M.   S.  E lj ali,   P o ly m er   E n g in ee r i n g   Dep ar t m en t,    Facu lt y   o f   C h e m ical  E n g in ee r in g ,     Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia ,     8 1 3 0 0 ,   Sk u d ai,   J o h o r   B ah r u ,   Ma la y s ia.   E m ail: a h m ed . elj aj i2 @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n to x icatio n   p r o b lem s   s u ch   a s   g as  e m is s io n   a n d   in f la m m ab le  g as  lea k ag e s   p r o v id th i m p etu s   f o r   f u n d a m en ta an d   ap p lied   r ese ar ch   in   en v ir o n m e n tal  ar ea s .   Fo r   th s a k o f   en v ir o n m e n t al  m o n ito r in g   an d   co n tr o o f   ch e m ical  p r o ce s s e s ,   m an y   e f f o r t s   to   d ev elo p   s i m p le,   in ex p en s i v e,   an d   r eliab le   s en s o r s   h a v b ee n   m ad e.   I is   also   k n o w n   t h at  ce r tain   ch e m ical  s p ec ies,  ev e n   a lo w   v alu e s   ca n   b to x ic  to   h u m a n s   [ 1 ] Du to   th v o lati le  n at u r o f   eth a n o l,   th m o s s i g n i f ica n r o u te  o f   ex p o s u r is   li k el y   to   b b y   i n h ala tio n .   E th a n o l   m an u f ac t u r in g   is   co n tin u o u s ,   en clo s ed   p r o ce s s es  w it h   co n tr o lled   o cc u p atio n al  ex p o s u r es.  P o ten tial  ex p o s u r es   ca n   o cc u r   d u r i n g   o p er atio n s   a s   s a m p le  co llectio n ,   m ai n te n a n ce   o f   eq u ip m e n t,  a n d   lo ad in g   o f   tr u c k s   a n d /o r   r ail  ca r s .   Occ u p atio n al  e x p o s u r li m its   i n   t h US A   a n d   t h m ain   E u r o p ea n   co u n tr ies  ar in   th r a n g 5 0 0 -   1 0 0 0   p p m   ( 1 9 0 0   m g / m ³) ,   w h e r ea s   in   Ger m an y   t h li m it  i s   5 0 0   p p m .   I n   t h UK,   De n m ar k ,   an d   th US th e   o cc u p atio n al  e x p o s u r l i m it  i s   ab o u 1 9 0 0   m g / m 3   1 0 0 0   p p m .   Vo latile   o r g a n ic  co m p o u n d s   ( VOC s )   in   h u m a n   b r ea th   h ad   b ee n   id e n ti f ied   as  ea r l y   as  1 9 7 0   as  n o n i n v a s iv in d icato r   o f   h ea lt h   i n   an   in d iv id u al.   E m i s s io n s   f r o m   h u m an s   i n cl u d h y d r o ca r b o n s ,   alco h o ls ,   k eto n es,  a n d   ald eh y d es   at  p p b   to   p p m   le v el s   [ 2 ] .   T h b r ea th   o f   h ea lt h y   i n d iv id u als  co n s i s ts   o f   ab o u ( 1 3 1 0 0 0   p p b )   o f   eth an o g a s   [ 3 ] .V OC s   g as  s e n s o r s   b ased   o n   n o n - b io m ater ia h a v b ee n   u s ed   ex ten s i v el y   to   d etec th g a s es  f o r   th eir   e f f icie n c y   a n d   b r o ad   ap p licab ilit y .   Ho w e v er ,   th m aj o r   p r o b lem s   ass o ciate d   w it h   t h ese  g as  s e n s o r s   ar th eir   u n s atis f ac to r y   s elec tiv it y   a n d   lo n g - 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I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       I mp r o ve men t o n   A lc o h o l B r ea th - A n a lyzer   E th a n o B io s en s o r   b a s ed   o n   ….   ( A h med   M.  S .   E lja li )   1155   ter m   s tab ilit y .   I n   o r d er   to   i m p r o v th eir   p r o p er ties ,   m a n y   ef f o r t s   h a v b ee n   f o cu s ed   o n   th m o d if icat io n   o f   s e m ico n d u cto r   g as  s en s o r s   b y   d o p in g   w it h   ele m e n t s   o r   m etal  o x id e.   A p ar f r o m   d o p in g   s e n s o r s ,   s o m e   co u p lin g   w i th   m e tal  o x id h a v also   b ee n   r ep o r ted   to   b p r o m is in g   a s   s en s iti v a n d   s e lecti v g as   s e n s o r s .   T h e   ad d itio n   o f   a   s ec o n d   co m p o n e n a s   s u r f ac m o d if ier   is   u s e d   b o th   as  ac tiv e   s ite s   f o r   r ed o x   p r o ce s s es   an d   to   p r o m o te  f r ee   c h ar g ca r r ier s   t o   in cr ea s th elec tr o n ic  co n d u ctan ce   o f   th o x id f il m s   [ 4 ] .   