深圳先進院在基於人體介電譜的射頻無創血糖傳感器研究中獲得進展

2020-11-20 嶺南科苑

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所微創中心聶澤東副研究員團隊設計了基於高場約束的表面等離子體傳感器於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（JCR一區，中科院一區）上，聶澤東為上述論文的通訊作者，Abhishek Kandwal助理研究員為第一作者，深圳先進院為第一作者單位和唯一通訊單位。

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。傳統的射頻血糖的測量方法主要是基於簡單的貼片天線或採用有洩露波輻射的傳感器，這種測量方法不僅會導致大量的輻射損耗，同時，傳感器傳播的能量場沒有受到足夠的限制，無法產生一個不受周圍電磁幹擾的高能束流，導致測量結果容易受到環境電磁幹擾而產生不確定性。針對上述的缺陷，研究團隊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52mm×24mm，在傳感器CPW埠處，添加了一對三角形接地層來抑制旁瓣，這些旁瓣已被證明對血糖的傳感中起反作用。在體實驗測量結果顯示，該血糖傳感器可以實現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項目的支持下，聶澤東研究團隊開展了多模態無創血糖監測與管理的課題研究，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，藉助於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展開研究。

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

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