近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所微創中心副研究員聶澤東團隊設計出基於高場約束的表面等離子體傳感器以實現無創血糖的監測。相關研究成果以Surface Plasmonic Feature Microwave Sensor with Highly Confined fields for Aqueous-Glucose and Blood-Glucose Measurements為題，發表在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上。深圳先進院助理研究員Abhishek Kandwal為論文第一作者，聶澤東為論文通訊作者。
基於人體介電譜特性的射頻無創血糖傳感器具有體積小、成本低和抗幹擾等優點，可方便集成在穿戴式設備上，實現連續的無創血糖監測。傳統的射頻血糖測量方法主要是基於貼片天線或採用有洩露波輻射的傳感器，該測量方法會導致輻射損耗；傳感器傳播的能量場未受到足夠限制，無法產生一個不受周圍電磁幹擾的高能束流，導致測量結果易受環境電磁幹擾，從而產生不確定性。針對上述缺陷，研究人員提出了一種基於表面等離子體激元端射傳感器設計方法（圖1），該傳感器面積約為52 mm×24 mm，在傳感器CPW埠處，添加了一對三角形接地層以抑制旁瓣，研究表明，這些旁瓣對血糖的傳感中起反作用。在體實驗測量結果顯示，該血糖傳感器可實現150 MHz/mgmL-1的高靈敏度（圖2）。
在科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、深圳市基礎研究學科布局等的支持下，研究人員開展了關於多模態無創血糖監測與管理的研究，採用可穿戴人工智慧研究方法，通過設計新型的無創血糖傳感器和採集人體生理信號，藉助深度學習和智能算法，在糖尿病水平波動監測、高低血糖預警、糖尿病篩查和併發症評估等臨床應用中開展研究。
圖1.基於高場約束的表面等離子體血糖傳感器原理圖
圖2.（a）高場約束的表面等離子體血糖傳感器實驗測量場景；（b）實驗測量結果
來源：中國科學院深圳先進技術研究院