As  r eq u ir e m e n f o r   r eliab le  b io - b r ea th - a n al y ze r   f ab r icati o n   th a ac h iev e s   all  th e   s e n s o r   p r o p er ties   an d   ab le  to   o v er co m th p r o b lem s   as  s tated   ab o v in cl u d in g   t h co s tl y   m ater ial s   u s e d   in   co n v e n tio n a l   s en s in g   m et h o d s   a n d   en h an ce   th s en s i n g   p r o p er ties .   B len d in g   is   o n o f   t h u s e f u m eth o d s   to   en h a n ce   t h e   s en s in g   p r o p er ties .   I n   t h i s   s t u d y   r o s elle  o r   J a m aica   s o r r el  w h ich   w as   b len d ed   w it h   c h ito s a n   g el  h as  t h s a m e   f u n ctio n al  g r o u p   as  ch ito s an   also ,   its   ch e m ical  an d   p h y s ic al  p r o p er ties   g iv it  g r ea p o s s ib ilit y   to   b an   attr ac tiv b le n d in g   m ater ial   to   en h an ce   ch ito s an   s o l - g el  s en s in g   p r o p er ties .   R o s elle   is   p lan t ed   f o r     co m m er cial   p u r p o s es  i n   w e s Af r ica,   Ma la y s ia   a n d   n ei g h b o r in g   co u n tr ies,  as   it  is   p r o m o ted   b y   t h d ep ar t m e n ts   o f   ag r icu l tu r to   b u s ed   i n   f o o d   an d   co s m etic  i n d u s tr ies  [ 5 ] [ 6 ] R ec en tl y   R o s elle  w a s   u s ed   as  p s en s i n g   m ater ial  i n   an   o p tical  s e n s o r   d u to   th n a tu r al  r ed d is h   co lo r   in   r o s elle  ca l y x   [ 7 ] .   C u r r en tl y ,   th d etec t io n   a n d   s en s i n g   o f   et h a n o g a s   i s   i m p o r tan f o r   v ar iet y   o f   p u r p o s es   in cl u d in g   eth an o p r o d u ctio n ,   i n d u s tr ia ch e m ical  p r o ce s s i n g ,   f u e p r o ce s s in g   a n d   u s e,   s o cieta l   ap p licatio n s ,   an d   p h y s io lo g ical  r e s ea r ch   o n   alc o h o lis m   [ 8 ] .   Var io u s   k i n d s   o f   g as   d etec ti n g   tech n iq u es  ar av ailab le  i n   m ar k et   m o s o f   t h e m   s u f f er   f r o m   t h h ig h   f ab r icatio n   co s t,  li m itatio n   i n   s a m p li n g   a n d   an a l y t ical  t ec h n ica ex is   [ 9 ] L atel y ,   h ig h   s en s iti v it y / s elec tiv it y   s en s o r s   an d   a n al y ze r s   ar li m i ted   to   th e   lab o r ato r y .   C o n v en tio n al   tech n iq u es   u s ed   to   d etec v o la tile  o r g a n ic  co m p o u n d   g ase s   s u ch   as  m eta o x id s e m ico n d u cto r s   h a v to   d ea w it h   t h p r o b lem   o f   p o o r   s en s itiv it y   at  r o o m   te m p er atu r e.   O p tical  m eth o d s   a n d   ca r b o n   n an o tu b es  tec h n iq u es   ar also   s u f f er   f r o m   t h d is ad v an ta g e s   o f   h i g h   co s t,  n ee d   f o r   tr ain ed   p er s o n n el  an d   d if f ic u ltie s   in   f ab r icatio n   an d   ac h ie v i n g   th s e n s o r   p r o p er ties   [ 1 0 ] [ 1 1 ] .   T h er ef o r e,   d ev elo p ed   an d   r eliab le  g as  a n al y ze r   is   n ee d ed   to   m o n ito r   a n d   d etec th e x is te n ce   o f   et h a n o g as  in   w o r k p lace s   an d   m ea s u r th co n ce n t r atio n   o f   et h an o i n   h u m a n   b r ea th   to   p r ev en u n w a n ted   ill n ess ,   a n d   r aise  th e   a w ar en e s s   o f   alco h o co n s u m er s   an d   h e lp   th e   au th o r itie s   to   m o n ito r   alco h o l o u tla w   co n s u m er s .   T h g as - a n al y ze r   s en s o r   ca n   b u s ed   in   m a n y   ap p licatio n s   s u c h   as  t h d etec tio n   o f   to x ic  an d   co m b u s t ib le  h az ar d o u s   et h a n o g a s ,   t h m o n ito r in g   o f   e m i s s io n s   f r o m   ch e m ica f ac to r ies  a n d   o th er   co m b u s t io n   p r o ce s s es,  b r ea t h an al y s i s   f o r   m ed ical   d ia g n o s is   a n d   q u alit y   co n tr o in   th ch e m ical,   f o o d   an d   co s m etic s   in d u s tr ie s .