基于并联谐振器的无线无电池生物传感器用于宽范围生物信号监测

本文提出了一种新颖的无线、无电池、无标记生物传感器，用于微创和非侵入式介电常数传感，应用于如检测真皮间质液中的葡萄糖水平。该微型全无源传感器基于两个对称的并联 0.8 mm$^3$ LC（电感-电容）谐振器。每个电感器在其一端集成有一个导电板。该无源传感器的主要场在谐振器外部占主导，从而在传感器外部产生有效电容，这与先前研究中有效电容局限于谐振器线路之间不同。所提传感器在两种不同场景下被进一步分析，以改变有效电容区域并测试其用于如伤口监测的压力监测的适用性；第一，通过重新定位两个谐振器之一，第二，通过将其中一个谐振器替换为导电板。实验结果证实了该无源传感器在检测水溶液葡萄糖浓度方面的性能，微创和非侵入式监测的灵敏度分别为 500 和 46 kHz/(mg/dL)，葡萄糖范围为 0-500 mg/dL，所需样品体积低至 60 $\mu$L。此外，通过重新定位其中一个谐振器，有效电容位于无源传感器内部，使其适用于伤口监测。结果表明，在 0.2-0.5 mm 的间距范围内，谐振偏移可相对于谐振器间间距变化做到相当线性，灵敏度为 2.5$\times 10^3$ MHz/mm，其中间距作为感知压力或伤口愈合的主要因素。