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D       C o n v en t io n al  tec h n iq u es  o f   g as  s en s in g   u s ed   to   f o c u s   o n   m u lt g a s es  d etec tio n ,   w h i ch   d etec t   d if f er e n k i n d   o f   g ase s   r eg ar d less   o f   th g a s   co n ce n tr atio n .   T h g as  co n ce n tr atio n   s h o u ld   n o b n eg lecte d   as   th g as  co n ce n tr at io n   p la y s   a n   i m p o r tan r o le  i n   t h g as   an al y zin g   tech n o lo g ie s .     Har ia n to   et  al,   s u cc es s f u ll y   d esig n ed   n e u r al  n et w o r k   m u lt i - d etec tio n   s y s te m   w it h o u v a r y in g   t h co n ce n tr atio n   o f   ea c h   g a s   [ 1 2 ] .   Ki m   et   al,   d esig n ed   m e tal - o x id ch e m o r esis t iv g as   s e n s o r   to   d etec eth a n o at  d i f f er e n t   p p m   v alu e s .   Ya n g   et  al ,   in v e s ti g ated   t h s en s i n g   m ec h an is m   o f   Z n O   b ased   n a n o m at er ials   to w ar d s   et h a n o g as  [ 1 0 ] [ 1 3 ] .   Ho w ev er ,   b o th   tech n o lo g ies   s u f f er   f r o m   th h ig h   o p er atin g   te m p er atu r ( 2 0 0 º   to   5 0 0 º C ) .   Hem m at i   et  al,   s y n t h es ized   n an o s tr u ct u r ed   Sn     - Z n O   as  s el ec tiv eth a n o g as  s e n s o r   m ate r ials   to   d etec eth an o g as  co n ce n tr atio n   as  lo as 1 0 0 p p m   [ 4 ]   P r o b lem s   s ta ted   ab o v e,   ca n   b s o lv ed   b y   i m p r o v i n g   t h a n al y ze r   s et u p   an d   t h s e n s i n g   p r o p er ties   o f   th s e n s in g   m ater ial.   I n   o r d er   to   i m p r o v t h s e n s i n g   p r o p er ties ,   b len d in g   m et h o d   w a s   u s ed   i n   t h is   w o r k   to   b len d   ch ito s a n   w ith   r o s elle  e x tr ac t,  th e n   d ep o s itin g   th b l en d   o n   g o ld en   s u b s tr ate  to   p r o d u ce   th in   f il m   s en s in g   m ater ial.   I n   c u r r en w o r k   a   clas s i f ied   g a s   s e n s o r   s etu p   w a s   u s ed   to   a n a l y ze   th co n ce n tr atio n   o f   eth an o i n   h u m an   b r ea th   b ase d   o n   an   i m p r o v ed   s en s i n g   m at er ial.   Mo r eo v er ,   th is   w o r k   ai m s   to   d etec eth an o l   p ar ticle  at  lo w er   p p m   le v el s .     2 . 1 .   Chito s a n - ro s elle  F o r m a t io n   C h i to s an   p o w d er   o f   p ar ticle   g r ad s y n th e s ized   f r o m   cr ab   s h ell s   w a s   s u p p lied   b y   S ig m a Ald r ich   an d   u s ed   as   s e n s in g   m ater ial.   T h p ar ticle  g r ad ch i to s an   p o w d er   w it h   9 9 p u r it y   w a s   d is s o lv ed   in   m i x t u r o f   d is till ated   w a ter   an d   ac etic  ac id   2 th en   s tirr ed   u s i n g   m ag n et ic  b ar   f o r   2 4   h o u r s   at  r o o m   te m p er atu r to   p r ep ar th tr an s p ar en ch ito s an   s m ar g el.   T h s o lu t io n   was  th e n   f i lter ed   u s i n g   s i n ter ed   g lass   cr u c ib le  to   r e m o v an y   u n d is s o lv ed   m at ter .   T o   o b tain   f r esh   r o s elle ,   f lo w er s   w er cu a n d   clea n ed ,   an d   th en   th eir   u n w an ted   s ee d s   w er r e m o v e d .   T h r o s elle  f lo w er s   w er e   wash ed   t h e n   d r ied   in   o v en   at  4 0 °C   to   r e m o v w ater   s p o ts .   T h ey   w er n ex b len d e d ,   th en   s q u ee ze d   an d   f ilter ed   u s i n g   ch ee s ec lo th   b ag .   T o   g et  th ex tr ac r o s elle  s p ec if ic   a m o u n o f   m et h a n o w as  ad d ed   in to   th e x tr ac t,  an d   s tirr ed   u s i n g   m a g n etic  s ti r r e r   f o r   3   h o u r s   a t   s p ee d   o f   4 0 0   r p m   [ 1 4 ] .   T h f in al  ex tr ac ted   r o s elle  s o l u tio n   w a s   b len d ed   w it h   c h ito s a n   g e w it h   p er ce n ta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 5 4     1 1 6 0   1156   o f   5 v /v .   T h b len d ed   ch ito s an - r o s elle  s o lu t io n   w as  s t ir r ed   u s in g   m a g n e tic  b ar   f o r   3 0   m i n u te s   to   g e t   h o m o g en o u s   ch i to s an - r o s elle   b len d ed   s o lu tio n .   T h elec tr o n ic  id en ti f icatio n   s y s te m   w a s   m ad b y   t h e   f o llo w in g   p r o ce s s   w h ic h   in cl u d es  p r in ted   cir cu i b o ar d   p a tter n ,   ch ito s an - r o s elle  b le n d   d ep o s itio n   f i n all y ,   test i n g   c h a m b er   d esi g n   [ 1 5 ]     2 . 2 .   P CB   P a t t er nin g   a nd   D epo s it io P ro ce s s   Fo r   P C B   p atter n in g ,   g o ld en   P C B   s u b s tr ate  w a s   c u i n to   s ize s   o f   1 0 m m   b y   2 0 m m ,   f o llo w e d   b y   P C B   w a s h i n g   u s i n g   ac e to n a n d   d eio n ized   w a ter   to   clea n   t h g o ld   s u r f ac an d   r e m o v a n y   p ar ti cles th a m a y   a f f ec t   th co n d u ct iv i t y   a n d   d ep o s itio n   p r o ce s s .   T h P C B   w as t h e n   clea n ed   ag ai n   u s i n g   ac eto n a n d   d r ied .     T h ch ito s a n - r o s elle  b len d   g e l   w as  co ated   o n to   th p atter n e d   g o ld   s u r f ac u s i n g   a n   elec tr o ch e m ical   d ep o s itio n   tech n iq u as   it   s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   T h tech n iq u w as  s elec ted   b ec au s i co s t s   les s   co m p ar ed   t o   o th er   tech n iq u es.  E lec tr o ch e m ical   d ep o s itio n   w h ic h   is   a ls o   k n o w n   a s   t h e   So l - g el   m eth o d ,   is   co n d u cted   b y   d ep o s itin g   la y er s   o f   t h in   f il m   t h r o u g h   ch e m ica r ea ctio n s   s u c h   as  h y d r o l y s i s   an d   co n d en s ati o n   [ 1 6 ] .   C h ito s a n - r o s elle  b len d   d ep o s itio n   o n to   th elec tr o d is   i n   r esp o n s t o   th p o ten t ial  v o ltag e   it s   co m b i n atio n   o f   t w o   ef f ec ts .   F ir s c h ito s a n   h as  a   p o s iti v ch ar g i n   ac id ic  co n d it i o n s ,   w h ich   w ill  f o r ce   it  to   a s s e m b le  o n t o   ca t h o d elec tr o d s u r f ac [ 1 7 ] .   Seco n d l y ,   ch ito s an   i s   in s o lu b le  u n d er   b asic  f o r m   b u wate r - s o l u b le  in   ac id ic  f o r m .   T h er ef o r e,   h y d r o g e n   ev o l u tio n   r ea ctio n   o f   th ca t h o d s u r f ac i n cr ea s e s ,   if   th lo ca p in cr ea s e s .   As  r esu lt,  ch ito s a n   w il l b ec o m in s o lu b le  t h en   d e p o s ited   o n   th s u r f ac o f   t h el ec tr o d e.       Fig u r 1 .   E lectr o ch e m ical  d ep o s itio n   p r o ce s s       2 . 3 .   T esting   C ha m b er   D esig n   A   clas s i f ied   ch a m b er   w as  d es ig n ed   to   h an d le  t h I - test i n g   as  it  s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   T h p r o p o s ed   P C B   w as  eq u ip p ed   w it h   p o s it iv an d   n eg at iv co n tacts  a n d   p lace d   in   th c h a m b er   t h en   co n n ec ted   to   v o lta g e   r eso u r ce .   T h s u p p lied   v o lta g w a s   f i x ed   at  3   v o lt s .   T h o u tp u t   v o lta g e   w as   d is p la y ed   as  m b y   h i g h   r eso lu tio n   v o lta m m eter .   R ea d in g   w a s   r ec o r d ed   ev er y   3 0   s ec o n d s ,   f o r   f iv m i n u te s   co n ti n u o u s l y .   Dev elo p ed   ex p o s in g   tec h n iq u w as  u s ed   to   ex p o s d if f er e n co n ce n tr at io n s   o f   et h a n o g as  to   t h b r ea th - an al y ze r   s e n s o r   in   o r d er   to   d eter m i n t h s en s o r   p er f o r m a n ce   a n d   it s   p r o p er ties   s u c h   as   s e n s itiv it y ,   r ec o v er y ,   r ep ea tab ilit y   an d   s tab ilit y .   T h elec tr ical  test i n g   o f   th b r ea th - a n al y ze r   p r o p er ties   w as  i n   ac co r d an ce   to   th ex p er i m e n tal  s et u p   d iag r a m   as  s h o w n   in   Fig u r 2   [ 1 8 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       I mp r o ve men t o n   A lc o h o l B r ea th - A n a lyzer   E th a n o B io s en s o r   b a s ed   o n   ….   ( A h med   M.  S .   E lja li )   1157     Fig u r 2 .   T h b r ea th - an al y ze r   s etu p       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   I n   th i s   s t u d y ,   s o l - g e d ep o s itio n   m et h o d   w a s   u s ed   s in ce   it   o f f er s   s i m p li f ied   f ab r icatio n   p r o ce s s .   P atter in g   w as  d eter m in ed   b y   th tr ac cr ea ted   b y   t h elec t r o d e,   u s in g   r eliab le  f ab r icati o n   tech n iq u e s .   T h g o ld en   elec tr o d w as  n e g ati v el y   b iased   to   d r aw   t h ch ito s an   ( w i th   n et  p o s iti v ch ar g d u to   th am i n e   g r o u p s )   o u f r o m   t h s o l - g e l .   T h cu r r en f lo w i n g   th r o u g h   th e lectr o l y te  r aised   t h p at  th ca th o d e,   allo w i n g   ch ito s a n - r o s elle  p a r ticles  to   b elec tr o d ep o s ited   o n   th s e n s o r   s u r f ac e.   T h ch ito s an - r o s el le  p ar ticles   w er p o s iti v el y   ch ar g ed   in   ac i d ic  co n d itio n s ,   w h ic h   allo w   t h e m   to   as s e m b le  o n to   th g o ld en   s u r f ac e,   to   f o r m   r o s elle - c h ito s a n   th in   f il m   [ 1 9 ] .   T o   ev alu ate  th s e n s in g   ab ilit y   o f   t h b r ea th   a n al y ze r   eth an o b io s en s o r   s en s o r ,   d if f er en co n ce n tr atio n s   o f   eth a n o v ap o r   w er f l o w ed   in s id t h test i n g   ch a m b er   as  s h o w n   i n     Fig u r 2 .   T h q u a n tit y   o f   ea c h   co n ce n tr atio n   w a s   co n tr o lle d   b y   r eg u l ati n g   v alv e s .   T h en ,   th b r ea th - a n al y ze r   s en s o r   w as  p lace d   in s id th t esti n g   ch a m b er   w h ic h   co n n ec ted   to   th er m o m eter   an d   h u m i d it y - m eter   to   d etec th te m p er at u r an d   h u m id   ch an g e s   in s id th c h a m b er   d u r i n g   t h I - test i n g .         Fig u r 3 .   T h r esp o n s o f   th b r ea th - a n al y ze r   to   n o r m al  air   an d   d if f er e n t c o n ce n tr atio n s   o f   eth a n o l g a s       Fig u r 3 ,   s h o w s   th e   r esp o n s o f   t h b r ea th - a n al y ze r   s e n s o r   ex p o s ed   to   n o r m al   air   a n d   d if f er e n t   co n ce n tr atio n   o f   eth a n o v ap o r .   T h v ar iatio n s   o f   eth a n o v a p o r   w er 1 0 0 p p m ,   5 0 p p m   a n d   2 5 p p m .   As  ca n   b e   clea r l y   s ee n   t h b r ea th - an al y z er   ex h ib ited   v er y   s m al r esp o n s w h en   it s   s u r f ac w as  e x p o s ed   to   n o r m al  air   w h er e,   t h a v er ag r e s p o n s v alu e s   f o r   t h r ee   ti m es   m ea s u r e m en t s   w er w it h in   t h r an g o f   0 . 0 0 1 1   µA   to   0 . 0 0 1 3   µ A .   Fro m   t h p lo tted   g r ap h ,   th b r ea t h - a n al y ze r   s h o w ed   h ig h er   Mic r o - a m p er p ea k s   r esp o n s i n   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 5 4     1 1 6 0   1158   p r esen ce   o f   h i g h er   co n ce n tr at io n   o f   e th a n o v ap o r   w h ile  lo w er   p ea k s   w er o b s er v ed   w h en   t h a n al y ze r   w as   ex p o s ed   to   lo w er   p p m   o f   et h an o l v ap o r .   T h b r ea th - an al y ze r   w as  h i g h l y   s e n s iti v to   et h an o g as  a 1 0 0 p p m   co n ce n tr atio n   w it h   0 . 0 3 6   µA   r esp o n s v al u e,   w h i le  at  5 0 p p m   a n d   2 5 p p m   th o u tco m r esp o n s e s   w er ab o u 0 . 0 2 7   an d   0 . 0 1 8   µA ,   r esp ec tiv el y .   T h en ,   o n ce   t h v ap o r   o f   et h an o g as  w as  e v ac u ated   f r o m   t h e   ch a m b er ,   t h e lectr ical  r esp o n s v al u es   f o r   all  d if f er e n co n ce n tr at io n s   co n d itio n s   d ec r ea s ed   to   th o r ig in al  v alu i n   4   m in ,   as  s h o w n   b y   th d r o p   in   th p lo tted   g r ap h .   T h is   i m p li es  t h at  t h e   b r ea th - an al y ze r   et h an o l   b io s en s o r   p r o d u ce d   in   th is   w o r k   s h o w ed   a   g o o d   r es p o n s e,   a n d   ex h ib it  a   f ast  r ec o v er y .   T h r esp o n s e   ti m o f   t h b r ea th - a n al y ze r   is   d ef i n ed   as  th e   in itial   ti m e   th at   r eq u ir ed   b y   th e   s e n s o r   to   s e n s t h e   p r esen ce   o f   th tar g et  m o lec u les   o n   i ts   s u r f ac e,   w h ic h   w as   ap p r o x im a tel y   le s s   t h a n   f i v m i n u te s   f o r   ea ch   co n ce n tr atio n .           Fig u r 4 .   T h ch an g o f   te m p e r atu r ( a)   an d   th ch a n g o f   h u m id it y   ( b )   in s id th te s ti n g   c h a m b er         Mo r eo v er ,   th p lo tted   g r ap h   illu s tr ates  t h at  t h b r ea th - a n al y ze r   s h o w ed   g o o d   r ep ea t ab ilit y   a n d   s tab ilit y   a s   t h m ea s u r e m e n t s   w er tak e n .   Stab ilit y   w as  in d icate d   b y   th ce a s eles s   in cr ea s in   r esp o n s e   w it h o u s i g n i f ica n s ig n al  f lu ctu atio n   i n   t h g r ap h .   Fi g u r 4 ( a)   an d   ( b ) ,   co n f ir m s   th s tab il it y   o f   t h an al y ze r   w h e n   th m ea s u r e m e n ts   w er e   tak en ,   w h er th i n ter n al  te m p er atu r w as  i n   r an g o f   2 6 C º   to   3 1 C º   w h ile  t h e   h u m id it y   p er ce n ta g i n s id t h test i n g   c h a m b er   w a s   b et w ee n   4 5 to   6 0 %.  A lt h o u g h   t h m ea s u r e m e n t s   w er r ep ea ted   th r ee   tim e s   u n in ter r u p ted ly ,   t h alco h o b r ea th - a n al y ze r   s h o w ed   al m o s t h s a m r esp o n s v al u es  f o r   ea ch   ex p o s i n g   t i m w h ic h   w as   5   m i n u tes  f o r   ea ch   p ea k .     FT I R   an al y s is   w as  ca r r ied   o u to   i n v esti g ate  th in ter ac ti o n   b et w ee n   p u r ch ito s a n   a n d   ch ito s a n - r o s elle  b len d   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e.   6 ,   as   th e   ch ar ac ter i s tic  o f   N - H   an d   OH  g r o u p s   in   ch ito s an - r o s el le  b len d   ar th m a in   co m p o n en t i n   t h th i n   f i l m   s tr u ct u r to   s en s th et h an o g as p ar ticles.    I n   th e   s p ec tr o f   t h p u r c h ito s a n   d ef o r m atio n   p ea k   ap p ea r ed   at  3 2 4 2 . 1 0 cm -     .   T h b an d s   at  2 9 2 1 . 6 6   an d   2 1 6 6 . 8 2 cm -     ar e   ass ig n ed   to   C - s tr etc h in g .   T w o   f u n ctio n al  g r o u p   p ea k s   w er o b s er v ed   in   th e   s p ec tr u m   o f   p u r c h ito s a n   wh ich   w er th e   C =O   s tr etc h in g   v ib r atio n   o f   - NH C O -   a n d   th N - b e n d in g   v ib r atio n   o f   - N       ap p ea r in g   at  1 6 3 4 . 8 1 cm -     an d   1 5 4 2 . 1 6 cm -     [ 2 0 ]   T h F T I R   s p ec tr u m   o f   th ch ito s a n - r o s el le  b len d   d is p lay s   v er y   b o ar d   b an d   at  3 7 4 9 . 0 2 cm -     co r r esp o n d in g   to   t h s tr etch i n g   v ib r atio n   o f   a m i n a n d   h y d r o x y g r o u p s ,   w h ile   b an d   at  3 2 3 5 . 0 6 cm -     is   r elate d   to   th O - v ib r atio n .   T h b an d   at  2 9 2 4 . 1 0 cm -     is   ass i g n ed   t o   th C       as y m m e tr ic  s tr etch i n g .   B an d s   at  2 1 6 2 . 4 4   an d   2 0 3 1 . 6 3 cm -     ar r elate d   to   C ≡C st r etc h i n g .   A   ca r b o x y l ic  ac id   f u n ctio n al  g r o u p   C   s tr etch i n g   i s   ap p ea r ed   at  1 7 7 5 . 4 5 cm -   .   B an d s   at  1 3 8 0 . 1 4   an d   1 2 2 9 . 5 8 cm -     ar att r ib u ted   to   th C - an d   C - s tr etch i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       I mp r o ve men t o n   A lc o h o l B r ea th - A n a lyzer   E th a n o B io s en s o r   b a s ed   o n   ….   ( A h med   M.  S .   E lja li )   1159   r esp ec tiv el y ,   a n d   th o s at  1 1 5 2 . 3 3 ,   1 0 6 2 . 5 9   an d   1 0 2 3 . 7 3 cm -     ar in d icativ o f   th C - s tr etc h in g   v ib r atio n s ,   w h ile  at  8 9 7 . 5 1 cm -     is   ass i g n ed   to   C - s tr etc h in g .             Fig u r 6 .   T h F T I R   s p ec tr o f   p u r ch ito s a n   ( a)   an d   ch ito s a n -   r o s elle  b len d   ( b )       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   h a s   s h o w n   t h e f f e ctiv e n ess   o f   u s i n g   t h c h ito s a n - r o s el le  b len d   to   en h an ce   t h e   s en s in g   o f   th A lco h o b r ea th - an al y ze r   b i o s en s o r   t h r o u g h   s o l - g el  d ep o s itio n   m et h o d .   T h b r ea th - an al y ze r   ex h ib ited   h ig h   s en s iti v it y   a n d   s elec ti v it y   to war d s   eth an o g as  w it h   lo w   d et ec tio n   li m i w h ic h   ca n   d etec as  lo w   as  2 5 p p m   o f   eth an o p ar ticles.  I is   ca p ab le  to   d eter m in t h co n ce n tr at io n   v al u o f   eth a n o g as  w h ic h   ca n   b f ea tu r ed   an d   u s ed   i n   alco h o b r ea t h   te s ti n g   d ev ices .   T h d ep o s ited   r o s elle - ch ito s an   t h f il m   o n   th e   g o ld en   s u r f ac P C B   h as   s h o w n   b etter   p r o p er ties ,   g o o d   r esp o n s ti m e,   an d   e x ce lle n r ec o v er y   an d   r ep ea tab ilit y   p r o p er ties ,   w h ic h   ar e   in d ee d   p r o m is i n g   to   i m p r o v is th e   s e n s iti v it y   o f   alco h o b r ea th - a n al y ze r .   T h o s r es u lts   w er v alid ated   b y   FT I R   s p ec tr w h ic h   s h o w n   t h at  th e   ch e m ical   in ter ac tio n   b e t w ee n   c h ito s a n   a n d   r o s elle  e x tr ac w h ic h   m ad a   h o m o g en o u s   ch ito s a n - r o s elle  s en s in g   m ater ial  b len d .       RE F E R E NC E   [1 ]   El jali  A M S ,   Na in g g o lan   I,   Ha sh im  S ,   " Na su ti o n   T I.   Hig h ly   Re s p o n se   a n d   S e n si ti v e   Co p p e S e n so rs  Ba se d   o n   Ch it o sa n   F il m s" ,   Ad v   M a ter   Res ,   2 0 1 5 ;   1 1 2 5 :   2 5 5 25 9.   [2 ]   He a lt h   Co u n c il   o f   th e   Ne th e rlan d s,   " Et h a n o (e th y a lco h o l);   Ev a lu a ti o n   o f   th e   He a lt h   E ff e c ts   f ro m   Oc c u p a ti o n a l   Ex p o su re " ,   T h e   Ha g u e He a lt h   Co u n c i o f   th e   Ne th e rlan d s,   2 0 0 6 .   [3 ]   F e n sk e   JD ,   P a u lso n   S E,   " Hu m a n   Bre a th   Em issio n s o f   V OCs " ,   J A i W a ste   M a n a g e   As so c .   1 9 9 9 ;   4 9 :   5 9 4 59 8.   [4 ]   He m m a ti   S ,   A n a ra k F iro o z   A ,   K h o d a d a d A A ,   M o rtaz a v Y,   " Na n o stru c tu re d   S n O 2 Z n O se n so rs:  Hig h ly   s e n siti v e   a n d   se lec ti v e   to   e th a n o l" ,   S e n s o rs A c tu a to rs B  Ch e M ,   2 0 1 1 1 6 0 1 2 9 8 - 1 3 0 3 .   [5 ]   Eslam in e jad   T ,   Zak a ria  M ,   " M o rp h o lo g ica C h a ra c t e risti c a n d   P a t h o g e n icity   o f   F u n g A ss o c iate d   w it h   Ro se ll e   (Hib isc u s S a b d a rif fa Dise a s e s in   P e n a n g ,   M a lay sia " ,   M icr o b   Pa th o ,   2 0 1 1 ;   5 1 :   3 2 5 3 3 7 .   [6 ]   Ho p k in AL ,   L a m m   M G ,   F u n k   J L ,   Rit e n b a u g h   C,   Hib isc u S a b d a riff a   L ,   " In   th e   T re a t m e n o H y p e rten sio n   a n d   H y p e rli p id e m ia:  A   Co m p re h e n siv e   Re v ie w   o f   A n i m a a n d   Hu m a n   S tu d ies " ,   Fi to ter a p ia ,   2 0 1 3 8 5 :   8 4 9 4 .   [7 ]   Ka ri m   NH A ,   A h m a d   M ,   He r m a n   M O,  M o k h tar  A M ,   " Op ti c a S e n sin g   M a teria f o p De tec ti o n   b a se d   o n   th e   Us e   o f   Ro se ll e   Ex trac t" ,   S a in s M a l a y sia n a ,   2 0 0 8 ;   37   :5 9 6 3 .   [8 ]   Zh a n g   D,   " M u lt i - w a ll e d   Ca rb o n   Na n o t u b e   F il m   S e n so f o Et h a n o G a De tec ti o n " ,   T EL KOM NIKA  In d o n e J   El e c tr  En g .   2 0 1 3 ;   11 :   6 1 2 0 6 1 2 6 .   [9 ]   S riv a sta v a   A K,   " De tec ti o n   o f   V o latil e   Org a n ic  Co m p o u n d (V OC s)  u sin g   S n O2   G a s - S e n so A rra y   a n d   A rti f ici a Ne u ra N e tw o rk " ,   S e n so rs   Actu a t o rs ,   C h e m ,   2 0 0 3 ;   9 6 :   24 3 7 .   [1 0 ]   Kim   ID,  Ro th sc h il d   A ,   T u ll e HL,   " A d v a n c e a n d   Ne w   Dire c ti o n in   G a s - S e n sin g   De v ice s " ,   Acta   M a ter ,   2 0 1 3 ;   61:   974 1 0 0 0 .   [1 1 ]   Jia n g   Z,   W a n g   J,  M e n g   L ,   Hu a n g   Y,  L iu   L ,   " A   Hi g h l y   Eff icie n Ch e m ica S e n so M a te rial  f o Et h a n o l:   A l2 O3 /G ra p h e n e   Na n o c o m p o sites   F a b rica ted   f ro m   G r a p h e n e   O x id e ",   Ch e Co mm u n   ( Ca mb ) ,   2 0 1 1 ;   4 7 :     6 3 5 0 6 3 5 2.   [1 2 ]   Riv a M ,   P u rw a n to   D,   " I m p le m e n tatio n   o f   El e c tro n ic   No se   in   O m n i - d irec ti o n a Ro b o t" ,   In J   El e c tr  Co mp u E n g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 5 4     1 1 6 0   1160   2 0 1 3 ;   3:   3 9 9 4 0 6 .   [1 3 ]   Ya n g   Z,   Hu a n g   Y,  Ch e n   G ,   G u o   Z,   Ch e n g   S ,   Hu a n g   S ,   " Et h a n o G a S e n so b a se d   o n   A l - d o p e d   Zn Na n o m a t e rial  w it h   m a n y   G a s Di ff u sin g   Ch a n n e ls ",   S e n so rs   Actu a to rs ,   Ch e m ,   2 0 0 9 ;   1 4 0 :   5 4 9 5 5 6 .   [ 1 4 ]   Yu rd ian sy a h   A ,   S u h a rtan ti   D,   " T e st  Activiti e An ti fu n g a M e th a n o Extra c Red   Fl o we rs   Ro se ll a   Ca lyx   (   Hib isc u sa b d a riff a   L   . o n   C a n d id a   a l b ica n ,   As  In   Vi tro   ,   a n d   S c re e n in g   Ph y to c h e mic a ls ",   P ro c e e d i n g   o f   t h e   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   G re e n   W o rld   in   B u sin e ss   a n d   T e c h n o lo g y   (IC - G WBT 2 0 1 2 ).   2 0 1 2 1 1 6 1 2 2 .   [1 5 ]   A p h irak c h a tsa k u n   W ,   A n g k a n a p o rn   K,  Kij p a rk o rn   S ,   " T h e   E ff e c o f   Ro se ll e   (Hib i c u sa b d a rif f a   L in n . c a ly x   a s   A n ti o x id a n a n d   A c id if ier  o n   G ro w th   P e rf o rm a n c e   in   P o stw e a n in g   P ig s ",   Asia n - Au str a la si a n   J   An im   S c i ,   2 0 0 8 ;   2 1 :   574 5 8 1 .   [1 6 ]   Ki a n M J,  S a m a d J,  Ya g h o u b y a n   S H,   " Hig h   S e n sit iv it y   O f   T in   Ox id e   S e n so b y   S o l - G e M e th o d ",   I n J   N a n o   De v ice s,  S e n so rs   S y st,   2 0 1 2 ;   1:   46 5 2 .   [1 7 ]   He n in M ,   " Ha n d b o o k   o f   T h in - F il m   D e p o siti o n   P r o c e ss e s an d   T e c h n iq u e s" ,   v o l.   3 1 .   2 0 0 0 .   [1 8 ]   Na su ti o n   T I,   Na in g g o lan   I,   Hu tag a lu n g   S D,  A h m a d   KR,  A h m a ZA ,   " T h e   S e n sin g   M e c h a n ism   a n d   De tec ti o n   o f   lo w   Co n c e n tratio n   A c e to n e   u sin g   Ch it o sa n - b a se d   S e n so rs,   S e n so rs   Actu a t o rs ,   C h e m ,   2 0 1 3 ;   1 7 7 :   5 2 2 52 8 .     [1 9 ]   M a rtí n e z - Hu it le  CA ,   Ja ra   CC,  Ce rro - L o p e z   M ,   Qu iro z   M A ,   " Ch it o sa n - M o d if ied   G las s y   C a rb o n   E lec tro d e s:   Ele c tro c h e m ica Be h a v io u a a   F u n c ti o n   o f   th e   P re p a ra ti o n   M e th o d   a n d   P h " ,   C a n   J   A n a l   S c i   S p e c tro sc .   2 0 0 9 ;   5 4 :   53 6 2 .   [2 0 ]   Ro sh id a   M ,   Irw a n a   N,  T u lu z   Ik h sa n   N,  K h a irel  Ra f e z A ,   Na z r e e   D,   " Ro se ll e   Blen d   F il m   S e n so RB F S   )   f o r   De tec ti n g   F e rti li z e Co n c e n trat i o n   o f   G ra p e   T r e e " ,   Ap p M e c h   M a ter .   2 0 1 5 7 5 4 7 5 5 6 0 6 6 1 1 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.